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油脂精炼脱胶工艺之水化脱胶的基本原理

发布时间:2012.08.17 新闻来源:中国榨油机网
一、 水化脱胶
  水化脱胶是利用磷脂等胶溶性杂质的亲水性,将一定量的热水或稀碱、食盐、磷酸等电解质水溶液,在搅拌下加入热的毛油中,使其中的胶溶性杂质吸水凝聚,然后沉降分离的一种油脂脱胶方法。在水化脱胶过程中,能被凝聚沉降的物质以磷脂为主,还有与磷脂结合在一起的蛋白质、糖基甘油二酯、粘液质和微量金属离子等。
  (一)水化脱胶的基本原理
  磷脂是一种表面活性剂,分子由亲水的极性基团和疏水的非极性基团组成,根据稳定体系的热力学条件,自由能达到最小时体系最稳定。当磷脂溶于水时,它的疏水基团破坏了水分子之间的氢键,也改变了疏水基附近水的构型,从而使体系的熵降低,自由能增加,结果一些磷脂分子从水中排挤出来并吸附在溶液周围的界面上,亲水基朝向水相,疏水基则远离水相,磷脂分子在水面上定向排列如图6-1。
  水分子与表面活性剂的疏水基接触面积越小,则体系的自由能越低,体系就越稳定。因此,在表面活性剂达到一定浓度时,有形成胶态集合体的倾向,这种集合体就称为胶束。在胶束中疏水基团彼此聚集在一起,大大减少了水分和疏水基之间的排斥。胶束是两性分子在溶剂中的集合体,可以在水相和非水相介质中形成。在非水相系中胶束形成是亲油基朝向外部的油或溶剂中,亲水基转向胶束核内部,这种胶束称为逆相胶束,这便是油中磷脂所形成的胶束。
  有人曾用X射线衍射和光散射法研究卵磷脂和水的混合物,结果发现:当水量低时,卵磷脂分子的极性基团朝向中央含水的髓心(如图6-1c);随着水量的增加,磷脂分子定向的排列成烃链尾尾相接的双分子层,一个磷脂双分子层与另一个磷脂双分子层之间被一定数量的水分子隔开,以此方式向空间纵深发展,即成为片(层)状带液体的结晶体(如图6-1d);当水量增至很大时,磷脂分子就形成单分子层囊泡(如图6-1e)。水分子在磷脂分子之间并未破坏磷脂分子,而是引起磷脂的膨胀。实验还表明,若将磷脂悬浮分散在水中,它还可以自发膨胀成多层的类似洋葱状的封闭球形结构——“多层脂质体”。它的每个片层都是磷脂双分子层结构,片层之间和中心是水。多层脂质体经高频声波自理可变成单层脂质体,它是仅由一层磷脂双分子层围成的小球,球心是水相(如图6-1f)。
  磷脂在油脂中的水化作用和无油时磷脂与水的作用不同。磷脂的甘三酯溶胶(粗油)与水接触时,由于磷脂的双亲性均强,起乳化和增溶作用,而使水浸入原来难以进入的油相,形成混合脂质双分子层——磷脂分子和甘三酯分子在往复交替排列的双分子层,水分子在两层混合双分子层之间,因此也出现膨胀现象,呈现更显著的胶体性质。
  磷脂、甘三酯和水三者间的相互作用力取决于组成混合双分子层的磷脂和甘三酯分子数目的比例。据实验分析脱水胶粒的结果得知:混合双分子层中磷脂占70%,甘三酯占30%时,三者间的相互作用力最大,胶粒最稳定;而油占70%,磷脂占30%的混合双分子层胶粒的稳定性较差。
  发生水化作用的磷脂吸附油中其他胶质,颗粒增大,再互相聚集而逐渐析出悬浮于油相中,随着吸水量的增加,膨胀程度增加,胶粒吸引力所波及的圆周范围扩大,从而由小胶粒相互吸引絮凝成大的胶团,为重力沉降或离心分离奠定了基础。胶粒越稳定越易与油脂分离,且分离出的油脚含油量低,油脂精炼损耗低。



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