食用油制品的加工装备

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《中国食品与包装工程装备手册》第80页（5074字）

1 概述

油脂精炼后经过再加工，可以得到很多种类的产品及衍生物。其中食用方面，以氢化油为基础的产品应用越来越广泛。例如，各种食品、糕点、冷饮、糖果等对食用油制品的需要量越来越大。但我国每年仅能生产几万吨食用油制品，而且生产基础薄弱，技术水平较低。必须有一个大的提高才能满足社会发展的需要。

在下面内容中将经常提到饱和与不饱和脂肪酸这两个名词，实际上它们都是由油脂分子组成，只是由于油脂分子链中含氢原子数不同而引起油脂特性的不同。例如，硬脂酸为饱和油脂，分子式为C₁₇H₃₅·COOH。油酸为不饱和油脂，分子式为C₁₇H₃₃·COOH。亚油酸为不饱和油脂，分子式为C₁₇H₃₁·COOH。而不饱和油脂通过人工加氢是可以改变的。

2 食用油制品加工工艺

食用油制品很多，本节重点介绍氢化油、人造奶油、起酥油和代可可脂的加工工艺。

2．1 氢化油加工工艺

在一定温度、压力和催化剂作用下，使油脂在氢气中氢化变成饱和程度较高的硬脂，即氢化油的工艺。氢化反应后油脂碘价下降，熔点升高。氢化程度愈高，油脂变得愈稠愈硬，熔点愈高。食用氢化油的熔点一般在37～45℃。氢化过程就是对油脂中不饱和分子的双键加氢，使其达到饱和程度。油脂经过氢化后，稳定性好，有一定的可塑性，是制作起酥油、人造奶油等的原料。制作氢化油要求油脂经过精炼，酸价小于0．5，水分、杂质低于0．5%，含皂量低于0．04%，在20℃下沉淀24h，全部透明无沉淀物，不含硫，氢化标定试验合格。

氢化工艺分为间歇式和连续式两种。

间歇式氢化工艺流程见图1－3－43。其特点如下：①油在密闭的氢化罐内脱气、脱水，能防止氧化与水解变质；②反应过程易控制，每一罐能取得均匀一致的产品；③设备简单，成本低。

图1－3－43 间歇式氢化工艺流程

工作过程：首先氢化罐泵入占容量60%～70%的油，然后抽真空除去空气，并加热脱水，直到温度上升到135℃左右，停止抽真空，开始按预定压力送入氢气，进行氢化反应。期间要不断补充氢气，直至完成氢化再放出氢气。将油抽入冷却罐进行冷却。冷却到71～88℃送去过滤，回收催化剂。氢化反应时间按氢化油的饱和程度而定。产品饱和程度高即碘价要求低，所需升温的时间就长。氢化反应的一般条件是：氢气压力从常压至0．8MPa，反应温度120～170℃，催化剂用量0．05%～0．15%(镍含量)。当反应完成后，须按规定碘价进行测定，也可以按碘价的变化来确定用氢量。实际氢耗量是理论量的1～3倍。也可以按碘价每下降1单位每吨油耗氢气1～2m³计算。

连续式氢化工艺流程见图1－3－44。工作过程：油脂原料经过加温预热，进入真空条件下的膨胀干燥器，干燥后被抽出，用活塞泵压送，使其升到2．5MPa，然后与氢气进入加热器和热交换器，最后进入压力为2．5MPa的氢化反应罐。与此同时，预备好的催化剂按比例也进入氢化反应罐。氢化后进入分离器，分离出剩余的氢经加热重复使用。氢化物经热交换器进入冷却器冷却，通过分离膨胀后，最后经过脱色及过滤，分离出氢化油及催化剂。

食用氢化油的标准要求是：熔点38～42℃，水分小于0．3%，杂物小于0．2%，含镍量十万分之二。

图1－3－44 连续式氢化工艺流程

2．2 人造奶油加工工艺

人造奶油是将脂肪相、液体相(水－牛奶等)以及少量添加剂经过均质和乳化形成的油脂制品。人造奶油在组织结构、口感和营养等方面与奶油接近。

动物油和植物油均可作人造奶油的原料。由于动物油含胆固醇较高，目前多以氢化植物油或植物油为主要原料。在有些人造奶油中，还加入经乳酸发酵的牛奶或奶粉，使其具有奶油的香气和味道，还可以防止氧化，防止维生素A降低效用。制作人造奶油可以有不同的配方，因此对原料和添加剂要求也不同。

人造奶油加工工艺流程见图1－3－45。脱脂牛奶经过灭菌冷却、乳酸发酵成熟进入乳化器乳化，混合油脂物、维生素、卵磷脂及乳化剂被加热到高于油脂熔点4～5℃，混合后进入乳化器，乳化后经过冷却结晶，包装后即为人造奶油。

图1－3－45 人造奶油加工工艺流程

2．3 起酥油加工工艺

起酥油范围相当广泛，目前尚无明确定义。一般可理解为：动、植物油经精制加工或硬化、混合、速冷、捏合等处理，使之具有可塑性、乳化性等加工性能的油脂。它一般不直接消费，而是作为加工食品的原料。起酥油分类方法很多，按原料种类可分为植物型、动物型、动植物混合型起酥油。按制造方式可分为混合型和全氧化型起酥油。全氧化型起酥油一般用单一的植物油(棉籽油、大豆油)氧化而成。与混合法制得的相同稠度的油相比稳定性好。如果把两种以上的全氢化油混合，可得到不但稳定性好，而且可塑性范围大的起酥油。全氧化起酥油适用于饼干、油炸食品等，它能使食品具有酥脆易碎的特性。

起酥油主要是由动、植物油脂或氧化油与植物油脂按一定比例混合，再根据不同要求加入乳化剂、单甘酯、卵磷脂、砂糖等添加物制造而成，其工艺流程见图1－3－46。根据要求选定的不同油脂进行混合后作为主要原料，添加各种乳化剂进行混合搅拌。由于油脂本身是一种混合物，有的熔点高，有的很低，如让其慢慢冷却则会使不同熔点油脂分离，所以需经急速冷却处理，即一边急速冷却，一边搅拌，使高、低不同熔点的油脂混合均匀，形成小的油脂结晶颗粒，因而具有较大的可塑性的范围。经过急速冷却的油脂，一般还向油脂内打入氮气，气泡均匀分布在油脂内，使产品在颜色上更洁白，同时在搅拌时易于打发。经急速冷却混合搅拌熬制后将油脂装箱，贮存于27～30℃，室内48～72h，重新调整油脂的结晶形态，增加油脂的融合力量提高其稳定性也即熟化。

图1－3－46 起酥油工艺流程

2．4 代可可脂加工工艺

在所有糖果中，巧克力是含油脂最高的食品，所用油脂是可可脂。但天然可可脂有限，所以越来越多的使用代可可脂。

所谓代可可脂，就是将天然油脂加工改造，使其保留近似可可脂的性质，即熔点、凝固点、膨胀值、固体脂指数、硬度、碘值、皂化值等一系列物理和化学特性接近可可脂。

代可可脂的加工工艺包括选择性氢化、分离提纯、精炼三个部分。

2．4．1 选择性氢化 选择性氢化就是选择与可可脂相近性质的油脂及加工工艺，使其具有天然可可脂的一系列特点。例如，软性的天然棉籽油含有大量不饱和脂肪酸，它含有50%以上的亚油酸，含油酸不到20%，含饱和脂肪酸25%左右。要使它的性质接近天然可可脂，首先要给棉籽油添加氢气，产生氢化作用，把亚油酸变成油酸，并把相当部分的油酸变成类似硬脂酸的异构物——异酸油。如果氢化的棉籽油内饱和脂肪酸超过60%，油酸保持在34%左右，亚油酸在3%以下，就会使氢化棉籽油产生天然可可脂具有的一系列特点。要达到以上目的就要有控制地进行氢化过程，即选择性氢化。

选择性氢化的三个要素是：原料、触媒和氢化反应条件。原料除棉籽油外，豆油、玉米油、花生油等也可采用。触媒是完成氢化作用不可缺少的添加剂，如催化剂等。氢化反应条件包括氢化温度、操作压力、反应时间以及氢气纯度、数量、速度等。

2．4．2 代可可脂的分离提纯 氢化后往往不能把油脂的三甘油脂全部变成符合巧克力使用要求的新三甘油脂，因此，必须分离提纯以获取接近可可脂性质的那部分代可可脂。分离采用溶剂萃取法进行。氢化后形成三部分具有不同熔点范围的三甘油脂，分别为：45～52℃、34～42℃和28℃以下。如果在氢化油脂中加入一定比例的溶剂，形成溶化的均一状态。然后再降低温度，使以上三部分不同的三甘油脂依次结晶析出，并进行分离。这样，我们得到中间那一部分最接近可可脂，也就是代可可脂。

2．4．3 代可可脂的精炼 代可可脂在加工过程中不可避免地带来杂质，如重金属、溶剂及其他触媒的残余等有害杂质。而且常有一种令人不愉快的氢化异味。因此，分离提纯后的代可可脂必须进行一般油脂的精炼过程，即脱酸、脱色和脱臭。经过精炼的代可可脂无色、无味、无臭。代可可脂的另一种加工工艺是先精炼再选择性氢化一次完成。

3 关键设备

3．1 氢化设备

氢化设备分为间歇式和连续式。间歇式主要包括氢化反应罐、配料罐、催化剂贮罐和调和罐、机油加热炉、热油循环泵、硬化油压滤泵及压滤机、冷却器、分离器、氢气压缩机、缓冲罐等。

3．1．1 氢化反应罐(图1－3－47) 图1－3－47所示为氢化反应罐的一种。由钢制立式圆筒及球形盖和底部等部分组成。直径与高度比为1∶(3～4)，容量系数为70%，外层包有石棉绝热层。反应罐还装有循环泵和搅拌器、加热蛇形管等。其工作原理是通过化学反应，使油脂中的不饱和分子链得到氢原子后变成饱和分子链。反应必须在一定温度、压力和催化剂作用下，经过一定时间才能完成。反应完成后，送入分离器，将氢气和氢化油分开，氢气可循环使用，氢化油送去冷却、脱色、过滤，分离出的催化剂可继续使用。

图1－3－47 氢化反应罐

1－过热介质蛇形管 2－热精油蛇形管 3－脱水抽汽口 4－氢气放出口 5－取样口

3．1．2 配料罐(图1－3－48) 该罐主要用途是将催化剂和油脂充分搅拌混合。经混合合格后的油脂才能用泵打入氢化反应罐。催化剂颗粒要求小于100目，采用真空抽吸法进入配料罐。

图1－3－48 配料罐

3．2 人造奶油设备

人造奶油设备包括培养罐(即熟化罐)、乳化罐、加热、混合罐、冷却结晶设备及包装设备等。

冷却结晶设备分为两部分：第一部分为激冷，即乳化液被氨迅速冷却；第二部分为混合、碾压。

另一种设备是乳化液的制备和结晶是在一组设备内进行。机组由几个串装的圆管组成，每个圆管内装有特殊刮刀或搅拌轴，半用冷冻剂流体进行冷却。人造奶油的各种配料精确计量后，以2～3MPa的压力喂入管内后立即强烈搅拌，形成液状体。在冷却下开始形成最初阶段的结晶。从结晶管出来的冷却物料被送入另一个后结晶管，后结晶管也用冷冻剂流体进行冷却，并充分搅拌，结晶进一步成熟，塑性增加。再进入约10m长的挤压管，使完全达到增塑作用。最后抽出，包装成产品。