亞臨界物理萃取技術
1 概述
油脂浸出法于1855年由E.Deiss(法國)首創,1870年已形成工業生產規模。油脂浸出方法的應用充分地提高了植物油料的利用率。到目前為止,油脂浸出使用過的溶劑至少有12種:二硫化碳;粗烴類汽油;乙醇;水代法;石油碳氫化合物;苯;鹵化碳氫化合物;異丙醇;醛、糠醛等;酮、丙酮、丁酮等;超臨界二氧化碳;混合溶劑。
目前,國內食用植物油脂浸出主要采用6號溶劑,國外油脂浸出一般采用工業正己烷,也有采用戊烷、辛烷等的。
4號溶劑(主要成分為液化丙烷、丁烷)浸出油脂技術既亞臨界萃取技術,是一種全新的油脂生產技術,與目前廣泛應用的6號溶劑浸出油脂技術相比,它具有顯著的經濟效益和社會效益。它的突出優點首先是“常溫浸出、低溫脫溶”,可以在不破壞油料中活性物質、植物蛋白的情況下提取油脂,為貴重油料的萃取及植物蛋白的開發利用創造條件。其次蒸汽消耗少,油脂生產過程中煤耗減少80%以上,從而降低成本,減少了“三廢”的排放。同時與超臨界萃取相比,具有成本很低,規?梢院艽蟮葍烖c,目前已全面取代超臨界技術。
2 亞臨界既4號溶劑浸出油脂原理[1]
4號溶劑是從液化石油氣中提純而來的,其主要成分為丙烷、丁烷,沸點均在0℃以下。浸出過程是在一定壓力(0.1~0.7Mpa狀態為液體)和室溫下進行的,實現油料的常溫浸出。浸出粕和毛油中的溶劑是在低溫、真空狀態下脫除的,溶劑液化后循環使用。生產流程圖及工藝流程簡述(見圖一)。
圖一:萃取工藝流程示意圖
E201冷凝器 P201溶劑泵 P202成品泵 P203真空泵 P204壓縮機 V201浸出罐 V202混合液暫存罐 V203蒸發罐 V204溶劑罐 V205緩沖罐
工藝過程為:1、油料裝入浸出罐V201;2、溶劑泵P201將4號溶劑注入浸出罐浸泡油料;3、溶劑泵P201從浸出罐抽出混合油打入蒸發罐V203;4、聯通浸出罐與壓縮機P204吸氣口,使粕中殘溶氣化,進入壓縮機,經壓縮、冷凝器E201冷凝液化,溶劑回流到溶劑周轉罐V204,再循環使用。粕排出浸出系統。5、混合油進入蒸發系統,使4號溶劑蒸發后與毛油分離。溶劑蒸氣經壓縮液化后循環使用。毛油排出浸出系統。
工藝條件:浸出溫度35℃,浸出壓力0.4~0.7Mpa,浸出次數3~5次(視含油量多少定);混合油濃度15~25%,溫度30~35℃,混合油蒸發溫度45~60℃,混合油脫溶真空度-0.095 Mpa;粕脫溶溫度45℃,脫溶壓力-0.085 Mpa;毛油殘留溶劑<30ppm,粕殘留溶劑<50ppm。
3 產品質量的對比
4號溶劑沸點低、組分純、浸出產品殘溶低,浸出過程溫度低、選擇性好,色素、磷脂等雜質的浸出量少,所以,產品質量高。與6號溶劑浸出油質量對比如下:
3.1 浸出粕質量好

項目

4號溶劑浸出粕

6號溶劑閃蒸粕

色 澤

乳 白 色

微 黃

殘 油(%)

1

1

殘 溶(mg/kg)

<50

<700

水溶性蛋白含量(%)

90—93 穩定

74—85 不穩定

脫溶溫度(℃)

<40

>120

3.2浸出油脂質量好

項目指標

4號溶劑浸出粕

6號溶劑閃蒸粕

色 澤

黃70 紅3

黃70 紅5.5

酸 價

2.3

4.51

卵磷脂含量(%)

0.13

0.9

殘 溶(mg/kg)

90—93 穩定

>30

4 經濟、社會效益分析
亞臨界萃取既4號溶劑浸出油脂技術,是油脂提取方法的一次創新,具有巨大的經濟效益和深遠的社會意義,它不但能大幅度降低油脂加工成本,而且為貴重油料的提取,及植物蛋白的開發利用創造了條件。在環保方面,將使油脂工業發展發生根本性的變化。主要體現在以下幾個方面:
4.1實現粕的低溫脫溶
目前的6號溶劑浸出生產中,由于溶劑的沸程60~90℃,脫除粕中和油中的溶劑須使其溫度上升到100℃以上,從而造成了粕中植物蛋白的變性。然而,引進的低溫脫溶設備操作復雜、消耗高,致使低溫脫溶豆粕成本過高,仍極大地阻礙著植物蛋白資源的開發利用。4號溶劑浸出油脂工藝用簡單的方法實現了低溫脫溶,避免了植物蛋白的變性,開辟了廣闊的植物蛋白資源,將對人們的飲食結構產生一定的影響,具有深遠的社會意義。與此同時,粕利用價值的提高也將帶來客觀的經濟效益。
4.2實現了醫藥、化工方面的保質提取
由于該工藝生產溫度低(<40℃),對油中和粕中的熱敏物質如維生素、生物活性物質、色素等的影響較小,可以實現貴重油料的保質浸出,如對微生物油花生四烯酸、靈芝孢子油、月莧草籽、沙棘、小麥胚芽、黑加侖籽等。目前,利用此技術建成的武漢烯王、武漢福星微生物油脂提取車間運轉很好,各項指標均符合要求。
4.3溶耗低、蒸汽用量少
四號溶劑浸出油脂,由于設計了新穎的“工藝系統內部熱交換技術”且溶劑易蒸發,易回收,故節約了大量的溶劑和蒸汽,一般情況:溶劑消耗£5kg/t,蒸汽消耗£60kg/t。而六號溶劑閃蒸脫溶的溶劑消耗35~45kg/ t左右, 蒸汽消耗 大約300kg/t。
4.4減少環境污染
由于本工藝系統使用很少的蒸汽,故在減少了鍋爐的煤、電和人力消耗的同時,減少了因燃燒煤排放的煙塵、廢渣、廢水,從而減少了環境污染。
4.5 4號溶劑毒性低

溶 劑

丙 烷

丁 烷

己 烷

毒性級別

微 毒

微 毒

低 毒

表3 四號溶劑毒性
4.6 4號溶劑安全系數高

項目

丙烷(四號主要成份)

丁烷(四號主要成份)

己烷(六號主要成份)

爆炸下限(體積%)

2.37

1.6

1.20

爆炸上限(體積%)

7.3

6.5

6.9

危 險 度

2.08

3.06

4.75

自 然 點

466.1

309

260

防爆炸級別

1級a組

1級b組

1級c組

表4 不同溶劑安全系數比較
5 應用領域及范圍
該工藝已成功地應用于萬壽菊黃色素,辣椒紅色素的提;沙棘籽油、月見草籽油,葡萄籽油等貴重油料的提;靈芝孢子、花生四烯酸(AA)、除蟲菊脂、聚酯酰胺等醫藥、化工方面的提取、提純,能很好地保護其有效成分及活性物質不被破壞。
植物蛋白綜合加工上有:核桃油脂提取及核桃蛋白的綜合開發利用;大豆油脂提取及大豆蛋白的綜合開發利用;棉籽油脂提取及棉籽蛋白的綜合開發利用等,在提取油脂的同時植物蛋白不變性。
我公司提供5升--100升的試驗設備,提供5噸--200噸/日交鑰匙工程,開展來料加工業務。

低溫萃取
一、亞臨界萃取脂溶物質
亞臨界萃取脂溶物質專利技術簡介:所用萃取溶劑為丁烷或四氟乙烷,該溶劑中組分的沸點大多在0℃以下,其中丁烷沸點-0.5℃,四氟乙烷的沸點為-26℃。該專利技術是國家科委“火矩計劃”、國家計委“科技先導計劃”和國家經貿委“科技示范計劃”項目。目前已廣泛應用于特種食用油、植物蛋白、精細化工、天然色素、醫藥、食品等行業,先后在國內建成了三十多家工程項目。
二、 該專利技術的優點
(1)浸出后的顆;蝻炂少|量好,保持原有熱敏性物質不破壞。如粕中水溶性蛋白不變性率大于95%,顆粒中殘留色素不變性,可進一步開發植物蛋白或高級飼料;殘油小于1%,殘溶小于50ppm;
(2)常溫萃取,低溫(小于40℃)脫溶,浸出后的油中熱敏性物質幾乎不破壞;浸出后的浸膏中色素得率高,色澤鮮艷,反射黃色素或辣紅素高,是貴重油料和天然色素保質萃取的理想工藝;
三、 代加工范圍
1) 辣椒紅色素、番茄紅色素、萬壽菊黃色素、枸杞色素、紫草色素等天然色素的提取項目。
2) 核桃仁綜合開發項目,產品為核桃油、脫脂速溶核桃粉、核桃乳。
3) 芥酸酰胺提純項目,可將芥酸酰胺純度達到國際水平,含量大于98.8%。
4)小麥胚芽油、沙棘籽油、除蟲菊油、葡萄籽油、青棘果仁油、微生物油、可可脂、茶籽油、杏仁油、石榴籽油、松子油、榛子油、紅花籽油、枸杞籽油、月莧草籽油、黑加侖油、薏米仁油、西瓜籽油、哈密瓜籽仁油等保健油脂的保質萃取。
5) 南瓜籽仁的綜合開發利用項目,產品南瓜籽仁油,脫脂南瓜仁蛋白乳,蛋白粉。
6)微生物油的萃取。
7)玫瑰、香紫蘇、桂花、迷迭香等鮮花提取浸膏。
8)中藥材脂溶性成分的提取。
9)大蒜油、洋蔥油、孜然油、芥末油、姜油等調味油的加工提取。
一、小麥胚芽油

小麥胚芽油是以小麥胚芽為原料制取的一種谷物胚芽油,它集中了小麥的營養精華,富含維生素E、植物甾醇、亞油酸、亞麻酸、二十八碳醇及多種生理活性成分,其Ve和植物甾醇含量是植物油中最高的,其不飽和脂肪酸含量高達80%,其中50-60%為亞油酸,具有很高的營養價值。因其高品質和稀有性,一般被制成膠囊產品,以克為單位消費。
二、葡萄籽油
葡萄籽油是亞油酸型油脂,油脂中75%以上為亞油酸,是目前發現的亞油酸含量最高的植物油之一,亞油酸具有防止血栓形成,擴張血管,降低血清膽固醇,營養細胞的作用;葡萄籽油中還含有大量的脂溶性維生素A、D、E、K等生理活性成分。
三、核桃油

核桃油是以核桃仁為原料,利用現代工藝提取其精華而成的高級植物油。核桃油富含人體不能合成人不飽和脂肪酸和維生素A、B1、B2、C、E及人體所需的Ga、Mg等微量元素,不飽和脂肪酸含量高達90%以上,其中亞油酸、亞麻酸含量在70%以上。藥典《本草綱目》中指出:核桃油具有滋補脾腎,保肝明目,益精血補肝腎,強筋壯骨,潤腸通便,黑發須,延年益壽,增強智力,促進生長發育之功效。
四、亞麻籽油

亞麻籽油是亞麻酸型的植物油,亞麻酸含量高達62%,α‐亞麻酸和γ-亞麻酸之比接近中國營養學會推薦的理想比值(4-6):1,其α‐亞麻酸占50%以上。亞麻酸是人體不能合成的必須脂肪酸?茖W研究證明:α‐亞麻酸有著很高的保健價值,具有提高記憶力、保護視力、控制血壓、改善睡眠、預防心梗和腦血栓、降低血脂及促進胰島素分泌等多種功效。亞麻油所含的異常豐富的γ-亞麻酸的作用與來自魚油的不飽和脂肪酸十分相似,故西方研究人員稱亞麻油為“陸地上的魚油”。
五、杏仁油

杏仁油是以杏仁為原料提煉而成的高油酸型堅果油,油酸含量高達63%,不飽和脂肪酸含量總和在95%以上,不飽和脂肪酸具有軟化血管,防治動脈硬化的功效從而降低高血壓、高血脂及心腦血管疾病的發生;此外杏仁油中富含維生素Va1、Vb2、Vc、Vb5、Ve及錳、鐵、磷、硒等眾多微量元素,可滋潤皮膚,改善皮膚血液循環,是延緩皮膚衰老的天然美容珍品。
六、牡丹籽油

牡丹籽油是由牡丹的種子提煉而成的木本堅果油,因其營養豐富而獨特,又有醫療保健功能,是中國特有的健康保健食用油。 牡丹籽油不飽和脂肪酸含量達90%以上,α‐亞麻酸含量超過40%,是橄欖油的140倍,牡丹籽油中還含有豐富的Va、Ve、尼克酸、胡蘿卜素等生理活性成分。
七、橄欖油

橄欖油是木本植物油,原產于地中海沿岸,是油酸型食用油,油酸含量高達80%,油脂的穩定性好。所含ω-3脂肪酸有助于人體對礦物質的吸收如鈣、磷、鋅等,有助于保持骨密度,減少因自由基造成的骨骼疏松;橄欖油中還含有豐富的維生素A、D、E、F、K、胡蘿卜素及抗氧化物等多種生物活性成分,人體消化吸收率高;橄欖油富含與皮膚親和力極佳的角鯊烯,吸收迅速,有效保持皮膚彈性和潤澤。素有“地中海的液體黃金”之稱。
八、茶籽油

油茶籽油是油酸型食用油,油酸含量高達80%,油脂的穩定性好。 藥典《本草綱目》、《農息居飲食譜》記載:茶籽油性寒涼,味甘平,潤腸通便,清熱化濕,潤肺祛痰,利頭目。消化吸收率達99%以上,特別是對孕婦產后復原能起到良好的保健作用。
九、茶葉籽油

茶葉籽油,又名綠茶油,是采用茶葉樹的果實為原料,經過加工所獲得的高級油脂,因為與茶葉同根同源,茶葉籽油幾乎具有和茶葉相同的保健功效,而且富含更多的營養物質。茶葉籽油中的不飽和脂肪酸含量高達83%,其中55-65%為油酸,并富含茶多酚、兒茶素、維生素E、角鯊烯、植物甾醇、胡蘿卜素等成分及黃酮類物質,可以深加工為純天然的高級皮膚護理品。是人類已經發現的抗氧化能力最強的食用油之一。
十、紫蘇油

紫蘇油是一種高不飽和度的天然油脂,不飽和脂肪酸含量在95%,所含主要成份為α-亞麻酸,含量高達70%左右,是目前已知植物油類中α—亞麻酸含量最高的植物油。α-亞麻酸屬ω-3系列必需不飽和脂肪酸,有著很高的保健價值,具有提高記憶力、保護視力、控制血壓、改善睡眠、預防心梗和腦血栓、降低血脂及促進胰島素分泌等多種功效。
十一、火麻油

火麻籽是?浦参锎舐榈母稍锍墒旃麑,火麻油不飽和脂肪酸含量高達92%,其中油酸、亞油酸含量分別為56%、18%,相對花生油、玉米油、山茶油等植物油,ω-6族亞油酸與ω-3族α-亞麻酸3.1:1的天然比值,符合衛生組織推薦的小于等于4:1的最佳比值,是具有營養平衡性的油脂;鹇橛瓦含有大量延緩衰老的維生素E、硒、鋅、錳、鍺等微量元素,有潤腸胃、滋陰補虛、助消化、明目保肝、祛病益壽的作用,且對老人便秘、高血壓和高膽固醇等疾病有特殊的療效。
十二、梔子油

梔子油不飽和脂肪酸含量在80%以上,其中54%為亞油酸,它能有效溶解膽固醇,具有降血脂、清除血管內壁沉積物以及降血壓的作用;梔子油中還含有梔子黃色素、梔子苷、綠原酸等生理活性物質,具有保肝利膽、殺菌消炎、抗氧化、清除自由基、抑制突變和抗腫瘤等多種獨特的生理功能。
十三、南瓜籽油

南瓜籽油以南瓜籽果仁為原料提取而成,充分保留了南瓜籽仁的營養精華,其含有豐富的不飽和脂肪酸,總含量在85%以上,南瓜籽油還含有植物甾醇、維生素、礦物質等多種生物活性物質,尤其是鋅、鎂、鈣、磷含量極高;南瓜籽油中還含有一種可稱為男性荷爾蒙的活性生物觸媒劑成分,能夠消除前列腺的初期腫脹,對泌尿系及前列腺增生具有良好的治療和預防作用,是有突出男性保健作用的健康營養油。
十四、石榴籽油

石榴籽油是唯一植物源的多不飽和共軛脂肪酸,其主要成分為石榴酸,含量可達70-80%,石榴酸是ω-3型高不飽和脂肪酸,具有極強的抗氧化能力,可以有效地清除人體自由基和延緩衰老。研究表明石榴籽油能夠保護人體免疫系統,預防動脈粥樣硬化,降低癌變,幫助人體抵抗肥胖癥、糖尿病。同時石榴籽油中還含有與人體自然產生的雌激素結構相似的植物雌激素,有助于緩解婦女更年期綜合癥。
十五、沙棘籽油

沙棘籽油是集沙棘有效成分為一體的高度濃縮物,其不飽和脂肪酸含量高達90%,富含Ve、胡蘿卜素、類胡蘿卜素、β-谷甾醇、黃酮、有機酸、生物堿、微量元素等140多種生物活性成分,具有較高的保健和藥用價值。在抗氧化、抗疲勞、護肝、降血脂等方面具有明顯生物作用;其抗感染強、促進愈合快、被廣泛用于治療燒傷、燙傷、凍傷、刀傷等方面;沙棘籽油對扁桃體炎、口腔炎、結膜炎、角膜炎等都有良好而穩定的療效。
十六、松子油

松子油中不飽和脂肪酸含量總和在94%以上,其中皮諾斂酸18%,油酸21%,亞油酸49%。皮諾斂酸只存在于松子油中,不僅能夠降低膽固醇、甘油三酯,抑制、消除其他不飽和脂肪酸對機體的不利影響;還具有抗炎、解熱、鎮痛,對抗各種真菌、病毒感染,促進中老年人排泄功能等作用。松子油中還含有大量天然維生素E、A、B1、B2等,具有很高的營養價值,是良好的滋補品。
十七、紅花籽油

紅花籽油以紅花籽為原料提取而成,其主要成分是人體必需不飽和脂肪酸,含量高達93%,其中亞油酸含量為79%,是已知植物中含量最高的,因此被譽為“亞油酸之王”,它能有效溶解膽固醇,具有降血脂、清除血管內壁沉積物以及降血壓的作用;紅花油中還含有維生素E、谷維素、甾醇等多種生理活性成分,是一種健康、珍貴的優質食用油。
十八、番茄籽

番茄籽油不飽和脂肪酸含量在80%以上,其中50%-60%為亞油酸,屬于高亞油酸食用油。其富含番茄紅素、維生素A、E及胡蘿卜素等,可調節人體的生理功能和人體發育,并可防止細胞老化,增強皮膚彈性,起到潤膚美容作用;對前列腺癌、消化道癌、宮頸癌、皮膚癌等疾病有明顯的預防和抑制作用。
十九、大豆胚芽油

大豆胚芽油是以大豆胚芽為原料制取的一種谷物胚芽油,不飽和脂肪酸含量在85%以上,其中亞麻酸含量為10-20%,是所有胚芽油中最高,大豆胚芽油中還富含β-谷甾醇、Ve、角鯊烯等生理活性成分,其不皂化物含量高達11.5%,遠遠高于其他食用油脂,并且是天然Ve含量最高的一種植物油,長期食用可防止動脈硬化,減少心臟病發病率,有利于智力發育,具有很好的保健功能。

 
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