氢化技术及其在食用油脂加工中的应用

． 继续教育 ． 食闭 月 ， b， 氢 化 技 术 及 其 在 食 用 油 脂 加 工 中 的 应 用 HYDROGENAT[ON AND ITS APPLICATION TO EDIBLE OⅡ AND FAT PROCESS 1 氢化技术的历史 1897年法国巴黎 化学謇 S曲船 盈其 同事用。乙 烯与镍反应试图制备燕 基镲．但分 析 产物后 发现是 乙烷．而不是羰基镲，原来镲 在反应中起 了两种倦化 剂 的作 用，它先把一部分乙烯分解为碳和氧 ．然后把 余下的乙烯氧化 为乙烷．这样，Sab~ier意外地 发现 了 气 相 氧 化 ． 6年 后 郾 l9D]年．英 国 W／／／wn Norman取得 了}茛相氧化 的荚 国 专利． 大 约 1906 年，英 国报道进行了小规摸的辣 油的工业氧化 ．1909 年．美国Procter＆ Gamble公 司 获 得 Normann专 利的专用权．井于 1911年上市 商标为 Crisco的古有 氧化油脂的植物起 酥 油． 这 样，经 过 3个 国家 的3 个完全 没有 联 系的科 研组织 的努力．只用 l4年 时 间．氧化技术从 实验室发明发展到专利技术，进而应 用于工业生产．1930年开始了氧化技术 的另一个大 飞跃．氧化技术从生产 单一产品的完 全氧 化技术发 展到可测定、可控制、可选 择的部分氧化 技术 ，生产 出奶油的代用品人造奶油，猪油 的代用品起酥油，巧 克力原料可可脂 的代 用品代 可可脂 ，并且这 些代 用 品的某些性能优于天然产品，将人类 以打措、种 植谋 生的靠天吃饭的生产生活方 式．改变 成?苒足人们 日 常生括需 要的食 品行业及其相关行业． 2 油脂氢化原理 油脂的主要成分是甘油三脂肪酸磅，脂肪酸链上 有 不饱和双键．不饱和脂肪酸又 分为古有一个 双键 的油酸、两个双键的亚油酸 三个双健的亚麻酸盈 其 它更多双健的不饱和酸。氧化就是在催化荆 的作 用 下将氧加成到油脂 中不饱和 的双键上的过程，完全 氧化是将油脂 中的双键全部饱和．亦 即将 油脂 中的 不饱和酸全部转变为饱和脂肪酸．这种技术主要用 于制取工业用油．如肥皂用油 制硬脂酸等． 部分氧化就是采用适当的温度、压力、搅拌速度 和催化剂、使油脂中各种脂肪酸的反应速度具有一 定的选择性．以生产备种食用油脂产品． 亚麻酸 f甘油酯 竺 ． 油酸(磅) 亚麻酸(甘油酯)———————— 捆暖【霹j 、异亚油酸 (酯)， 一 硬脂酸 (酯) 美国的 幻¨Baf／ey和英 国 的 Hi／a'i~ch两 位 油脂大师盈其他杰 出的科技人员提 出了许多指 导实 践的氧化原理 ．Robeet Alien和 』 E C口删毋】等 人又发展了这些理论，其核心 内容有 四点 ： 升 高．五虚 ，坩 太选择 挂 坩 太压力 ．戒 小选择性 允许 的条件下，改动配方 ． 3 (3)利 用该程序对丁基橡胶型超弹性 材料 进行 4 了处理，所得结果同大量 的试验结果 比较接近． (4)用复合 目标 函数洼对多性能指标进行 址理 只是一种尝试．有持进一步探讨． 参 考 文 麓 5 1 Akhna扭仲Ⅶ S KsYarow．V E)Ip n、虮【Optimization in Chem~try and Cher~cal E neeri~ , M ir publsher, 6 M of~ow, 1982 2 上悔 师太数 学系应用数 学组 计算 机应用与应 用效 7 学 It(J97 29 - 24 · 刘王臣．塑科工业，1980(旬：10 W i]It, M H ，Koom．G F， 197th A Sympo~om S目 鼠 Computer App]icatiom In Applied Polymer Sci· ertce．．AmeKcan 0Ier 【Socle~y, W vs~ngton． D C ， 】982：438 福克思 ．R L，工程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的优化方j击，科学 出版社 ， 】984：】6～ 18 上海师太敷学暮 圊归 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 及其试验 设计 上海教育 出 版社 1978：165 永 田宏二 等著．谢世杰等译 ．功营性特种胶帖捌 北 京 ： 化学 工 业 出版 社 1991：I58 《化学工程师》 1／1994(总第 38期 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com 增太搅拌建度 ．戒小选择性； 增 大催化荆'准度，增大选择· ． 氧化的选择性 比从三十年代 的 5～ lO增 大 到 四十年代末 和五十年代 的 25～ 35再到 六 十 年代 的 4o～ 50． Andersan aavt0n公司的 ．H．a蝌I博 士 用微 机研究 丑度 压力和倦化剂 对选择性的影响，其 结 果 如 图 l所示 ． 譬 盎 趟 型 摆 41 37 l79．27 31717 压力 0(Pa) 圈 l 操作变量对选搀性的影响 油脂氢化反应远 比别 的氢化反应复 杂，磺 链上 的双健可能加氲饱和，也可能产生异构体，既有 位置 异构，也有几何 异构．天然 甘油三脂肪酸 醋多是顺 式产物，如下式： 》 式 c=《 tzars反式 有关氢化条件髟响顺 一反式 异构产物形戚的规 律是： 升 高温度 ，增 多反式异构休 增大压力，减少反式异构休 增 大搅拌造度，减少反式异构律 增戈催化剂难度，战少反式异柏体 R． ． 如Ⅱ博士 彗在美国油化学协会年会上报 告论文，用三堆图形说明氧化变量对形成顺 一反 异 构体的影 响，如图 2所示． 沮 ％ 分 数 置 2 还有报道用气液色谱研究氢化变量对产物 的影 响，因篇幅所艰，请参见文献【4]． 3 氢化工艺与设备 今天大多教油脂氢化反 应嚣 仍是 W．Nornmnn 发明的氢化釜 ．郾在一个封闭的容器 中裴有 3／4埽c料 油，从内部盘臂中通人蒜汽将油加热到反应 丑度，泵 人俄化剂油装，从釜底通人氢气，用涡轮揽拌机强 烈 搅拌，氢化反应放出大量的热，再从 内部盘管 中通人 睁水以控翩温度． 氢化是 油脂化工厂一系捌操作 中的一个单元， 图 3是一个典型的食 用 油脂化 工厂 的减程圈．如前 所述。氢化釜 中装有电动揽拌机以便揽拌 ，真空 系坑 装置以便干壤和排除氢气，蒸汽系坑以便加热，冷却 水系统以便冷却．前面步 骤 (1来画 出)．包括原料 油 精炼，氢气制备 和俄 化 剂制 备，后 面 的步 骤，见 圈 中．包括抟却和俄化剂除去． 上述反应器足封 闭式的，间歇氢化工 艺除采 用 封闭式外，还采用循环式氢 化系统(见 图 4】，循环 式 反应器为直立长筒形容器，其 中装有盘譬供加热或i々 却用，底都有气体分配装置，将进人的氢气分戚 许多 姚 学工程师》 1『1鹑4(总第 38期 ) 圈 3 维普资讯 http://www.cqvip.com 细小的气 流，循环式工艺阳有氧气循环泵。一般为大 容量的鼓风机或气体压缩机。将氧气从 反应器顶 部 抽出．送人氧气净化设备．然后．重新逅 回油 中．积景 起来的 N2及其它气体杂质定时放空排人大气． 循环 式系抗操作 时。反应 器几乎总 是 充 满 H，。 其压力与贮罐压力相同。油及催化剂加入后 。加 热到 一 定温度，氧化反应开始。因氧化反 应为放热反应． 故通人冷水维持反应丑 度．产品达到要求后 。关掉 循环泵。氧化印停止 。产品砖却，泵人压滤机，除去催 化剂。然后脱色，再送去脱臭． 反 应 嚣 氲压机 田 4 改革开放以来。我们国家从 国外 引进 了十多条 食用油膪氧化生产线 ．使我目 的食用 油膪 氧化技术 水平从零一联刊世界八十年代的技术水平．郓州综台 食品厂由武汉钢铁公 司与部州市联 营。引进 日本成 套技术和设备，生产精琼油和氧化油及其它产品，其 中氧化工艺泷程见图 5．该工艺结合封闭式和循环式 、l两种工艺的特点进行生 产．印在封 闭式氧化 釜外 附 加一个 油冷却器，氧化反应时。从氧 化釜顶部 引出一 小股气流至氧气 生产车间重 新压缩循 环使 用．此 外 。该工艺采用热回收系抗。使冷的待氢化油与热 的 氧化油之间进行热变换。既节省了蒸^，也节省 了砖 却水．每 吨产品可节省 约 I印kg的蒸 汽和 2l5 m 的 冷却水． 相对于同戢式工艺的有连 续式氧化工艺。连续 工艺可以大量地生产单一产 品．井能 最经 济地使用 空间，劳力和 能源．美 国 Booter＆ Gamble公 司长 期采 用连续氧 化工艺，其基本 设 计 见 l950年 的 美 国专利 (参见文献圈)． 图 6所示连续氧化工艺是 1974年的美国专利． 巳在 密 西 西 比州 的 Marks市的 Gold Kist油厂 远 行．该工艺 中催化剂计量加入原料油中。氧化反应 器 为可调管式反应器．其 长度可根 据碘值下降 的多 少 进行调整，当油通 过系抗时。氧气拄 化学计算 的增值 加入 油中。该工艺技术可行．经济台理． 瑞士工程公 司的 Buss反应器完全不阿于上述反 应器 (见图 7)。其中 H，是通过 V~ttai喷嘴高 逮喷人 循环的催化剂油浆 中，使得 气．液．田三相混合 效果 大大超 过涡轮揽拌效果。因此反应特快。但选择性 与 反式钧形成待研究． 问啾式和连续式氧化工艺采用流动催化剂 油浆 的形式 。反应完成后 。需 要过滤除去催 化剂。在石 油 圈 5 化工中广泛应用的田定床反 应器。具有不需 过滤催 圈 6 《化学工程师》 1／1994(总第 38期 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com 继 续 腰 7 剂的优点 ，从而简化了工艺设备，并且固定床 氢化， 反应速度特侠，没有选择性 ，也没有反 式钎生成，生 产的人造奶 油和起酥油的生理性质和营养性 质更有 益于健康．Mukl~ ~发明了小球状催化剂的固定 床反应器，参见文献闻． 4 氢化的意义 氢化技术从 简单 的技术发展成多工艺多 用途 的 先进技术 ，氢化工艺被广泛用于肥皂 用油．工 业用油 及食用油脂工业 中，即将藏态 油氢 化成 固态脂 或塑 性脂，将软脂转变成硬脂．通过氢化提高油脂 的抗 氧 化稳定性及改善食 用风 味．在 当代 油脂工 业中。油 脂氢化是规模最大的 化学反应工程 ，大规 模采用氢 产的发展 与生活 的改善。广大科技工作 者的进一步 努力。必将促进氢化技术产生新 的飞跃． _眭甜奉文得 到 是 田 A(3CS油 化 学协 台主席 兄 C Ha．V．ert先生的指导和帮助．特此_眭甜! 参 考 文 献 1 Rob廿t C m盛 +，H灿 e【lat n， a tool， not an Epi A(3CS Conte~ 2 Alton Bailey,Ind~trla]Otis and Fats Prod~ A Wi】ey — In 目】ce Public．ation 3 日车 捧发袖株式舍祉。邪州综合童品厂技术文件 4 Netl~"land, 璐haw 0 l时 B 。NYSEL DM 一 Test R ulb 0n Soybean OJ】 5 V．M i d al，U S．Pat~xt 1950,2 520 423 6 K D Mukhcrj~ d a1．JA(3CS 1975； 282～ 猫 吸 收 过 程 影 响 因 素 的 解 析 n 】ENCE FACT0R A雎 oRP兀0N PRoa SS 1 I f一 1 【吸收过程是一个 重要 的化工 单元操作．它受 到 多种 因幂的综合影 响．在分 析这类 回题 对，往往 局 限于对单一 因幂的考 虑，结果得到错 误结论 ．蜘如 在分 析气 体 通 量 对 吸 收 率 影 响 时，从 n u 考虑，只注意到 6加大，而 K 变化常被忽略．另 外，对 吸收的极限往往只注意到相平衡的限制，而对 设备提供 的传质单元 敖是有 限的遘一点，却没考虑 到 ．实际工程中，吸收过程要受到 钎料 平衡关系 的 影 响，相平衡美系的限捌．设备条件 的约束，由多种 《化学工程师》 1／1994(总第 粥期 ) Q ， 王 儇 国 、 — — — — — — 一 因幂共同决定吸收设备 的能力和极限．本文设 计 如 下讨论题 以加深对吸收过程实质的理解和认识． 问题 ：某焦化厂用洗油吸收含苯煤气 中的荤。 已知含荤煤 气^ D浓度 yl=吡∞。溶剂 人 D浓度 = 0,004,煤气 出塔含 苯 —O．001，L／V=O卫 吸收 塔 内平衡 关系 P=O．11置 吸收塔 底部 出来 的富荤 洗油在解 吸塔中与过热水燕 汽逆渡接触．解暇后 浓 度又 变为 0．004． 解 吸 塔 (V／L)=O．33。 平 衡 关 系 r =3 64X其中吸收塔为气膜控制过程，解 吸塔为菠 膜控制过程． 27 ． 维普资讯 http://www.cqvip.com