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注射用茶油精炼工艺的研究
2007-11-20 12:32:15
注射用茶油精炼工艺的研究 曾益坤1,胡文龙2,夏红亮3 (1.湖州职业技术学院,313000浙江省湖州市学士路158号;2.浙江省龙游县和隆粮油机械厂;3.浙江省龙游县金勺食品有限公司;第一作者:男,40岁,副教授) 摘要:本文根据注射用茶油的质量要求,提出了适合中小型油厂生产注射用茶油的工艺流程和操作方法,从理论和实践方面探讨了注射用茶油的生产工艺及质量控制方法。 关键词:茶油、精炼、工艺、注射 油茶籽经预处理、压榨或浸出、精炼工序的处理可得茶油,茶油属不干性油(与橄榄油一样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构成,饱和酸构成的酯(固体酯)含量较少,在一般的植物油中油酸含量最高,油酸和亚油酸两者合计的含量高达90%,其脂肪酸组成如表1。 表1 茶油的脂肪酸组成 成分 含量(%) 成分 含量(%) 豆蔻酸 棕榈酸 硬脂酸 0.3 7.6 0.8 花生酸 油酸 亚油酸 0.6 83.3 7.4 茶油是我国南方丘陵地区居民的传统食用油,其凝固点低(-15℃左右,比橄榄油低10℃左右),故其低温稳定性好,同时由于茶油中容易自动氧化的多不饱和脂肪酸含量较低(碘价较低),比其它液态油稳定,用于食品工业可以提高食品的营养价值和风味,用茶油来煎炸食品,比用其它食用油有更佳的效果(色泽鲜黄,香酥可口);因为茶油对皮肤的剌激性小,且吸收波长短的紫外线的性能好,故茶油在日本除了食用外,主要用途是作为化妆品用油如头发油、防晒油和润肤油等。 茶油中的不饱和脂肪酸(其中含有人体必需脂肪酸--亚油酸)含量高是其主要特性,近年来茶油在保健及医药上的用途日见广泛。由于茶油被人体吸收后可防止血管硬化,故其是优良的保健用油脂(现在产地其售价比普通食用豆油、菜油高4~5倍,仍供不应求),可用来辅助治疗高血压和肥胖病。精制后的茶油在医药上可用来作为注射用油。据报道,油脂作为注射用主要有两种方法:一是作为不能经口进食和超高代谢的危专病人的静脉输注用油,通常制成脂肪乳液;二是作为药物的溶媒,改善药物在机体中吸收利用情况,从而使药物充分发挥作用。目前茶油主要作第二种用途。 1 注射用茶油的质量标准 注射用茶油现暂无国家标准,生产企业主要根据厂商的要求进行生产,外贸上要求的注射用茶油理化特征及标准如表2、表3。 表2 茶油的物理化学特征 项目 理化指标 项目 理化指标 比重d4℃20℃ 0.9096~0.9205 皂化值 193~196 折光指数n20℃D 1.4679~1.4690 脂肪酸凝固点 13~18℃ 碘值 83-89 油酸含量 ≥78% 表3 注射用茶油的质量标准 项目 指标 项目 指标 透明度 澄清,透明 酸价 ≤0.3mgKOH/g(≤0.15,日本) 气味 无气味 过氧化物 0.02%(1.5meq/kg) 色泽 Y10 R0.2(罗维朋比色计133.4mm槽)《中华人民共和国药典》色泽标准2号色 冷冻试验 0℃冷藏5.5h以上澄清透明 水分及 挥发物 ≤0.10% 不皂化物 ≤0.90% 另外,重金属(Pb等)要求≤百万分之二,砷要求≤0.4μg/g,其他医药卫生指标(如细菌、毒性、热原等),应符合《中华人民共和国药典》对注射剂(溶媒)的要求。 2 注射用茶油的精炼工艺的确定 2.1 质量指标分析 从上述注射用茶油的质量指标中可以看出,与一般的食用高档油脂相比,主要对油品的色泽、酸值、过氧化物及重金属和卫生指标等提出了较高的要求,尤其是色泽与过氧化物两项指标。因此,确定注射用茶油的生产工艺,关键是要选用合适的设备,在每道生产工序中严格按操作规程要求,控制好有关指标,从而保证产品的质量最终达到注射用油的要求。 2.2 工艺流程的确定 研究发现,含有杂质的油脂制成的注射液可引发机体热原反应,严重威削到患者的生命安全,因此,必须通过特殊的精炼工艺,茶油才可作为药物的溶媒。 茶油中的胶质含量不高,一般不需专门的脱胶工序;由于注射用茶油对酸价、色泽及其他杂质的要求较高,故工艺中脱酸、脱色、脱臭等工序必不可少;据分析茶油中的微量成分主要有:作为不皂化物是菜油甾醇(C29H48O)、豆油甾醇(C29H48O)、β-谷甾醇(C29H50O)等为代表的植物甾醇和香树精(C30H50O)等的甲基甾醇类,而且也含有山茶皂苷(C57H94O30)等的皂苷类,这些组分大多可通过碱炼精制而除去。 鉴于注射用茶油的生产规模不大(日处理5~10t),但对质量要求很高,我们在选择工艺时,采用与间歇式高档油精炼相似的工艺,并根据需要将整个工艺过程分成精制及净化两个工段,其中的主要设备经过特制,材料全部用不锈钢。 2.2.1 精制工段工艺流程 碱液 水 白土 馏出物 ↓ ↓ ↓ ↑ 毛茶油→过滤→碱炼→水洗→脱色→脱臭→(精制茶油)去净化工段 ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ 饼屑 皂脚 废水 废白土 水蒸汽 2.2.2 净化及罐装工段工艺流程 冷却剂 氮气 ↑ ↓ 精制茶油→冷冻 →过滤 →储存→充氮→罐装→注射用茶油 ↑ ↓ 冷却剂 结晶物 3 工艺说明 3.1 毛油预处理 由于用压榨法取得的毛茶油品质较好,一般仅需要作过滤处理除去其中的饼屑即可。为此,可采用两个并联的滤网型管道过滤器,经过过滤后杂质降至0.2%以下即可进入下道工序。 3.2 碱炼 考虑到毛茶油中胶质含量较低,且酸价也不高,估仅需要进行碱炼即可,根据茶油的性质和用途,我们采用低温碱炼法。控制毛油初温25℃,加碱量根据毛油的实际酸价按公式[理论碱量(t)=7.13×10-4×油重×酸值]计算理论碱再加油重0.10~0.25%的超量碱确定,碱液的浓度控制在12.66~14.35(18~20波美度),要求碱液在10分钟内加完。开始时搅拌速度70r/m左右,碱液加完后应继续搅拌,并取样观察,当出现皂粒凝聚较大且与油呈分离状态,则放慢速度(30r/m),同时开间接蒸汽升温,升温速度控制在为1.5℃/m左右,再取样观察,当皂粒大且结实,并与油分离较快时,则应停止升温,同时加入盐水,然后停止搅拌,进行沉淀,一般沉淀时间要求在10小时以上。 在这里有一个碱液量准确控制问题。在以往的工艺设计中大多数采用泵体输送,但泵输送很难保证量的准确率。考虑到注射用茶油酸值控制很严格,我们在设计时中选用了小容量专用比配设备,采用气体压送,碱液进锅也是设计专用喷头喷入。 3.3 水洗 接上一道工序,把上层油吸到水洗锅,搅拌,将油升温至80℃左右,然后用温度85℃的热水进行洗涤(三次左右),控制用水量为油重的10%左右,洗涤过程中进行慢速搅拌。水洗合格与否采用预先配置的滴定液做试验,以不显示明显碱性为准。 3.4 脱色 用真空将油吸入脱色罐,升温至95℃脱水,脱水时间控制在20~30分钟,降低水分至0.1%以下(至罐内水汽消失为止)。降温至90℃左右加入白土(可事先与少量油混合调浆,并一次性吸入脱色罐;在实际生产中有的油品采用干白土真空吸入达到效果会更好),白土加入量为油重的5~7%(具体用量视成品油要求而定)。脱色时间控制在20分钟,真空度(残压)为97~99kPa,冷却至80℃以下过滤。 为达到更好的脱色效果,我们在设计脱色设备时,使用了特制的白土喷嘴,从而保证白土与茶油充分、均匀地混合。 3.5 脱臭 将脱色油吸入经特殊设计的脱臭锅,先用间接蒸汽升温至110℃,再用导热油升温至150℃时开直接蒸汽翻动,此直接蒸汽为过热蒸汽,直接蒸汽应先开大一些,但以不使油飞溅太厉害为好。继续加温至240℃计时,此时到分离器取样观察,样品保留。计时2小时后再取样与原先的样品作比较,如色泽谈下来,稠度稀了时,关小直接汽阀门,再计时2小时后关掉加热系统与直接蒸汽,然后进行冷却,当油温降至70℃关蒸汽喷射泵,让油继续冷却(在蒸汽管中通入冷却水),一直到油温为室温(25℃左右)才能翻锅。脱臭的真空系统采用三级蒸汽喷射泵或四级泵,真空度(绝对压强)控制在300Pa左右。 常规脱臭器经常出现开始冷却阶段由于油温度高而引起冷却管压力过高,从而产生盘管、锅体剧烈震动(有拉断盘管的可能)现象,这是很危险的。为避免这个问题,我们在工艺与设备的设计中,考虑在开始阶段采用高温水外加泵力强制冷却(水温加高、水量加大以不至于盘管内水蒸汽压力过高),当然茶油脱臭器本身的结构与普通脱臭器相比也作了相应的改变。 3.6 冷冻(冬化)处理 将脱臭茶油用气体压送入冷冻结晶罐,进行冷冻处理,当油温降至3℃以下时,停止夹套中冷冻剂的循环,使油温继续降至0℃左右,并保持5.5小时,然后进行过滤。 由于采用的过滤介质是药用滤纸(药用油过滤专用膜),冬化设备的冷冻系统应采用自动控制。否则,一旦出现常规冷冻中因温度过低造成结锅现象,而不得不采取外加热解冻时,则对于品质要求很高的注射用油是不可行的。 3.7 充氮及包装 将脱臭后的茶油用真空(残压为300Pa)吸入充氮罐,然后开启氮气罐阀门,将氮气充入油中,根据需要用氮气压送进行包装。作为注射用油,一般采用25kg的特制小油桶。 4 工艺分析 4.1 有关质量指标的控制问题 4.1.1 药用茶油的原料油要求:外观为谈黄色的澄清液体,酸值不超过3,皂化值185~196,碘值80~88。为保证卫生指标合格,一般不用浸出茶油而采用压榨法制得的茶油。考虑到注射用茶油对卫生指标要求很高,有些外商对油茶籽的产地也提出了要求,如龙游田雨山茶油开发有限公司就采用经核定的浙江省常山县及江西省婺源县一带的不受农药及工业污染的地区所产油茶籽制得的原料茶油。 4.1.2 成品油酸价及过氧化物含量控制:为保证成品茶油质量,要求控制精后茶油酸价为0.15左右,过氧化物含量在0.01%,并尽可能避免接触空气,这样才能保证产品到目的后酸价低于0.3,过氧化物含量在0.02%以内。 4.1.3 成品油色泽的控制:由于注射用茶油对色泽的要求很高(近乎于无色),故要求压榨法取油时蒸炒工序一定要控制好,防止料坯结焦而造成毛茶油色深;同时,在脱色工序,一方面要选脱色效果的脱色剂,另一方面要严格控制脱色温度,并保证白土的用量,只有这样才能保证茶油的色泽达标。目前的工艺由于白土用量较大,脱色损耗较大,茶油最终的精炼率为85%左右。 4.2 如何控制重金属超标问题 为控制茶油的重金属(Pb等)不致超标及尽可能减少金属离子对茶油的作用,我们在工艺安排中采用了如下措施:一是所有接触油脂的设备、管道、管件、仪表和阀门的材质全部选用不锈钢(特别是输送设备如齿轮泵等),不得有铜质接触油脂,所有的减速机均配带接油盘;二是对脱臭锅等需用水银真空指示装置的设备加装防止水银(汞)倒吸入油品中装置;三是各润滑部件严格控制使用普通含铅基润滑剂;四是成品油的包装材料严格使用合格的材料。 4.3 为什么在工艺过程中要用冬化处理 经精制的茶油在气温较高时,外观及透明度等很好,但在冬天气温接近0℃时,往往可能出丝带形的絮状飘浮物(根据化验为非蜡质而为固体脂,也有可能为残留的胶质),从而严重影响产品的质量。一开始我们采用传统的不锈钢高位储罐自然结晶(由于茶油在冬天生产较多,气温在<5℃情况下),经过过滤也可以达到较好的效果。但由于受终温波动较大,有时在市售中实际临柜温度比国家有关色拉油标准(0℃5.5小时清晰)要低得多,仍会出现沉淀物现象。考虑到注射用油的需要,就把冷冻(冬化)工艺引入。 茶油的冬化工序的工艺参数与大宗油脂无多大差异。需要特别引起注意的是在这一过程不允许温度过低,油温控制在3℃左右为佳。为此,我们采用多夹套形式,而且也特别注意在设计过程确定油量与冷冻液的量之间的关系。 为保证冬化效果,工序后段的过滤也很重要,在进行工艺设计时,就需要考虑产品等级、过滤温度及当地或原油脂的组成情况等。为此,我们在净化注射用茶油时,采用全不锈钢过滤机双层过滤,也就是在滤油机过滤纸或者过滤膜面上加覆滤布(用脱脂棉做),这样的过滤介质可使产品获得更高的等级。此外,在冬化过程中,为提高过滤速度并保证产品的质量,可以先过滤上层油后过滤下层油。 4.4 如何延长茶油的保存期 在注射用茶油的开发过程中,我们一直都很重视如何延长茶油的保存期。由于经过多脱之后,原茶油中富含的天然抗氧化剂已剩无几,且茶油中不饱和酸含量在90%以上(精制后),所以在过氧化值的控制上成了问题的焦点。根据油脂化学知识,用一般设备加工的成品油在初期二个月内,均可以达到相应的等级,无需特别注意。注射用茶油(或化妆品用油)由于环节较多,往往要经过较长的时间才能到达目的地,这样就有要可能使原本达标的产品,到用户手中时存在超标的危险(特别是夏季)。为此,我们一方面采用在前道工序中将要求提高,另一方面在灌装与储存之前加了充氮设备,让茶油在高真空下注入氮气(药用等级),从而达到了预期效果。当然是否可以采用其他气体(如氩气)充装,现在还处在试验阶段,需要进一步验证。 另外,在过氧化值本身偏高不多的情况下,对精制的茶油,我们认为采用再次深度冷冻静滤,同样可以达到注射用油的标准。这是因为过氧化的油脂在温度较低情况下,还是比较容易结晶的,从而可以用过滤法加以去除。 5 结论 从以上讨论的结果看,采取从工艺到设备的多项措施对保证注射用茶油的质量是非常有效的,试验厂家生产的多批次茶油全部达到了标准,无一因质量问题而遭退货,从而可以认定采用这套工艺生产注射用茶油是可行的。 参考文献: [1]韩国麒著.油脂化学.郑州:河南科学技术出版社,1995.3; [2]陶瑜主编.油脂加工工艺与设备.北京:中国财经出版社,1999.11; [3]王文一、裘爱泳.注射用油脂的研究进展[J].中国油脂杂志,2002,27(4)82-84; [4]邓大明、祝经平.脂肪乳注射用大豆油的精制方法[J].中国药学杂志,2000,35(1)26-27。 作者简介:曾益坤(1962- ),男,副教授,主要从事油脂的制取、加工及副产品综合利用的教学及科研工作。 Study on Refining Technology of Tea Seed Oil for Injection ZENG Yi-kun,HU Wen-long,XIA Hong-liang (1.HuZhou Vocational & Technology College, 313000 Zhejiang Province HuZhou City XueShi Road NO.158;2.hejiang Province Longyou County Helong Oil Machine Factory;3. Zhejiang Province Longyou County Tianyushan Tea Seed oil development Ltd.Co. ; The first Author: Male,40 years olds, associate professor) Abstract: This paper according to the quality request of tea seed oil for injection, Bring upped the technology process and operation method that adapt to small scaled oil factory to produce the tea seed oil for injection, from the theories and practice to researched that process of tea seed oil for injection and quality control method. Key Words: tea seed oils,refining, technology,injection. end
 
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