专利名称：超声波强化生物酶油脂脱胶的方法
技术领域：
本发明涉及一种油脂的脱胶方法，具体涉及一种通过对生物酶处理油脂过程进行超声波辐射强化脱胶的方法，用于加快生物酶的脱胶速度和油-水渣相的分离效率。
背景技术：
油脂脱胶的方法有水化脱胶、酸炼脱胶、吸附脱胶、热聚脱胶及化学试剂脱胶等。食用油脂的精制一般是先经过水化脱胶来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，则需要添加磷酸和NaOH等化学物质使油脂中的非水化磷脂转化为水化磷脂再采用水化脱胶的方法脱除。现在，对于非水化磷脂的脱除又出现了一种新的方法，如中国发明专利“植物油的酶脱胶方法”(ZL 94118887.6)。同传统的脱胶方法相比，酶法脱胶可大大节约化学物质的消耗量，几乎不产生废水，在环保、质量等方面具有潜在的优势。ZL94118887.6公开的油酶法脱胶方法是用酸和碱将油水混合物调至适当pH值，将磷脂酶等酶制剂的水溶液加入到油水混合物中，通过具有高剪切速率的搅拌器使油水混合物形成乳液，酶在一定的温度下与毛油中的磷脂反应，将磷脂上一位或二位的脂肪酸脱除，使胶质在随后的过程中水化聚集，最后通过高速离心机进行油-水渣相分离。然而，该酶法脱胶工艺存在酶反应所需的混合剪切速率高，酶反应时间长，油-水渣相分离时所需离心机转速高，导致现行酶法脱胶工艺对设备要求很高，脱胶所需时间较长等问题。所以长期以来该酶法脱胶工艺推广缓慢，实际应用不多。
超声波与声波一样，是物质介质中的一种弹性机械波。超声波在物质介质中形成介质粒子的机械振动，这种含有能量的超声振动在亚微观范围内引起的机械作用有机械传质作用、加热作用和空化作用。作为一种物理能量形式，超声波广泛用于医学、工业、化学和化工过程。但目前尚未见超声波应用于生物酶法油脂脱胶工艺的相关资料公开。
发明内容
本发明所要解决的的问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，运用该方法可同时缩短生物酶处理时间和减少生物酶用量，并能促进胶质水化，提高分离效率。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为调制油乳化液按重量计向调和罐中以2∶2～5比例加入柠檬酸和氢氧化钠，柠檬酸的加入量为油重量的0.01％～0.09％，柠檬酸和氢氧化钠以水溶液的形式加入到油中，此时油水混合液的pH值在3～9之间，再向油中加入一定量的水，使油中总含水量保持在0.5％～8％之间，将油温调整到20℃～90℃的范围内，进行机械搅拌和混合乳化；超声辅助酶解将调和好的油乳化液送至超声波脱胶罐中，加入生物酶制剂水稀释液，加入量为10～600U/kg油，将油温保持在10℃～70℃之间，开启机械搅拌，然后开启超声波发生器，进行持续或间断的超声波辐射，总反应时间不低于0.1h(小时)；超声辅助水化生物酶反应完成后，调整油水乳化液温度，使其保持在10～90℃，搅拌速度调整为5～200r/min，开启超声波发生器，持续或间断超声波辐射1～80min，然后停止超声，调整搅拌速度为3～100r/min，混合水化，水化完成后，将油水混合物送至离心机进行油-胶分离。
按上述方案，油水混合乳化时的机械搅拌速度为60～400r/min，混合乳化时间为10～80min。
按上述方案，所述的生物酶为磷脂酶；所述的生物酶制剂水稀释液由生物酶制剂按重量加入1～12倍的水稀释而成；超声辅助酶解时的机械搅拌速度为30～400r/min；间断超声波辐射的辐射时间为1～120min/次，总反应时间控制在0.1～6h。
按上述方案，所述超声波频率为1～98KHz；超声辅助水化的混合水化时间为0.1～3h。
本发明是一种超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，尤其是一种通过对生物酶处理油脂阶段和生物酶处理结束后的低水量水化阶段进行超声波辐射后再进行油-水渣相分离的超声波强化生物酶油脂脱胶的方法。
本发明的有益效果是超声波在油水混合乳液中形成介质粒子的机械振动，这种含有能量的超声振动在亚微观范围内引起了机械传质作用、加热作用和空化作用。1)在生物酶反应阶段，由于低强度超声波的机械传质作用和空化作用，不仅不会破坏生物酶的空间结构，而且可使生物酶的活性位点充分暴露，促进生物酶的催化活性，与未使用超声波相比生物酶处理时间缩短50％～70％；同时油水之间的界面效应增强，较低的生物酶浓度都可与底物充分结合反应，这样就减少了生物酶的用量20％～6 5％。2)在生物酶反应结束后的胶质水化阶段，由于超声波的加热作用和空化作用使磷脂与水能充分水合，和油脂分子间作用力大大降低，从而易于离心分离，并且所带出的油脂分子非常少，降低了对离心分离设备的要求和油脂炼耗。由于本发明是对生物酶反应阶段和水化阶段进行超声辐射，故只需在原设备上加装一套低功率的超声波发生装置和相应的控制电路就可很好工作，因此设备投资少，效率高和运行费用低。3)与现有常用的酸炼脱胶工艺相比，本方法可以免去水洗工序，从而避免了因水洗造成的油损耗，并且降低了碱炼的损耗，离心分离后的油脚量大大减小，且油脚的干基含油量很低；脱色工序的白土用量降低，从而减少了白土吸附造成的油的损耗。
本发明的优点是显而易见的，采用超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，可同时缩短生物酶处理时间和减少生物酶用量，并能促进胶质水化，提高分离效率，并改善脱胶油质量；还可以减少设备投资和油脂炼耗，减少运行费用，从而使本发明经济性更好。
图1为本发明一个实施例的工艺流程框图。
具体实施例方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
实施例1如附图所示，将水化脱胶过的双低菜籽油泵入，经过热交换器加热，油温升至40～85℃，然后依次开启柠檬酸贮罐和NaOH贮罐，35％～55％的柠檬酸水溶液、2％～9％的NaOH水溶液与油(柠檬酸和氢氧化钠加入比例为2∶3～4，柠檬酸的加入量为调和罐中油重量的0.03％～0.05％，以重量计)在强力混合机中充分混合后，被泵入调和罐，控制油水混合物温度在50～90℃之间，以100～200r/min的搅拌速度调和油水乳化液10～30min，此时油水混合液的pH值在4～6之间。调和好的油水乳液经过热交换器，此时油温被调整到20～70℃之间，经过与磷脂酶A1的水溶液(加入量为50～200U/kg油)混合后一起被泵入超声波脱胶罐，将搅拌器转速调整到60～300r/min，并开启超声波发生器，调整频率在20～70KHz之间，超声5～40min后停止，间隔5～60min后再开启，按这种超声模式酶处理油脂30～180min后，调整油水混合乳液温度为40～85℃，将超声波发生器的频率设定为30～90KHz之间，持续超声5～50min后停止。然后调整机械搅拌速度为5～100r/min，保持油温在45～90℃，使混合液水化5～85min，完成后，将油水混合液泵至离心机中，使油和水渣相分离。此时得到的脱胶油磷含量在4mg/kg油以下。
实例2如附图所示，将水化脱胶过的大豆油泵入，经过热交换器加热，油温升至35～80℃，然后依次开启柠檬酸贮罐和NaOH贮罐，35％～55％的柠檬酸水溶液、2％～9％的NaOH水溶液与油(柠檬酸和氢氧化钠加入比例为2∶3～4.5，柠檬酸的加入量为调和罐中油重量的0.05％～0.07％，以重量计)在强力混合机中充分混合后，被泵入调和罐，控制油水混合物温度在45～90℃，以80～380r/min的搅拌速度调和油水乳化液15～50min，此时油水混合液的pH值在5～7之间。调和好的油水乳液经过热交换器，此时油温被调整到25～75℃之间，经过与磷脂酶的水溶液(加入量为100～300U/kg油)混合后一起被泵入超声波脱胶罐，将搅拌器转速调整到75～320r/min，并开启超声波发生器，调整频率在18～85KHz之间，超声10～55min后停止，间隔20～95min后再开启，按这种超声模式酶处理油脂35～240min后，调整油水混合乳液温度为36～79℃，将超声波发生器的频率设定为20～78KHz之间，持续超声6～60min后停止。然后调整机械搅拌速度为10～90r/min，保持油温在45～85℃，使混合液水化5～60min，完成后，将油水混合液泵至离心机中，使油和水渣相分离。此时得到的脱胶油磷含量在5mg/kg油以下。
实例3如附图所示，将水化脱胶过的棉籽油泵入，经过热交换器加热，油温升至40～80℃，然后依次开启柠檬酸贮罐和NaOH贮罐，35％～55％的柠檬酸水溶液、2％～9％的NaOH水溶液与油(柠檬酸和氢氧化钠加入比例为2∶3～4，柠檬酸的加入量为调和罐中油重量的0.04％～0.06％，以重量计)在强力混合机中充分混合后，被泵入调和罐，控制油水混合物温度在50～80℃，以120～320r/min的搅拌速度调和油水乳化液20～60min，此时油水混合液的pH值在4.5～6.5之间。调和好的油水乳液经过热交换器，此时油温被调整到30～60℃之间，经过与磷脂酶的水溶液(加入量为80～240U/kg油)混合后一起被泵入超声波脱胶罐，将搅拌器转速调整到100～250r/min，并开启超声波发生器，调整频率在20～80KHz之间，超声20～60min后停止，间隔20～50min后再开启，按这种超声模式酶处理油脂50～180min后，调整油水混合乳液温度为50～70℃，将超声波发生器的频率设定为20～80KHz之间，持续超声10～50min后停止。然后调整机械搅拌速度为20～80r/min，保持油温在50～80℃，使混合液水化10～60min，完成后，将油水混合液泵至离心机中，使油和水渣相分离。此时得到的脱胶油磷含量在5mg/kg油以下。
权利要求
1.一种超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，其特征在于调制油乳化液按重量计向调和罐中以2∶2～5比例加入柠檬酸和氢氧化钠，柠檬酸的加入量为油重量的0.01％～0.09％，柠檬酸和氢氧化钠以水溶液的形式加入到油中，此时油水混合液的pH值在3～9之间，再向油中加入一定量的水，使油中总含水量保持在0.5％～8％之间，将油温调整到20℃～90℃的范围内，进行机械搅拌和混合乳化；超声辅助酶解将调和好的油乳化液送至超声波脱胶罐中，加入生物酶制剂水稀释液，加入量为10～600U/kg油，将油温保持在10℃～70℃之间，开启机械搅拌，然后开启超声波发生器，进行持续或间断的超声波辐射，总反应时间不低于0.1h；超声辅助水化生物酶反应完成后，调整油水乳化液温度，使其保持在10～90℃，搅拌速度调整为5～200r/min，开启超声波发生器持续或间断超声辐射1～80min，然后停止超声，调整搅拌速度为3～100r/min，混合水化，水化完成后，将油水混合物送至离心机进行油-胶分离。
2.根据权利要求1所述的超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，其特征在于油水混合乳化时的机械搅拌速度为60～400r/min，混合乳化时间为10～80min。
3.根据权利要求1或2所述的超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，其特征在于所述的生物酶为磷脂酶。
4.根据权利要求1或2所述的超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，其特征在于所述的生物酶制剂水稀释液由生物酶制剂按重量加入1～12倍的水稀释而成。
5.根据权利要求1或2所述的超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，其特征在于所述超声波频率为1～98KHz。
6.根据权利要求1或2所述的超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，其特征在于超声辅助酶解时的机械搅拌速度为30～400r/min；间断超声波辐射的辐射时间为1～120min/次，总反应时间控制在0.1～6h。
7.根据权利要求1或2所述的超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，其特征在于超声辅助水化的混合水化时间为0.1～3h。
8.根据权利要求1或2所述的超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，其特征在于将水化脱胶过的双低菜籽油泵入，油温升至40～85℃，然后依次开启柠檬酸贮罐和NaOH贮罐，35％～55％的柠檬酸水溶液、2％～9％的NaOH水溶液与油在强力混合机中充分混合后，以重量计柠檬酸和氢氧化钠加入比例为2∶3～4，柠檬酸的加入量为调和罐中油重量的0.03％～0.05％，控制油水混合物温度在50～90℃，以100～200r/min的搅拌速度调和油水乳化液10～30min，此时油水混合液的pH值在4～6之间；调和好的油水乳液经过热交换器，此时油温被调整到20～70℃之间，经过与磷脂酶A1的水溶液混合后一起被泵入超声波脱胶罐，加入量为50～200U/kg油，将搅拌器转速调整到60～300r/min，并开启超声波发生器，调整频率在20～70KHz之间，超声5～40min后停止，间隔5～60min后再开启，按这种超声模式酶处理油脂30～180min后，调整油水混合乳液温度为40～85℃，将超声波发生器的频率设定为30～90KHz之间，持续超声5～50min后停止；然后调整机械搅拌速度为5～100r/min，保持油温在45～90℃，使混合液水化5～85min，完成后，将油水混合液泵至离心机中，使油和水渣相分离。
全文摘要
本发明涉及一种超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，它包括调制油乳化液、超声辅助酶解和超声辅助水化三个处理阶段，通过对生物酶处理油脂阶段和生物酶处理结束后的低水量水化阶段进行超声波辐射后再进行油－水渣相分离。本发明的优点是显而易见的，采用超声波强化生物酶油脂脱胶的方法，可同时缩短生物酶处理时间和减少生物酶用量，与未使用超声波相比生物酶处理时间缩短50％～70％，同时油水之间的界面效应增强，较低的生物酶浓度都可与底物充分结合反应，这样就减少了生物酶的用量20％～65％，并能促进胶质水化，提高分离效率，改善脱胶油质量；还可以减少设备投资和油脂炼耗，减少运行费用，从而使本发明经济性更好。
文档编号C12S3/00GK1884459SQ20061001931
公开日2006年12月27日 申请日期2006年6月9日 优先权日2006年6月9日
发明者黄凤洪, 万楚筠, 李文林, 王江薇, 黄庆德, 钮琰星, 杨湄, 夏伏建, 刘昌盛, 黄沁洁, 郭萍梅, 程小英 申请人:中国农业科学院油料作物研究所