對粗甘油三酯油進(jìn)行分級的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及對甘油三酯油進(jìn)行分級的改進(jìn)方法。本發(fā)明所述的方法通過引入受控的溫度曲線并隨后使晶體生長，降低晶體或晶體聚集體內(nèi)部夾裹的油精的量，從而獲得可重現(xiàn)的結(jié)晶作用。本發(fā)明的方法可用于對植物油（如棕櫚油、或者具有其它棕櫚油產(chǎn)品或食用植物油的共混物）進(jìn)行分級。
【專利說明】對粗甘油三酯油進(jìn)行分級的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對粗甘油三酯油進(jìn)行分級（fractionating)的方法。更具體而言，本 發(fā)明涉及對由食用植物油獲得的、在〇°C -40°C的環(huán)境溫度下為半固體的粗甘油三酯油進(jìn) 行分級的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 甘油三酯油含有不期望的微量組分或包括游離飽和脂肪酸(如棕櫚酸或硬脂酸） 在內(nèi)的雜質(zhì)、以及其它懸浮物，上述物質(zhì)若不除去，將由于產(chǎn)生肥皂味道（soapy taste)或 強(qiáng)烈氣味而致使所述油不適于商售。此類未精制油通常通過下列一個(gè)或多個(gè)步驟進(jìn)行精 制：脫膠（degumming)、中和或堿精制（alkali refining)以降低其脂肪酸含量；漂白、脫錯(cuò) 以及除臭（deodor izat ion)。
[0003] 在甘油三酯油中，混濁和變色的主要根源為存在結(jié)晶的飽和脂肪酸(如棕櫚酸或 硬脂酸）甘油三酯。這些飽和脂肪酸甘油三酯發(fā)生結(jié)晶并凝聚形成混濁（haze)，并且沉淀 產(chǎn)生混濁產(chǎn)品。油中混濁的另一原因?yàn)榇嬖谄渌稚⒌墓腆w，如微觀尺寸的蛋白質(zhì)和粘液 質(zhì)物質(zhì)。沉淀物、如蛋白質(zhì)可導(dǎo)致油的劣化。當(dāng)這些微觀物質(zhì)凝集時(shí)變得可見，并在最終的 油產(chǎn)品中產(chǎn)生難看的混濁。由結(jié)晶的飽和脂肪導(dǎo)致的混濁較為不美觀。這一點(diǎn)尤其是在化 妝品和藥品領(lǐng)域中是不利的，原因在于為了吸引顧客，油非常清澈透明這點(diǎn)是重要的。
[0004] 在油加工的領(lǐng)域中，分級幾乎總是意味著將液體與給定的油的固體結(jié)晶成分機(jī)械 分離。液體和固體級分（fractions)之間的分離依賴于進(jìn)行結(jié)晶的溫度。
[0005] 分級是一個(gè)多世紀(jì)以來在工業(yè)中已知的方法。先前，通過沉降分離硬脂酸甘油三 酯級分，僅使用重力使較重的固相與較輕的液相分離。這一分級方法自然殘留了含有大量 夾帶或夾裹的液體油的沉降固相，必然超過75%。
[0006] 近年來，這一類型的方法發(fā)展為"干法分級"，其僅使用油的間接冷卻、但通過過濾 或離心使液體與固體相分離。
[0007] 通過利用各組分的熔點(diǎn)差異對植物油、特別是棕櫚油在一步或兩步中進(jìn)行分級， 存在幾種已知的實(shí)例：使用有機(jī)溶劑(如丙酮、己烷等)進(jìn)行的溶劑分級；使用表面活性劑進(jìn) 行的洗漆劑（detergent)分級；干法分級；發(fā)汗法（sweating)等。
[0008] 其中，溶劑分級是有利的，這是因?yàn)榉旨壙删_進(jìn)行。然而，在另一方面，由于使用 可燃溶劑，因此這一方法是危險(xiǎn)的，并需要高的生產(chǎn)成本。此外，溶劑分級對于諸如椰子油、 棕櫚仁油和脂肪這些原料的分級而言不是最有效的方法。
[0009] 洗滌劑分級的方法精確度次于溶劑分級，其產(chǎn)品與使用溶劑分級的產(chǎn)品相比質(zhì)量 較差。此外，從含有表面活性劑的水溶液中分離油以及對含有表面活性劑的廢水的處理較 為麻煩，且不完善。
[0010] 干法分級的方法需要昂貴的結(jié)晶罐設(shè)施。此外，生產(chǎn)力、分級效率和產(chǎn)品質(zhì)量次于 上述兩種方法。
[0011] 發(fā)汗法的應(yīng)用限于特定種類的脂肪和油。也就是說，該方法用于清除蠟，但不適用 于對油或脂肪進(jìn)行分級。
[0012] 干法分級包括將棕櫚油加熱至50°C -55°c的溫度，將油冷卻至30°C -40°c，隨后 將油進(jìn)一步冷卻至20°C _25°C的最終分級溫度。隨后將結(jié)晶器保持在這一溫度下，所保持 的小時(shí)數(shù)依期望的油精（olein)和硬脂（stearin)的類型和特性而定。隨后對結(jié)晶的楽料 進(jìn)行加壓過濾，獲得油精級分和硬脂級分。所獲得的油精和硬脂的產(chǎn)率分別為75%-80%和 20%-25%〇
[0013] 如果保持時(shí)間（holding times)、分級步驟數(shù)或過濾壓力發(fā)生變化，則得到的油精 和硬脂的特性可能改變。在最終分級溫度的保持時(shí)間約為10小時(shí)、且過濾壓力為3-5bar 時(shí)，單步分級得到的油精的碘值（IV)約為56。
[0014] 使用上述條件對粗棕櫚油進(jìn)行干法分級，由于存在將在分級過程中對油的結(jié)晶造 成干擾的膠類和其它雜質(zhì)，因此被認(rèn)為難以控制。
[0015] 目前，對粗棕櫚油的分級使用濕法洗滌劑方法進(jìn)行。添加十二烷基硫酸鈉的水溶 液，并將混合物冷卻以使硬脂結(jié)晶。然后將漿料離心，從液相中分離出固體。然后由油精相 中除去水，并同時(shí)除去洗滌劑。這一方法與干法分級完全不同?？赡芊浅ｋy以從油精相中 完全除去全部洗滌劑，并且可能殘留有痕量的洗滌劑。由于在將來逐漸更加強(qiáng)調(diào)食品安全， 因此這一方法將越來越缺乏吸引力。在工業(yè)中人們已注意到并且廣泛接受的是，粗棕櫚油 干法分級將導(dǎo)致低的油精產(chǎn)率，并且干法分級方法相當(dāng)難以控制。
[0016] Higuchi等的美國專利4, 795, 569描述了一種方法，其中將油引入過濾器室，并通 過在膜和過濾器框架（filter frame)間將冷卻劑(如水）進(jìn)行循環(huán)，從而使其在室內(nèi)部結(jié) 晶。然而，這一方法要求先用待處理的物質(zhì)的凝結(jié)物對濾布進(jìn)行密封。這使得其成為并未 充分利用昂貴的膜壓機(jī)（membrane press)的冗長方法。
[0017] 因此，Kuwabara等的美國專利5, 045, 243中已經(jīng)描述一種改進(jìn)，其中將待分級 的油或脂肪首先在托盤中固化形成固體塊，然后粉碎，得到可泵送的糊狀物，隨后將其引 入到膜壓機(jī)中將糊狀物分離成油精級分和硬脂級分。凝固過程通常在冷卻隧道（cooling tunnels)中進(jìn)行。然而，這些方法的缺點(diǎn)在于在過程中油暴露在空氣中，使得事實(shí)上不可能 在單獨(dú)的托盤內(nèi)部控制冷卻速率。
[0018] Yoneda等的歐洲專利申請1，028, 159中公開了一種靜態(tài)（stationary)結(jié)晶法。 待分級的油或脂肪并未被固化成固體塊，而是在部分結(jié)晶的物質(zhì)仍具有足夠的流動(dòng)性來泵 入膜壓濾器中時(shí)將該結(jié)晶法暫停。然而，這意味著待分級的物質(zhì)在冷卻前必須用油精進(jìn)行 稀釋。
[0019] 美國專利申請?zhí)?002/0018841公開了甘油三酯共混物（blend)的制備，其包括 干法分級的方法，在該方法中，高硬脂酸和高油酸葵花油被加熱到至少65°C，將液化的油以 1°C /分鐘的速率冷卻至35°C，然后以1. 5°C /分鐘的速率進(jìn)一步冷卻至20°C，進(jìn)一步緩慢 冷卻并穩(wěn)定在5°C -20°C。這一方法將導(dǎo)致大量油精夾裹于不同大小的固體結(jié)晶之中。
[0020] US5602265公開了一種用于甘油三酯油分級的方法，所述方法利用結(jié)晶改性物質(zhì) (其為共聚物)。將所述共聚物添加至油或油溶液中。本發(fā)明并不包括使用現(xiàn)有技術(shù)中提及 的共聚物。這一方法將導(dǎo)致晶體大小分布不均勻，導(dǎo)致大量液體油精夾帶于硬脂中。
[0021] 美國專利申請?zhí)?002/0031577公開了一種由液體中使固相發(fā)生結(jié)晶的方法，其 中在結(jié)晶過程中液體暴露于超聲中，但不存在瞬時(shí)空化（transient cavitation)。本發(fā)明 并不包括使用增高工藝成本的超聲波。超聲將增加成核速率并阻礙晶體生長，產(chǎn)生細(xì)小結(jié) 晶，使得油精由硬脂中分離出來（由于在過濾過程中的阻塞作用（clogging))。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 因此，本發(fā)明的目的為提供一種對植物油、優(yōu)選棕櫚油進(jìn)行分級的方法，該方法能 夠改善干法分級的效率。
[0023] 本發(fā)明進(jìn)一步的目的為通過在冷卻及隨后的晶體生長期間引入受控溫度曲線，從 而獲得可重現(xiàn)的結(jié)晶作用。
[0024] 本發(fā)明的另一目的為提供改良的干法分級方法，該方法降低了晶體或晶體聚集體 內(nèi)部夾帶或夾裹的油精的量。
[0025] 本發(fā)明的又一目的為提供干法分級的方法，該方法產(chǎn)生良好晶形，從而使過濾過 程變得容易，并使油精夾裹最小化。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，提供了對0°C-40°C的溫度下為半固體的粗甘油三酯油進(jìn)行分級的 方法，其中，甘油三酯油由食用植物油獲得，所述方法包括以下步驟：（a)將甘油三酯油加 熱至55°C -70°C的溫度，保持約1分鐘至3小時(shí)；（b)將由步驟（a)中獲得的甘油三酯油冷 卻至20°C -30°C的溫度，保持約1分鐘至5小時(shí)，使得甘油三酯油至少部分結(jié)晶，從而形成 結(jié)晶漿料；（c)將來自步驟（b)的結(jié)晶甘油三酯油升溫至22°C _33°C的溫度，保持約1分鐘 至3小時(shí)；（d)將由步驟（c)中獲得的甘油三酯油冷卻至10°C -30°C的溫度，保持約1分鐘 至65小時(shí)；以及（e)在10°C -30°C的溫度下保持約1分鐘至65小時(shí)，除去結(jié)晶漿料。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的方法，其中步驟（a)對甘油三酯油進(jìn)行的所述加熱使得在約1分鐘 至3小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，所述甘油三酯油具有約55°C -70°C的溫度。
[0028] 步驟（b)對甘油三酯油進(jìn)行冷卻，使得在約1分鐘至3小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，所述甘油 三酯油具有約28°C -40°C的溫度；并且進(jìn)一步對甘油三酯油進(jìn)行冷卻使得在約1分鐘至5 小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，所述甘油三酯油具有約20°C -30°C的溫度。
[0029] 在步驟（c)中，將甘油三酯油加熱至約22°C _33°C的溫度，保持約1分鐘至3小時(shí)。
[0030] 步驟（e)的結(jié)晶在約10°C -30°c的溫度下、約1分鐘至65小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。
[0031] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，使用過濾除去結(jié)晶漿料，從而獲得油精級分和硬脂級分。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，提供了對在0°C -40°C的溫度下為半固體的粗甘油三酯油進(jìn)行分級 的方法，其中，甘油三酯油由食用植物油獲得，所述方法包括以下步驟：（a)將甘油三酯油 加熱至55°C -70°C的溫度，保持約1分鐘至3小時(shí)；（b)將由步驟（a)中獲得的甘油三酯油 冷卻至20°C -33°C的溫度，保持約1分鐘至5小時(shí)，使得甘油三酯油至少部分結(jié)晶，從而形 成結(jié)晶漿料；（c)將來自步驟（b)的結(jié)晶甘油三酯油升溫至22°C _30°C的溫度，保持約1分 鐘至3小時(shí)；（d)將由步驟（c)中獲得的甘油三酯油冷卻至10°C -30°C的溫度，保持約1分 鐘至65小時(shí)；以及（e)在10°C -30°C的溫度下保持約1分鐘至65小時(shí)，除去結(jié)晶漿料。
[0033] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，甘油三酯油為棕櫚油或其它植物油，所述甘油三酯 油處于自然狀態(tài)，或者處于加工和/或改性后的狀態(tài)。
[0034] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，棕櫚油為：粗棕櫚油；精制、漂白或除臭后的棕櫚 油；或棕櫚油共混物；或具有其它棕櫚油產(chǎn)品或其它食用植物油的產(chǎn)品。
[0035] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，將粗棕櫚油加熱至約55°C -70°C的溫度，并在此溫 度下保持約1分鐘至3小時(shí)，從而徹底破壞先前受熱歷程（thermal history)的所有痕量 物質(zhì)。
[0036] 隨后，將加熱后的油冷卻至約20°C -40°C的溫度，保持1-3小時(shí)。在本發(fā)明的優(yōu) 選實(shí)施方式中，冷卻過程可在兩個(gè)階段中進(jìn)行，即：在階段1中，加熱后的油被冷卻至約 28°C -40°C的溫度，并在這一溫度下保持約1分鐘至3小時(shí)。然后將所述油進(jìn)一步冷卻至 20°C-30°C的分級溫度。隨后，將油保持在這一分級溫度下，直至開始出現(xiàn)油晶體。隨后使 結(jié)晶漿料在約1分鐘至5小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)一步結(jié)晶。
[0037] 然后，將結(jié)晶漿料的溫度提升至22°C _33°C的溫度。達(dá)到這一溫度后，將所述結(jié)晶 漿料在此溫度下保持約1分鐘至3小時(shí)。在這一過程之后，在1分鐘至3小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)， 將結(jié)晶漿料的溫度降低至l〇°C -30°C的溫度，并在此溫度下保持約1分鐘至65小時(shí)。
[0038] 隨后在2-60bar的壓力下將結(jié)晶漿料過濾，使用膜過濾或任何其它類型的過濾器 或過濾作用，獲得油精級分和硬脂級分。
[0039] 本發(fā)明能夠在以下步驟中與在先的現(xiàn)有技術(shù)水平相區(qū)別：在出現(xiàn)油晶體并保持約 1分鐘至5小時(shí)后，將結(jié)晶漿料的溫度由10°C -30°C的最終分級溫度升高至22°C -33°C的 溫度，并保持約1分鐘至3小時(shí)，再使所述漿料回到10°C -30°C的最終分級溫度，并保持約 1分鐘至65小時(shí)。
[0040] 結(jié)晶漿料中較小的晶體將溶解，并在現(xiàn)有的更大且更堅(jiān)硬的晶體上生長。這將 產(chǎn)生粗糙、大且堅(jiān)硬的晶體，易于過濾并能承受濾過壓（filtration pressure)。這還 將降低晶體或晶體聚集體內(nèi)部夾帶或夾裹的油精的量。在20°C_35°C的溫度獲得β' (beta-prime)晶體，通過對所獲得的晶體進(jìn)行X射線衍射得以證實(shí)為粗棕櫚油晶體。這是 所期望的易于過濾并使油精夾裹最小化的晶形。本發(fā)明中應(yīng)用的干法分級條件可用于粗棕 櫚油及其級分的干法分級，在多次分級（multiple fractionations)的情況下，第一次分級 的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果為油精產(chǎn)率70%-85%，硬脂產(chǎn)率15%-30%。對于保持時(shí)間為約10小時(shí)并使用 真空過濾的單次分級，由本發(fā)明所述的方法獲得的油精的碘值（IV)為56-60Wij，硬脂的IV 為30-45Wij。若延長保持時(shí)間，可增加分級次數(shù)。本文所體現(xiàn)的相同概念可應(yīng)用于各步驟。
[0041] 將會理解的是，本發(fā)明能夠以其它具體形式呈現(xiàn)，并不局限于上述單一實(shí)施方式。 然而，對所公開的概念進(jìn)行的修改和等同物(例如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的修改和等同 物）包括于所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
[0042] 實(shí)施例
[0043] 按照本發(fā)明進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，對粗甘油三酯油進(jìn)行分級。所述的方法包括的步驟如 下：
[0044] a)將甘油三酯油加熱至65°C，保持30分鐘；
[0045] b)將甘油三酯油冷卻至30°C，保持75分鐘；
[0046] c)將甘油三酯油進(jìn)一步冷卻至24°C，保持60分鐘，直至甘油三酯油至少部分結(jié) 晶，從而形成結(jié)晶漿料；
[0047] d)將來自步驟（c)的結(jié)晶甘油三酯油升溫至27°C，保持15分鐘；
[0048] e )將由步驟（d )獲得的甘油三酯油冷卻至24 °C，保持10分鐘；
【權(quán)利要求】
1. 一種對在〇°C -40°c的溫度下為半固體的粗甘油三酯油進(jìn)行分級的方法，其中，所述 甘油三酯油由食用植物油獲得，所述方法包括下列步驟： (a) 將所述甘油三酯油加熱至55°C -70°C的溫度，保持約1分鐘至3小時(shí)； (b) 將由步驟（a)獲得的甘油三酯油冷卻至20°C -30°C的溫度，保持約1分鐘至5小 時(shí)，以使得所述甘油三酯油至少部分結(jié)晶，從而形成結(jié)晶漿料； (c) 將由步驟（b)獲得的結(jié)晶甘油三酯油升溫至22°C -33°C的溫度，保持約1分鐘至3 小時(shí)； (d) 將由步驟（c)獲得的甘油三酯油冷卻至10°C -30°C的溫度，保持約1分鐘至65小 時(shí)；以及 (e) 在10°C -30°C的溫度下保持約1分鐘至65小時(shí)，除去所述結(jié)晶漿料。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述植物油為棕櫚油或其它食用植物油；所述植物 油處于自然狀態(tài)，或者處于加工和/或改性后的狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述棕櫚油為：粗棕櫚油；精制、漂白或除臭后的棕 櫚油；或棕櫚油共混物；或具有其它棕櫚油產(chǎn)品或其它食用植物油的產(chǎn)品。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在5-50bar下使用過濾進(jìn)行結(jié)晶漿料的所述除去， 從而獲得油精級分和硬脂級分。
【文檔編號】C11B7/00GK104099177SQ201310455797
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月1日
【發(fā)明者】創(chuàng)周讓, 楊之崩 申請人:馬來西亞棕櫚油總署