專利名稱：超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種油脂的脫膠方法，具體涉及一種通過對生物酶處理油脂過程進行超聲波輻射強化脫膠的方法，用于加快生物酶的脫膠速度和油-水渣相的分離效率。
背景技術：
油脂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。食用油脂的精制一般是先經過水化脫膠來去除毛油中的水化磷脂。要除去存在于油脂中的非水化磷脂，則需要添加磷酸和NaOH等化學物質使油脂中的非水化磷脂轉化為水化磷脂再采用水化脫膠的方法脫除?，F在，對于非水化磷脂的脫除又出現了一種新的方法，如中國發(fā)明專利“植物油的酶脫膠方法”(ZL 94118887.6)。同傳統(tǒng)的脫膠方法相比，酶法脫膠可大大節(jié)約化學物質的消耗量，幾乎不產生廢水，在環(huán)保、質量等方面具有潛在的優(yōu)勢。ZL94118887.6公開的油酶法脫膠方法是用酸和堿將油水混合物調至適當pH值，將磷脂酶等酶制劑的水溶液加入到油水混合物中，通過具有高剪切速率的攪拌器使油水混合物形成乳液，酶在一定的溫度下與毛油中的磷脂反應，將磷脂上一位或二位的脂肪酸脫除，使膠質在隨后的過程中水化聚集，最后通過高速離心機進行油-水渣相分離。然而，該酶法脫膠工藝存在酶反應所需的混合剪切速率高，酶反應時間長，油-水渣相分離時所需離心機轉速高，導致現行酶法脫膠工藝對設備要求很高，脫膠所需時間較長等問題。所以長期以來該酶法脫膠工藝推廣緩慢，實際應用不多。
超聲波與聲波一樣，是物質介質中的一種彈性機械波。超聲波在物質介質中形成介質粒子的機械振動，這種含有能量的超聲振動在亞微觀范圍內引起的機械作用有機械傳質作用、加熱作用和空化作用。作為一種物理能量形式，超聲波廣泛用于醫(yī)學、工業(yè)、化學和化工過程。但目前尚未見超聲波應用于生物酶法油脂脫膠工藝的相關資料公開。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的的問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，運用該方法可同時縮短生物酶處理時間和減少生物酶用量，并能促進膠質水化，提高分離效率。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為調制油乳化液按重量計向調和罐中以2∶2～5比例加入檸檬酸和氫氧化鈉，檸檬酸的加入量為油重量的0.01％～0.09％，檸檬酸和氫氧化鈉以水溶液的形式加入到油中，此時油水混合液的pH值在3～9之間，再向油中加入一定量的水，使油中總含水量保持在0.5％～8％之間，將油溫調整到20℃～90℃的范圍內，進行機械攪拌和混合乳化；超聲輔助酶解將調和好的油乳化液送至超聲波脫膠罐中，加入生物酶制劑水稀釋液，加入量為10～600U/kg油，將油溫保持在10℃～70℃之間，開啟機械攪拌，然后開啟超聲波發(fā)生器，進行持續(xù)或間斷的超聲波輻射，總反應時間不低于0.1h(小時)；超聲輔助水化生物酶反應完成后，調整油水乳化液溫度，使其保持在10～90℃，攪拌速度調整為5～200r/min，開啟超聲波發(fā)生器，持續(xù)或間斷超聲波輻射1～80min，然后停止超聲，調整攪拌速度為3～100r/min，混合水化，水化完成后，將油水混合物送至離心機進行油-膠分離。
按上述方案，油水混合乳化時的機械攪拌速度為60～400r/min，混合乳化時間為10～80min。
按上述方案，所述的生物酶為磷脂酶；所述的生物酶制劑水稀釋液由生物酶制劑按重量加入1～12倍的水稀釋而成；超聲輔助酶解時的機械攪拌速度為30～400r/min；間斷超聲波輻射的輻射時間為1～120min/次，總反應時間控制在0.1～6h。
按上述方案，所述超聲波頻率為1～98KHz；超聲輔助水化的混合水化時間為0.1～3h。
本發(fā)明是一種超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，尤其是一種通過對生物酶處理油脂階段和生物酶處理結束后的低水量水化階段進行超聲波輻射后再進行油-水渣相分離的超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法。
本發(fā)明的有益效果是超聲波在油水混合乳液中形成介質粒子的機械振動，這種含有能量的超聲振動在亞微觀范圍內引起了機械傳質作用、加熱作用和空化作用。1)在生物酶反應階段，由于低強度超聲波的機械傳質作用和空化作用，不僅不會破壞生物酶的空間結構，而且可使生物酶的活性位點充分暴露，促進生物酶的催化活性，與未使用超聲波相比生物酶處理時間縮短50％～70％；同時油水之間的界面效應增強，較低的生物酶濃度都可與底物充分結合反應，這樣就減少了生物酶的用量20％～6 5％。2)在生物酶反應結束后的膠質水化階段，由于超聲波的加熱作用和空化作用使磷脂與水能充分水合，和油脂分子間作用力大大降低，從而易于離心分離，并且所帶出的油脂分子非常少，降低了對離心分離設備的要求和油脂煉耗。由于本發(fā)明是對生物酶反應階段和水化階段進行超聲輻射，故只需在原設備上加裝一套低功率的超聲波發(fā)生裝置和相應的控制電路就可很好工作，因此設備投資少，效率高和運行費用低。3)與現有常用的酸煉脫膠工藝相比，本方法可以免去水洗工序，從而避免了因水洗造成的油損耗，并且降低了堿煉的損耗，離心分離后的油腳量大大減小，且油腳的干基含油量很低；脫色工序的白土用量降低，從而減少了白土吸附造成的油的損耗。
本發(fā)明的優(yōu)點是顯而易見的，采用超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，可同時縮短生物酶處理時間和減少生物酶用量，并能促進膠質水化，提高分離效率，并改善脫膠油質量；還可以減少設備投資和油脂煉耗，減少運行費用，從而使本發(fā)明經濟性更好。


圖1為本發(fā)明一個實施例的工藝流程框圖。
具體實施例方式
以下結合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。
實施例1如附圖所示，將水化脫膠過的雙低菜籽油泵入，經過熱交換器加熱，油溫升至40～85℃，然后依次開啟檸檬酸貯罐和NaOH貯罐，35％～55％的檸檬酸水溶液、2％～9％的NaOH水溶液與油(檸檬酸和氫氧化鈉加入比例為2∶3～4，檸檬酸的加入量為調和罐中油重量的0.03％～0.05％，以重量計)在強力混合機中充分混合后，被泵入調和罐，控制油水混合物溫度在50～90℃之間，以100～200r/min的攪拌速度調和油水乳化液10～30min，此時油水混合液的pH值在4～6之間。調和好的油水乳液經過熱交換器，此時油溫被調整到20～70℃之間，經過與磷脂酶A1的水溶液(加入量為50～200U/kg油)混合后一起被泵入超聲波脫膠罐，將攪拌器轉速調整到60～300r/min，并開啟超聲波發(fā)生器，調整頻率在20～70KHz之間，超聲5～40min后停止，間隔5～60min后再開啟，按這種超聲模式酶處理油脂30～180min后，調整油水混合乳液溫度為40～85℃，將超聲波發(fā)生器的頻率設定為30～90KHz之間，持續(xù)超聲5～50min后停止。然后調整機械攪拌速度為5～100r/min，保持油溫在45～90℃，使混合液水化5～85min，完成后，將油水混合液泵至離心機中，使油和水渣相分離。此時得到的脫膠油磷含量在4mg/kg油以下。
實例2如附圖所示，將水化脫膠過的大豆油泵入，經過熱交換器加熱，油溫升至35～80℃，然后依次開啟檸檬酸貯罐和NaOH貯罐，35％～55％的檸檬酸水溶液、2％～9％的NaOH水溶液與油(檸檬酸和氫氧化鈉加入比例為2∶3～4.5，檸檬酸的加入量為調和罐中油重量的0.05％～0.07％，以重量計)在強力混合機中充分混合后，被泵入調和罐，控制油水混合物溫度在45～90℃，以80～380r/min的攪拌速度調和油水乳化液15～50min，此時油水混合液的pH值在5～7之間。調和好的油水乳液經過熱交換器，此時油溫被調整到25～75℃之間，經過與磷脂酶的水溶液(加入量為100～300U/kg油)混合后一起被泵入超聲波脫膠罐，將攪拌器轉速調整到75～320r/min，并開啟超聲波發(fā)生器，調整頻率在18～85KHz之間，超聲10～55min后停止，間隔20～95min后再開啟，按這種超聲模式酶處理油脂35～240min后，調整油水混合乳液溫度為36～79℃，將超聲波發(fā)生器的頻率設定為20～78KHz之間，持續(xù)超聲6～60min后停止。然后調整機械攪拌速度為10～90r/min，保持油溫在45～85℃，使混合液水化5～60min，完成后，將油水混合液泵至離心機中，使油和水渣相分離。此時得到的脫膠油磷含量在5mg/kg油以下。
實例3如附圖所示，將水化脫膠過的棉籽油泵入，經過熱交換器加熱，油溫升至40～80℃，然后依次開啟檸檬酸貯罐和NaOH貯罐，35％～55％的檸檬酸水溶液、2％～9％的NaOH水溶液與油(檸檬酸和氫氧化鈉加入比例為2∶3～4，檸檬酸的加入量為調和罐中油重量的0.04％～0.06％，以重量計)在強力混合機中充分混合后，被泵入調和罐，控制油水混合物溫度在50～80℃，以120～320r/min的攪拌速度調和油水乳化液20～60min，此時油水混合液的pH值在4.5～6.5之間。調和好的油水乳液經過熱交換器，此時油溫被調整到30～60℃之間，經過與磷脂酶的水溶液(加入量為80～240U/kg油)混合后一起被泵入超聲波脫膠罐，將攪拌器轉速調整到100～250r/min，并開啟超聲波發(fā)生器，調整頻率在20～80KHz之間，超聲20～60min后停止，間隔20～50min后再開啟，按這種超聲模式酶處理油脂50～180min后，調整油水混合乳液溫度為50～70℃，將超聲波發(fā)生器的頻率設定為20～80KHz之間，持續(xù)超聲10～50min后停止。然后調整機械攪拌速度為20～80r/min，保持油溫在50～80℃，使混合液水化10～60min，完成后，將油水混合液泵至離心機中，使油和水渣相分離。此時得到的脫膠油磷含量在5mg/kg油以下。
權利要求
1.一種超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，其特征在于調制油乳化液按重量計向調和罐中以2∶2～5比例加入檸檬酸和氫氧化鈉，檸檬酸的加入量為油重量的0.01％～0.09％，檸檬酸和氫氧化鈉以水溶液的形式加入到油中，此時油水混合液的pH值在3～9之間，再向油中加入一定量的水，使油中總含水量保持在0.5％～8％之間，將油溫調整到20℃～90℃的范圍內，進行機械攪拌和混合乳化；超聲輔助酶解將調和好的油乳化液送至超聲波脫膠罐中，加入生物酶制劑水稀釋液，加入量為10～600U/kg油，將油溫保持在10℃～70℃之間，開啟機械攪拌，然后開啟超聲波發(fā)生器，進行持續(xù)或間斷的超聲波輻射，總反應時間不低于0.1h；超聲輔助水化生物酶反應完成后，調整油水乳化液溫度，使其保持在10～90℃，攪拌速度調整為5～200r/min，開啟超聲波發(fā)生器持續(xù)或間斷超聲輻射1～80min，然后停止超聲，調整攪拌速度為3～100r/min，混合水化，水化完成后，將油水混合物送至離心機進行油-膠分離。
2.根據權利要求1所述的超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，其特征在于油水混合乳化時的機械攪拌速度為60～400r/min，混合乳化時間為10～80min。
3.根據權利要求1或2所述的超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，其特征在于所述的生物酶為磷脂酶。
4.根據權利要求1或2所述的超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，其特征在于所述的生物酶制劑水稀釋液由生物酶制劑按重量加入1～12倍的水稀釋而成。
5.根據權利要求1或2所述的超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，其特征在于所述超聲波頻率為1～98KHz。
6.根據權利要求1或2所述的超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，其特征在于超聲輔助酶解時的機械攪拌速度為30～400r/min；間斷超聲波輻射的輻射時間為1～120min/次，總反應時間控制在0.1～6h。
7.根據權利要求1或2所述的超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，其特征在于超聲輔助水化的混合水化時間為0.1～3h。
8.根據權利要求1或2所述的超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，其特征在于將水化脫膠過的雙低菜籽油泵入，油溫升至40～85℃，然后依次開啟檸檬酸貯罐和NaOH貯罐，35％～55％的檸檬酸水溶液、2％～9％的NaOH水溶液與油在強力混合機中充分混合后，以重量計檸檬酸和氫氧化鈉加入比例為2∶3～4，檸檬酸的加入量為調和罐中油重量的0.03％～0.05％，控制油水混合物溫度在50～90℃，以100～200r/min的攪拌速度調和油水乳化液10～30min，此時油水混合液的pH值在4～6之間；調和好的油水乳液經過熱交換器，此時油溫被調整到20～70℃之間，經過與磷脂酶A1的水溶液混合后一起被泵入超聲波脫膠罐，加入量為50～200U/kg油，將攪拌器轉速調整到60～300r/min，并開啟超聲波發(fā)生器，調整頻率在20～70KHz之間，超聲5～40min后停止，間隔5～60min后再開啟，按這種超聲模式酶處理油脂30～180min后，調整油水混合乳液溫度為40～85℃，將超聲波發(fā)生器的頻率設定為30～90KHz之間，持續(xù)超聲5～50min后停止；然后調整機械攪拌速度為5～100r/min，保持油溫在45～90℃，使混合液水化5～85min，完成后，將油水混合液泵至離心機中，使油和水渣相分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，它包括調制油乳化液、超聲輔助酶解和超聲輔助水化三個處理階段，通過對生物酶處理油脂階段和生物酶處理結束后的低水量水化階段進行超聲波輻射后再進行油－水渣相分離。本發(fā)明的優(yōu)點是顯而易見的，采用超聲波強化生物酶油脂脫膠的方法，可同時縮短生物酶處理時間和減少生物酶用量，與未使用超聲波相比生物酶處理時間縮短50％～70％，同時油水之間的界面效應增強，較低的生物酶濃度都可與底物充分結合反應，這樣就減少了生物酶的用量20％～65％，并能促進膠質水化，提高分離效率，改善脫膠油質量；還可以減少設備投資和油脂煉耗，減少運行費用，從而使本發(fā)明經濟性更好。
文檔編號C12S3/00GK1884459SQ20061001931
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權日2006年6月9日
發(fā)明者黃鳳洪, 萬楚筠, 李文林, 王江薇, 黃慶德, 鈕琰星, 楊湄, 夏伏建, 劉昌盛, 黃沁潔, 郭萍梅, 程小英 申請人:中國農業(yè)科學院油料作物研究所