专利名称：油脂的干式分级法的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过干式分级(dry fractionation)得到用于生产硬脂的油脂(fat or oil)的方法。
背景技术：
油脂分级技术的已知方法包括溶剂分级法和干式分级法。尽管本文使用的分级技术是指通过利用结晶特性的差异将油脂分离成晶体级分(fraction)和液体级分的技术，但晶体级分和液体级分之间的分级性能依特定的分级方法而不同。在溶剂分级法中，通过加入大0.5-5倍体积的溶剂(如丙酮、己烷和醇)溶解油脂，并通过冷却得到的溶液而沉淀晶体来分离晶体级分。晶体级分和液体级分之间的分级性能相当优异，与干式分级法相比，晶体部分中残余液体组分的量通常低。但是，与干式分级法相比，溶剂分级法的生产成本高，因为这种方法由于使用溶剂而需要确认安全。
尽管在干式分级法中可用分级温度控制晶体级分和液体级分的产量，但与溶剂分级法相比，晶体级分中残余液体组分的量相当高，因为没有通过挤压或压滤机使用溶剂用于固-液分离。因此，在固-液分离后不能减少残余液体组分的量。尽管液体组分的残余量很大程度上影响了用作硬脂的油脂的质量，但没有容易地解决这个问题。
发明内容
迄今为止，为了减少干式分级法中晶体级分中液体组分的残余量，已经尝试了增加固-液分离的挤压压力或改变滤布种类(材料、网孔等)。但是，在减少晶体级分中液体组分的残余量时存在限制，而且与溶剂分级法相比，通过干式分级法得到的晶体级分的质量总不能令人满意。
本发明人进行了广泛研究，结果发现，通过混合液体油脂和晶体级分并对混合物进行压滤然后固-液分离可实现晶体级分具有良好质量且液体组分量减少的干式分级法，其中与分级的液体级分相比，液体油脂在液体部分中包含少量主成分而在晶体部分中包含大量主成分。
也就是说，本发明为(1)一种油脂的干式分级方法，其包括以下步骤通过结晶/固-液分离将包含G2U和GU2的油脂(A)分级成浓G2U的晶体级分(AF)和浓GU2的液体级分(AL)，混合晶体级分(AF)和含G2U的液体油脂(B)，液体油脂(B)的GU2浓度低于液体级分(AL)的GU2浓度，然后将混合物分离成晶体级分(BF)和液体级分(BL)，其中G表示饱和或反式酸形式的脂肪酸残基，U表示顺式不饱和脂肪酸残基，G2U表示二个G-残基和一个U-残基结合到一起的甘油三酯，和GU2表示一个G-残基和二个U-残基结合到一起的甘油三酯；(2)根据上述(1)的分级方法，其中GU2浓度低于液体级分(AL)GU2浓度的含G2U的液体油脂(B)为油脂(A)；(3)根据上述(1)的分级方法，其中液体级分(BL)作为油脂(A)的一部分或全部循环使用；(4)根据上述(1)或(2)的分级方法，其中油脂(A)为植物脂或其中间熔点级分、液体油和通过选择性引入饱和脂肪酸到2-位富油酸的油脂的1，3-位得到的酯交换油、或异构化氢化油；(5)根据上述(3)的分级方法，其中植物脂为棕榈油(palmoil)、牛油树脂(shea butter)或雾冰草脂(illipe butter)；(6)根据上述(1)或(2)的干式分级方法，其中G2U为1，3-二饱和-2-不饱和甘油三酯(SUS，其中S表示饱和脂肪酸残基，U表示顺式不饱和脂肪酸残基)；(7)根据上述(5)的干式分级方法，其中饱和脂肪酸残基(S)具有16-22个碳原子，不饱和脂肪酸残基(U)具有18个碳原子；(8)根据上述(3)的分级方法，其中油脂(A)为原料是液体级分(AL)的酯交换油；(9)根据上述(1)的分级方法，其中晶体级分(AF)与油脂(B)的混合比在1∶1至1∶4的范围；(10)根据上述(8)的分级方法，其中晶体级分(AF)与油脂(B)的混合比在1∶1至1∶2的范围；
(11)根据上述(1)的分级方法，其中温度控制的油脂(B)与晶体级分(AF)的块(cake)混合；和(12)根据上述(1)的干式分级方法，其中晶体级分(AF)被粉碎并与油脂(B)混合。
发明效果通过结晶和固-液分离将包含G2U和GU2的油脂(A)分级成浓G2U的晶体级分(AF)和浓GU2的液体级分(AL)，并混合晶体级分(AF)和GU2浓度低于液体级分(AL)GU2浓度的含G2U的液体油脂(B)，然后分离晶体级分(BF)和液体级分(BL)，可减少晶体级分中液体组分的残余量。因此，可得到作为硬脂的具有良好质量的油脂。
具体实施例方式
本发明的油脂(A)包含G2U和GU2，其中G表示饱和或反式酸形式的脂肪酸残基，U表示顺式不饱和脂肪酸残基，G2U表示二个G-残基和一个U-残基结合到一起的甘油三酯，GU2表示一个G-残基和二个U-残基结合到一起的甘油三酯。可使用任何油脂，只要油脂包含G2U和GU2，其例子包括通常所说的植物脂如棕榈油、牛油树脂或雾冰草脂，或它的中间熔点级分，通过选择性引入饱和脂肪酸到2-位富油酸的油脂的1，3-位得到的酯交换油，或异构化氢化油脂，以便增强反式酸的含量。
对于酯交换油，可通过使用1，3-位特异性脂肪酶作为催化剂使G(饱和或反式酸形式脂肪酸)或它的乙酯与UUU(顺式不饱和脂肪酸)反应得到包含G2U和GU2的油脂。
对于用于硬脂的G2U，对称甘油三酯即1，3-二饱和-2-不饱和甘油三酯(SUSS表示饱和脂肪酸残基，U表示顺式不饱和脂肪酸残基)是优选的，残基(S)的饱和脂肪酸的例子包括具有16个碳原子的棕榈酸、具有18个碳原子的硬脂酸、具有20个碳原子的花生酸和具有22个碳原子的二十二烷酸。残基(U)的顺式不饱和脂肪酸的例子包括具有18个碳原子和1个双键的油酸、具有2个双键的亚油酸和具有3个双键的亚麻酸。对于残基(U)的顺式不饱和脂肪酸，其中油酸是优选的。
通过结晶和固-液分离(分级流程图示于
图1中)将油脂(A)分级成G2U被浓缩的晶体级分(AF)和GU2被浓缩的液体级分(AL)。此时，在混合得到的晶体级分(AF)和GU2浓度低于通过固-液分离分级的液体级分(AL)GU2浓度的含G2U的液体油脂(B)后，通过从液体级分(BL)中分离晶体级分(BF)可减少晶体级分中液体组分的残余量(GU2和U3的浓度)。
晶体级分(AF)与油脂(B)的合适混合比在1∶1至1∶4的范围，优选1∶1至1∶2。当油脂(B)与晶体级分(AF)的比小于1时，有时分级性能往往被降低，因为晶体级分(AF)中液体组分对晶体组分的比太低，这导致差的混合程度。另一方面，当油脂(B)与晶体级分(AF)的比超过4时，晶体级分(AF)中的G2U由于高比例的液体组分而融化，因而晶体级分(BF)的产量往往减少。当油脂(B)与晶体级分(AF)的混合比在1-2的范围时，可进一步提高混合程度和分级性能。
当晶体级分(AF)与油脂(B)混合时，优选粉碎晶体级分(AF)的块。通过利用G2U和GU2以及U3的溶解性，通过混合晶体级分(AF)和油脂(B)可提高分级性能。优选调整液体组分(GU2和U3)中晶体组分(G2U)的溶解度至所需最终产品中晶体组分的含量。满足上述条件的一个例子是分解通过在已进行挤压的产品温度下挤压得到的晶体级分(AF)，然后混合分解的晶体级分和升温的油脂(B)。
尽管在晶体级分(AF)与油脂(B)混合时通过升温来液化油脂(B)，但油脂(B)可根据晶体级分(AF)中的G2U、GU2甘油三酯的分子种类和它的浓度而升温。例如，在甘油三酯为1，3-二硬脂-2-油酰甘油三酯(StOSt)的情况下，在混合晶体级分(AF)和油脂(B)后产物的合适温度在34℃-36℃的范围。特别地，当在已进行挤压的这种产品温度下的晶体级分(AF)与升温到约40℃下的油脂(B)混合时，变到34-36℃的产品温度所需的时间可被缩短，并且可提高混合物固-液分离后所需最终产品的质量和产量。
对于GU2浓度低于通过固-液分离分级的液体级分(AL)GU2浓度的含G2U的液体油脂(B)，例如，可使用油脂(A)。也就是说，升温的液态的油脂(B)几乎不溶解晶体级分(AF)中的晶体组分和替代晶体级分(AF)中的液体组分，因此降低了GU2的浓度。于是，优选G和U与晶体级分(AF)中的G和U基本相同。
当使用油脂(A)作为油脂(B)并与晶体级分(AF)混合时，通过固-液分离得到的液体级分(BL)的一部分或全部可循环使用。
可使用GU2被浓缩的液体级分(AL)作为1，3-位选择性酯交换的原料。上述酯交换反应为使用1，3-位特异性脂肪酶作为催化剂的反应。由于酯交换油包含大量GUG和GUU组分的甘油三酯，因此通过使用这种酯交换油作为油脂(A)的一部分或全部可通过固-液分离得到包含更多GUG组分的晶体级分(AF)和包含更多GUU组分的液体级分(AL)。
当使用油脂(A)作为油脂(B)时，可使用液体级分(AL)和液体级分(BL)作为酯交换反应的原料，或作为油脂(A)的一部分或全部。于是，这种反应系统能提供有利于环境的生产系统，不会排放废油到反应系统外。
尽管对固-液分离后的分级方法没有特殊限制，只要方法能从液体中分离固体即可，如挤压、真空过滤和重力过滤，但从所需晶体级分和液体级分的产量以及最终产品的质量角度出发，挤压是优选的。可根据晶体级分与液体级分分离后所需的晶体级分的质量调整挤压压力和挤压时间，对挤压程度(挤压压力)没有特殊限制。可根据晶体级分的晶粒尺寸选择用于分级的滤布的筛目大小，并且没有特殊限制。
下文中，将通过实施例更详细地说明本发明。但是，本发明不限于实施例(数值等)。
实施例1包含G2U和GU2的油脂的制备使用1，3-位特异性脂肪酶作为催化剂对硬脂酸乙酯和高油酸的向日葵油进行酯交换反应，通过蒸馏除去乙酯制备酯交换油(A1)。酯交换油(包含StOSt、StOO、StStSt、StSt-DG等)在50℃或更高温度下完全融化，在23℃(产品温度23℃)下固化，然后通过压滤进行固-液分离得到晶体级分(AF产量52％)和液体级分(AL产量48％)。酯交换油(A1)、晶体级分和液体级分中的StOSt、StOO、StStSt和StSt-DG含量显示在下面。用高效液相色谱法分析每种组分。
表1
通过固-液分离得到的晶体级分在23℃(与挤压温度相同的温度)下分解，使作为B的晶体级分与已通过在40℃下升温液化的A1混合(以晶体级分(粉末状AF)∶酯交换油(液体A1)＝1∶1.5的混合重量比快速混合)。然后，使混合物静置30分钟，在35℃(装置温度)的室温下用压滤机压滤(挤压压力为2.9MPa，挤压时间为60分钟)，得到晶体级分BF和液体级分BL。结果示于表2中。
对比实施例1按照与实施例1相同的方式，使用包含G2U和GU2的酯交换油(A1)。该油在50℃下完全融化，通过冷却进行晶体沉积，并在相应于通过冷却进行晶体沉积的最终温度(装置温度)的23℃的室温下用压滤机压滤(挤压压力为2.9MPa，挤压时间为90分钟)。结果示于表2。
表2组分(G2U/GU2)的测量结果和实施例1和对比实施例1中晶体级分的SFC％
*)通过高效液相色谱法测量G2U和GU2的组分*)残余液体比例[(晶体级分中液体组分的含量)/(液体级分中液体组分的含量)]×100，其中GU2和U3作为液体组分。
尽管实施例中的残余液体比例高于对比实施例的残余液体比例5.5％，但在本发明的产品中，晶体级分中G2U的浓度较高，作为液体级分主要组分的GU2的浓度被降低。这表明，分级性能得到提高，晶体级分具有作为硬脂的良好性质。
如图1所示，当使用液体级分(BL)代替用于合成包含G2U和GU2的酯交换油(A1)的高油酸向日葵油来制备酯交换油(A)时，通过完全氢化油酸乙酯得到的硬脂酸乙酯通过蒸馏被除去，并且1，3-位特异性脂肪酶作为催化剂，得到与实施例那些相同的结果，并得到G2U浓度增加和GU2浓度降低的晶体级分(BF)。该级分具有用于硬脂的适宜质量。
实施例2使用棕榈油的中间熔点级分(PMFPOP 46.2％，POL 5.7％，POO14.4％，PPP 1.1％)作为原料。在70℃或更高温度下完全融化PMF后，预冷却油脂使得产品温度为22℃，并在20℃下结晶24小时得到晶体级分1。尽管通过干式分级方法通常得到的晶体级分为这种晶体级分1，但晶体级分1和在22℃下预冷却的液体PMF以30∶100的重量比混合，并通过压滤对混合物进行固-液分离得到晶体级分2和液体级分2。
表3
上述结果表明，在通过分级棕榈油中级分(mid fraction)油脂得到的含POP的油脂情况下，通过在与液体PMF混合作为含G2U(POP)的油脂(B)后分离成晶体级分和液体级分也可得到G2U(POP)浓度增加和GU2浓度降低的晶体级分2。这表明，得到GU2浓度降低的晶体级分2，并且这种级分具有作为硬脂的优选质量。
附图简述图1为本发明的干式分级的流程图。
权利要求
1.一种油脂的干式分级方法，其包括下述步骤通过结晶/固-液分离将包含G2U和GU2的油脂(A)分级成浓G2U的晶体级分(AF)和浓GU2的液体级分(AL)，混合晶体级分(AF)和含G2U的液体油脂(B)，该液体油脂(B)的GU2浓度低于液体级分(AL)的GU2浓度，然后将混合物分离成晶体级分(BF)和液体级分(BL)，其中G表示饱和或反式酸形式的脂肪酸残基，U表示顺式不饱和脂肪酸残基，G2U表示二个G-残基和一个U-残基结合到一起的甘油三酯，和GU2表示一个G-残基和二个U-残基结合到一起的甘油三酯。
2.根据权利要求1的分级方法，其中GU2浓度低于液体级分(AL)GU2浓度的含G2U的液体油脂(B)为油脂(A)。
3.根据权利要求1的分级方法，其中液体级分(BL)作为油脂(A)的一部分或全部循环使用。
4.根据权利要求1或2的分级方法，其中油脂(A)为植物脂或其中间熔点级分、液体油和通过选择性引入饱和脂肪酸到2-位富油酸的油脂的1，3-位得到的酯交换油、或异构化氢化油。
5.根据权利要求3的分级方法，其中植物脂为棕榈油、牛油树脂或雾冰草脂。
6.根据权利要求1或2的干式分级方法，其中G2U为1，3-二饱和-2-不饱和甘油三酯(SUS，其中S表示饱和脂肪酸残基，U表示顺式不饱和脂肪酸残基)。
7.根据权利要求5的干式分级方法，其中饱和脂肪酸残基(S)具有16-22个碳原子，不饱和脂肪酸残基(U)具有18个碳原子。
8.根据权利要求3的分级方法，其中油脂(A)为原料是液体级分(AL)的酯交换油。
9.根据权利要求1的分级方法，其中晶体级分(AF)与油脂(B)的混合比在1∶1至1∶4的范围。
10.根据权利要求8的分级方法，其中晶体级分(AF)与油脂(B)的混合比在1∶1至1∶2的范围。
11.根据权利要求1的分级方法，其中温度控制的油脂(B)与晶体级分(AF)的块混合。
12.根据权利要求1的干式分级方法，其中晶体级分(AF)被粉碎并与油脂(B)混合。
全文摘要
旨在提供一种通过减少晶体部分中液体组分残余物量进行浓缩操作在植物脂、酯交换油脂、异构氢化油脂等的分级中不用使用溶剂就得到高浓度组分G2U(下面定义)的方法。提供一种油脂的干式分级方法，特征在于通过结晶/固－液分离将包含组分G2U和GU2的油脂(A)分级成浓G2U的晶体级分(AF)和浓GU2的液体级分(AL)，然后混合该晶体级分(AF)和含G2U的液体油脂(B)，液体油脂(B)的GU2浓度低于液体级分(AL)的GU2浓度，然后将混合物分离成晶体级分(BF)和液体级分(BL)。条件是G表示饱和或反式酸形式的脂肪酸残基，U表示顺式不饱和脂肪酸残基；G2U表示G2－残基和U1－残基结合到一起的甘油三酯。
文档编号C11C3/10GK1898369SQ20048003909
公开日2007年1月17日 申请日期2004年12月15日 优先权日2003年12月26日
发明者桑原有司, 金井宣晃, 高桥利明, 山中祥弘 申请人:不二制油株式会社