冬化

晶析分离的方法

冬化是一种晶析分离的方法，是将油脂冷却，使凝固点较高的甘油酯等结晶析出，从而使油和固体脂肪分离的过程。

简介

冬化是一种晶析分离的方法，是将油脂冷却，使凝固点较高的甘油酯等结晶析出，从而使油和固体脂肪分离的过程。

冬化也是干法分提的一种特定形式。如棉籽油等制备色拉油（冬化油）时还要增加冬化工序。

冬化油的特点是通过冷冻试验，即在0℃时经5.5小时不浑浊。食用油经冬化，可在冰箱中仍保持透明性和流动性。鱼肝油经冬化可在寒冷天气保持澄清。油漆用油经冬化可使漆膜在低温时保持坚韧。

分提原理

天然食用油脂最主要组分为甘油三酯。油脂内不同甘油三酯由于构成其脂肪酸种类和组合不同，最终导致不同甘油三酯间熔点（或凝固点）不同。一般而言，构成甘油三酯的脂肪酸碳链越长、不饱和度越高，其甘油三酯熔点（或凝固点）就越低，反之亦然。油脂冬化分提技术便基于在一定温度条件下，利用油脂各种甘油三酯熔点差异及溶解度不同，将油脂分离为固、液相两部分，其中固相部分称之固脂。油脂冬化分提一般分为三个过程：（1）晶核形成；（2）晶体成长；（3）固―液相分离（即晶体分离）。晶核形成和晶体成长统称为油脂结晶过程。在该过程中，油脂中一些熔点（或凝固点）相对较高甘油三酯首先结晶，形成许多微观晶粒，这些晶粒和油脂中可能存在微观固体杂质颗粒，在结晶过程中起到晶核作用。液态油脂中未结晶甘油三酯不断凝结至这些晶核表面，晶核也就不断长大，成为宏观晶体。无论是微观晶核产生或晶核长大，均通过溶液过饱和度―这种浓度差而实现。一般来说，甘油三酯结晶都存在着同质多晶现象，即甘油三酯存在着α、β'和β三种不同晶体状态。这三种晶体稳定性、熔点、熔化焓和熔化膨胀率依次逐步增大，且只能发生单向晶形转移，即晶形转化方向为α→β'→ β。为使固―液相能达到较好分离效果（即晶体分离），冬化分提最终获得油脂结晶应尽可能为晶粒大、稳定性好、容易过滤的β'或β型晶体。

分提工艺

油脂冬化分提技术一般可分为3类：

（1）干法分提（Dry franctionation），也称为自然分提。

（2）溶剂分提（Solvent franctionation）。

（3）表面活性剂分提（Detergent franctionation），也称为乳化分提。干法分提是最为普通和常用分提技术，是油脂在不添加任何溶剂前提下，将完全熔化为液态油，一边低速搅拌，一边缓慢冷却至一定温度，让油脂中固脂成分先结晶析出，进而将固、液相分离。溶剂分提是将油脂按一定比例、采用有机溶剂（如正己烷、丙酮等）溶解后再冬化，使固脂结晶析出再分离技术。虽溶剂分提效果优于干法分提，但一般需要比干法分提更低冬化温度，且要消耗大量有损人体健康有机溶剂。表面活性剂分提是将油脂按干法冬化析出晶体后，加入一定比例表面活性剂（如十二烷基磺酸钠等）及水或电解质（如氯化钠、硫酸镁等）水溶液，使结晶固脂乳化并悬浮于水相中，从而加快结晶固脂分离效率。表面活性剂分提效率要高于干法分提，适于大规模生产；但由于许多表面活性剂并不允许在食用油脂加工时使用，因此其实际应用受限并不广泛。

常见植物油的冬化

1、米糠油

（1）一级米糠油

米糠油固脂含量较高，其中含硬脂酸1%-3.8%、棕榈酸12%-18%，固脂在低温下结晶析出，油脂变浑，出现固液分层，脱脂安排在脱酸后进行，否则脂肪酸在低温下先于脂质结晶凝固，脱脂过滤无法进行。米糠油经物理精炼后，酸值KOH在1-3 mg/g，冷却到30℃，泵入脱脂结晶罐，经24h缓慢均匀冷却到0-2℃，保温养晶48h。在养晶过程中采用慢速搅拌。养晶过程中容许温度略回升2-5℃，然后用硅藻土预涂过的过滤机过滤，预涂层的滤压在0.06MPa左右，过滤温度设定在25 ℃，利用油位差重力差自然过滤，避免用剪切搅动作用强的输油泵加压过滤，易打破脂晶。物理精炼米糠油经脱蜡脱脂，得到液体油90%左右，得到固体脂5%-10%（内含少量液体油）。另一种方式是两次结晶过滤，把脱臭米糠油冷却到30℃左右，冷却结晶24h，过滤一次，过滤机压力小于等于0.35MPa，过滤油进入第二个结晶罐，在油温小于等于25℃、养晶24h，进行二次过滤，滤压小于等于0.35MPa。

（2）三、四级米糠

米糠油脱蜡安排在脱色前，油中游离脂肪酸含量高，酸值KOH在30mg/g左右，脂肪酸熔点高，随着温度降低，脂肪酸先凝固，导致油的黏度急剧上升，在20℃时米糠油非常稠，脱蜡过滤产生困难。所以过滤温度应大于等于20℃。把米糠油脱水后，泵入结晶罐，缓缓搅拌，将油温于70℃ 在24h内降温到25℃左右，继续慢速（10-15r/min）搅拌，维持油温养晶48h，再泵入叶片过滤机过滤，过滤机在进油前预涂硅藻土。提升过滤温度，可以加快过滤速度，减少蜡糊含油量，但油脂透明度变差；过滤温度降低，过滤速度下降，减少油中含蜡量，降低浊点，提高油脂透明度。得到液体油在90%左右，固体脂在5%-10%。米糠油脱蜡有一定的脱色作用。生产表明Y70、R20米糠油经脱蜡后色泽降至Y70、R12，原因是褐色的三价铁离子与脂肪酸螯合物及一些熔点较高的色素在低温下结晶析出，在脱蜡过滤时截留在蜡中。

2、棉籽油

棉籽油含棕榈酸21.6%-24.8%，硬脂酸1.9%-2.4%，熔点高。先把油脂加热到30-40℃，之后送入结晶罐，结晶罐用冷却水将油脂降温到15-20℃，用冷冻水冷却到6-8℃，在结晶罐内养晶12-24h，搅拌速度10-15 r/min，形成颗粒较大、硬度高易分离的β'晶体，这是稳定的结晶。棉籽油脱蜡过滤要选用隔膜式过滤机，选用0.7 MPa 的膜，过滤压力在0.2-0.4MPa，工作最高耐压0.5MPa，干式脱蜡脱脂可以分离得到75%的液体油和25%的固体脂。

3、葵花籽油

采用急冷将葵花籽油经换热器在1min内速冷到8℃，蜡的结晶为片状，过滤后油脂含蜡量小于等于80 mg/ kg。小晶体含油少，在水中分散好，对分离有利，速冷利于小晶体的形成，结晶和养晶时间一般在12h。

4、玉米油

玉米油一般含蜡在500 mg/ kg左右，碱炼油酸值KOH控制在0.2-0.25mg/g，在脱色油中添加0.2% 助滤剂，快速冷却到5-10℃，搅拌速度10-13 r/min，结晶时间8-12h。最好采用先脱蜡后脱臭，这样可以避免过滤时的助滤剂酸性，使油脂酸值上升，超出小包装油的酸值指标。脱臭塔中油温控制在230℃。

5、菜籽油

菜籽油含20-400 mg/kg的蜡质化合物，其中60%-80%是蜡质，结晶特性难检测，有时几天、几个月后才出现沉淀。把脱色油急冷至5℃，结晶时间24h，加入0.1%助滤剂进入过滤机，脱除高熔点的长链脂肪酸的蜡及固体脂等。

应用

目前，冬化处理在食用油分提和生物柴油低温流动性方面的应用比较广泛。食用油中的蜡主要由高级脂肪醇与高级脂肪酸反应所形成，此外还包括一些高级游离的脂肪醇、脂肪酸以及烃类。较高温度下，蜡在油中以分子状态的形式存在，当温度降低到某一数值时，油中会有晶体析出，导致食用油变浑浊，影响其口感和透明度。此外，蜡一般比较稳定不易分解，人体很难将其吸收。因此，近年来在食用油应用方面，猪油、鸡油、鱼油以及其它水生动植物油脂、棕榈油、棉籽油、茶籽油、玉米油、芝麻油和葵花籽油等都可以采用冬化对食用油进行脱蜡处理，使其成为高档食用油。在生产生物柴油时，随着原料中饱和脂肪酸甲酯含量的增加，生物柴油的闪点、粘度、密度、冷滤和冷凝点均会增加。冬化处理主要通过结晶和分离两个过程，降低生物柴油中饱和脂肪酸酯的含量，从而提高生物柴油低温流动性，进而改善其他性能指标。近年来，尤其在国外，冬化处理生物柴油应用已经非常广泛，如在大豆油、花生油、废餐饮油、巴巴树油和牛脂等生物柴油上的应用，都使其低温流动性有了很大的改善。

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