大豆膨化浸出与精炼技术的质量控制研究

薛元龙，史洪斌，宋 鹏，孙艳艳

（九三集团铁岭大豆科技有限公司，辽宁铁岭 112600）

膨化工艺能将大豆的油脂浸出提取最大化，且方便各种工艺的融合使用，在提高榨油质量和效益的同时降低对榨油工作的成本投入，具有良好的经济效益和工艺效益。但大豆膨化工艺的油脂浸出质量受时间、温度、料液比以及料胚高度等因素影响，不适宜的生产参数控制易影响油脂浸出的质量，且还会加大后续油脂精炼的难度。对此，为进一步提高大豆油生产工艺的质量，将对上述影响油脂浸出和精炼工艺的因素进行研究，通过深入分析明确最佳生产的参数区间。

1 膨化工艺的优点

1.1 显著提高生产加工能力

将膨化工艺应用到大豆的油脂浸出中，能显著提高生坯直接浸出油脂的能力，由已有研究可知该方法与直接压榨法相比，其油脂的生产能力能提高约40%、生产动力消耗可降低约30%，且蒸汽的使用量可减少约15%。虽然膨化料与胚片料相比体积更小，但其容重得到明显增加，因此大豆膨化技术制油生产线同等批量的大豆产量可提高30%～50%。同时该技术使用大豆轧胚的厚度可放宽到0.40～0.47 mm，且可获得等同于胚片料一次浸出的残油水平[1]。此外，膨化料还具备疏松多孔、易于浸出、混合油浓度高、易沥干以及湿粕残溶低等特点，有助于浸出设备榨取油脂。

1.2 膨化料更有利于浸出

从大豆膨化料的浸出工艺角度出发，由大豆膨化技术得到的基料可使大豆的细胞组织被完全破坏，同时还可使油料多孔性增加，使更多游离状态的油脂出现在油料细胞的外表面，从而使油料粒度与机械强度增大，为油料营造无限接近浸出的临界状态，以此方式增加大豆中油脂的浸出，提高大豆制油的质量与产量。

1.3 膨化工艺能提高豆粕质量

从膨化处理技术的潜在性质角度出发，该技术因具有较为显著的抑制热敏性抗营养因子和提高油脂中蛋白质和脂肪消化率的能力，而被现阶段大豆加工业所重视。未经过特殊处理的大豆中具有多种抗营养因子，如脲酶、低聚糖类、胰蛋白酶抑制因子以及外源凝集素等，上述抗营养因子在加热环境下会分解消失，因此经过膨化处理的大豆能消除绝大多数不耐热抗营养因子[2]。因加热时间较短，所以不会对浸出油脂的营养物质造成影响，使浸出油脂同样具有等同于压榨油脂的利用价值。

2 大豆膨化技术浸出过程的影响因素控制

2.1 浸出时间控制

膨化技术的浸出时间是指大豆料胚入浸至出粕过程所需的时间。因此，膨化技术下大豆的浸出时间可被视为直接影响大豆浸出效果的重要因素。若大豆浸出时间较短，则证明有机溶剂与大豆料胚的实际接触时间过短，有效萃取时间不达标，造成大豆浸出油脂的提取率过低。大豆的浸出时间较长，虽然可确保有机溶剂与大豆料胚的接触和萃取时间得到保障，且获得与预期值相符的油脂提取率，但长时间的浸出会使生产成本与生产效益不成正比，并影响整个大豆油脂浸出的生产效率。此外，由已有研究可知，随着浸出时间的延长，用于浸出油脂的大豆料胚含油率将会逐渐趋于平稳，因此若没有相关生产标准影响，大豆油脂的浸出应结合大豆性质进行调整，以我国生产大豆的特性与浸出效果而言，实际浸出时间控制在60～90 min最为适宜[3]。

2.2 浸出温度控制

膨化技术中浸出温度同样是影响大豆油脂浸出效果的因素之一。通常情况下，若浸出过程中实际温度较低，则表示大豆油脂浸出过程的能量也将会变低，此时油脂分子将会因缺乏活性而不易被浸出技术所提取，最终会造成大豆油脂浸出效果差。虽然浸出温度过高有利于提高油脂的活性，并降低油脂的黏度，可在一定程度上提高浸出油脂的产量，但从实际浸出生产中可看出，若浸出时的温度无限接近溶剂的沸点，则会造成溶剂馏分挥发效果越强烈，立足于溶剂馏分挥发带来的萃取剂散失与安全性角度，认为浸出时的温度应被控制在低于新鲜溶剂馏分初馏点的温度区间，即应被控制在50～60 ℃。

2.3 料液比控制

将溶剂量与被浸料胚的比值作为料液比，料液比同样可影响浸出油脂的浓度与质量，需要对其进行控制。从浸出效果来看，若溶剂量过少则会造成大豆脱油不完全，浸出后的豆粕仍存在较高的残油量，此问题不但会影响大豆的出油率，还会增加榨油企业的经济负担[4]。若使用溶剂量比例过大，虽然可实现大豆油脂的完全浸出，并可确保浸出油脂效果满足设计要求，但较大的溶剂比例会增加后续精炼工作的工作量，并增加油脂存储过程中出现反酸、反色等情况的概率。同时，单位时间下为大豆油脂浸出供给的溶剂量越大，其浸出的混合油的浓度质量越低，且当溶剂比例达到一定限度时，若无法进行进行科学浸泡和沥干处理，则会造成料格之间的上下黏连，不能确保各油格中油脂的浓度梯度，造成最终收集混合油的浓度下降。基于此，通过调查榨油厂商的生产工艺和查阅相关资料认为，大豆油脂浸出的料液比应控制在1∶（0.8～1.0）。

2.4 料胚高度

料胚高度设置可在一定程度上影响大豆油脂浸出的产量，即在同等浸出环境下，若浸出器的料斗设置得越高，且料胚的浸出时间越长，则可将豆粕中残留的油脂充分稀释出来，由此提高大豆膨化工艺的出油率。但从实际浸出现状可知，料位的高度并不是越高越好，若料位太高则会导致底部料胚粉碎，且会因料位太满导致容器内料胚被喷淋管冲至料斗两侧的集油斗中，如果缺少相关的生产管理，此现象还容易堵塞油泵和喷淋管，造成设备的损坏[5]。因此，料胚的高度应结合膨化大豆和器具规格进行调整，最大限度区间应结合厂家给出的建议值进行计算。

3 浸出油脂的精炼处理工艺

3.1 酸炼脱胶

以劣质大豆毛油为例，使用传统的水化脱胶法仅能将毛油的含磷量降到185～270 mg·kg-1。因此可借助强力酸化混合器对毛油进行精炼，因该设备具有酸炼反应时间90 min内可调的特性，因此可有效解决毛油中非水化磷脂的酸化水合机理区分困难的问题，能达到高质量脱磷的目的。此外，大豆脱胶油过程中其酸值与含磷量是评价其质量的重要因素，可通过控制酸反应温度（70～85 ℃）和时间（≥45 min）的方式降低其浓度。现阶段已有厂商使用柠檬酸作为磷酸的替代物进行生产，可有效减少磷酸使用以及无机酸的加入，控制精炼后大豆油的返酸问题[6]。

3.2 碱炼脱胶脱酸

除上述方法外对浸出大豆油脂的脱胶脱酸还可采用碱炼的方式进行。由大豆膨化技术浸出的油脂中，其叶绿素的含量通常处于1 000～1 450 μg·L-1，通过碱炼技术能去除约25%的叶绿素与50%的加工色素[7]。在精炼离心操作中，首台离心机出油酸值将会对成品油的返酸率造成直接影响，因此需控制首台离心机的出油酸值维持在0.03～0.04 mg·g-1。因上述酸炼中加入柠檬酸，因此可络合半成品油中的金属离子，并减缓其氧化速度，实现高效脱色、脱磷和脱皂的目的。结合我国生产大豆油碱炼脱胶脱酸生产指标参数，酸值处于2.35 mg·g-1，含磷量处于600 mg·kg-1的进出油脂，其磷酸用量应在0.1%～0.2%，加酸后原油的酸值应达到2.78 mg·g-1，且碱液的质量分数应达到12.4%，超量碱应达到20%～25%，控制碱炼后成品油的含磷量≤30 mg·kg-1、含Fe量≤0.1 mg·kg-1、含Cu量≤0.01 mg·kg-1，含Ca与Mg量≤5 mg·kg-1[8]。

3.3 脱色

经过上述酸炼与碱炼处理后的大豆油需进行一次脱色处理，在进行脱色之前应检查脱色罐的容积，确保其能在过滤器切换过程中不会发生溢罐，导致未脱色油直接流入脱色罐中破坏成品油的质量。对此，建议设置一个暂存罐，并将其安置在预脱色罐后方，以此方式控制进入过滤器待脱色油的速度，降低过滤器切换时进口处原油的流量波动，以期达到控制溢罐问题发生的概率[9]。此外，原油的脱色施工应结合油品的选择活性低于200、游离酸处于0.2%以及pH值处于5～9的白土，使用活性白土、凹凸棒土以及膨润土的比例应控制在2∶1∶1。对于国外进口的大豆浸出油脂脱色，应控制活性白土与凹凸棒土的比例为1∶2，考虑到国外进口大豆浸出油脂热损率过高，因此活性白土、助滤剂以及凹凸棒土的配比应控制在1∶1∶2。对于容易在后续的加工或存储过程中发生返色和返酸的大豆油，应考虑适当调整活性白土、凹凸棒土以及膨润土的比例，以缓解上述问题。

4 结语

综上所述，通过对上述大豆油脂浸出与精炼工艺的分析，笔者认为浸出与精炼植物油脂的工艺仍有可提升的空间。通过对大豆膨化工艺影响产品质量的因素分析，明确时间、温度、料液比以及料胚高度等工艺的主要事项，并针对现有工艺得出最佳控制区间，以为后续的油脂精炼奠定基础，通过对酸炼、碱炼和脱色等工艺的分析，提高油脂精炼的质量，以期为生产更高等级的大豆油奠定基础。