道尔工艺之玉米油篇

14.1介绍

玉米油是从玉米中获得的很有价值的副产品，湿磨工艺的其中一个优点就是玉米胚芽的收率最大化，从而也尽可能获得大量的玉米油。

玉米油不是完全均匀分散在玉米中的，在不同的湿磨产品中粗油的量（crude fat determination）在一定程度上根据分析程序和制备方法的不同而变化。这样的话通过对玉米的精心的磨碾，或者用高沸点溶剂可以获得额外的玉米油产品（waxes）。除此之外， 玉米淀粉中的油脂一般含量为0.55%，而且在淀粉中复合的非常紧密，很难用一般的脂肪溶剂溶出来即使淀粉被完全水解。

因此，湿磨操作中油脂的收率有很大的不同。用传统的方式，可以获得大约90%的油脂，其中80%来自于胚芽，假定剩余部分油脂由于水解而丢失。

从湿磨车间出来的胚芽一般含有45-50%的油脂和2-4%的水分。需要进行干燥使得榨油更简单，也确保胚芽的储存稳定性。但是应该避免过度的干燥和快速干燥，这容易造成胚芽易碎，而且在榨油过程中破碎，影响收率。干燥以后的胚芽需要进行冷却，有时通过合适的气力输送系统进行冷却，以避免油脂质量的退化和储存过程中可能的火灾。

粗油通过螺旋挤压或者用机械挤压结合正己烷溶剂萃取的方式来获得。如果用到溶剂的话需要通过蒸汽脱附方式从产品中回收溶剂。萃取完油之后残留的物质是高蛋白物质，一般作为胚芽粉出售，或者与麸质饲料混合（9.5）。生产出来的粗油含有一些不溶杂质，可以通过筛分去除，并通过过滤和离心进行澄清。大部分的玉米油用在食品中，所以需要精炼该油脂，去除一些不需要的成分例如风味物质以及一些蜡状物（waxes），这需要一系列的步骤：脱胶、碱精炼、漂白、除臭。

生产人造黄油时，玉米油需要氢化以生产出更加饱和的脂肪，它在室温下为固体。

14.2 胚芽销售

对于小的湿磨车间来说安装胚芽加工设备很不划算。

因为胚芽质量不统一，玉米油和胚芽粉的市场价变动的非常厉害

14.3 油脂的组成以及特性

玉米油脂的特性决定了它广泛的食品工业用途。不含胆固醇而且含有大量的多不饱和物，所以它被视为非常有营养的物质。另外，甘油酯含有脂肪酸亚油酸和亚麻酸，它们是人体的基本物质（essential）。

玉米油的主要组成成分是脂肪酸甘油酯，但是粗油含有一些不需要的非甘油酯组分。游离脂肪酸促进了油脂在蒸煮（cooking）过程中发烟，当过量存在是还影响到其风味；磷脂对风味也有一定的影响，应起了油脂在加热时变黑变暗，而且在水分存在的情况下可以沉淀；蜡状物（waxes）促使油脂在冷却时雾化（cloudy）。 

下文介绍的精炼过程就是为了减少这些不必要的组分，以生产出标准的具有柔和气味的颜色较淡的产品。而具有抗氧化性的维生素E仍然保持在精炼后的油脂中可以阻止油脂腐烂发臭。植物甾醇类也顺便保留下来，而且对油脂没有什么反作用。在粗油精炼过程中出现的油脂组分的变化在表14.1显示，另外还有物理性质方面的一些数据，这个表还包含精炼玉米油的食品化学规范说明。

14.4 榨取

输送到榨油工序的胚芽如果储存过的话，它的温度通常接近于环境温度。在榨油前通过螺旋输送加热到93-116℃。也可以用直接的蒸汽喷射法使得水分含量调整到大约3%。准备好的胚芽直接进入榨油机（一段关于榨油机的工作过程没翻译）。榨油会产生一定的热量，为了避免烧焦胚芽饼和使油脂褪色，通常再循环一部分部分冷却的油脂，并用这部分油脂来冲洗脱水桶的外部。水平螺旋的轴也可以用热水来进行“冷却”。

在理想操作的条件下，榨油机可以使残留的胚芽粉中的油脂含量减少到7-10%，这对于小的生产车间来说还是比较经济合理的。如果直接卖掉胚芽粉的话，它需要通过引入一部分蒸汽使得它的水分含量达到10%左右。

如果榨油后还要进行溶剂萃取（浸油），榨油机调整到生产的胚芽粉的油脂含量达到20-25%，这样的话节省了榨油机的能量使用，并且减少了榨取时随油脂一起出来的杂质物质，同时为浸油提供了结构组成合理的胚芽粉。

榨取的油脂通常或多或少含有一些不可溶的杂质。通常用连续的曲筛或者离心机工序来除掉这些杂质。例如，如果安装有几个挤压机，可以安装一个筛子槽（图14.1）。一部分筛分过的油脂被部分冷却，用来冷却榨油桶（上文所说）。剩余的油脂过滤（一般用压滤机）、冷却然后通过泵去储存。或者榨取的油脂可以通过离心机进行澄清，然后在储存之前冷却到24-35℃。从粗油中筛分下来的一些不溶杂质（foots）再与胚芽进料一起混合进入榨油机。产生过多的不溶杂质常常是由于条夹板（worn barrel bars）使用时间太长，或易碎的胚芽造成的，这导致大量的玉米油随不溶杂质（foots）又返回到榨油机中，这使得进料大大增加，从而使得榨油机螺旋很难抓住，导致生产能力下降，油脂损失进入胚芽粉增多。

14.5 溶剂萃取

从榨油工序出来的胚芽粉通常含有23%的油脂，用正己烷萃取到大约1.5%的油脂含量。这种溶剂易燃而且比较昂贵，所以必须回收利用。 

浸油之前，胚芽粉中通入蒸汽，使其水分含量从4%达到12%，并在200℉下保持几分钟，通过辗片机（flaking rolls），使其薄片厚度为0.01英寸。制好的薄片进入浸油工序，并在逆流系统中与溶剂密切接触，然后过滤，剩余干物用蒸汽进行除溶剂处理，然后产品轻微干燥到水分含量大约为10%。除溶剂和干燥可以结合到一起通过一系列直立的盘子（trays）来进行，物料从顶部流向底部，而蒸汽直接喷射到顶部的盘子的物料中，这样底部的盘子不是被直接加热的。

过滤的液体物质即萃取液中含有20%的油脂（其余为溶剂），它通过蒸发器（蒸发器部分被来自除溶剂工序的溶剂蒸汽加热）。蒸发后的产品含有90%的油脂，该产品然后被在真空下工作的圆柱形蒸汽喷射器出来的逆流蒸汽带走残余的溶剂。

正己烷溶剂与水的混合物一起被浓缩，然后通过移注法（decantation）分离再利用。在这里需要有溶剂系统的排放，用冷凝器可以避免大量的溶剂损失，或者可以通过在矿物油中被吸收然后用蒸汽分离法来回收溶剂避免了大量的溶剂损失。

14.6 超临界的萃取（supercritical extraction）

这种技术还未被广泛的应用，但是它有一些优点，尤其从环境的方面来考虑。一般的液体二氧化碳在-55到31℃的范围内稳定，它是一种无极的（nonpolar）溶剂，作为萃取媒介它有几方面的优点，包括不具可燃性，没有毒性。然而溶解能力相对较低，而且在回收溶剂时会出现溶剂状态的变化（例如，在蒸发液体二氧化碳时）。

当二氧化碳温度被提升到其临界温度31℃以上时，它不能被液化，但是用了大量的压力。，这些压力改变了气体的密度，这样的话足够的压力可以使得该气体密度达到液体的密度。

这种“超临界液体”的特性与液体的特性相似，包括溶解能力，溶解能力主要靠它的密度。这样的话再55℃压力为400Bar时，密度为0.9，该流体可以溶解2-3%的油脂。在恒温下（constant）减少压力到100Bar时,密度变为0.3，这时溶解性几乎可以忽略，这样就可以分离出油脂。

这种超高压的应用显然是不利的，这种工艺现在仅在高价产品的生产例如香料萃取中证明是比较划算的，但是在以后一定有非常广泛的应用。

14.7 精炼

粗玉米油储存在38℃以下时比较稳定，因为其具有天然的抗氧化性。但是作为食品用途的话它必须要经过精炼以去除一些不必要的物质（14.3），精炼操作包括以下几步。

14.7.1 脱胶

存在的树脂（胶）物质主要是磷脂物质，在水合作用以后它可以从热的粗油中分离出来。通过引入超过3%的水分或蒸汽进入油脂中，并在80℃下搅拌以促进水合，然后离心分离出沉淀物质。部分这些杂质可以通过过滤或移注粗油而去除，脱胶步骤就被免除了。假如这样的话，一些残留的磷脂在碱精炼过程中同游离脂肪酸一起去除。

14.7.2 碱精炼

在这步，油脂加热到了82℃并用稍微过量的10%的氢氧化钠处理。用量一般比中和游离脂肪酸所需要的量多0.15%，氢氧化钠与游离脂肪酸中和形成了钠盐，混合以后进行离心分离，残留的一些磷脂以及中和形成的钠盐被作为“皂脚”除去。这些皂脚在酸化以后，被作为脂肪酸来销售。

处理过的油脂用非常热的水冲洗以去除残留的皂脚，离心分离出来这些洗涤液再加入进入先前分离出来的皂脚中。如果油脂将要进行暂时的储存，需要在高真空度（27汞柱）下加热到90℃使干燥到水分含量为0.05%。

14.7.3 漂白

漂白用活化［活性］粘土来进行，活化［活性］粘土可以吸收一些发色体、残留磷脂和一些其他杂质。90℃的油脂用1.5%的漂白处理30分钟，然后过滤。如果油脂先期未被干燥，这步操作需要在真空下进行，这样也能达到干燥的目的。

从油脂中过滤下来的用尽的粘土进行蒸发以回收一些残留的油脂，然后丢弃。被丢弃的粘土饼的油脂含量可以达到50%。

14.7.4 冷滤

这步去掉一些腊状物（waxes），这种物质在低温储存时会结晶出来。脱色后的油脂冷却到4℃几个小时或几天，然后沉淀物质用大约0.75%的助滤剂作为滤料层过滤出来。从该过滤器下来的滤饼进行蒸发以回收腊状物（waxes），腊状物（waxes）可以单独作为工业用途或动物饲料用途来销售。

14.7.5 氢化作用

如果油脂要被氢化，冷滤就没有必要了，油脂在漂白以后直接进入氢化过程。氢化作用去除了脂肪酸中存在的一些不饱和双键。有时候需要光照处理以提高其储存稳定性，但是，氢化的主要原因是为了增加熔点，生产人造黄油。

氢化是在121℃、镍催化的条件下利用气态氢进行的，需要用到超过60psig,并且需要进行冷却。通过过滤去掉一些催化剂后产品进行除臭，有时候除臭前还加一步额外的漂白。

14.7.6 除臭

这步除掉一些挥发性的杂质例如维生素E以及一些残留的脂肪酸，另外还有一些香味成分。冷滤后的或者氢化后的油脂被加热，并进入汽提圆柱中，汽提圆柱保持在238℃、压力为4mm汞柱，在这种环境下保持一小时。当油脂向下运动时，连续的蒸汽流沿着圆柱向上走，杂质随蒸汽一起带走冷凝。因为有高温要求，需要特殊的加热，许多现代化的安装用了道氏热载体（一种专利热交换流体产品）以预加热油脂和使蒸汽过热。在该温度和真空度下，油脂中不会保留一点水分。在暴露于空气之前，油脂必须被冷却到38℃以下，或者，如果氢化完的话冷却到高于熔点10℉。然后进行最终的打光过滤，最后储藏。

14.7.7 储藏

为避免变质恶化，玉米油应该远离空气、光照、水分和重金属储存，并且保持在38℃以下。不锈钢罐比较适合，由于在较冷天气时，水分在罐顶空间聚集，需要用干氮去除该水分。并且避免与铜接触。

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