对粗甘油三酯油进行分级的方法
【专利摘要】本发明涉及对甘油三酯油进行分级的改进方法。本发明所述的方法通过引入受控的温度曲线并随后使晶体生长，降低晶体或晶体聚集体内部夹裹的油精的量，从而获得可重现的结晶作用。本发明的方法可用于对植物油（如棕榈油、或者具有其它棕榈油产品或食用植物油的共混物）进行分级。
【专利说明】对粗甘油三酯油进行分级的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对粗甘油三酯油进行分级（fractionating)的方法。更具体而言，本 发明涉及对由食用植物油获得的、在〇°C -40°C的环境温度下为半固体的粗甘油三酯油进 行分级的方法。
【背景技术】
[0002] 甘油三酯油含有不期望的微量组分或包括游离饱和脂肪酸(如棕榈酸或硬脂酸） 在内的杂质、以及其它悬浮物，上述物质若不除去，将由于产生肥皂味道（soapy taste)或 强烈气味而致使所述油不适于商售。此类未精制油通常通过下列一个或多个步骤进行精 制：脱胶（degumming)、中和或碱精制（alkali refining)以降低其脂肪酸含量；漂白、脱錯 以及除臭（deodor izat ion)。
[0003] 在甘油三酯油中，混浊和变色的主要根源为存在结晶的饱和脂肪酸(如棕榈酸或 硬脂酸）甘油三酯。这些饱和脂肪酸甘油三酯发生结晶并凝聚形成混浊（haze)，并且沉淀 产生混浊产品。油中混浊的另一原因为存在其它分散的固体，如微观尺寸的蛋白质和粘液 质物质。沉淀物、如蛋白质可导致油的劣化。当这些微观物质凝集时变得可见，并在最终的 油产品中产生难看的混浊。由结晶的饱和脂肪导致的混浊较为不美观。这一点尤其是在化 妆品和药品领域中是不利的，原因在于为了吸引顾客，油非常清澈透明这点是重要的。
[0004] 在油加工的领域中，分级几乎总是意味着将液体与给定的油的固体结晶成分机械 分离。液体和固体级分（fractions)之间的分离依赖于进行结晶的温度。
[0005] 分级是一个多世纪以来在工业中已知的方法。先前，通过沉降分离硬脂酸甘油三 酯级分，仅使用重力使较重的固相与较轻的液相分离。这一分级方法自然残留了含有大量 夹带或夹裹的液体油的沉降固相，必然超过75%。
[0006] 近年来，这一类型的方法发展为"干法分级"，其仅使用油的间接冷却、但通过过滤 或离心使液体与固体相分离。
[0007] 通过利用各组分的熔点差异对植物油、特别是棕榈油在一步或两步中进行分级， 存在几种已知的实例：使用有机溶剂(如丙酮、己烷等)进行的溶剂分级；使用表面活性剂进 行的洗漆剂（detergent)分级；干法分级；发汗法（sweating)等。
[0008] 其中，溶剂分级是有利的，这是因为分级可精确进行。然而，在另一方面，由于使用 可燃溶剂，因此这一方法是危险的，并需要高的生产成本。此外，溶剂分级对于诸如椰子油、 棕榈仁油和脂肪这些原料的分级而言不是最有效的方法。
[0009] 洗涤剂分级的方法精确度次于溶剂分级，其产品与使用溶剂分级的产品相比质量 较差。此外，从含有表面活性剂的水溶液中分离油以及对含有表面活性剂的废水的处理较 为麻烦，且不完善。
[0010] 干法分级的方法需要昂贵的结晶罐设施。此外，生产力、分级效率和产品质量次于 上述两种方法。
[0011] 发汗法的应用限于特定种类的脂肪和油。也就是说，该方法用于清除蜡，但不适用 于对油或脂肪进行分级。
[0012] 干法分级包括将棕榈油加热至50°C -55°c的温度，将油冷却至30°C -40°c，随后 将油进一步冷却至20°C _25°C的最终分级温度。随后将结晶器保持在这一温度下，所保持 的小时数依期望的油精（olein)和硬脂（stearin)的类型和特性而定。随后对结晶的楽料 进行加压过滤，获得油精级分和硬脂级分。所获得的油精和硬脂的产率分别为75%-80%和 20%-25%〇
[0013] 如果保持时间（holding times)、分级步骤数或过滤压力发生变化，则得到的油精 和硬脂的特性可能改变。在最终分级温度的保持时间约为10小时、且过滤压力为3-5bar 时，单步分级得到的油精的碘值（IV)约为56。
[0014] 使用上述条件对粗棕榈油进行干法分级，由于存在将在分级过程中对油的结晶造 成干扰的胶类和其它杂质，因此被认为难以控制。
[0015] 目前，对粗棕榈油的分级使用湿法洗涤剂方法进行。添加十二烷基硫酸钠的水溶 液，并将混合物冷却以使硬脂结晶。然后将浆料离心，从液相中分离出固体。然后由油精相 中除去水，并同时除去洗涤剂。这一方法与干法分级完全不同。可能非常难以从油精相中 完全除去全部洗涤剂，并且可能残留有痕量的洗涤剂。由于在将来逐渐更加强调食品安全， 因此这一方法将越来越缺乏吸引力。在工业中人们已注意到并且广泛接受的是，粗棕榈油 干法分级将导致低的油精产率，并且干法分级方法相当难以控制。
[0016] Higuchi等的美国专利4, 795, 569描述了一种方法，其中将油引入过滤器室，并通 过在膜和过滤器框架（filter frame)间将冷却剂(如水）进行循环，从而使其在室内部结 晶。然而，这一方法要求先用待处理的物质的凝结物对滤布进行密封。这使得其成为并未 充分利用昂贵的膜压机（membrane press)的冗长方法。
[0017] 因此，Kuwabara等的美国专利5, 045, 243中已经描述一种改进，其中将待分级 的油或脂肪首先在托盘中固化形成固体块，然后粉碎，得到可泵送的糊状物，随后将其引 入到膜压机中将糊状物分离成油精级分和硬脂级分。凝固过程通常在冷却隧道（cooling tunnels)中进行。然而，这些方法的缺点在于在过程中油暴露在空气中，使得事实上不可能 在单独的托盘内部控制冷却速率。
[0018] Yoneda等的欧洲专利申请1，028, 159中公开了一种静态（stationary)结晶法。 待分级的油或脂肪并未被固化成固体块，而是在部分结晶的物质仍具有足够的流动性来泵 入膜压滤器中时将该结晶法暂停。然而，这意味着待分级的物质在冷却前必须用油精进行 稀释。
[0019] 美国专利申请号2002/0018841公开了甘油三酯共混物（blend)的制备，其包括 干法分级的方法，在该方法中，高硬脂酸和高油酸葵花油被加热到至少65°C，将液化的油以 1°C /分钟的速率冷却至35°C，然后以1. 5°C /分钟的速率进一步冷却至20°C，进一步缓慢 冷却并稳定在5°C -20°C。这一方法将导致大量油精夹裹于不同大小的固体结晶之中。
[0020] US5602265公开了一种用于甘油三酯油分级的方法，所述方法利用结晶改性物质 (其为共聚物)。将所述共聚物添加至油或油溶液中。本发明并不包括使用现有技术中提及 的共聚物。这一方法将导致晶体大小分布不均匀，导致大量液体油精夹带于硬脂中。
[0021] 美国专利申请号2002/0031577公开了一种由液体中使固相发生结晶的方法，其 中在结晶过程中液体暴露于超声中，但不存在瞬时空化（transient cavitation)。本发明 并不包括使用增高工艺成本的超声波。超声将增加成核速率并阻碍晶体生长，产生细小结 晶，使得油精由硬脂中分离出来（由于在过滤过程中的阻塞作用（clogging))。
【发明内容】
[0022] 因此，本发明的目的为提供一种对植物油、优选棕榈油进行分级的方法，该方法能 够改善干法分级的效率。
[0023] 本发明进一步的目的为通过在冷却及随后的晶体生长期间引入受控温度曲线，从 而获得可重现的结晶作用。
[0024] 本发明的另一目的为提供改良的干法分级方法，该方法降低了晶体或晶体聚集体 内部夹带或夹裹的油精的量。
[0025] 本发明的又一目的为提供干法分级的方法，该方法产生良好晶形，从而使过滤过 程变得容易，并使油精夹裹最小化。
[0026] 根据本发明，提供了对0°C-40°C的温度下为半固体的粗甘油三酯油进行分级的 方法，其中，甘油三酯油由食用植物油获得，所述方法包括以下步骤：（a)将甘油三酯油加 热至55°C -70°C的温度，保持约1分钟至3小时；（b)将由步骤（a)中获得的甘油三酯油冷 却至20°C -30°C的温度，保持约1分钟至5小时，使得甘油三酯油至少部分结晶，从而形成 结晶浆料；（c)将来自步骤（b)的结晶甘油三酯油升温至22°C _33°C的温度，保持约1分钟 至3小时；（d)将由步骤（c)中获得的甘油三酯油冷却至10°C -30°C的温度，保持约1分钟 至65小时；以及（e)在10°C -30°C的温度下保持约1分钟至65小时，除去结晶浆料。
[0027] 根据本发明的方法，其中步骤（a)对甘油三酯油进行的所述加热使得在约1分钟 至3小时的时间段内，所述甘油三酯油具有约55°C -70°C的温度。
[0028] 步骤（b)对甘油三酯油进行冷却，使得在约1分钟至3小时的时间段内，所述甘油 三酯油具有约28°C -40°C的温度；并且进一步对甘油三酯油进行冷却使得在约1分钟至5 小时的时间段内，所述甘油三酯油具有约20°C -30°C的温度。
[0029] 在步骤（c)中，将甘油三酯油加热至约22°C _33°C的温度，保持约1分钟至3小时。
[0030] 步骤（e)的结晶在约10°C -30°c的温度下、约1分钟至65小时的时间段内进行。
[0031] 在本发明的实施方式中，使用过滤除去结晶浆料，从而获得油精级分和硬脂级分。
【具体实施方式】
[0032] 根据本发明，提供了对在0°C -40°C的温度下为半固体的粗甘油三酯油进行分级 的方法，其中，甘油三酯油由食用植物油获得，所述方法包括以下步骤：（a)将甘油三酯油 加热至55°C -70°C的温度，保持约1分钟至3小时；（b)将由步骤（a)中获得的甘油三酯油 冷却至20°C -33°C的温度，保持约1分钟至5小时，使得甘油三酯油至少部分结晶，从而形 成结晶浆料；（c)将来自步骤（b)的结晶甘油三酯油升温至22°C _30°C的温度，保持约1分 钟至3小时；（d)将由步骤（c)中获得的甘油三酯油冷却至10°C -30°C的温度，保持约1分 钟至65小时；以及（e)在10°C -30°C的温度下保持约1分钟至65小时，除去结晶浆料。
[0033] 在本发明的优选实施方式中，甘油三酯油为棕榈油或其它植物油，所述甘油三酯 油处于自然状态，或者处于加工和/或改性后的状态。
[0034] 在本发明的优选实施方式中，棕榈油为：粗棕榈油；精制、漂白或除臭后的棕榈 油；或棕榈油共混物；或具有其它棕榈油产品或其它食用植物油的产品。
[0035] 在本发明的优选实施方式中，将粗棕榈油加热至约55°C -70°C的温度，并在此温 度下保持约1分钟至3小时，从而彻底破坏先前受热历程（thermal history)的所有痕量 物质。
[0036] 随后，将加热后的油冷却至约20°C -40°C的温度，保持1-3小时。在本发明的优 选实施方式中，冷却过程可在两个阶段中进行，即：在阶段1中，加热后的油被冷却至约 28°C -40°C的温度，并在这一温度下保持约1分钟至3小时。然后将所述油进一步冷却至 20°C-30°C的分级温度。随后，将油保持在这一分级温度下，直至开始出现油晶体。随后使 结晶浆料在约1分钟至5小时的时间段内进一步结晶。
[0037] 然后，将结晶浆料的温度提升至22°C _33°C的温度。达到这一温度后，将所述结晶 浆料在此温度下保持约1分钟至3小时。在这一过程之后，在1分钟至3小时的时间段内， 将结晶浆料的温度降低至l〇°C -30°C的温度，并在此温度下保持约1分钟至65小时。
[0038] 随后在2-60bar的压力下将结晶浆料过滤，使用膜过滤或任何其它类型的过滤器 或过滤作用，获得油精级分和硬脂级分。
[0039] 本发明能够在以下步骤中与在先的现有技术水平相区别：在出现油晶体并保持约 1分钟至5小时后，将结晶浆料的温度由10°C -30°C的最终分级温度升高至22°C -33°C的 温度，并保持约1分钟至3小时，再使所述浆料回到10°C -30°C的最终分级温度，并保持约 1分钟至65小时。
[0040] 结晶浆料中较小的晶体将溶解，并在现有的更大且更坚硬的晶体上生长。这将 产生粗糙、大且坚硬的晶体，易于过滤并能承受滤过压（filtration pressure)。这还 将降低晶体或晶体聚集体内部夹带或夹裹的油精的量。在20°C_35°C的温度获得β' (beta-prime)晶体，通过对所获得的晶体进行X射线衍射得以证实为粗棕榈油晶体。这是 所期望的易于过滤并使油精夹裹最小化的晶形。本发明中应用的干法分级条件可用于粗棕 榈油及其级分的干法分级，在多次分级（multiple fractionations)的情况下，第一次分级 的实验室结果为油精产率70%-85%，硬脂产率15%-30%。对于保持时间为约10小时并使用 真空过滤的单次分级，由本发明所述的方法获得的油精的碘值（IV)为56-60Wij，硬脂的IV 为30-45Wij。若延长保持时间，可增加分级次数。本文所体现的相同概念可应用于各步骤。
[0041] 将会理解的是，本发明能够以其它具体形式呈现，并不局限于上述单一实施方式。 然而，对所公开的概念进行的修改和等同物(例如本领域技术人员容易想到的修改和等同 物）包括于所附权利要求书的范围之内。
[0042] 实施例
[0043] 按照本发明进行了实验，对粗甘油三酯油进行分级。所述的方法包括的步骤如 下：
[0044] a)将甘油三酯油加热至65°C，保持30分钟；
[0045] b)将甘油三酯油冷却至30°C，保持75分钟；
[0046] c)将甘油三酯油进一步冷却至24°C，保持60分钟，直至甘油三酯油至少部分结 晶，从而形成结晶浆料；
[0047] d)将来自步骤（c)的结晶甘油三酯油升温至27°C，保持15分钟；
[0048] e )将由步骤（d )获得的甘油三酯油冷却至24 °C，保持10分钟；
【权利要求】
1. 一种对在〇°C -40°c的温度下为半固体的粗甘油三酯油进行分级的方法，其中，所述 甘油三酯油由食用植物油获得，所述方法包括下列步骤： (a) 将所述甘油三酯油加热至55°C -70°C的温度，保持约1分钟至3小时； (b) 将由步骤（a)获得的甘油三酯油冷却至20°C -30°C的温度，保持约1分钟至5小 时，以使得所述甘油三酯油至少部分结晶，从而形成结晶浆料； (c) 将由步骤（b)获得的结晶甘油三酯油升温至22°C -33°C的温度，保持约1分钟至3 小时； (d) 将由步骤（c)获得的甘油三酯油冷却至10°C -30°C的温度，保持约1分钟至65小 时；以及 (e) 在10°C -30°C的温度下保持约1分钟至65小时，除去所述结晶浆料。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述植物油为棕榈油或其它食用植物油；所述植物 油处于自然状态，或者处于加工和/或改性后的状态。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，所述棕榈油为：粗棕榈油；精制、漂白或除臭后的棕 榈油；或棕榈油共混物；或具有其它棕榈油产品或其它食用植物油的产品。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，在5-50bar下使用过滤进行结晶浆料的所述除去， 从而获得油精级分和硬脂级分。
【文档编号】C11B7/00GK104099177SQ201310455797
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年4月1日
【发明者】创周让, 杨之崩 申请人:马来西亚棕榈油总署