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1．1脫膠目的
脫膠是脫除油脂中含有膠體物質(zhì)的工藝過程。在脫除的膠質(zhì)物中，主要是磷脂和與磷脂結(jié)合鈣、鎂、鐵微量金屬及其它雜質(zhì)。其中大豆毛油含有3％左右磷脂，它們對(duì)油脂制品風(fēng)味性和穩(wěn)定性，及在使用時(shí)與油的起泡現(xiàn)象等均有直接關(guān)系；此外，脫膠工藝效果對(duì)其后脫酸、脫色、脫臭、脫蠟工藝也有一定影響。另一方面，大豆磷脂精制后可作為食品乳化劑等產(chǎn)品，其用途極為廣泛。
脫膠工藝中欲脫除的磷脂大體可分為水化磷脂(hydratablePhospholipids，HP)與非水化磷脂(NonhydratablePhospholipids，NHP)，兩者在性質(zhì)和脫除工藝上均有一定差異。
1．2水化磷脂脫膠
簡(jiǎn)言之，水化脫膠是利用磷脂等脂質(zhì)分子中所含親水基，將一定量熱水或酸，加入到油中，使膠體水溶性脂質(zhì)吸水膨脹、凝聚，進(jìn)而采用沉降或離心方式從油中進(jìn)行分離的一種方法。如圖l所示，從磷脂酰膽堿化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，具有粘著性磷脂溶解共存狀態(tài)中游離脂肪酸是親油性物質(zhì)，而其中磷酸基，氮化合物，膽堿部分則具有親水性。加水后磷脂親水基附著于水，與油產(chǎn)生比重差這樣就可使油與磷脂進(jìn)行分離。
1．3非水化磷脂脫膠
經(jīng)水化脫膠工藝后，油中仍含有一定數(shù)量非水化磷脂及鈣、鎂、鐵微量金屬等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的去除則較為困難。非水化磷脂(NHP)是制油業(yè)長(zhǎng)期深感煩惱問題之一，大豆受早霜之害，加之在收獲期間經(jīng)常遇到連綿陰雨，及在貯存和運(yùn)輸中大豆發(fā)熱，使毛油中非水化磷脂含量增高。這樣不僅使精煉損耗增大，且從這類毛油中所得到磷脂品質(zhì)極差，油脂色澤也較深。
在油料壓榨和浸出過程中，NHP生成與油料水分，油料細(xì)胞破壞，油料中磷脂酶D(PhosholipaseD)活性等密切相關(guān)。目前，在制油工程中先后開發(fā)出擠壓膨化工藝(ExpanderProcess)，阿魯高工藝(ALCONProcess)和SupetExpro工藝等新方法，力圖大力減少毛油非水化磷脂。但實(shí)際上更多的仍需要在油脂精煉過程中，在傳統(tǒng)水化脫膠和酸脫膠基礎(chǔ)上，對(duì)不同油脂原料開發(fā)新的脫膠工藝，以提高脫膠效果，使油脂脫膠后磷脂含量小于5ppm～10ppm以下，鐵，鎂，鈣金屬含量小于0．2％，游離脂肪酸量小于2％，以確保物理精煉實(shí)施。
研究證實(shí)，NHP是由磷脂酰膽堿(Phosphatidycholine，PC)和磷脂乙醇胺(Phosphatidyethanolamine，PE)受磷脂酶作用而生成磷脂酸(Phosphatidicacid，PA)為其主要成分，參見表1。
大豆油、葵花籽油、菜籽油各種脫膠油中NHP組成如表1所示。非水化磷脂主要成分是PA，另外PE，PC約占20％～30％，而磷脂酰肌醇(Phosphatidyinositol，PI)含量很少。PC和PI均呈親水性(水化性)，但PE和PA即呈親水性(水化性)，又呈非親水性(非水化性)，因而成分容易產(chǎn)生變化。
表2為磷脂水化前后各種成分狀況，其中PC從大豆油中幾乎可完全去除，而PA，PE則很難單獨(dú)水化，但由于與PC共存，因其之間相互作用也有一定水化性。在它們脫膠過程中，大豆油脫膠難易不僅與磷脂各種成分水化性質(zhì)有關(guān)：同時(shí)它們水化性質(zhì)狀況與膠態(tài)離子形成臨界濃度(CriticalConcentrationofMicelleformation，CMC)也密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定PC，PE，PA的CMC各自為0．085．O．84，及2．6mM；而PC與PE，PA混合形成膠束，PC—PE，PC—PA的CMC是0．16與1_3mM，各為其中間值。因此，如何提高脫膠分離效率，還需從膠體化學(xué)著眼，對(duì)溫度，水溶解度，膠束和臨界膠束濃度，及pH值等因素作必要選擇。
表3為在脫膠前后大豆油和膠質(zhì)中金屬量。在大豆油脫膠前后分析值中可知，脫膠油中磷脂殘留量約為25％時(shí)，幾乎沒有金屬鉀殘留，但金屬鈣殘留85％左右很難除去，金屬鎂在脫膠油和膠質(zhì)中大體各為毛油中一半。
另外，大豆油NHP中二價(jià)金屬總量，與總磷脂數(shù)量大體一致。葵花籽油與大豆油數(shù)據(jù)也大體相同。PC在油中因作為兩性離子存在，呈親水性；PI由于含有肌醇類成分亦為親水性，PE同樣也顯示有親水性和疏水性兩種性質(zhì)。在金屬與磷脂離子結(jié)合中，如鉀金屬那樣，若系一價(jià)金屬，PE呈親水性，而在鈣，鎂，鐵二價(jià)金屬中則變?yōu)榉怯H水性。PA部分與金屬離子形成復(fù)合體，同樣若為一價(jià)金屬時(shí)，PA呈親水性，而在二價(jià)金屬中則也變?yōu)榉怯H水性。
過去，由于對(duì)油品質(zhì)量要求較低，同時(shí)缺乏應(yīng)有環(huán)保意識(shí)，人們對(duì)脫膠理論和工藝并不太重視。現(xiàn)今在對(duì)大豆油，葵花籽油，棕櫚油及玉米油等油品成功采用物理精煉工藝后，由于經(jīng)充分脫膠后可不再單獨(dú)進(jìn)行脫酸，因此，在這些場(chǎng)合對(duì)脫膠工藝水平要求是相當(dāng)高的，特別是對(duì)大豆油非水化磷脂去除，僅僅采用傳統(tǒng)水化脫膠等工藝是相當(dāng)困難的。可以說，磷脂脫膠工藝水平高低已成為能否實(shí)施物理精煉的關(guān)鍵所在。
在新開發(fā)脫膠工藝中，主要是采用酸脫膠，化學(xué)添加劑絡(luò)和法脫膠，酶法脫膠及超濾脫膠等方法。
在酸脫膠中，通常是添加一些有機(jī)酸(醋酸、草酸、馬來酸、檸檬酸、酒石酸、丹寧酸等，其中醋酸與無水醋酸脫膠效果，以無水醋酸為佳)與無機(jī)酸(磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸等，其中常用的為磷酸)及堿。根據(jù)酸調(diào)節(jié)分級(jí)脫膠原理，即，先加入酸等化學(xué)試劑，將非水化磷脂(NHP)轉(zhuǎn)化為水化磷脂(HP)，并將其中殘存的與PA，PE結(jié)合的鈣、鎂、鐵等二價(jià)金屬離子Ca、Mg、Fe變?yōu)橛坞x狀態(tài)，移動(dòng)到水相中去除。再通過加入堿在稀堿液相中調(diào)節(jié)pH值(通常pH值在5左右)，進(jìn)而改善分離條件，降低油脂脫膠精煉工藝中油損耗，在這里堿液主要作用與傳統(tǒng)意義上脫酸是不同的。而化學(xué)添加劑乙二胺四醋酸脫膠法，則是利用乙二胺四醋酸(Ethylenediamineteraceticacid，EDTA)與油脂中金屬鈣、鎂離子形成絡(luò)和體進(jìn)而離心分離。酶法脫膠是利用磷脂酶對(duì)磷脂水解作用，進(jìn)而將NHP轉(zhuǎn)化為HP為基礎(chǔ)。有關(guān)NHP脫膠簡(jiǎn)要原理如圖2所示。
