传统的多层平底炒锅炒亚麻籽、小型榨油机压榨、水化脱胶工艺存在油品香味不足、持久性低、苦味和氧化性低问题,采取先蒸后炒,机榨毛油进行二次水化过滤,研发特制的1.2-1.4m料层高度的单层蒸锅、卧式滚筒炒籽机,配PLC控制进料速度、炒籽温度、炒籽火候,把榨油机榨膛加长,采取分体式结构,主轴与减速箱分离,增大榨膛承受压力,主轴不窜油,分前段和后端安装接油盘。经二次低温水化过滤后,油色红色R值≤5,280℃加热实验合格,香味浓郁,含亚麻籽特有的微苦味。
1.引言
亚麻籽是亚麻(Linium ustaissimum)种籽,又称胡麻,有5000多年的记载历史,属双子叶植物纲蔷薇亚纲亚麻科、一年生草本植物,茎直立达1.2m高,上部细软,叶互生披针状,花为蓝色或白色,果实为蒴果球状,种籽为扁卵形。
亚麻又分纤维用亚麻,油用亚麻和纤维与油兼用亚麻3种,种植在亚洲、非洲、欧洲、北美、大洋洲等40多个国家,加拿大产量最多、中国位居第二,《本草纲目》中记载“胡麻-名巨胜、方茎,汉朝张赛自大宛传入,故名胡麻”。我国亚麻生长在高寒地区,主要产区在东北、华北、西北,全国年产量在40-50万吨,以内蒙和甘肃种植面积最大,而且亚麻籽油中α-亚麻酸含量高,还有Ω-3、Ω-6脂肪酸。我国越来越多的消费者喜欢亚麻籽油的微苦香味和营养成分(4),亚麻籽油市场的需求量增长很快,除增加种植面积外,每年增加从国外进口亚麻籽,在2022年进口量达近150万吨。
亚麻籽油含有胶质、粘液物、不皂化物、蜡质和苦味物质,在油中对人体健康有害。传统的平底炒锅加热物炒不均匀,产生的香味成份少,香味淡而不浓,持久性差、卧式炒籽机炒籽存在因少量跳籽夹生或粘料糊化,我们研发尽力保持亚麻籽的营养物质生物活性和α-亚麻酸和亚麻酸含量,采取先蒸后炒和热榨、二次低温水化脱胶、脱苦及脱粘液物,生产绵醇甜香味特殊风味的亚麻籽油。
(1). 亚麻籽的组分和亚麻籽油的特性
亚麻籽容重在540-690kg/m3,亚麻籽由种皮、内胚乳和胚组成,种皮含6-10%亚麻胶,胚部分含30-47%脂肪、23-27%蛋白、4.3-9%纤维。亚麻仁含油在30-44%,有特殊气味、含磷、粘液物、苦味物质,毛油含较多的磷脂和胶质,含蜡2-3%,含8.26%不皂化物(1)即为高级脂肪醇、甾醇和羟类。亚麻籽油中的不饱和酸含量≥90%,富含α-亚麻酸,Ω-3脂肪酸、Ω-6脂肪酸(5),而且脂肪酸含量的比例适宜人体必需,还含有木酚素和纤维等。亚麻籽油在空气中遇氧化聚合形成薄膜,多数粘液物留在饼粕中。国产亚麻籽的主要组分见表1。亚麻籽油与其它植物油不同的特征:
亚麻籽油含≥90%不饱和脂肪酸,极易氧化变质(1)。新鲜原生初榨的亚麻籽油带有气味芳香清雅的坚果气味,带一种清淡的鱼腥味,新鲜的亚麻籽油苦味少,否则苦味重,人的舌头感到苦味(7)在1μg/100g,在冷冻后出现絮状物。一般情况下油脂色泽呈褐红色、半透明、无异味。在室温下存放24h,亚麻籽油开始释放苦味,经过精炼的亚麻籽油在储存几个月后不会出现苦味,但是产生“酸败哈喇味”。亚麻籽油经储存6-9个月后,口感“微苦”。
环肽Cyclolinopeptide A(CLA)(2)(3)是一种在亚麻籽和根中的由氨基酸组成的疏水化合物,具有免疫抑制活性的化合物,同样存在环肽B、C、D、E,即CLB、CLC、CLC、CLD、CLE(Cyclolinopetide B-E)、CLF、CLG、CLH、CLI(Cyclolinopetide F-I)、CLX(Cyclolinopetide X),亚麻籽油在储存过程中蛋氨酸环肽明显减少,含蛋黄酸亚砜的环肽量上升,CLE量增加4倍,CLA量没有变化。
环肽类不耐高温,在温度≥70℃和空气中15min内失去活性,变化的明显特征是苦味和鱼腥味(1)。据文献报道环亚油肽(CLE)E、环肽C、环肽A含量低于热榨油,热榨油的苦味较重,原因是环肽在高温和内源酶作用下氧化,分离出一些营养成分,如黄酮化合物、甾醇、高级脂肪醇等不皂化物,它们属高活性分子,味道微苦,具有清火、除燥、降血脂、降血糖功能。
磷脂具有乳化性,低温水化脱除磷脂,降低环肽在亚麻籽油的溶解度。
(2)特殊的脂肪酸组成
在亚麻籽油的脂肪酸组成(8)中,16:0酸含量在4.5-4.9%、18:0酸含量在2.5-4.0%、18:1酸含量在16-18%、18:2酸含量在15-17%、18:3酸含量在57-60%,不饱和酸含量达90%。在一般植物油中α-亚麻酸含量很少,ω-3: ω-6的比例失衡。在亚麻籽油的不饱和脂肪酸中:ω-3(α-亚麻酸)占51-62%、ω-6(γ-亚麻酸)占13-16%,另含21%左右的ω-9酸,单不饱和酸占20-24%,饱和酸占10%。
(3)微量成分
亚麻籽油含维生素E在39-60mg/100g,亚麻籽油含环亚油肽A(CLA),具有免疫抑制活性,还有其它环亚油肽类CLB-E、CLF-1、CLX,其结构、生理活性和合成有待研究解密(4)(1),还有香草酸、羟基甲苯甲酸、肉桂酸。
(4)抗氧化能力
比较红花籽油和罂粟油(5)(6),氧化的诱导期依次是亚麻籽油1.57h<红花籽油2.87h<罂粟油5.56h。油中含维生素E在43.6mg/100g左右。适宜的抗氧化剂是锁阳提取物和沙棘黄酮,添加0.5-2%。
3、先蒸后炒压榨油具有浓香味依据
热榨亚麻籽油含大量的糠醛和杂环化合物,热榨是指经过120-140℃烤籽(1)(5)(6),挥发性物质中产生美拉德反应形成以糠醛和杂环类物质。据实验(1)(6)在120℃烤籽4h,油脂中产生的挥发性醇类物质较高,出现如糠醛、5-甲基糠醛、吡嗪、吡咯、苯甲醛等、吡嗪、吡咯等杂环类芳香化合物。在140℃烤籽4h,产生吡嗪、哒嗪类噻吩类、吡啶类、吡唑类等芳香杂环化合物达21种,香味达到极致,出现大量的糠醛、糠醇,在空气和光下易变成棕色或深红色,这是热榨油色泽加深的原因。在热榨亚麻籽油中,醛、酮、酸类脂肪氧化物比冷榨油高,醛类升高1.3-4.4倍、酮/酸类升高7.2-14.2倍。热榨油经清理、烘炒、压榨,有浓郁的亚麻籽香味、微苦味,油呈褐红色。
亚麻籽皮含有生氰糖苷,在140℃烤籽分解出微量2-丁烯晴和3-丁烯晴。如果先脱皮,拿皮萃取提取胶质,这样两用。
同一种品种亚麻籽风味香味产生的方式不同,所产生的香味物质的成份、浓度也不相同,不同的香味成份挥发速度、分子扩散速度也不一样,油的香味和持久性就有差别,基于热榨亚麻籽油的挥发性风味组分,为了使我们的亚麻籽浓香油香味成份醇厚而持久,我们在生产亚麻籽浓香油过程中采用湿热氧化作用和高温分解作用产生香味。
卧式炒籽机用于炒制蒸熟料,炒籽设备故障率低、自动化、智能化程度高,能耗低,噪音低、操作简单,是热榨亚麻籽浓香油生产的创新。先蒸后炒机榨的浓香风味油,给消费者口感醇香、醇厚、甜香的传统油脂风味。
先对亚麻籽进行湿热处理,在温度、水分、空气和内源氧化酶的作用下,亚麻籽油脂机脂肪酸水解、氧化反应,生成次级氧化物,如短碳链的醇、酸、酮、醌类,产生不同的香气成份,同时在水蒸汽湿热处理过程中,部分蛋白质变性分解,增加了美拉德反应所需氨基酸的数量,后续炒籽过程中高温加速美拉德反应,所产生的香味成份和数量。但是注意控制炒籽的温度和时间,避免或减少多芳环烃和3,4苯并芘生成。同时控制挥发性香味分子慢速扩散,香味持久些。
3. 关键生产技术
3.1热榨工艺
亚麻籽→清理→磁选→去石→蒸炒→炒籽→压榨→澄清→水化→过滤→毛油
工艺参数:
(1)原料: 选择成熟度适宜、颗粒饱满、质量好的亚麻籽,水分低于9%。含油≥32%,杂质≤2%,酸值(KOH)≤1.0mg/g,过氧化值≤5mmol/kg。目前国产油用亚麻籽含油38-45%、水分8.5%;进口亚麻籽含油42-45%、水分6.5%。
(2)清理:亚麻籽形状和芝麻相似,比芝麻大的红棕色果实,选用去石组合筛,去大杂筛板孔径在1.2x20mm、筛网孔形为方形每英寸孔数20-24个,除小杂筛板孔径是圆形,孔径1.8-2.2mm,筛网孔形方形,规格为14个/25mm。清理后储存在低温仓库,平房仓内装空调,温度控制在16-20℃。
(3)蒸炒:亚麻籽表皮有一层光滑坚硬皮壳,采用1.2-1.4m料层单层立式圆筒蒸锅,底部安装一个搅拌叶,慢速搅拌,用低压水蒸汽进行加热和调节水分,45-50min,温度95-100℃,水分6.6-8.0%,外皮松软。高水分使磷脂吸水膨胀,松开油路,高水分可增加亚麻籽的香味,原料夹带的土腥味青草味、异味被蒸汽带走,蒸料清香、膨松。提高榨油机的出油率、出饼容易成形,饼残油低。
含各种异味的润湿尾气被拔气管吸走,蒸炒是避免在卧式炒籽机翻腾中少量料腾空出现生料,或因粉末集结在侧挡板边时间长出现糊化糊味。保持亚麻籽油的纯正味,使亚麻籽处在半熟化和熟化状态。
(4)炒籽:采取卧式滚筒炒籽机,内壁光滑,熟化料不粘壁,不结垢,温度在150-155℃,30-40min,入榨前调水分在3-4%。炒籽时间与进料水分调整,装变频控制电机机风机,通过无级调速3-8r/min控制延长和减少炒籽时间。由PLC控制进料速度、炒籽温度、炒籽火候,控制炒籽温度均匀,出料亚麻籽温度控制在140-145℃,控制高温时产生的3,4-苯并芘含量和多环芳香烃。入榨亚麻籽无油烟味。
控制炒籽机出来的料降温速度要慢,避免产生料表面积冷凝水,在榨膛内阻止油路。在炒籽机尾部上方安装抽油烟罩。
(5)榨油:采取128型榨油机,榨油机在120型榨油机基础上加长,采取分体式,主轴与减速箱分离,增大承受榨膛压力、主轴不窜油,控制入榨水分3-4%,榨膛温度140℃左右,榨油机出饼厚度在2mm左右,机榨饼残油7%左右,出油率37-38%,油温120℃,油色加深偏棕红色(R值≤6),香味浓郁,含亚麻籽特有的微苦味。
榨油机榨膛前、后出油的油色油差异,分成两段接油,前后分别安排两个接油盘,前段出油有色透明,后段出油透明度浑浊。注意榨油机出油通道,锁紧螺母。考虑压榨高含油料,对榨条间隙最前面放大,最后段收紧,让亚麻籽内部细胞的油在高压下有足够的空隙流出。在榨油机尾部上方安装抽油烟罩。
压榨饼由饼输送设备进行收集存放。毛油由油绞龙送入澄油箱内除渣分出清油,油渣经油渣绞龙送回熟料提升机与炒料进一步混合压榨,清油由毛油泵打入精炼车间。
3.2、二次低温水化脱胶及过滤
二次低温水化及过滤,用风冷机组冷水降温。
亚麻籽毛油含胶质、环肽类苦味物质、不皂化物和黄酮类化合物及粘液物。毛油进水化锅在室温下进行水化处量,加水量在0.2-0.3%,水量多影响透明,加少量硅藻土,变频搅拌60r/imn、25-30min,由滤油泵打入滤油机,过滤压力在0.1-0.15MPa、滤油温度在20-22℃,车间温度在15-20℃内,过滤油泵打入低温水化锅降温到10-15℃,由滤油泵打至第二次过滤机过滤,第二次过滤面积按5m2/t油,可选用1层滤布加1层工业滤纸或脱脂棉或工业树脂。过滤油R值≤5.
4、结果与讨论
4.1、结果
由此工艺和设备制取浓香型亚麻籽油,亚麻籽油腥味特淡,微苦味淡,香味厚柔、醇正、色泽R值≤5,280℃加热实验合格,水分和挥发物合格,在低温储放,香味持久。解决了传统工艺中用多层平底蒸炒锅炒蒸料,加热方式容易造成蒸锅边角死角,容易结垢;产生的水汽和油烟汽被料层压住不容易溢出,美拉德反应不够激烈;加热物炒不均匀,产生的香味成份少,香味淡而不浓,持久性差等问题。这套工艺和设备在目前是比较理想的制取亚麻籽油的成套设备。
4.2、生产优质高端亚麻籽油
据检测,高温破坏部分亚麻酸,与进口亚麻籽比较,本土产的亚麻籽榨出油香味浓,但亚麻酸含量没有差别,进口亚麻籽含水较高、经过长途物流,环境温度和水分变化,无法妥善保管,表皮产生变化,酸价上升。所以在合适亚麻籽种植地方选农户和地,搞农业产业链,和农户做订单种植,农户按照公司进行种植,在收割后除杂,西北和北方日晒能力强,要求进厂亚麻籽的水分和杂质按控制指标收购,保证收购原料质量,在公司低温储存,仓内能通风换气。优质亚麻籽生产出优质浓香型亚麻籽油。
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