棉酚對棉籽油質量的影響及堿煉脫除工藝

◎ 張 樂

（新疆工業經濟學校，新疆 烏魯木齊 830013）

棉籽加工形成的產出物為棉籽油和棉粕。精制后的棉籽油色澤呈淡黃色，是一種品質穩定易于儲存的優質食用油。棉籽經壓榨或浸出制成的粗棉油中含有棉酚及其衍生物（棉酚紅、棉酚紫、棉藍素、棉橙素），因此一般呈深棕色甚至赤褐色。一般粗棉油中棉酚含量為0.08%～2.0%。

1 棉酚的性質

1.1 棉酚的物理性質

棉酚又稱棉籽醇，是呈弱酸性的有毒物質，分子式為C30H30O8。棉酚常見的互變異構體有羥醛式、羰式、內醚式[1]，其結構見圖1。常溫下純棉酚呈黃色結晶，易溶于食用植物油等極性溶劑，但不溶于水、石油醚和己烷等[2]。

圖1 棉酚的晶體結構圖

1.2 棉酚的化學性質

棉酚能與游離脂肪酸反應生成棉酚酯或棉酚樹脂。制油過程中，棉酚還能與磷脂、蛋白質結合形成結合棉酚。由于棉酚呈弱酸性，故能與堿作用生成溶于水不而不溶于有機溶劑的棉酚鈉鹽，堿煉時，能附隨皂腳排出油外。

棉酚上的羥基也能和氨基化合物（鄰氨基苯甲酸、氨基苯甲酸、氨基水楊酸和氨基己酸等）及硼酸作用[3]。大多數植物油廠在堿煉前利用蒸炒等工藝將棉酚多數留存在棉籽餅粕中，使粗棉油的棉酚含量在500 mg·kg-1以下。

2 堿煉工藝脫除棉酚

2.1 堿煉基本原理

堿煉是用堿試劑中和植物油中的游離脂肪酸，生成脂肪酸鹽（肥皂）和水，所生成的肥皂在形成過程中吸附植物油中的其他雜質，而從油中沉降分離的一種精煉方法。肥皂是良好的表面活性劑和吸附劑。因此堿煉具有脫酸、脫膠、脫固體雜質和脫色等多種作用。堿煉過程中最主要的化學反應即為中和反應和不完全中和反應，中和反應為游離脂肪酸與堿發生的反應，即：

不完全中和反應為：

堿煉過程中，堿液分散于油脂中，為非均態溶液，與游離脂肪酸所發生的反應為界面反應。

2.2 堿煉脫酸工藝效果的主要影響因素

2.2.1 堿及其用量

工業中常用的有燒堿（NaOH）、氫氧化鈣（Ca（OH）2）以及純堿（Na2CO3）等。各種堿在堿煉中具有不同的工藝效果。氫氧化鈉、氫氧化鉀都是強堿，反應生成的皂腳與油脂很好地分離，對磷脂、色素等有較強的吸附作用，但由于堿性強，也容易使中性油皂化而造成中性油損失，由于鉀皂較軟，且氫氧化鉀價格較高，一般較少使用。堿堿性適宜，但其脫色能力很差，所生成的二氧化碳氣體使皂腳松散而上浮于油面，造成分離困難。在生產實際運用中，純堿常與燒堿配合使用，來調整堿液濃度，以達到減少堿煉損耗的效果[4]。

堿的用量直接影響堿煉效果。堿量不足，游離脂肪酸中和不完全，皂粒不能很好絮凝，造成很難從油中分離出來，堿煉中性油獲得少。用堿過多，中性油被皂化而引起堿煉損耗增大，造成堿煉成本增加，因此在實際生產過程中，用堿量至關重要[5]。堿煉時，用于中和游離脂肪酸所需要的堿量，可以通過計算或查表求得，通常稱為理論堿量。此外，堿還會皂化中性油、凝聚一些雜質及被皂膜包容、分解等而造成損耗，須另外補充加入一些堿，才能保證堿煉的效果。這部分補充的堿稱為超量堿。其用量一般是根據毛油的品質和成品油的要求確定的。

2.2.2 堿液濃度

堿液濃度多少關鍵取決于需要堿煉的粗毛油中的脂肪酸值，一般生產中用酸價（AV）來表示。通常酸價高的用濃堿，酸價低的用淡堿。如用間歇法堿煉棉毛油時，可參考表1 的濃度。

表1 不同酸價棉油所用堿液濃度表

2.2.3 堿煉溫度

堿煉操作溫度是影響工藝效果重要因素。操作中一定要控制好堿煉的初溫、終溫和升溫速度。堿液濃度高時，初溫應低，堿液濃度低時，初溫應高。加堿后，加熱升溫，升溫的速度一般以1 ℃·min-1為宜。反應溫度應保持穩定、均勻。中和反應之后，應迅速升至終溫。

2.2.4 操作時間

堿液與油混合后，綜合脫雜效果是利用皂膜吸附膠質、氣體，降解含酚物來實現的。在保證減少中性油損耗的同時，適當延長堿煉操作時間，有利于油色得到較大的改良。

2.3 堿煉工藝

毛油堿煉有高溫淡堿法、低溫濃堿法、濕法堿煉及純堿—燒堿法等。當粗棉油酸價較高，顏色較深時宜采用低溫濃堿工藝進行。濃堿有利于色澤的改善，低溫控制了中性油的皂化損失。其工藝流程示意圖如圖2 所示。

低溫濃堿堿煉脫酸工藝操作要點如下。

（1）預處理?？刂拼钟碗s質含量在0.2%以下，通過傳熱裝置使油溫調整至20 ～30 ℃，并經靜置使氣體逸出待堿煉油。

（2）中和。調整初溫為25 ～30 ℃，并靜置使油中氣體排出。根據粗油酸值確定合適的堿液濃度和加堿量。理論加堿量由酸值決定。超量堿為油重的0.1%～0.25%，堿液濃度為16 ～24°Bé，攪拌速度為60 r·min-1，加堿時間控制在5 ～10 min 內。加完堿后，將攪拌速度降到30 r·min-1，并以1 ℃·min-1的升溫速度加熱，促進皂粒絮凝。終溫控制在60 ℃上下。

圖2 低溫濃堿堿煉脫酸工藝流程圖

（3）沉降分離?？偝两禃r間為6 ～8 h，沉降靜置應注意保溫。

（4）皂腳處理。預加食鹽鹽析，加鹽量為皂腳量的4%～5%，操作溫度由60 ℃升到80 ℃，應重復多次加熱加鹽鹽析，去除析出的油撇后參加下一次堿煉。

（5）洗滌。洗滌水宜采用軟水，油水溫度不低于85 ℃，加水量為油量的10%～15%，洗滌2 ～3 次，直到油中殘留皂符合工藝要求。

3 結語

棉酚的存在是造成棉籽油顏色深且不易儲存的主要因素。本文概述了棉酚的物理及化學性質，棉酚對棉籽油質量的影響因素以及植物油廠實際工藝操作，討論了堿煉工藝如何通過參數和工序等因素的控制來脫除棉酚，獲得品質穩定質量安全且顏色較淺的棉籽油，以期為相關實際生產工作提供參考。