放肆luckylyq2019-03-11 12:41:02毛油屬於膠體體系，其中的磷脂、蛋白質、粘液質和糖基甘油二酯等，因與甘三酯組成溶膠體系而得名為油脂的膠溶性雜質。膠溶性雜質的存在不僅影響油脂的穩定性，而且影響油脂精煉和深度加工的工藝效果。例如油脂在鹼煉過程中容易形成乳化，增加操作的難度，加大油脂精煉損耗和輔助材料的耗用量，並使皂腳的質量降低；在脫色過程中，會增大吸附劑的耗用量，降低脫色效果；未脫膠的油脂無法進行物理精煉和脫臭操作，也無法進行深加工。因此，毛油精製必須首先脫除膠溶性雜質。
應用物理、化學或物理化學的方法脫除毛油中脫溶性雜質的工藝過程稱為脫膠。脫膠的方法有水化脫膠、酸煉脫膠、吸附脫膠、熱聚脫膠及化學試劑脫膠等，油脂工業上應用最為普遍的是水化脫膠和酸煉脫膠。而食用油脂的精製多采用水化脫膠，強酸酸煉脫膠則用於工業用油的精製。
一、 水化脫膠
水化脫膠是利用磷脂等膠溶性雜質的親水性，將一定量的熱水或稀鹼、食鹽、磷酸等電解質水溶液，在攪拌下加入熱的毛油中，使其中的膠溶性雜質吸水凝聚，然後沉降分離的一種油脂脫膠方法。在水化脫膠過程中，能被凝聚沉降的物質以磷脂為主，還有與磷脂結合在一起的蛋白質、糖基甘油二酯、粘液質和微量金屬離子等。
（一）水化脫膠的基本原理
磷脂是一種表面活性劑，分子由親水的極性基團和疏水的非極性基團組成，根據穩定體系的熱力學條件，自由能達到最小時體系最穩定。當磷脂溶於水時，它的疏水基團破壞了水分子之間的氫鍵，也改變了疏水基附近水的構型，從而使體系的熵降低，自由能增加，結果一些磷脂分子從水中排擠出來並吸附在溶液周圍的介面上，親水基朝向水相，疏水基則遠離水相，磷脂分子在水面上定向排列如圖6-1。
水分子與表面活性劑的疏水基接觸面積越小，則體系的自由能越低，體系就越穩定。因此，在表面活性劑達到一定濃度時，有形成膠態集合體的傾向，這種集合體就稱為膠束。在膠束中疏水基團彼此聚集在一起，大大減少了水分和疏水基之間的排斥。膠束是兩性分子在溶劑中的集合體，可以在水相和非水相介質中形成。在非水相系中膠束形成是親油基朝向外部的油或溶劑中，親水基轉向膠束核內部，這種膠束稱為逆相膠束，這便是油中磷脂所形成的膠束。
有人曾用X射線衍射和光散射法研究卵磷脂和水的混合物，結果發現：當水量低時，卵磷脂分子的極性基團朝向中央含水的髓心（如圖6-1c）；隨著水量的增加，磷脂分子定向的排列成烴鏈尾尾相接的雙分子層，一個磷脂雙分子層與另一個磷脂雙分子層之間被一定數量的水分子隔開，以此方式向空間縱深發展，即成為片（層）狀帶液體的結晶體（如圖6-1d）；當水量增至很大時，磷脂分子就形成單分子層囊泡（如圖6-1e）。水分子在磷脂分子之間並未破壞磷脂分子，而是引起磷脂的膨脹。實驗還表明，若將磷脂懸浮分散在水中，它還可以自發膨脹成多層的類似洋蔥狀的封閉球形結構——“多層脂質體”。它的每個片層都是磷脂雙分子層結構，片層之間和中心是水。多層脂質體經高頻聲波自理可變成單層脂質體，它是僅由一層磷脂雙分子層圍成的小球，球心是水相（如圖6-1f）。
磷脂在油脂中的水化作用和無油時磷脂與水的作用不同。磷脂的甘三酯溶膠（粗油）與水接觸時，由於磷脂的雙親性均強，起乳化和增溶作用，而使水浸入原來難以進入的油相，形成混合脂質雙分子層——磷脂分子和甘三酯分子在往復交替排列的雙分子層，水分子在兩層混合雙分子層之間，因此也出現膨脹現象，呈現更顯著的膠體性質。
磷脂、甘三酯和水三者間的相互作用力取決於組成混合雙分子層的磷脂和甘三酯分子數目的比例。據實驗分析脫水膠粒的結果得知：混合雙分子層中磷脂佔70%，甘三酯佔30%時，三者間的相互作用力最大，膠粒最穩定；而油佔70%，磷脂佔30%的混合雙分子層膠粒的穩定性較差。
發生水化作用的磷脂吸附油中其他膠質，顆粒增大，再互相聚集而逐漸析出懸浮於油相中，隨著吸水量的增加，膨脹程度增加，膠粒吸引力所波及的圓周範圍擴大，從而由小膠粒相互吸引絮凝成大的膠團，為重力沉降或離心分離奠定了基礎。膠粒越穩定越易與油脂分離，且分離出的油腳含油量低，油脂精煉損耗低。
（二）影響水化脫膠的因素
毛油中發生水化作用的磷脂膠團具有混合雙分子層的結構，該結構的穩定程度以及水化膠團的絮凝狀況決定了分離效果和水化油腳的含量油，因此，掌握水化和絮凝過程中的影響因素，對獲得水化脫膠的最佳工藝效果至關重要。
1、加水量
水是磷脂水化的必要條件，它在脫膠過程中的主要作用是：潤溼磷脂分子，使卵磷脂由內鹽式轉變成水化式；使磷脂發生水化作用，改變凝聚臨界溫度；使其他親水膠質吸水改變極化度；促使膠粒凝聚或絮凝。
水化操作中，適量的水才能形成穩定的水化混合雙分子層結構、膠粒才能絮凝良好。水量不足，磷脂水化不完全，膠粒絮凝不好；水量過多，則有可能形成區域性的水/油或油/水乳化現象，難以分離。
水化加水量通常與膠質含量和操作溫度有一定的關係。操作溫度高時，膠體質點布朗運動劇烈，誘導極化度大，故凝聚需要的水量大；反之，需要的水量少。
工業生產中，不同的水化脫膠工藝，其如水量（W）粗油膠質含量（X）一般有如下關係：
低溫水化（20～30℃） W=（0。5～1）X；
中溫水化（60～65℃） W=（2～3）X；
高溫水化（85～95℃） W=（3～3。5）X；
具體操作中，適宜的加水量可透過下列小樣試驗來確定。
2、操作溫度
毛油中膠體分散相在外界條件影響下，開始凝聚時的溫度，稱之為膠體分散相的凝聚臨界溫度。臨界溫度與分散相質點粒度有關，質點粒度越大，質點吸引圈也越大，因此，凝聚臨界溫度也就越高。又如前節水化脫膠原理所述，毛油中膠體分散相的質點粒度，是隨水化程度的加深而增大的。因此，膠體分散相吸水越多，凝聚臨界溫度也就越高。水化脫膠操作溫度，一般與臨界溫度相對應（為了有利於絮凝，一般都是稍高於臨界溫度）。這樣，脫膠加水量便成了操作溫度的函式，即脫膠操作溫度高，加水量大，反之則小。
毛油膠粒凝聚的過程是可逆的，已凝聚的膠質可在高於凝聚臨界溫度下重新分散。因此，根據水化作用情況，合理調整操作溫度尤為重要。工業生產中往往是先確定工藝操作溫度，然後根據油中膠質含量計算加水，最後再根據分散相水化凝聚情況，調整操作的最終溫度。但終溫要嚴格控制在水的沸點以下。
3、混合強度與作用時間
水化脫膠過程中，油相與水相只是在相介面上進行水化作用。對於這種非均態的作用，為了獲得足夠的接觸介面，除了注意加水時噴灑均勻外，往往要藉助於機械混合。混合時，要求使物料既能產生足夠的分散度，又不使其形成穩定的油/水或水/油乳化狀態。特別是當膠質含量大，操作溫度低的時候尤應注意。因為低溫下膠質水化速度慢，過分激烈的攪拌，會使較快完成水化的那部分膠體質點，有可能在多量水的情況下形成油/水乳化，以致給分離操作帶來困難。連續式水化脫膠的混合時間短，混合強度可以適當高些。間歇式水化脫膠的混合強度須密切配合水化操作，新增水時，混合強度一般要高些，攪拌速度以60～70r/min為宜，隨著水化程度的加深，混合強度應逐漸降低，到水化結束階段，攪拌速度則應控制在30 r/min以下，以使膠粒絮凝良好，有利於分離。
水化脫膠過程中，由於水化作用發生在相介面上，加之膠體分散相各組分性質上的差異，因此，膠質從開始潤溼到完成水化，需要一定的時間，除由小樣試驗確定外，還可由操作經驗加以判斷。在加水量與操作溫度相應的情況下，如果分離時，重相只見乳濁水或分離出的油腳呈稀鬆顆粒狀、色黃並拌有明水、脫膠油280℃加熱試驗不合格時，即表明水化作用時間不足，反之，當分離出的油腳呈褐色粘膠時，則表明水化時間適宜。
水化脫膠過程包括水化膠粒的絮凝，因此，當粗油膠體分散相含量較少時，為了使膠粒絮凝良好，應該適當的延長作用時間。
4、電解質
油中的膠體分散相，除了親水的磷脂外，由於油料成熟度差、儲藏期品質的劣變、生長土質以及加工條件等因素的影響，有時尚含有一部分非親水的磷脂（β-磷脂、鈣鎂複鹽式磷脂、溶血磷脂、N-醯基腦磷脂等），以及蛋白質降解產物（膘、腖）的
複雜結合物，個別油品尚含有由單糖基和糖酸組成的粘液質。這些物質有的因其結構的對稱性而不親水，有的則因水合作用，顆粒表面易為水膜所包圍（水包分子）而增大電斥性，因此，在水化脫膠中不易被凝聚。對於這類膠體分散相，可根據膠體水合、凝聚的原理，透過新增食鹽或明礬、矽酸鈉、磷酸、檸檬酸、酸酐、磷酸三鈉、氫氧化鈉等電解質稀溶液改變水合度、促使凝聚。
電解質在脫膠過程中的主要作用是：
⑴ 中和膠體分散相質點的表面電荷，消除（或降低）質點的ξ電位或水合度，促使膠體質點凝聚。
⑵ 磷酸和檸檬酸等促使鈣鎂複鹽式磷脂、N-醯基腦磷脂和對稱式結構（β-）磷脂轉變成親水性磷脂。
⑶ 明礬水解出的氫氧化鋁以及生成的脂肪酸鋁具有較強的吸附能力，除能包絡膠體質點外，還可吸附油中色素等雜質。
⑷ 磷酸、檸檬酸螯合、鈍化並脫除與膠體分散相結合在一起的微量金屬離子，有利於精煉油氣味、滋味和氧化穩定性的提高。
⑸ 促使膠粒絮凝緊密，降低絮團含油量，加速沉降速度，提高水化得率與生產率。
水化脫膠時，電解質的選用須根據毛油品質、脫膠油的質量、水化工藝或水化操作情況來確定。對於一般食用的脫膠油，只是當普通水水化脫不淨膠質、膠粒絮凝不好或操作中發生乳化現象時，才新增電解質。如果選用食鹽或磷酸三鈉，其量約為油重的0。2%～0。3%（解除乳化現象不在此列）；若選用明礬和食鹽，其量則各佔油重的0。05%。當脫膠作為精製油的前道精煉工序時，則需按油重的0。05%～0。2%新增磷酸（濃度為85%）調質，以保證脫膠效果和後續工序的處理質量
