一种酶法制备油脂的方法_2

文档序号:8386830阅读:来源:国知局
当在180~240°C温度 下进行分子蒸馏,并使分子蒸馏重相在180~220°C下进行脱臭时,可以得到安全性高、品 质好的酶法油脂产品。尤其在配合3倍酶量反应原料处理脂肪酶的情况下,最终油脂产品 中的氯丙醇酯和缩水甘油酯更是降至〇. Ippm以下的水平,含皂量也在IOppm以下。总而言 之,本发明的方法既简化物理精炼工艺,又提高产品品质。
【具体实施方式】
[0027] 在本发明中,术语"酶法油脂"是指在酶的作用下,通过酯交换反应或酯化反应得 到的油脂,包括结构油脂。本发明中的酶法油脂可以是食用油脂。
[0028] 本发明提供酶法制备油脂的方法,包括以下步骤:
[0029] (1)用反应原料对脂肪酶进行预处理;
[0030] (2)在预处理后的脂肪酶的存在下,使反应原料进行酯交换反应或酯化反应;
[0031] (3)从反应产物中分离出所需的油脂产物,并使该油脂产物脱臭。
[0032] 经上述方法制备和精炼得到的油脂,其中杂质特别是氯丙醇酯和缩水甘油酯的含 量反而要低于比带有脱色步骤的工艺制得的油脂产品,而且油脂中的含皂量也大大降低。 如果采用分子蒸馏作为分离方法,在180~240°C温度下进行分子蒸馏,并使分子蒸馏重相 在180~220°C下进行脱臭,效果更佳,得到的油脂在通过过滤等进一步处理后,其中的氯 丙醇酯和缩水甘油酯的水平可以达到一般食用油的标准。
[0033] 在本发明中,使反应产物分离的方法可以采用分子蒸馏、减压蒸馏、分提、超临界 CO2萃取等,但不限于这些方法。当采用这些方法时,在省略脱色步骤之后,所得油脂产品中 的氯丙醇酯和缩水甘油酯的含量反而更低。在本发明的一个实施方案中,采用分子蒸馏来 去除大部分脂类杂质。分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法,蒸气分子的平均自由 程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离,从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异,对液 体混合物进行分离。油脂中的氯丙醇酯以单酯和双酯的形式存在,而缩水甘油酯主要以单 酯的形式出现。本发明通过采用特定温度下的分子蒸馏,将大部分氯丙醇酯和缩水甘油酯 除去。本发明的分子蒸馏在除去氯丙醇酯和缩水甘油酯的同时,还除去其中的色素、过氧化 物、微量金属等。从而,即使省略传统物理精炼工艺中的脱色步骤,油脂产品的品相和品质 还特别好,不仅简化工艺还节约成本。
[0034] 特别当采用3倍以上酶量的反应原料对脂肪酶进行预处理时,反应产物中的含皂 量可以降至IOppm以下。本文所用的"油脂含皂量"是指油脂中的游离脂肪酸与碱例如NaOH 反应生成的肥皂的量。含皂量高会影响油脂特别是食用油的品质。在油脂制备领域中,通 常通过碱炼水洗来脱皂,但是效果并不好。本发明的发明人意外地发现,在酶法酯交换反应 或酶法酯化反应之前,用反应原料对脂肪酶进行预处理,可以大大降低油脂产品中的含皂 量。尤其是用3倍以上酶量的反应原料对脂肪酶进行预处理,油脂产品中的含皂量可以降 至IOppm以下。本发明的发明者还发现,脂肪酶预处理在降低含皂量的同时,还降低油脂中 有害成分氯丙醇酯和缩水甘油酯的含量,尤其是用3倍以上酶量的反应原料进行脂肪酶预 处理,并配合180~240°C的分子蒸馏和180~220°C的脱臭时,最终油脂产品中的氯丙醇 酯和缩水甘油酯的含量可以降至〇. Ippm以下。在食用油领域,这个结果完全满足高端食用 油的标准。
[0035] 在脂肪酶预处理步骤中,若后续反应为酯交换反应,则对脂肪酶进行预处理的是 原料油脂与脂肪酸和/或脂肪酸酯;若后续反应为酯化反应,由于酯化反应中的某些原料 例如丙三醇会堵住酶的活力中心,影响酶的活力,因此可以仅使用其余反应原料来进行预 处理,其结果也可以达到本发明的预期效果。
[0036] 本文使用的"X倍酶量"是指反应原料的重量为酶重量的X倍。在本发明中,优选 用3倍以上酶量的反应原料对脂肪酶进行预处理,从而得到含皂量、氯丙醇酯和缩水甘油 酯含量均极低的油脂。出于成本的考虑,可以采用3~5倍酶量的反应原料进行预处理,更 优选3~4倍酶量,最优选3倍酶量。
[0037] 在本发明中,脂肪酶的种类可以由本领域技术人员根据具体反应和需要加以确 定。在脂肪酶预处理步骤中,本发明的脂肪酶可以以填充柱反应器形式或批量反应器形式 出现,优选为填充柱反应器形式,便于操作,方便地用于后续步骤。酶的固定化具体可以采 用物理或化学法将酶固定在酶柱等载体上。物理或化学固定酶的方法为本领域技术人员所 知。预处理之后的酶,在参与酯交换反应或酯化反应时,不论是以填充柱反应器或批量形式 参与反应都可以达到很好的催化效果。
[0038] 在本发明中,酶法酯交换反应和酶法酯化反应中的温度取决于所使用的脂肪酶种 类,一般可以在例如40~80°C进行,优选在50~70°C进行,最优选在60~70°C进行。 [0039] 此外,在本发明的酶法酯交换反应和酶法酯化反应中,脂肪酶的种类、反应原料的 种类、反应原料之间的比率可以由本领域技术人员根据具体反应和需要加以确定。
[0040] 当本发明采用分子蒸馏方法来分离反应产物时,分子蒸馏可以在约180~240°C 的温度下进行,优选在180~220°C的温度下进行。低于180°C时,例如在160°C时,氯丙醇 酯和缩水甘油酯的含量明显升高。高于220°C时,例如在240°C时,虽然氯丙醇酯和缩水甘 油酯的含量很低,但是分子蒸馏前后物料不守恒,温度过高会引起反应物的损耗。另外出于 成本节约的原则,温度可以是180~200°C,优选为180°C。
[0041] 分子蒸馏中的真空度和内冷温度根据反应产物油脂而定。在领域内,真空度一般 采用KT3~KT2mbar。由于在实验过程中,真空度会有小范围的波动,因此可能显示为一定 范围的值。内冷温度可以根据反应产物定为例如20~40°C。
[0042] 本发明的脱臭可以在180~220°C的温度下进行。温度低于180°C或高于220°C 时,例如在160°C和240°C时,氯丙醇酯和缩水甘油酯的含量明显升高,尤其在240°C时,缩 水甘油酯的含量上升一个数量级。
[0043] 此外,脱臭步骤中的脱臭介质可以是常规脱臭介质,例如可以是氮气、水蒸汽或惰 性气体。如果使用惰性气体,则成本较高。因此,优选使用氮气或水蒸汽作为脱臭介质。
[0044] 脱臭步骤中的真空度可以是领域内常规的真空度,例如可以是25mbar以下。也可 以是20mbar以下,例如为10~20mbar,或是15mbar以下,或是IOmbar以下。出于成本控 制,一般选用10~20mbar。
[0045] 脱臭时间可以根据具体情况而定。在本发明中,较为优选的脱臭时间为60~90 分钟。当脱臭时间延长时,氯丙醇酯和缩水甘油酯的含量会略有上升。
[0046] 提供以下实施例来具体说明本发明。应当注意的是,这些实施例仅用于示例说明, 而不限制本发明的范围。
[0047] 在以下实施例中,氯丙醇酯和缩水甘油酯含量的测定方法为:间接检测法DGF VI18 (10)。通过一定的前处理工序后,使用气相色谱/质谱联用(GC-MS)检测获得,具体 条件如下:
[0048] 气相色谱条件,载气:氦气(He,纯度为99. 999%),载气流速:1. 2mL/min,载气模 式:恒流模式,进样体积:10 μ L,进样模式:程序升温(PTV)不分流进样,进样口升温程序: 起始温度50°C,保持lmin,以KTC /s,升到65°C,保持0. 5min,以6°C /s升到165°C,保 持5min,以14°C /s升到320°C。不分流时间:lmin。柱温箱程序升温:60°C保持0.1 min, 以 20°C /min 升到 90°C,保持 lmin,以 6°
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