油脂分提方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油脂的加工，更具体地涉及油脂的分提，特别涉及用于油脂干法分提 的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 油脂的加工方法分为两类：精炼和改性。分提作为一种油脂改性技术，是利用油脂 中不同的脂肪酸甘油三酯在熔点或不同温度下的互溶度方面的差异，通过冷却结晶和固液 分离，来实现油脂中不同脂肪酸甘油三酯的分离的技术。通过分提可以将油脂分离为具有 较低熔点的液体部分(下文也称为软脂)和具有较高熔点的固体部分(下文也称为硬脂)。分 提按照使用的介质不同又可分为溶剂分提、表面活性剂分提和干法分提。溶剂分提由于需 要使用大量的溶剂，工厂的投资成本和运行成本都比较高，只是在一些附加值较高的产品 和难分离物质的分提过程中使用，使用范围相对较小。表面活性剂分提需要引入外来的表 面活性剂，如十二烷基硫酸钠，因此产品不可避免的会受这些物质的污染，使用上也逐渐受 到限止。干法分提相比前两种方法虽然分离效果稍差，但随着多步分提工艺的使用和高压 隔膜压滤机在工业上的推广应用，干法分提的分离效果得到了显著改善。并且，干法分提具 有能耗低，生产过程绿色环保、过程可逆等显著的优点，其应用呈现越来越广泛的趋势。但 是，干法分提在结晶效率和控制方面仍需进一步改进。
[0003] 干法分提广泛适用于各种油脂的改性，包括但不限于，棉籽油、棕榈油、菜籽油、鲸 鱼油、牛脂、奶油、大豆油、红花籽油、葵花籽油、芝麻油、玉米胚芽油、橄榄油、花生油、椰子 油、棕榈仁油、猪油、鱼油等等，其中使用最广泛的还是棕榈油的干法分提。
[0004] 棕榈油是一种应用广泛的植物油，主要产地位于东南亚印度尼西亚、马来西亚等 国家。棕榈油含有约50%的不饱和脂肪酸和约50%的饱和脂肪酸，这种较为特殊的脂肪酸 比例使得棕榈油成为应用最为广泛的食品原料。
[0005] 棕榈油按照分提后熔点的不同可以分为33度棕榈油、24度棕榈油、10度棕榈油 等，其中在国内应用最为广泛的是10度棕榈油，多作为煎炸油、调和油的主要原料。10度棕 榈油主要由24度棕榈油经过干法分提后去除高熔点的硬脂部分而得到，在24度棕榈油的 结晶过程中，少量SSS三饱和甘油三酯和SSU/SUS单不饱和甘油三酯(其中S代表饱和脂肪 酸，U代表不饱和脂肪酸）会逐渐结晶，剩余液体中SUU/USU和UUU等多不饱和甘油三酯的 相对含量会增加，使最终所得液体油的熔点降低，耐寒性变好。
[0006] 在常规的24度棕榈油干法分提过程中，由于SUS等对称性甘油三酯较难结晶，使 得结晶耗时较长，且由于结晶初期晶核完全由原料自身的过度冷却产生，需要较高的过冷 度和较长时间的冷却，且形成晶核的过程较难控制，易产生大量细小的晶核，对后续养晶、 过滤产生不利的影响。另外，由于24度棕榈油原料组成的波动，也经常会使分提过程变得 复杂，如果控温不合适，还可能出现回温、冻罐、难以过滤等现象，严重影响工厂的生产效 率。因此24度棕榈油的分提工艺尚有较大的改进空间，目前对分提工艺的改进主要是对设 备的改进和结晶过程控制的改进。
[0007] Desmet等在US0264667A1中对干法分提结晶器进行了改进，以换热排管同时作为 搅拌器，极大地增加了换热面积，同时在结晶过程中保持均匀的线速率进行搅拌，也使得养 晶过程中晶体的生长较为均匀，利于后续的过滤并提高了软脂的得率。
[0008] 对结晶过程的控制目前主要是采用添加晶种的方法来促进结晶，达到优化过程控 制的目的。例如，美国专利US5231200中通过在精炼后的棕榈油中加入0. 5%的活性白土， 引入非均相的晶核，促进结晶，提高软脂的得率。美国专利申请US20070160739通过在原料 中加入后续分提过程中产生的高熔点的硬脂，来调节原料的化学组成，使得原料油更易结 晶分提。美国专利US5602265与US5621125通过向原料油中加入高分子和高熔点的物质来 缩短结晶诱导时间，从而提高生产效率和软脂得率。但是添加外来物质促进结晶的方式虽 然可以改进工艺，却不可避免的会带入其它外来物质的污染，对后续产品质量产生影响。
[0009] 中国专利申请CN 102229860 A与美国专利US6630185B2均采用超声波来加速油 脂的结晶，可起到缩短结晶时间和改善分离效率的目的。但超声波实现成本较高，且在促进 结晶的同时会产生热效应，无法长时间使用。另外，超声波可能会使油脂的风味发生变化， 对后续产品的质量有一定的影响。
[0010] 另外，借助气泡来促进晶体成核是化工行业中已知的，例如常规的鼓泡塔结晶器。 但是该手段通常用于从溶剂体系等低粘度物料中实现结晶分离，对于体系粘度较大的油 月旨，如果使用鼓泡塔结晶器进行干法分提会产生大量的泡沫，不利于后续的产品分离。
[0011] 综上，仍然需要具有更高结晶效率和软脂得率的适用于油脂特别是棕榈油的干法 分提的工艺和设备。
【发明内容】
[0012] 为了解决现有技术中存在的一个或多个问题，本发明提供了适用于油脂、特别是 棕榈油的干法分提的新型方法和设备，其借助具有微米级或以下的直径的气泡来加速分提 前期的晶体成核，从而取得了更高的结晶效率和/或软脂得率。
[0013] 在一个方面，本发明提供了油脂分提方法，其包括在使原料油脂处于介稳状态的 条件下向其中通入气泡的步骤，其中所述气泡具有约200μm或以下的直径，且用于形成所 述气泡的气体为在所处条件下不与所述原料油脂发生化学反应的气体。
[0014] 在另一方面，本发明提供了用于油脂分提的结晶器，其特征在于，包括用于容纳油 脂的容器、用于搅拌油脂的搅拌装置和用于产生气泡的气泡发生器，该气泡发生器的气泡 出口位于所述容器的底部，且该气泡发生器能够产生具有约200μm或以下的直径的气泡。
[0015] 在又一方面，本发明提供了用于油脂分提的油脂分提设备，其特征在于，包括本发 明的结晶器和为所述结晶器提供冷却的冷却装置。
[0016] 通过本发明的方法和设备，可以促进油脂分提前期处于介稳状态的油脂的结晶成 核，一方面可以提高结晶效率，缩短结晶时间；另一方面，可以使晶核的产生更为持续和均 匀，进而改善后续晶体生长质量，有利于固液分离并可提高软脂得率。此外，相比常规的添 加硬脂的晶种技术，还可明显提高所得软脂与硬脂的产品质量。
[0017] 另外，本发明的方法和设备操作简单、易于实现，可以仅使用少量的气体进行循 环、能耗较小，并且所用气体介质不但不会对最终产品造成污染，还可以对原料进行有效的 保护，使得能耗成本和物料成本均较低。
[0018] 另外，相比化工行业中常用的鼓泡塔结晶器，本发明的结晶器和分提设备在用于 油脂分提时避免了在油脂中形成大量泡沫，从而有利于后续的固液分离。
【附图说明】
[0019] 结合附图和下文的详细说明可以更好地理解本发明的上述各个方面以及其它方 面的特征和优点，其中： 图1为根据本发明一实施方式的油脂分提设备的示意图； 图2为对照例1和实施例1中油脂的固体脂肪含量随降温时间的变化的图示； 图3为降温开始后6h和8h时对照例1和实施例1的油脂样品在40倍偏光显微镜下 观察到的结晶形态，其中图3a对应对照例1在6h时，图3b对应实施例1在6h时，图3c对 应对照例1在8h时，且图3d对应实施例1在8h时； 图4为对照例2和实施例2中油脂的软脂碘价随降温时间的变化的图示。
【具体实施方式】
[0020] 为了更好地理解本发明的技术方案和有益效果，下文结合实施例对本发明的优选 实施方式进行了更详细地说明。应当理解，这些说明仅为示例性的，而不应理解为以任何方 式对本发明构成限制。
[0021] 本文所公开的"范围"以下限和上限的形式，例如一个或多个下限与一个或多个上 限的形式给出。给定范围可通过选择一个下限和一个上限来进行限定，选定的下限和上限 限定了给定范围的边界。所有以这种方式限定的范围是包含和可组合的，即任何下限可与 任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了 60-110和80-120的范围，理解为 60-120和80-110的范围也是可预料到的。此外，如果列出的下限为1和2而列出的上限为 3,4和5,则下面的范围都是可预料到的：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。
[0022] 在本文中，除非有其他说明，数值范围"a_b"表示a到b之间的任意实数组合的缩 略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围"0-5"表示本文中已经全部列出了 "0-5"之 间的全部实数，"0-5"只是这些数值组合的缩略表示。
[0023] 在本文中，除非有其他说明，术语"其组合"或"它们的组合"表示所列出的各选择 要素的任意组合，例如两种、三种、四种以及直到最大可能数量的选择要素的组合，如混合 物。
[0024] 如果没有特别指出，本说明书所用的术语"一种（个）"指"至少一种（个）"。
[0025] 在本文中，除非有其他说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以 相互组合形成新的技术方案。
[0026] 在本文中，除非有其他说明，本文所提到的所有技术特