油脂深加工及制品 课件 第0-2章 绪论、油脂分提、油脂氢化

油脂深加工与制品DeepProcessingofEdibleOil&FatandProducts绪

论01油脂与人类社会的生产和生活内容02国内外油脂工业状况及发展趋势03油脂深加工理论基础04本书的内容和任务01油脂与人类社会的生产和生活油脂是人们赖以生存的最基本的营养素之一。

油脂、蛋白质、碳水化合物是自然界存在的三大重要物质，是食品的三大主要成分。01油脂与人类社会的生产和生活提供热量增加饱腹感提供人体无法合成的必须脂肪酸脂溶性成分（如维生素A/D/E/K、植物甾醇和生育酚）载体01油脂与人类社会的生产和生活重要的工业用途，如润滑油、肥皂、油墨和生物柴油等作为热媒介，如煎炸赋予食品良好香味、口感与外观人类多种疾病与油脂有关02国内外油脂工业状况及发展趋势近年来，国内外油脂科技和工业都有长足的发展，尤其是我国油脂工业近半世纪取得快速的发展，油脂加工能力之大、企业之多均属于世界之最。02国内外油脂工业状况及发展趋势具备以下特点：油脂工业企业生产大型化、自动化从生产单一营养型向营养保健型油脂制品发展产品向多元化、高端化发展，产品进一步细分油脂深加工加快，油脂深加工制品规模和市场快速发展油脂消费水平整体较高02国内外油脂工业状况及发展趋势在存在以下发展趋势：科学引领食用油脂加工绿色生物技术在油脂工业中的应用废弃油脂综合利用精深加工向纵深挺进03油脂深加工理论基础油脂氢化：起源于1897-1905年间油脂分提：20世纪60年代,分提技术蓬勃发展油脂酯交换：20世纪50年代开始利用酯交换技术制备塑性脂肪油脂凝胶化：2004年被关注油脂乳化：正在蓬勃发展04本书的内容和任务油脂深加工及制品是一门新兴和发展中的学科，同时也是一门实用性很强的学科。

油脂深加工与制品是油脂工程专业的主干课程，是在油脂化学和油脂制取与加工工艺学的基础上，以产品开发为主的多学科综合性课程。04本书的内容和任务本书涉及诸多专业理论知识（包括结晶与分子组装基础理论、氢化、酯交换及胶体科学），同时又涉及工艺过程、工艺效果及生产设备等工程技术知识。04本书的内容和任务通过本书的学习，使掌握有关油脂深加工与制品的理论、工艺过程、生产设备、制品配方和产品品质控制与评价。04本书的内容和任务本书适应油脂专业本科学生的学习，同时也作为食品工程、粮食工程以及精细化工等专业的辅修书籍，也对从事油脂、食品、化工以及轻工领域的科研人员有较高的参考价值。油脂深加工与制品DeepProcessingofEdibleOil&FatandProducts第一章油脂分提01分提理论内容02分提工艺及设备03结晶分提的原料1.1分提理论油脂由各种熔点不同的甘三酯组成，不同组成油脂的熔点范围有差异。

在一定温度下利用构成油脂的各种甘三酯的熔点差异及溶解度的不同，把油脂分成固、液两部分，这就是油脂分提（Fractionation）。1.1分提理论结晶分提

VS.

冬化油脂结晶分提是一改性的过程。它涉及物质组分较大的改变，并且提高获得产品的物理特性1.1分提理论油脂分提机理甘三酯的同质多晶体互溶性结晶性类型形态表面积熔点稳定性密度α六方结晶大低不小β′正交结晶中中介中β三斜结晶小高稳大甘三酯三种晶型的重要特征稳定性为α<β′<β1.1分提理论影响分提的因素油品及其品质：胶质、游离脂肪酸（FFA）、甘油二酯（DG）、甘油一酯（MG）、过氧化物晶种与不均匀晶核：所谓晶种，是指在冷却结晶过程中首先形成的晶核，而诱导固脂在其周围析出成长的物质。过冷度或结晶温度：过冷度越大，成核速率越大，诱导结晶时间越短。冷却速率：快速冷却通常导致在比缓慢冷却更低的温度下形成核。1.1分提理论影响分提的因素结晶温度/℃得率/%液态油浊点/℃固态脂熔点/℃液态油固态油29752512-2470-8020-309-2265357.5501855-6040-45645-501.1分提理论结晶时间：由于甘三酯分子中脂肪酸碳链较长，结晶时有过冷现象，低温下的粘度又大，所以自由度小，形成一定晶格的速度较慢。搅拌速度：搅拌可以促进成核，因为机械扰动提供能量以克服成核的能量势垒。辅助剂：溶剂在分提中的作用是稀释，不仅降低了粘度，而且增加了体系中的液相比例，使饱和程度高的甘三酯自由度增加，脂晶成长速度加快，向稳定型结晶转变加快。输送及分离方式：真空吸滤或压缩空气输送。1.1分提理论分提过程及产品质量控制

分析方法AOCS方法的编号

分析方法AOCS方法的编号物理特性固体脂肪含量cd16b-93化学特性碘价

固体脂肪指数cd10-57韦氏法cd1-25熔点

气相色谱法cd1c-85毛细管法cc1-25脂肪酸组成

威利法（Wiley）cc2-38气相色谱法ce1-62/cele-91滑点测定法cc3-25甘三酯组成

滴点cc18-80气相色谱法ce5-86浊点cc6-25高压液相色谱法ce5b-89/ce5c-93冷却试验cc11-53过氧化值cd8-53

色泽cc13-e-92油脂分提常用的分析方法1.2分提工艺及设备油脂分提工艺

油脂分提工艺按其冷却结晶和分离过程的特点，分为：常规法、表面活性剂法、溶剂法等。1.2分提工艺及设备常规分提法

常规分提法是油脂在冷却结晶（冬化）及晶、液分离过程中，不附加其他措施的一种分提工艺，有时也称干法分提。1.2分提工艺及设备1.2分提工艺及设备表面活性剂法在油脂冷却结晶后，添加表面活性剂，改善油与脂的界面张力，借脂与表面活性剂间的亲和力，形成脂晶在表面活性剂水溶液中的悬浮液，促进脂晶的离析的工艺称表面活性剂分提工艺。

油品棕榈油棉籽油米糠油葵花籽油牛脂改性猪脂乳脂鲱鱼油冷却时间/h8~1210~124~64～66864结晶温度/℃18~250~510~205～103535222表面活性剂法冷却结晶工艺参数1.2分提工艺及设备原料油软质脂硬质脂碘值

5358±236±4熔点（℃）

3720±250±2得率（%）

10070~8020~30脂肪酸组成（%）C14:01.131.101.20C16:048.5344.0059.10C18:04.584.405.00C18:135.8239.3027.70C18:29.9411.207.00棕榈油表面活性剂分提效果1.2分提工艺及设备溶剂分提法

溶剂分提法是指在油脂中按比例掺入某一溶剂构成混合油体系，然后进行冷却结晶、分提的一种工艺。名称正己烷四氯化碳苯异丙醇丙酮乙醇甲醇油脂介电常数1.892.242.2818.621.525.731.23.0~3.2几种常用分提溶剂的介电常数1.2分提工艺及设备两段溶剂分提过程示意图1.2分提工艺及设备分提设备结晶器1.进水口；2.夹套；3.轴；4.圆盘；5.浆叶；6.进料口；7.摆线针轮减速器8.电机；9.出水口；10.孔板；11.支座连续式结晶塔1.2分提工艺及设备分提设备养晶罐1.出油管；2.夹套；3.支座；4.出水管；5.进油口；6.视镜；7.减速器；8.电机9.轴承；10.轴；11.桨叶；12.液位计；13.孔板；14.进水管连续式养晶罐1.2分提工艺及设备分提设备分离设备1.机座；2.悬浮液槽；3.液体油出口；4.密封机壳；5.分配头；6.转鼓；7.预涂管8.洗涤液管；9.真空管；10.滤布；11.刮刀；12.硬脂饼输送机；13.悬浮液进口；14.冷却液进口转鼓真空过滤机1.2分提工艺及设备分提设备分离设备高压膜式过滤机原理示意图1.3结晶分提的原料油脂是由各种不同脂肪酸组成的复杂甘三酯的混合物，表现出不同的物理和化学特性，以及所具有的最终特殊用途。甘三酯种类物理状态用途SSS固体脂肪酸产品、硬脂涂层SSU-SUS固体→半固体糖果脂SUU-USU半固体→液体人造奶油UUU液体一级油、液体煎炸油不同种类甘三酯特性表1.3结晶分提的原料植物油棕榈油1.3结晶分提的原料植物油棕榈油棕榈仁油1.3结晶分提的原料植物油棕榈油棕榈仁油1.3结晶分提的原料植物油棕榈油棕榈仁油氢化豆油大豆油（IV135）液体油固体脂得率/%IVCP/℃CTa/hIVDP/℃氢化

IV11585~90119-11>249833.5IV10975~80114-1018~249234.5IV9765~70104-912~188435.5IV8550~5594-7<57536.5IV7540~4584-5<26837.0氢化大豆油干法分提1.3结晶分提的原料植物油棕榈油棕榈仁油氢化豆油特殊油脂典型干式分提工艺产品

产品液体油固体脂固体脂得率/%沙罗双树脂

IVSFC/%41473445a20℃562687

30℃42-72

芒果脂

IVSFC/%47553950a20℃451774

30℃32-62

1.3结晶分提的原料动物脂肪乳脂乳脂多级分提示意图1.3结晶分提的原料动物脂肪乳脂牛脂牛脂的一级和二级分提产品示意图1.3结晶分提的原料动物脂肪乳脂牛脂猪板油酯交换猪油干法分提产品示意图1.3结晶分提的原料动物脂肪乳脂牛脂猪板油鱼油鱼油液体油固体脂液体油得率/%粗鱼油

aICP-5℃18℃

CT5℃>18h

bIV19820816080±CP-8℃14℃

CT2℃>36h

氢化鱼油

aIV12413510560±CP14℃

DP28℃

34℃

bIV1151298470±CP17℃-2℃

DP31℃

37℃

粗鱼油和氢化鱼油的分提产品1.3结晶分提的原料油脂的衍生物脂肪酸和脂肪酸酯初级产品油酸（酯）硬脂酸（酯）油酸（酯）得率/%牛油脂肪酸

IV45IV83IV1740~45CP38℃CP5℃

DP47℃

DP58℃

牛油脂肪酸酯

IV41IV60IV860~65CP11℃CP-1℃CP24℃

脂肪酸和脂肪酸酯的分提油脂深加工与制品DeepProcessingofEdibleOil&FatandProducts第二章油脂氢化01油脂氢化理论内容02油脂氢化工艺与设备2.1油脂氢化理论油脂氢化是一种将氢加成到由天然植物、陆地动物、海洋动物和微生物等生产的甘油三酯烯键（双键）上的化学反应。氢化产物是一种非常复杂的混合物，因为同时发生的反应：（1）双键的饱和，（2）双键的顺/反式异构化，（3）双键位置的移动，通常是低能量的共轭态。2.1油脂氢化理论油脂氢化机理不饱和碳-碳双键氢化的基本化学反应2.1油脂氢化理论油脂催化加氢的历程示意图2.1油脂氢化理论油脂氢化选择性二烯键转变成一烯键与一烯键转变成饱和键的比率K1表示亚麻酸氢化转变成亚油酸反应速率常数；K2表示亚油酸氢化转变成油酸的反应速率常数；K3表示油酸氢化转变成硬脂酸的反应速率常数。所谓选择性比或选择性系数（SR），是K1/K2或K2/K3等氢化反应速率之比，也就是用数字来表示的选择性。2.1油脂氢化理论以脂肪酸的组成计算选择性比2.1油脂氢化理论亚麻酸：亚油酸：油酸=30：20：1

在高温条件下豆油氢化用镍催化剂进行氢化，亚麻酸、亚油酸和油酸的双键氢化的速度常数比平均为：2.1油脂氢化理论反应级数和反应速率豆油氢化时各脂肪酸随时间的变化2.1油脂氢化理论异构化双键既可被饱和，也可以产生异构化2.1油脂氢化理论双键位置熔点/℃顺式异构体反式异构体6―732~3554.07―81445.58―92452.59―1016.343.710―1122.552.511―1214.544.012―1327.552.5十八碳一烯酸异构体对熔点影响2.1油脂氢化理论影响油脂氢化的因素温度的影响反应温度对大豆油固体脂肪含量的影响2.1油脂氢化理论影响油脂氢化的因素温度的影响压力的影响反应压力和温度对大豆油氢化速率的影响2.1油脂氢化理论影响油脂氢化的因素温度的影响压力的影响搅拌的影响搅拌和催化剂对豆油氢化选择性比SR的影响2.1油脂氢化理论影响油脂氢化的因素温度的影响压力的影响搅拌的影响催化剂（浓度）的影响催化剂浓度对豆油氢化速率的影响2.1油脂氢化理论影响油脂氢化的因素温度的影响压力的影响搅拌的影响催化剂（浓度）的影响催化剂中毒的影响

成品油和氢气中可能含有会改变或毒害催化剂的杂质，如皂、硫化合物、磷脂、水分、游离脂肪酸、无机酸和许多其他可以改变催化剂的物质。磷以磷脂和皂的形式驻留在催化剂孔入口，阻碍甘油三酯通道，以达到更高的饱和度，从而影响选择性。水或水分和FFA是钝化剂，通过与催化剂化学反应形成镍皂来降低氢化速率。2.1油脂氢化理论影响油脂氢化的因素温度的影响压力的影响搅拌的影响催化剂（浓度）的影响催化剂中毒的影响精炼油质量的影响

微量杂质，如磷(磷脂)、残皂和水分可以通过催化剂中毒而降低其活性，对氢化反应和氢化油的质量都有很大的影响。为了获得良好的氢化反应，保持精炼油的以下质量标准是很重要的：含磷：<1ppm；最好<0.5ppm；水分：<0.1%；最好<0.05%；残皂：0ppm；过氧化值：<4.0；最好<2.0；游离脂肪酸：<0.15%；最好<0.1%。2.2油脂氢化工艺与设备油脂氢化工艺间歇式充氢的加氢氢化系统2.2油脂氢化工艺