亚麻籽油及其关键生产技术

2017-09-18刘洪举杨辉祥

中国油脂 2017年8期

关键词：过滤机榨油亚麻酸

左青，左晖，刘洪举，杨辉祥

(1.江苏牧羊集团有限公司，江苏扬州 225127； 2.广州星坤机械有限公司，广州 510460； 3.内蒙益善园生物科技有限责任公司，呼和浩特 010010； 4.中粮祥瑞粮油工业(荆门)有限公司，湖北荆门 431900)

亚麻籽油及其关键生产技术

左青1，左晖2，刘洪举3，杨辉祥4

亚麻籽富含营养物质，亚麻籽油含有胶质、黏液物、不皂化物、蜡质和苦味物质。采取冷榨工艺可保留亚麻籽油中的亚麻酸和营养物质，对亚麻籽油进行物理吸附可脱胶和脱黏液物，冬化可脱蜡和脱除不皂化物。生产的优质亚麻籽油可通过0℃、24 h冷冻试验。

亚麻籽油；物理吸附；冬化；不皂化物

亚麻分纤维用亚麻、油用亚麻和纤维与油兼用亚麻3种，原产波斯湾、黑海，现在种植在亚洲、非洲、欧洲、北美、大洋洲等地区，加拿大产量最高，依次为中国、美国、印度、欧洲。我国亚麻生长在高寒地区，主要产区在东北、华北、西北，全国年产量在30多万t，以内蒙古和甘肃种植面积最大。近年来，为了满足不断增长的亚麻籽油市场的需求，填补国内产量的不足，需从国外进口亚麻籽，2014年进口量达25万t。

目前国内生产亚麻籽油有3种类型：①采取预榨和浸出，最大生产规模在100 t/d，毛油经过精炼处理；②采取小型榨油机热榨，压榨后过滤精炼；③采取冷榨，冷榨油中亚麻酸含量比热榨油的高3%～4%。冷榨亚麻籽毛油经过吸附脱胶、冬化处理，目前受到市场的欢迎。亚麻籽油含有胶质、黏液物、不皂化物、蜡质和苦味物质。本文主要研究如何保持亚麻籽油的活性营养物质和亚麻酸含量，及亚麻籽油的关键生产技术。

1 亚麻籽的组分

亚麻籽容重在540～690 kg/m3[1-2]。亚麻籽由种皮、内胚乳和胚组成，种皮含6%～10%亚麻胶，胚含30%～47%脂肪、23%～27%蛋白质、4.3%～9.0%纤维。亚麻仁含油在30%～44%，有特殊气味，含磷、黏液物、苦味物质，毛油含较多的磷脂和胶质[3-6]，含蜡2%～3%，含不皂化物8.26%[7-9]，即高级脂肪醇、甾醇和羟类。国产亚麻籽的主要组分及含量见表1。

表1 亚麻籽的主要组分及含量[10-11] %

2 亚麻籽油的特性

亚麻籽油中不饱和脂肪酸含量大于等于90%，富含亚麻酸，而且脂肪酸比例适宜人体需求。亚麻籽油在空气中氧化聚合形成薄膜[12]，多数黏液物留在饼粕中。亚麻籽油与其他植物油相比具有不同的特征。

2.1 亚麻籽油的特殊风味——苦味

亚麻籽油富含不饱和脂肪酸，极易氧化变质。新鲜初榨的亚麻籽油带有气味芳香清雅的坚果气味，伴随清淡的鱼腥味，冷冻后出现絮状物。一般情况下亚麻籽油色泽呈褐红色、半透明、无异味。在室温存放1 d，油中开始释放苦味，经储存6～9个月后，口感“微苦”。精炼亚麻籽油储存几个月后不会出现苦味，但产生酸败哈喇味。

环肽A(CLA)[5-6]是一类存在于亚麻籽和根中的由氨基酸组成的疏水化合物，具有免疫抑制活性。同样存在环肽B、C、D、E、F、G、H、I、X，即CLB、CLC、CLD、CLE、CLF、CLG、CLH、CLI、CLX。亚麻籽油在储存过程中蛋氨酸环肽明显减少，含蛋氨酸亚砜的环肽含量上升，CLE含量增加4倍，CLA含量没有变化。

环肽类物质不耐高温，在温度高于70℃，空气中15 min内失去活性，明显特征是产生苦味和鱼腥味[3]。CLE导致冷榨亚麻籽油产生苦味，CLE感官评价的苦味阈值为12.3 μmol/L，不同产地的冷榨亚麻籽油的苦味形成速率不同。亚麻籽油在储存160 d后CLE增加量在485～925 mg/kg。另外，冷榨亚麻籽油的苦味不限于CLE，据检测冷榨亚麻籽油中CLC、CLA含量低于热榨油，但热榨油的苦味重，分析原因是环肽易氧化，分离出一些营养成分，如黄酮化合物、甾醇、高级脂肪醇等不皂化物[3,5,10]，味道微苦，具有清火、除燥、降血脂、降血糖功能。

亚麻籽油在水化脱胶过程中损失一些环肽，磷脂具有乳化性，在脱除磷脂后，降低了环肽在亚麻籽油中溶解度，因此冷榨油中的环肽含量比热榨油和精炼油的多。

2.2 特殊的脂肪酸组成

在亚麻籽油的脂肪酸组成中，棕榈酸含量在4.5%～4.9%、硬脂酸含量在2.5%～4.0%、油酸含量在16%～18%、亚油酸含量在15%～17%、亚麻酸含量在57%～60%。联合国粮农组织推荐[13]人体摄入脂肪酸比例为饱和脂肪酸(SFA)与单不饱和脂肪酸(MUFA)、多不饱和脂肪酸(PUFA)比例为1∶1∶1。加拿大推荐n-3PUFA与n-6PUFA比例为(4～10)∶1，联合国粮农组织建议在(5～10)∶1，日本为4∶1，美国为2.3∶1。2011年《中国居民膳食营养参考摄入量》建议PUFA提供能量占日总能量摄入的10%，其中n-3PUFA与n-6PUFA比例为(4～6)∶1。在一般植物油中α-亚麻酸含量很少，n-3PUFA与n-6PUFA的比例失衡。在亚麻籽油的不饱和脂肪酸中，n-3PUFA(α-亚麻酸)占51%～62%、n-6PUFA(γ-亚麻酸)占13%～16%，另含21%左右的n-9脂肪酸，单不饱和脂肪酸占20%～24%，饱和脂肪酸占10%。

2.3 微量成分

亚麻籽油维生素E含量在39～60 mg/100 g，亚麻籽油含CLA，具有免疫抑制活性，还有其他环亚油肽类CLB-E、CLF-I、CLX，其结构、生理活性和合成有待研究[3,6]，亚麻籽油还含有香草酸、羟基甲苯甲酸、肉桂酸。

2.4 抗氧化能力

亚麻籽油、红花籽油和罂粟油的氧化诱导期依次是亚麻籽油(1.57 h)<红花籽油(2.87 h)<罂粟油(5.56 h)[3]。适宜的抗氧化剂是锁阳提取物和沙棘黄酮，添加量0.5%～2%。

2.5 冷榨油和热榨油挥发性物质比较

冷榨亚麻籽油具有淡淡的坚果清香味，而热榨亚麻籽油带有浓香烤香味，冷榨亚麻籽油挥发性物质以醇类为主，醇类物质含量在56%～66%，含正己醇、戊醇、乙烯醇、2-丁醇等，还含一些酯类和醛类物质如己醛、己酸、己内酯、戊内酯、丁酯等。热榨亚麻籽油含大量的糠醛和杂环化合物。研究[14]发现，在120℃烤籽4 h，亚麻籽油产生的挥发性醇类物质较多，出现糠醛、5-甲基糠醛、吡嗪、吡咯、苯甲醛等杂环类芳香化合物，冷榨油没有杂环类芳香化合物。在140℃烤籽4 h，产生吡嗪类、哒嗪类、噻吩类、吡啶类、吡唑类等杂环类芳香化合物达21种，出现大量的糠醛、糠醇，在空气和光照下易变成棕色或深红色，这是热榨油色泽加深的原因。在热榨亚麻籽油中，醛、酮、酸类脂肪氧化物比冷榨油高，醛类升高1.3～4.4倍、酮/酸类升高7.2～14.2倍。热榨油经清理、烘炒、压榨，有浓郁的亚麻籽香味、苦味，油呈褐红色。

亚麻籽皮含有生氰糖苷，在140℃烤籽分解出微量2-丁烯腈和3-丁烯腈。如果先脱皮，再用皮提取胶质，利用率更高。

3 亚麻籽油关键生产技术

3.1 冷榨工艺

亚麻籽冷榨工艺流程：

亚麻籽→清理→磁选→低温压榨→毛油→过滤→冷榨毛油。

工艺参数：

(1)原料：选择成熟度适宜、颗粒饱满、质量好的亚麻籽，水分低于9%，含油量大于等于32%，杂质小于等于2%，酸值(KOH)小于等于1.0 mg/g，过氧化值小于等于5 mmol/kg。目前国产油用亚麻籽含油38%～45%、水分8.5%；进口亚麻籽含油 42%～45%、水分6.5%。

(2)清理：亚麻籽是形状和芝麻相似、比芝麻大的红棕色果实，选用去石组合筛，去大杂筛板孔径在1.2 mm×20 mm、筛网孔形为方形、每英寸孔数 20～24个，除小杂筛板孔径是圆形，孔径1.8～2.2 mm，筛网孔形方形，每英寸14个。

(3)冷榨：冷榨在室温下进行，温度小于等于40℃，选用YZYX20-2双螺旋榨油机，或10型单螺旋榨油机，在入榨水分小于等于8%，调整出饼厚度来控制饼残油，对于单螺杆榨油机，饼厚在4 mm左右，控制干饼残油在7%～8%；对双螺杆榨油机，调节出饼厚度在5～6 mm，出饼残油在10%～12%。油温小于等于55℃，冷榨油色泽浅。

3.2 水化脱胶

亚麻籽油富含胶质、环肽类物质、不皂化物和黄酮类化合物及黏液物。压榨油直接进脱胶反应罐(间歇式)，不加热，在室温下加5 kg/t左右的硅藻土，60 r/min(变频)搅拌30 min左右，进箱式过滤机，生产脱胶油，味道基本不苦，黏液物被吸附干净。

真空脱苦工艺：在油温60～65℃，真空度90～100 kPa，加入油质量的0.1%～0.5%活性炭在60～80 r/min下反应20～40 min，反应后在常温下过滤。

3.3 冬化

蜡的熔点在40℃，在65～70℃析出，冷榨油温度低于55℃，亚麻籽油含蜡量在100～400 mg/kg，一般冷榨油含蜡量少，热榨油含蜡量多。与其他植物油不同的是，亚麻籽油含不皂化物多，特别是甾醇，国产亚麻籽油含0.37%～0.42%甾醇，加拿大亚麻籽油甾醇含量高达0.7%，而伊朗亚麻籽油则甾醇含量高达1.5%。甾醇类化合物结晶为β型，属于不稳定晶型，在冬化中采取超低温冬化。冬化工艺按生产规模大小选择间歇式或连续式。

3.3.1 间歇冬化

采用1个结晶罐、2个养晶罐，结晶泵选用螺杆泵，箱式过滤机。脱胶过滤油直接进结晶罐，搅拌速度35 r/min(变频)、结晶温度-6℃,结晶时间24 h，由螺杆泵泵进养晶罐，搅拌速度35 r/min(变频)、养晶温度2℃、养晶时间24 h。采取冷冻脱脂脱蜡。

将硅藻土和液油混合液泵进箱式过滤机做预涂层，滤压达0.15 MPa，进冬化成品油罐(油温在2℃，室温下过滤)，过滤时流油呈细线状，一般过滤20 d左右滤压达到1 MPa时停止，清油泵入管道过滤器，从管道过滤器出来油泵入成品罐。助滤剂(硅藻土)总添加量0.5%～0.7%(间歇式，按含蜡量在100～400 mg/kg)；板框过滤机(30块)过滤速度在0.15 h/t，过滤速率在165 kg/m2，过滤机的滤布用法兰绒布、细棉布。蜡含油应小于等于65%。

3.3.2 连续冬化

考虑到亚麻籽油富含甾醇，甾醇在结晶过程中不定向，所以加结晶剂(硅藻土)5 kg/t，助滤剂 3～4 kg/t。采取两个结晶罐和两个养晶罐，螺杆泵泵结晶油，用两台卧式叶片式过滤机过滤，泵进管道过滤器过滤出成品油。

(1)结晶养晶：经换热器和冷却器油温降到15℃，添加结晶剂5 kg/t。2个结晶罐，进1#结晶罐油温15℃，进2#结晶罐油温10℃，进养晶罐油温5℃，结晶罐搅拌速度22 r/min(变频60%～70%)，结晶12 h。2个养晶罐，搅拌速度22 r/min(变频50%～60%)，养晶18 h。养晶后升温到10～12℃进过滤器。

如果冷榨油含杂质多，对结晶影响大，升温到60℃，融化原来存在的固有结晶体，在操作过程中，根据观察过滤油的浑浊情况来升温。正常情况下，结晶油升温至45～55℃，这样升温、降温快，节省能源。在开始形成晶体时降温快，以后降温慢。产生的晶体有割手感、硬感为好，表明蜡质含油低；如果半软半硬，能过滤，表明蜡质含油高；如果手感蜡质软，难过滤，需回结晶罐。

(2)过滤：两台过滤机交替使用，一台过滤、一台卸蜡饼清理待机。先要在叶片过滤机进行预涂，预涂用助滤剂(硅藻土)3～4 kg/t和净油(脱蜡油)组成混合油，用泵循环到叶片过滤机叶片上，循环6 min 左右,预涂层厚度在0.32～0.64 mm，正常过滤压力在0.20～0.37 MPa，过滤油温度10～12℃，等到过滤压力大于0.37 MPa后，换到另一台过滤器过滤。用压缩空气吹扫，大部分油排入成品油油罐，少量带有助滤剂的油(浑浊)排入助滤剂罐，滤饼用压缩空气吹干，在吹饼过程中吹出的剩油排入刹克龙和预涂助滤剂/油混合罐及污油罐内，在吹干滤油后，再用0.3 MPa饱和蒸汽吹扫20～40 min，打开过滤机卸出滤饼。要求滤饼含油小于等于60 kg/t。

立式叶片过滤机和卧式过滤机的特点比较：

立式叶片过滤机优点：①清理容易，将叶片从罐内取出，振动叶片脱除滤饼；②卸料系统是密封系统。缺点：①如果油流量或扬程不足，没有全充满，预涂层上下不均匀；②在过滤过程中如果油流中断，部分蜡滤饼可能从网上掉下，导致油直接穿过。

卧式过滤机的滤板面积小，筒体容易充满，预涂层的厚度均匀，另外开盖卸饼半自动，减少污染和劳动强度，所以选择卧式过滤机。

如果选用隔膜式过滤机，建议用0.7 MPa的膜，过滤压力在0.2～0.4 MPa，工作室最高耐压 0.5 MPa。

4 问题与讨论

4.1 关于在冬化过程中采取速冷和缓冷

(1)速冷：用换热器换热制冷，冷却时间很短，蜡结晶为片状，利于形成小晶体β′，小晶体含油少，在水中分散好，利于分离。β′晶体是坚硬和均匀的球状，易于固液分离，晶粒生长和黏度成反比，需要非破坏性的搅拌。过滤要求晶体尺寸和形状的均一性及抵御机械压力的抗力。

(2)缓冷：在罐体通过盘管冷却时冷却速率慢，结晶产生大的晶体，间隙大，易夹油，晶体软，难过滤。

4.2 简单检测亚麻籽油中是否含磷和含蜡

冷冻试验：含蜡14 mg/kg亚麻籽油可以通过0℃、5.5 h冷冻试验；含蜡50 mg/kg亚麻籽油可以通过6℃、5.5 h冷冻试验。为了瓶装亚麻籽油的冷藏稳定性和超市的货架期，要求亚麻籽油中含蜡小于等于10 mg/kg。

简单测定含磷和含蜡：用40℃水浴看是否有析出物，如果出现析出物，是磷脂。用70℃水浴观察是否出现析出物，如果有析出物，是蜡质。

4.3 生产优质亚麻籽油

据内蒙益善园化验室检测：冷榨亚麻籽油的亚麻酸含量比热榨油的高3%～4%，高温破坏部分亚麻酸。与进口亚麻籽比较，本地产的亚麻籽压榨油香味浓，但亚麻酸含量没有差别，据分析进口亚麻籽含水较高、经过长途物流，没有妥善保管，表皮产生变化，酸值上升。亚麻籽油经过精炼后，α-亚麻酸含量大于等于45%，低于冷榨油的亚麻酸含量。

选择新鲜亚麻籽，水分控制在8%以内，经过清理后，储存在低温仓库(平房仓内装空调，温度控制在16～20℃)，经过冷榨、吸附水化、冬化、包装。控制亚麻籽油酸值(KOH)小于等于0.6 mg/g，保质期在1年。如果延长保质期到1.5年，在冬化过程中要脱脂，保持指标不变，不产生沉淀物。

4.4 综合利用亚麻籽资源

在我国北方亚麻籽产地，当地居民长期食用亚麻籽和亚麻籽油，功效显著，头脑聪明，精神好，中年人长期服用后能降血脂和血压，身体健康，精力旺盛。我国市场上出售亚麻籽产品限于焙炒亚麻籽、亚麻籽粉、亚麻籽油、亚麻籽胶。亚麻籽油是高端油脂，建议开发亚麻籽油软胶囊、亚麻籽饼干、亚麻籽皮胶囊、亚麻木酚素、亚麻籽蛋白。亚麻籽和亚麻籽油作为保健食品和保健油得到消费者的共识，开发和综合利用亚麻籽的资源，利国利民。

致谢：天津龙威集团沙宪州总监、泰州汇福油脂公司王波博士、广州东凌粮油李建军工程师给予支持！

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