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      天星糧機20年專注糧油機械研發生產,國家高新技術企業。
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      亞麻籽油及其關鍵生產技術

        目前國內生產亞麻籽油有3種類型:①采取預榨和浸出,最大生產規模在100t/d,毛油經過精煉處理;②采取小型榨油機熱榨,壓榨后過濾精煉;③采取冷榨,冷榨油中亞麻酸含量比熱榨油的高3%~4%。冷榨亞麻籽毛油經過吸附脫膠、冬化處理,目前受到市場的歡迎。亞麻籽油含有膠質、黏液物、不皂化物、蠟質和苦味物質。本文主要研究如何保持亞麻籽油的活性營養物質和亞麻酸含量,及亞麻籽油的關鍵生產技術。

        1亞麻籽的組分

        亞麻籽容重在540~690kg/m3。亞麻籽由種皮、內胚乳和胚組成,種皮含6%~10%亞麻膠,胚含30%~47%脂肪、23%~27%蛋白質、4.3%~9.0%纖維。亞麻仁含油在30%~44%,有特殊氣味,含磷、黏液物、苦味物質,毛油含較多的磷脂和膠質[3-6],含蠟2%~3%,含不皂化物8.26%,即高級脂肪醇、甾醇和羥類。國產亞麻籽的主要組分及含量見表1。

        2亞麻籽油的特性

        亞麻籽油中不飽和脂肪酸含量大于等于90%,富含亞麻酸,而且脂肪酸比例適宜人體需求。亞麻籽油在空氣中氧化聚合形成薄膜,多數黏液物留在餅粕中。亞麻籽油與其他植物油相比具有不同的特征。

        2.1亞麻籽油的特殊風味——苦味

        亞麻籽油富含不飽和脂肪酸,極易氧化變質。新鮮初榨的亞麻籽油帶有氣味芳香清雅的堅果氣味,伴隨清淡的魚腥味,冷凍后出現絮狀物。一般情況下亞麻籽油色澤呈褐紅色、半透明、無異味。在室溫存放1d,油中開始釋放苦味,經儲存6~9個月后,口感“微苦”。精煉亞麻籽油儲存幾個月后不會出現苦味,但產生酸敗哈喇味。

        環肽A(CLA)是一類存在于亞麻籽和根中的由氨基酸組成的疏水化合物,具有免疫抑制活性。同樣存在環肽B、C、D、E、F、G、H、I、X,即CLB、CLC、CLD、CLE、CLF、CLG、CLH、CLI、CLX。亞麻籽油在儲存過程中蛋氨酸環肽明顯減少,含蛋氨酸亞砜的環肽含量上升,CLE含量增加4倍,CLA含量沒有變化。

        環肽類物質不耐高溫,在溫度高于70℃,空氣中15min內失去活性,明顯特征是產生苦味和魚腥味。CLE導致冷榨亞麻籽油產生苦味,CLE感官評價的苦味閾值為12.3μmol/L,不同產地的冷榨亞麻籽油的苦味形成速率不同。亞麻籽油在儲存160d后CLE增加量在485~925mg/kg。另外,冷榨亞麻籽油的苦味不限于CLE,據檢測冷榨亞麻籽油中CLC、CLA含量低于熱榨油,但熱榨油的苦味重,分析原因是環肽易氧化,分離出一些營養成分,如黃酮化合物、甾醇、高級脂肪醇等不皂化物,味道微苦,具有清火、除燥、降血脂、降血糖功能。

        亞麻籽油在水化脫膠過程中損失一些環肽,磷脂具有乳化性,在脫除磷脂后,降低了環肽在亞麻籽油中溶解度,因此冷榨油中的環肽含量比熱榨油和精煉油的多。

        2.2特殊的脂肪酸組成

        在亞麻籽油的脂肪酸組成中,棕櫚酸含量在4.5%~4.9%、硬脂酸含量在2.5%~4.0%、油酸含量在16%~18%、亞油酸含量在15%~17%、亞麻酸含量在57%~60%。聯合國糧農組織推薦人體攝入脂肪酸比例為飽和脂肪酸(SFA)與單不飽和脂肪酸(MUFA)、多不飽和脂肪酸(PUFA)比例為1∶1∶1。加拿大推薦n-3PUFA與n-6PUFA比例為(4~10)∶1,聯合國糧農組織建議在(5~10)∶1,日本為4∶1,美國為2.3∶1。2011年《中國居民膳食營養參考攝入量》建議PUFA提供能量占日總能量攝入的10%,其中n-3PUFA與n-6PUFA比例為(4~6)∶1。在一般植物油中α-亞麻酸含量很少,n-3PUFA與n-6PUFA的比例失衡。在亞麻籽油的不飽和脂肪酸中,n-3PUFA(α-亞麻酸)占51%~62%、n-6PUFA(γ-亞麻酸)占13%~16%,另含21%左右的n-9脂肪酸,單不飽和脂肪酸占20%~24%,飽和脂肪酸占10%。

        2.3微量成分

        亞麻籽油維生素E含量在39~60mg/100g,亞麻籽油含CLA,具有免疫抑制活性,還有其他環亞油肽類CLB-E、CLF-I、CLX,其結構、生理活性和合成有待研究,亞麻籽油還含有香草酸、羥基甲苯甲酸、肉桂酸。

        2.4抗氧化能力

        亞麻籽油、紅花籽油和罌粟油的氧化誘導期依次是亞麻籽油(1.57h)<紅花籽油(2.87h)<罌粟油(5.56h)。適宜的抗氧化劑是鎖陽提取物和沙棘黃酮,添加量0.5%~2%。

        2.5冷榨油和熱榨油揮發性物質比較

        冷榨亞麻籽油具有淡淡的堅果清香味,而熱榨亞麻籽油帶有濃香烤香味,冷榨亞麻籽油揮發性物質以醇類為主,醇類物質含量在56%~66%,含正己醇、戊醇、乙烯醇、2-丁醇等,還含一些酯類和醛類物質如己醛、己酸、己內酯、戊內酯、丁酯等。熱榨亞麻籽油含大量的糠醛和雜環化合物。研究[14]發現,在120℃烤籽4h,亞麻籽油產生的揮發性醇類物質較多,出現糠醛、5-甲基糠醛、吡嗪、吡咯、苯甲醛等雜環類芳香化合物,冷榨油沒有雜環類芳香化合物。在140℃烤籽4h,產生吡嗪類、噠嗪類、噻吩類、吡啶類、吡唑類等雜環類芳香化合物達21種,出現大量的糠醛、糠醇,在空氣和光照下易變成棕色或深紅色,這是熱榨油色澤加深的原因。在熱榨亞麻籽油中,醛、酮、酸類脂肪氧化物比冷榨油高,醛類升高1.3~4.4倍、酮/酸類升高7.2~14.2倍。熱榨油經清理、烘炒、壓榨,有濃郁的亞麻籽香味、苦味,油呈褐紅色。

        亞麻籽皮含有生氰糖苷,在140℃烤籽分解出微量2-丁烯腈和3-丁烯腈。如果先脫皮,再用皮提取膠質,利用率更高。

        3亞麻籽油關鍵生產技術

        3.1冷榨工藝

        亞麻籽冷榨工藝流程:

        亞麻籽→清理→磁選→低溫壓榨→毛油→過濾→冷榨毛油。

        工藝參數:

        (1)原料:選擇成熟度適宜、顆粒飽滿、質量好的亞麻籽,水分低于9%,含油量大于等于32%,雜質小于等于2%,酸值(KOH)小于等于1.0mg/g,過氧化值小于等于5mmol/kg。目前國產油用亞麻籽含油38%~45%、水分8.5%;進口亞麻籽含油42%~45%、水分6.5%。

        (2)清理:亞麻籽是形狀和芝麻相似、比芝麻大的紅棕色果實,選用去石組合篩,去大雜篩板孔徑在1.2mm×20mm、篩網孔形為方形、每英寸孔數20~24個,除小雜篩板孔徑是圓形,孔徑1.8~2.2mm,篩網孔形方形,每英寸14個。

        (3)冷榨:冷榨在室溫下進行,溫度小于等于40℃,選用YZYX20-2雙螺旋榨油機,或10型單螺旋榨油機,在入榨水分小于等于8%,調整出餅厚度來控制餅殘油,對于單螺桿榨油機,餅厚在4mm左右,控制干餅殘油在7%~8%;對雙螺桿榨油機,調節出餅厚度在5~6mm,出餅殘油在10%~12%。油溫小于等于55℃,冷榨油色澤淺。

        3.2水化脫膠

        亞麻籽油富含膠質、環肽類物質、不皂化物和黃酮類化合物及黏液物。壓榨油直接進脫膠反應罐(間歇式),不加熱,在室溫下加5kg/t左右的硅藻土,60r/min(變頻)攪拌30min左右,進箱式過濾機,生產脫膠油,味道基本不苦,黏液物被吸附干凈。

        真空脫苦工藝:在油溫60~65℃,真空度90~100kPa,加入油質量的0.1%~0.5%活性炭在60~80r/min下反應20~40min,反應后在常溫下過濾。

        3.3冬化

        蠟的熔點在40℃,在65~70℃析出,冷榨油溫度低于55℃,亞麻籽油含蠟量在100~400mg/kg,一般冷榨油含蠟量少,熱榨油含蠟量多。與其他植物油不同的是,亞麻籽油含不皂化物多,特別是甾醇,國產亞麻籽油含0.37%~0.42%甾醇,加拿大亞麻籽油甾醇含量高達0.7%,而伊朗亞麻籽油則甾醇含量高達1.5%。甾醇類化合物結晶為β型,屬于不穩定晶型,在冬化中采取超低溫冬化。冬化工藝按生產規模大小選擇間歇式或連續式。

        3.3.1間歇冬化

        采用1個結晶罐、2個養晶罐,結晶泵選用螺桿泵,箱式過濾機。脫膠過濾油直接進結晶罐,攪拌速度35r/min(變頻)、結晶溫度-6℃,結晶時間24h,由螺桿泵泵進養晶罐,攪拌速度35r/min(變頻)、養晶溫度2℃、養晶時間24h。采取冷凍脫脂脫蠟。

        將硅藻土和液油混合液泵進箱式過濾機做預涂層,濾壓達0.15MPa,進冬化成品油罐(油溫在2℃,室溫下過濾),過濾時流油呈細線狀,一般過濾20d左右濾壓達到1MPa時停止,清油泵入管道過濾器,從管道過濾器出來油泵入成品罐。助濾劑(硅藻土)總添加量0.5%~0.7%(間歇式,按含蠟量在100~400mg/kg);板框過濾機(30塊)過濾速度在0.15h/t,過濾速率在165kg/m2,過濾機的濾布用法蘭絨布、細棉布。蠟含油應小于等于65%。

        3.3.2連續冬化

        考慮到亞麻籽油富含甾醇,甾醇在結晶過程中不定向,所以加結晶劑(硅藻土)5kg/t,助濾劑3~4kg/t。采取兩個結晶罐和兩個養晶罐,螺桿泵泵結晶油,用兩臺臥式葉片式過濾機過濾,泵進管道過濾器過濾出成品油。

        (1)結晶養晶:經換熱器和冷卻器油溫降到15℃,添加結晶劑5kg/t。2個結晶罐,進1#結晶罐油溫15℃,進2#結晶罐油溫10℃,進養晶罐油溫5℃,結晶罐攪拌速度22r/min(變頻60%~70%),結晶12h。2個養晶罐,攪拌速度22r/min(變頻50%~60%),養晶18h。養晶后升溫到10~12℃進過濾器。

        如果冷榨油含雜質多,對結晶影響大,升溫到60℃,融化原來存在的固有結晶體,在操作過程中,根據觀察過濾油的渾濁情況來升溫。正常情況下,結晶油升溫至45~55℃,這樣升溫、降溫快,節省能源。在開始形成晶體時降溫快,以后降溫慢。產生的晶體有割手感、硬感為好,表明蠟質含油低;如果半軟半硬,能過濾,表明蠟質含油高;如果手感蠟質軟,難過濾,需回結晶罐。

        (2)過濾:兩臺過濾機交替使用,一臺過濾、一臺卸蠟餅清理待機。先要在葉片過濾機進行預涂,預涂用助濾劑(硅藻土)3~4kg/t和凈油(脫蠟油)組成混合油,用泵循環到葉片過濾機葉片上,循環6min左右,預涂層厚度在0.32~0.64mm,正常過濾壓力在0.20~0.37MPa,過濾油溫度10~12℃,等到過濾壓力大于0.37MPa后,換到另一臺過濾器過濾。用壓縮空氣吹掃,大部分油排入成品油油罐,少量帶有助濾劑的油(渾濁)排入助濾劑罐,濾餅用壓縮空氣吹干,在吹餅過程中吹出的剩油排入剎克龍和預涂助濾劑/油混合罐及污油罐內,在吹干濾油后,再用0.3MPa飽和蒸汽吹掃20~40min,打開過濾機卸出濾餅。要求濾餅含油小于等于60kg/t。

        立式葉片過濾機和臥式過濾機的特點比較:

        立式葉片過濾機優點:①清理容易,將葉片從罐內取出,振動葉片脫除濾餅;②卸料系統是密封系統。缺點:①如果油流量或揚程不足,沒有全充滿,預涂層上下不均勻;②在過濾過程中如果油流中斷,部分蠟濾餅可能從網上掉下,導致油直接穿過。

        臥式過濾機的濾板面積小,筒體容易充滿,預涂層的厚度均勻,另外開蓋卸餅半自動,減少污染和勞動強度,所以選擇臥式過濾機。

        如果選用隔膜式過濾機,建議用0.7MPa的膜,過濾壓力在0.2~0.4MPa,工作室最高耐壓0.5MPa。

        4問題與討論

        4.1關于在冬化過程中采取速冷和緩冷

        (1)速冷:用換熱器換熱制冷,冷卻時間很短,蠟結晶為片狀,利于形成小晶體β′,小晶體含油少,在水中分散好,利于分離。β′晶體是堅硬和均勻的球狀,易于固液分離,晶粒生長和黏度成反比,需要非破壞性的攪拌。過濾要求晶體尺寸和形狀的均一性及抵御機械壓力的抗力。

        (2)緩冷:在罐體通過盤管冷卻時冷卻速率慢,結晶產生大的晶體,間隙大,易夾油,晶體軟,難過濾。

        4.2簡單檢測亞麻籽油中是否含磷和含蠟

        冷凍試驗:含蠟14mg/kg亞麻籽油可以通過0℃、5.5h冷凍試驗;含蠟50mg/kg亞麻籽油可以通過6℃、5.5h冷凍試驗。為了瓶裝亞麻籽油的冷藏穩定性和超市的貨架期,要求亞麻籽油中含蠟小于等于10mg/kg。

        簡單測定含磷和含蠟:用40℃水浴看是否有析出物,如果出現析出物,是磷脂。用70℃水浴觀察是否出現析出物,如果有析出物,是蠟質。

        4.3生產優質亞麻籽油

        據內蒙益善園化驗室檢測:冷榨亞麻籽油的亞麻酸含量比熱榨油的高3%~4%,高溫破壞部分亞麻酸。與進口亞麻籽比較,本地產的亞麻籽壓榨油香味濃,但亞麻酸含量沒有差別,據分析進口亞麻籽含水較高、經過長途物流,沒有妥善保管,表皮產生變化,酸值上升。亞麻籽油經過精煉后,α-亞麻酸含量大于等于45%,低于冷榨油的亞麻酸含量。

        選擇新鮮亞麻籽,水分控制在8%以內,經過清理后,儲存在低溫倉庫(平房倉內裝空調,溫度控制在16~20℃),經過冷榨、吸附水化、冬化、包裝??刂苼喡樽延退嶂?KOH)小于等于0.6mg/g,保質期在1年。如果延長保質期到1.5年,在冬化過程中要脫脂,保持指標不變,不產生沉淀物。

        4.4綜合利用亞麻籽資源

        在我國北方亞麻籽產地,當地居民長期食用亞麻籽和亞麻籽油,功效顯著,頭腦聰明,精神好,中年人長期服用后能降血脂和血壓,身體健康,精力旺盛。我國市場上出售亞麻籽產品限于焙炒亞麻籽、亞麻籽粉、亞麻籽油、亞麻籽膠。亞麻籽油是高端油脂,建議開發亞麻籽油軟膠囊、亞麻籽餅干、亞麻籽皮膠囊、亞麻木酚素、亞麻籽蛋白。亞麻籽和亞麻籽油作為保健食品和保健油得到消費者的共識,開發和綜合利用亞麻籽的資源,利國利民。


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