油茶籽經(jīng)預(yù)處理、壓榨或浸出、精煉工序的處理可得茶油,茶油屬不干性油(與橄欖油一樣是有代表性的不干性油),色清味香。茶油主要由油酸的甘油酯構(gòu)成,飽和酸構(gòu)成的酯(固體酯)含量較少,在一般的植物油中油酸含量最高,油酸和亞油酸兩者合計的含量高達90%。
茶油是我國南方丘陵地區(qū)居民的傳統(tǒng)食用油,其凝固點低(-15℃左右,比橄欖油低10℃左右),故其低溫穩(wěn)定性好,同時由于茶油中容易自動氧化的多不飽和脂肪酸含量較低(碘價較低),比其它液態(tài)油穩(wěn)定,用于食品工業(yè)可以提高食品的營養(yǎng)價值和風(fēng)味,用茶油來煎炸食品,比用其它食用油有更佳的效果(色澤鮮黃,香酥可口);因為茶油對皮膚的剌激性小,且吸收波長短的紫外線的性能好,故茶油在日本除了食用外,主要用途是作為化妝品用油如頭發(fā)油、防曬油和潤膚油等。
茶油中的不飽和脂肪酸(其中含有人體必需脂肪酸--亞油酸)含量高是其主要特性,近年來茶油在保健及醫(yī)藥上的用途日見廣泛。由于茶油被人體吸收后可防止血管硬化,故其是優(yōu)良的保健用油脂(現(xiàn)在產(chǎn)地其售價比普通食用豆油、菜油高4~5倍,仍供不應(yīng)求),可用來輔助治療高血壓和肥胖病。精制后的茶油在醫(yī)藥上可用來作為注射用油。據(jù)報道,油脂作為注射用主要有兩種方法:一是作為不能經(jīng)口進食和超高代謝的危專病人的靜脈輸注用油,通常制成脂肪乳液;二是作為藥物的溶媒,改善藥物在機體中吸收利用情況,從而使藥物充分發(fā)揮作用。目前茶油主要作第二種用途。
1 注射用茶油的精煉工藝的確定
1.1 質(zhì)量指標(biāo)分析
從上述注射用茶油的質(zhì)量指標(biāo)中可以看出,與一般的食用高檔油脂相比,主要對油品的色澤、酸值、過氧化物及重金屬和衛(wèi)生指標(biāo)等提出了較高的要求,尤其是色澤與過氧化物兩項指標(biāo)。因此,確定注射用茶油的生產(chǎn)工藝,關(guān)鍵是要選用合適的設(shè)備,在每道生產(chǎn)工序中嚴(yán)格按操作規(guī)程要求,控制好有關(guān)指標(biāo),從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量最終達到注射用油的要求。
1.2 工藝流程的確定
研究發(fā)現(xiàn),含有雜質(zhì)的油脂制成的注射液可引發(fā)機體熱原反應(yīng),嚴(yán)重威削到患者的生命安全,因此,必須通過特殊的精煉工藝,茶油才可作為藥物的溶媒。
茶油中的膠質(zhì)含量不高,不需專門的脫膠工序;由于注射用茶油對酸價、色澤及其他雜質(zhì)的要求較高,故工藝中脫酸、脫色、脫臭等工序必不可少;據(jù)分析茶油中的微量成分主要有:作為不皂化物是菜油甾醇(C29H48O)、豆油甾醇(C29H48O)、β-谷甾醇(C29H50O)等為代表的植物甾醇和香樹精(C30H50O)等的甲基甾醇類,而且也含有山茶皂苷(C57H94O30)等的皂苷類,這些組分大多可通過堿煉精制而除去。
鑒于注射用茶油的生產(chǎn)規(guī)模不大(日處理5~10t),但對質(zhì)量要求很高,我們在選擇工藝時,采用與間歇式高檔油精煉相似的工藝,并根據(jù)需要將整個工藝過程分成精制及凈化兩個工段,其中的主要設(shè)備經(jīng)過特制,主要設(shè)備材料全部用不銹鋼。
1.2.1 精制工段工藝流程
堿液 水 白土 餾出物
↓ ↓ ↓ ↑
毛茶油→過濾→堿煉→水洗→脫色→脫臭→(精制茶油)去凈化工段
↓ ↓ ↓ ↓ ↑
餅屑 皂腳 廢水 廢白土 水蒸汽
2.2.2 凈化及罐裝工段工藝流程
冷卻劑
↑
精制茶油→冷凍 →過濾 →儲存→罐裝→注射用茶油
↑ ↓
冷卻劑 結(jié)晶物
2 工藝說明
2.1 毛油預(yù)處理
由于用壓榨法取得的毛茶油品質(zhì)較好,一般僅需要作過濾處理除去其中的餅屑即可,經(jīng)過過濾后雜質(zhì)降至0.2%以下即可進入下道工序。(本工藝在榨油車間就必須完成)
2.2 堿煉
考慮到毛茶油中膠質(zhì)含量較低,且酸價也不高,估僅需要進行堿煉即可,根據(jù)茶油的性質(zhì)和用途,我們采用低溫堿煉法。控制毛油初溫25℃,加堿量根據(jù)毛油的實際酸價按公式[理論堿量(t)=7.13×10-4×油重×酸值]計算理論堿再加油重0.10~0.25%的超量堿確定,堿液的濃度控制在12.66~14.35(18~20波美度),要求堿液在10分鐘內(nèi)加完。開始時攪拌速度70r/m左右,堿液加完后應(yīng)繼續(xù)攪拌,并取樣觀察,當(dāng)出現(xiàn)皂粒凝聚較大且與油呈分離狀態(tài),則放慢速度(30r/m),同時開間接蒸汽升溫,升溫速度控制在為1.5℃/m左右,再取樣觀察,當(dāng)皂粒大且結(jié)實,并與油分離較快時,則應(yīng)停止升溫,同時加入鹽水,然后停止攪拌,進行沉淀,一般沉淀時間要求在10小時以上。
在這里有一個堿液量準(zhǔn)確控制問題。在以往的工藝設(shè)計中大多數(shù)采用泵體輸送,但泵輸送很難保證量的準(zhǔn)確率。考慮到注射用茶油酸值控制很嚴(yán)格,我們在設(shè)計時中選用了小容量專用比配設(shè)備,采用氣體壓送,堿液進鍋也是設(shè)計專用噴頭噴入。
2.3 水洗
接上一道工序,把上層油吸到水洗鍋,攪拌,將油升溫至80℃左右,然后用溫度85℃的熱水進行洗滌(三次左右),控制用水量為油重的10%左右,洗滌過程中進行慢速攪拌。水洗合格與否采用預(yù)先配置的滴定液做試驗,以不顯示明顯堿性為準(zhǔn)。
2.4 脫色
用真空將油吸入脫色罐,升溫至95℃脫水,脫水時間控制在20~30分鐘,降低水分至0.1%以下(至罐內(nèi)水汽消失為止)。降溫至90℃左右加入白土(可事先與少量油混合調(diào)漿,并一次性吸入脫色罐;在實際生產(chǎn)中有的油品采用干白土真空吸入達到效果會更好),白土加入量為油重的5~7%(具體用量視成品油要求而定)。脫色時間控制在20分鐘,真空度(殘壓)為97~99kPa,冷卻至80℃以下過濾。
為達到更好的脫色效果,我們在設(shè)計脫色設(shè)備時,使用了特制的白土噴嘴,從而保證白土與茶油充分、均勻地混合。
2.5 脫臭
將脫色油吸入經(jīng)特殊設(shè)計的脫臭鍋,先用間接蒸汽升溫至110℃,再用導(dǎo)熱油升溫至150℃時開直接蒸汽翻動,此直接蒸汽為過熱蒸汽,直接蒸汽應(yīng)先開大一些,但以不使油飛濺太厲害為好。繼續(xù)加溫至240℃計時,此時到分離器取樣觀察,樣品保留。計時2小時后再取樣與原先的樣品作比較,如色澤談下來,稠度稀了時,關(guān)小直接汽閥門,再計時2小時后關(guān)掉加熱系統(tǒng)與直接蒸汽,然后進行冷卻,當(dāng)油溫降至70℃關(guān)蒸汽噴射泵,讓油繼續(xù)冷卻(在蒸汽管中通入冷卻水),一直到油溫為室溫(25℃左右)才能翻鍋。脫臭的真空系統(tǒng)采用三級蒸汽噴射泵或四級泵,真空度(絕對壓強)控制在300Pa左右。
常規(guī)脫臭器經(jīng)常出現(xiàn)開始冷卻階段由于油溫度高而引起冷卻管壓力過高,從而產(chǎn)生盤管、鍋體劇烈震動(有拉斷盤管的可能)現(xiàn)象,這是很危險的。為避免這個問題,我們在工藝與設(shè)備的設(shè)計中,考慮在開始階段采用高溫水外加泵力強制冷卻(水溫加高、水量加大以不至于盤管內(nèi)水蒸汽壓力過高),當(dāng)然茶油脫臭器本身的結(jié)構(gòu)與普通脫臭器相比也作了相應(yīng)的改變。
2.6 冷凍(冬化)處理
將脫臭茶油用氣體壓送入冷凍結(jié)晶罐,進行冷凍處理,當(dāng)油溫降至3℃以下時,停止夾套中冷凍劑的循環(huán),使油溫繼續(xù)降至0℃左右,并保持5.5小時,然后進行過濾。
由于采用的過濾介質(zhì)是藥用濾紙(藥用油過濾專用膜),冬化設(shè)備的冷凍系統(tǒng)應(yīng)采用自動控制。否則,一旦出現(xiàn)常規(guī)冷凍中因溫度過低造成結(jié)鍋現(xiàn)象,而不得不采取外加熱解凍時,則對于品質(zhì)要求很高的注射用油是不可行的。
3 工藝分析
3.1 有關(guān)質(zhì)量指標(biāo)的控制問題
3.1.1 藥用茶油的原料油要求:外觀為談黃色的澄清液體,酸值不超過3,皂化值185~196,碘值80~88。為保證衛(wèi)生指標(biāo)合格,一般不用浸出茶油而采用壓榨法制得的茶油。考慮到注射用茶油對衛(wèi)生指標(biāo)要求很高,有些外商對油茶籽的產(chǎn)地也提出了要求,如龍游田雨山茶油開發(fā)有限公司就采用經(jīng)核定的浙江省常山縣及江西省婺源縣一帶的不受農(nóng)藥及工業(yè)污染的地區(qū)所產(chǎn)油茶籽制得的原料茶油。
3.1.2 成品油酸價及過氧化物含量控制:為保證成品茶油質(zhì)量,要求控制精后茶油酸價為0.15左右,過氧化物含量在0.01%,并盡可能避免接觸空氣,這樣才能保證產(chǎn)品到目的后酸價低于0.3,過氧化物含量在0.02%以內(nèi)。
3.1.3 成品油色澤的控制:由于注射用茶油對色澤的要求很高(近乎于無色),故要求壓榨法取 油時蒸炒工序一定要控制好,防止料坯結(jié)焦而造成毛茶油色深;同時,在脫色工序,一方面要選脫色效果的脫色劑,另一方面要嚴(yán)格控制脫色溫度,并保證白土的用量,只有這樣才能保證茶油的色澤達標(biāo)。目前的工藝由于白土用量較大,脫色損耗較大,茶油最終的精煉率為85%左右。
3.2 如何控制重金屬超標(biāo)問題
為控制茶油的重金屬(Pb等)不致超標(biāo)及盡可能減少金屬離子對茶油的作用,我們在工藝安排中采用了如下措施:一是所有接觸油脂的設(shè)備、管道、管件、儀表和閥門的材質(zhì)全部選用不銹鋼(特別是輸送設(shè)備如齒輪泵等),不得有銅質(zhì)接觸油脂,所有的減速機均配帶接油盤;二是對脫臭鍋等需用水銀真空指示裝置的設(shè)備加裝防止水銀(汞)倒吸入油品中裝置;三是各潤滑部件嚴(yán)格控制使用普通含鉛基潤滑劑;四是成品油的包裝材料嚴(yán)格使用合格的材料。
3.3 為什么在工藝過程中要用冬化處理
經(jīng)精制的茶油在氣溫較高時,外觀及透明度等很好,但在冬天氣溫接近0℃時,往往可能出絲帶形的絮狀飄浮物(根據(jù)化驗為非蠟質(zhì)而為固體脂,也有可能為殘留的膠質(zhì)),從而嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。一開始我們采用傳統(tǒng)的不銹鋼高位儲罐自然結(jié)晶(由于茶油在冬天生產(chǎn)較多,氣溫在<5℃情況下),經(jīng)過過濾也可以達到較好的效果。但由于受終溫波動較大,有時在市售中實際臨柜溫度比國家有關(guān)色拉油標(biāo)準(zhǔn)(0℃5.5小時清晰)要低得多,仍會出現(xiàn)沉淀物現(xiàn)象。考慮到注射用油的需要,就把冷凍(冬化)工藝引入。
茶油的冬化工序的工藝參數(shù)與大宗油脂無多大差異。需要特別引起注意的是在這一過程不允許溫度過低,油溫控制在3℃左右為佳。為此,我們采用多夾套形式,而且也特別注意在設(shè)計過程確定油量與冷凍液的量之間的關(guān)系。
為保證冬化效果,工序后段的過濾也很重要,在進行工藝設(shè)計時,就需要考慮產(chǎn)品等級、過濾溫度及當(dāng)?shù)鼗蛟椭慕M成情況等。為此,我們在凈化注射用茶油時,采用全不銹鋼過濾機雙層過濾,也就是在濾油機過濾紙或者過濾膜面上加覆濾布(用脫脂棉做),這樣的過濾介質(zhì)可使產(chǎn)品獲得更高的等級。此外,在冬化過程中,為提高過濾速度并保證產(chǎn)品的質(zhì)量,可以先過濾上層油后過濾下層油。
3.4 如何延長茶油的保存期
在注射用茶油的開發(fā)過程中,我們一直都很重視如何延長茶油的保存期。由于經(jīng)過多脫之后,原茶油中富含的天然抗氧化劑已剩無幾,且茶油中不飽和酸含量在90%以上(精制后),所以在過氧化值的控制上成了問題的焦點。根據(jù)油脂化學(xué)知識,用一般設(shè)備加工的成品油在初期二個月內(nèi),均可以達到相應(yīng)的等級,無需特別注意。注射用茶油(或化妝品用油)由于環(huán)節(jié)較多,往往要經(jīng)過較長的時間才能到達目的地,這樣就有要可能使原本達標(biāo)的產(chǎn)品,到用戶手中時存在超標(biāo)的危險(特別是夏季)。為此,我們采用在前道工序中將要求提高,從而達到了預(yù)期效果。
另外,在過氧化值本身偏高不多的情況下,對精制的茶油,我們認(rèn)為采用再次深度冷凍靜濾,同樣可以達到注射用油的標(biāo)準(zhǔn)。這是因為過氧化的油脂在溫度較低情況下,還是比較容易結(jié)晶的,從而可以用過濾法加以去除。