CN116096843A - 去除不需要的矿物油烃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及降低植物液体油中的MOSH和/或MOAH含量的方法，其中该方法包括使植物液体油经受短程蒸发的步骤，其中该短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃范围内的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内。本发明还涉及短程蒸发用于降低植物液体油中的MOSH和/或MOAH含量的用途，该短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃范围内的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内。

Description

去除不需要的矿物油烃
本申请要求2020年8月11日提交的欧洲临时申请号20190409.1和2021年4月19日提交的欧洲临时申请号21169092.0的权益，这些临时申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于降低植物液体油中的MOSH和/或MOAH含量的新方法。
背景技术
矿物油烃(MOH)可作为污染物存在于油和脂肪以及由其制备的食品中。MOH是分子的复杂混合物，其通常分为两个主要的组：矿物油饱和烃(MOSH)和矿物油芳香烃(MOAH)。MOSH是直链和支链的烷烃和/或环烷烃。MOAH由高度烷基化的单和/或多环芳烃组成。
MOH对食品和饲料产品的污染可通过从与食品接触的材料诸如塑料材料(如聚丙烯或聚乙烯)、回收纸板和黄麻袋的迁移而发生。也会由于使用基于矿物油的食品添加剂或加工助剂以及由于无意的污染(例如来自润滑剂或内燃机的废气)而发生污染。
从健康角度来看，希望减少或甚至完全去除可食用植物油中的MOSH和MOAH污染。
从其初始源提取的粗制油由于存在杂质—例如游离脂肪酸、磷脂、金属和颜料—其可为有害的或可导致不可取的颜色、气味或味道，因而不适用于人类消费。因此在使用之前对粗制油进行精炼。精炼方法通常由三个主要步骤组成：脱胶、漂白和除臭。任选地，包括第四步骤：化学精炼。在完成精炼方法之后获得的油(称为“精炼油”或更具体地说是脱臭油)通常被视为适用于人类消费并且因此可用于生产许多食品和饮料。
遗憾的是，现有的精炼方法不能有效地去除MOSH和/或MOAH。工业上需要找到一种降低植物油中的MOSH和/或MOAH水平的高效且有效的方法。本发明提供了这样一种方法。
发明内容
本发明涉及降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的方法，其中该方法包括使植物液体油经受短程蒸发的步骤，其中短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃范围内的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内，并且因此获得保留物植物液体油和馏出物。
本发明还涉及短程蒸发用于降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的用途，该短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内。
具体实施方式
本发明涉及降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的方法，其中该方法包括使植物液体油经受短程蒸发的步骤，其中短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃范围内的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内，并且因此获得保留物植物液体油和馏出物。
植物油作为起始材料
术语“植物液体油”包括熔点为20℃或更低的植物油。经受本发明方法的短程蒸发的植物液体油可衍生自一种或多种植物来源，并且可包括来自单一来源的油，或来自不同来源或具有不同特征的两种或更多种油的共混物。植物液体油可以是天然存在的油和/或已经进一步经受精炼过程的油，诸如但不限于脱胶、漂白和/或除臭。植物液体油还可以衍生自已经经受用于改变油和/或脂肪结构的过程的油和/或脂肪，诸如但不限于分馏、酯交换或两种或更多种过程的组合。
植物液体油具有大于870g/mol、或大于880g/mol的分子量。
经受本发明方法的短程蒸发的植物液体油选自葵花油、高油酸或中油酸葵花油、菜籽油、亚麻子油、棉籽油、豆油、花生油、橄榄油、亚麻荠油或它们中两种或更多种的任何组合。优选地，植物液体油选自葵花油、高油酸或中油酸葵花油、菜籽油、棉籽油、豆油或它们中的两种或更多种。
在本发明的一个方面，经受该方法的短程蒸发的植物液体油是脱胶、漂白和/或除臭的植物液体油。优选地，该植物液体油至少是脱胶的。
粗制植物液体油可经受一个或多个脱胶步骤。可使用本领域中已知的多种脱胶方法中的任何一种。一种此类方法(称为“水脱胶”)包括将水与油混合并且将所得混合物分成油组分和油不溶性水化磷脂组分，有时称为“润湿凝胶”或“润湿卵磷脂”。另选地，可通过其他脱胶方法来降低(或进一步降低)磷脂含量，诸如酸脱胶(使用例如柠檬酸或磷酸)、酶脱胶(如，得自鲁奇公司(Lurgi)的ENZYMAX)或化学脱胶(如，得自联合利华公司(Unilever)的SUPERIUNI脱胶或得自范德莫特尔公司(Vandemoortele)/迪科斯彻(Dijkstra CS)的“顶级”脱胶。另选地，也可通过酸调理来降低(或进一步降低)磷脂含量，其中在高剪切搅拌器中用酸处理油，随后在不将磷脂进行任何分离的情况下将其送至漂白步骤。
漂白步骤通常为借以去除杂质以提高油的颜色和风味的方法步骤。其通常在除臭之前进行。漂白步骤的性质将至少部分取决于被漂白的油的性质和品质。通常，粗制油或部分精炼油将与漂白剂混合，除此之外，该漂白剂将与氧化产物、磷脂、痕量皂、颜料和其他化合物合并以将它们去除。可选择漂白剂的性质以与粗制油或部分精炼油的性质匹配以产生期望的漂白油。漂白剂通常包括天然或“活化的”漂白粘土(也称为“漂白土”)、活性炭和多种硅酸盐。天然漂白剂是指未活化的漂白剂。它们天然存在，或者它们天然存在并且已被清洁、干燥、研磨和/或包装以供使用。活化的漂白剂是指已被化学改性的漂白剂，例如通过用酸或碱活化，和/或已被物理活化的漂白剂，例如通过热处理。活化包括增大表面以改善漂白效率。
此外，漂白粘土可基于它们的pH值来表征。通常，酸活化的粘土具有2.0至5.0的pH值。中性粘土具有5.5至9.0的pH值。
技术人员将能够根据被精炼的油和该油的所需最终用途从可商购获得的那些中选择合适的漂白剂。
在80℃至115℃、85℃至110℃或90℃至105℃的温度下，在基于油的量为0.2％至5％、0.5％至3％或0.7％至1.5％的中性和/或天然漂白土的存在下，进行漂白步骤，以获得经受该方法的短程蒸发的脱胶和漂白的植物液体油。
除臭是通过在真空和高温下用喷射蒸汽、氮气或其他气体对粗制油或部分精炼油进行处理(或“汽提”)而去除游离脂肪酸(FFA)和其他挥发性杂质的方法。除臭方法及其多种变型形式和操纵是本领域中所熟知的，并且本发明的除臭步骤可基于其单一变型形式或基于其多个变型形式。
例如，可从多种可商购获得的***中的任何一种中选择除臭器(诸如由德国汉堡的克虏伯公司(Krupp(Hamburg,Germany))、比利时布鲁塞尔的迪斯美集团有限公司(DeSmet Group,S.A.(Brussels,Belgium))、意大利莱尼亚诺的Gianazza技术有限责任公司(Gianazza Technology s.r.l.(Legnano,Italy))、美国的瑞典皇冠钢铁厂的阿法拉瓦公司(Alfa Laval AB，Lund，Sweden Crown Ironworks，the United States)，或其他销售的那些)。除臭器可具有若干构型，诸如水平容器或竖式盘式除臭器。
除臭通常在高温和减压处进行以使FFA和其他杂质更好地挥发。精确温度和压力可根据正被处理的油的性质和品质而有所不同。(例如)压力将优选不大于10mm汞柱，但本发明的某些方面可得益于低于或等于5mm汞柱(例如，1mm至4mm汞柱)的压力。可根据需要改变除臭器中的温度以优化经除臭的油的产率和品质。在较高温度下，可降解油品质的反应将更快地进行。例如，在较高温度下，顺式脂肪酸可转化成其可取性较差的反式形式。在较低温度下操作除臭器可最小化顺式至反式的转化，但通常将占用较长时间并且需要更多汽提介质或较低压力以去除所需百分比的挥发性杂质。因此，除臭通常在200℃至280℃范围内的油温下进行，其中约220℃至270℃的温度可用于多种油。通常，在除臭器中进行除臭，由此去除挥发性组分，诸如FFA和可能导致油中异味的其他不想要的挥发性组分。除臭也可导致不需要的组分的热降解。
在200℃至270℃、210℃至260℃、或220℃至250℃的温度下进行除臭步骤，以获得经受该方法的短程蒸发的脱胶、漂白和除臭的植物液体油。除臭步骤进行30分钟至240分钟、45分钟至180分钟、或60分钟至150分钟的时间段。
在基于油的量为0.50重量％至2.50重量％、0.75重量％至2.00重量％、1.00重量％至1.75重量％或1.25重量％至1.50重量％范围内的喷射蒸汽的存在下，并且在10毫巴或更小、7毫巴或更小、5毫巴或更小、3毫巴或更小、2毫巴或更小的绝对压力下，进行除臭步骤，以获得经受该方法的短程蒸发的脱胶、漂白和除臭的植物液体油。
通常，已知的是，脱胶、漂白和除臭的植物食用油可通过2种主要类型的精炼方法获得，即化学或物理精炼方法。化学精炼方法通常可包括脱胶、碱精炼(也称为碱中和)、漂白和除臭的主要步骤。由此获得的脱臭油是化学精炼油，也称为“NBD”油。另选地，物理精炼方法通常可包括脱胶、漂白和除臭的主要步骤。物理精炼方法不包括如化学精炼方法中存在的碱中和步骤。由此获得的脱臭油是物理精炼油，也称为“RBD”油。
经受该方法的短程蒸发的植物液体油是脱胶、漂白和除臭的植物液体油，并且用于获得该脱胶、漂白和除臭的植物液体油的方法包括以下步骤：
i)脱胶并获得脱胶的植物液体油，
ii)任选地对来自步骤i)的脱胶的植物液体油进行碱中和，
iii)-在80℃至115℃、85℃至110℃或90℃至105℃的温度下，-用0.2％至5％、0.5％至3％或0.7％至1.5％的量的中性和/或天然漂白土漂白来自步骤i)的脱胶油或来自步骤ii)的碱中和的油，从而获得脱胶和漂白的油，以及
iv)-在200℃至270℃、210℃至260℃或220℃至250℃的温度下对来自步骤iii)的脱胶、任选地碱中和以及漂白的油进行除臭并持续30分钟至240分钟、45分钟至180分钟或60分钟至150分钟的时间段。
经受短程蒸发的植物液体油可具有20ppm或更高、40ppm或更高、60ppm或更高或甚至80ppm或更高的MOSH含量。MOAH的含量可以大于5ppm或更高、大于10ppm或更高、大于20ppm或更高、大于40ppm或更高或甚至大于60ppm或更高。
短程蒸发
短程蒸发，也称为短程蒸馏或分子蒸馏，是一种蒸馏技术，其涉及行进短距离(通常仅几厘米)的馏出物，并且其通常在减压下进行。对于短程蒸馏，通过降低操作压力来降低沸点温度。它是停留时间非常短的连续过程。该技术通常用于在高温下不稳定的化合物或用于纯化少量化合物。优点是加热温度可以大大低于标准压力下液体的沸点(在减压下)。另外，短程蒸发允许在非常低的压力下工作。
可使用本领域技术人员熟知的不同类型的短程蒸发装置。示例是但不限于降膜、离心或刮膜蒸发装置。优选地，本方法的短程蒸发在刮膜蒸发装置中进行。
短程蒸发在低于1毫巴、优选低于0.05毫巴、更优选低于0.01毫巴、最优选低于0.001毫巴的压力下进行。
短程蒸发还在特定的蒸发器温度和短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率条件下进行。
“短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率”，也称为“特定吞吐量”或“特定进料速率”，以kg/h.m2表示，其被定义为短程蒸发设备每单位蒸发器表面积(以m2表示)的油流量(以kg/h表示)。本发明方法中短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率适用于任何短程设备，包括工业短程蒸发设备，与设备的尺寸无关。优选地，在本发明中使用不锈钢短程蒸发设备。
在本发明的一个方面，本方法的短程蒸发在200℃至300℃、210℃至290℃、220℃至280℃或230℃至270℃范围内的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2、50kg/h.m2至200kg/h.m2或70kg/h.m2至180kg/h.m2的范围内。
在根据本发明的方法中，从短程蒸发获得两种馏分：保留物植物液体油和馏出物。
与经受短程蒸发的植物液体油相比，根据本发明的方法产生MOSH和/或MOAH含量降低的保留物植物液体油以及MOSH和/或MOAH含量升高的馏出物。
方法DIN EN 16995:2017(作为CEN/TC275/WG 13的一部分)是用于测量MOSH含量以及MOAH含量的方法。
“MOSH含量”被定义为碳链长度在C10至C50范围内的饱和烃(MOSH)的总量。
“MOAH含量”被定义为碳链长度在C10至C50范围内的芳香烃(MOAH)的总量。
与经受短程蒸发的植物液体油相比，根据本发明的方法产生MOSH和/或MOAH含量降低至少25％、至少30％、至少40％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％或甚至至少80％的保留物植物液体油，同时保留物植物液体油的产率保持在大于75％、大于80％、大于90％、大于95％或甚至大于97％的范围内。产率被表示为获得的保留物植物液体油的量与经受短程蒸发的植物液体油的量的比率。
在本发明的一个优选方面，本发明的短程蒸发允许保留物植物液体油的MOSH和/或MOAH含量降低80％至85％，同时产率在99.0％至99.9％的范围内。
另外，保留物植物液体油可具有含量降低的缩水甘油酯(GE)。GE是通常由于油在油加工期间，特别是除臭期间暴露于高温而形成的污染物。
保留物植物液体油的GE含量低于1.0ppm、低于0.8ppm、低于0.5ppm、低于0.3ppm、低于0.1ppm或低于LOQ(定量极限)。用方法DGF标准方法部分C(脂肪)C-VI 18(10)测量GE的含量。
进一步处理
在本发明的另一方面，该方法的特征在于它包括用喷射蒸汽进一步处理从短程蒸发获得的MOSH和/或MOAH减少的保留物植物液体油。
用喷射蒸汽的进一步处理可在通常已知用于喷射蒸汽处理的设备中进行，诸如但不限于除臭器单元、汽提单元或收集盘。
用喷射蒸汽的进一步处理在低于260℃、低于240℃或低于220℃的温度下进行。
在基于油的量为0.1重量％至2.0重量％、0.2重量％至1.8重量％或0.3重量％至1.5重量％的喷射蒸汽存在下进行用喷射蒸汽的进一步处理。
此外，用喷射蒸汽的进一步处理进行5分钟至120分钟、10分钟至90分钟、20分钟至60分钟或30分钟至45分钟的时间段。
在本发明方法中用喷射蒸汽进一步处理可导致保留物植物液体油的风味进一步改善。根据AOCS方法Cg 2-83，用喷射蒸汽进一步处理后的精炼植物液体油具有7至10或8至10或9至10(其中10为优异的总体风味质量评分，1为最差评分)范围内的总体风味质量评分(味道)。
在一个优选的方面，本发明方法中用喷射蒸汽的进一步处理在低于220℃、低于210℃或低于190℃、130℃至210℃或150℃至185℃的温度下进行。这种在低于220℃的温度下的进一步精炼可产生MOSH和/或MOAH减少且GE含量降低，并具有良好的可接受味道的保留物植物液体油。保留物植物液体油的GE含量低于1ppm、低于0.8ppm、低于0.5ppm、低于0.3ppm、低于0.1ppm或低于LOQ(定量极限)。根据AOCS方法Cg 2-83，用喷射蒸汽进一步处理后的保留物植物液体油具有7至10或8至10或9至10(其中10为优异的总体风味质量评分，1为最差评分)范围内的总体风味质量评分(味道)。
在本发明的一个方面，用于降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的方法包括使植物油经受短程蒸发的步骤，其中短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃的温度范围内进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内，并且因此获得MOSH和/或MOAH减少的保留物植物液体油，其中植物液体油是脱胶、漂白和除臭的油。
在本发明的一个特定方面，用于降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的方法包括使植物油经受短程蒸发的步骤，其中短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃的温度范围内进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2范围内，并且因此获得MOSH和/或MOAH减少的保留物植物液体油，其中植物油是脱胶、漂白和除臭的油，并且
其中MOSH和/或MOAH减少的保留物植物液体油用喷射蒸汽进一步处理。
在本发明的一个更特定的方面，用于降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的方法包括使植物油经受短程蒸发的步骤，其中短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃的温度范围内进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内，
并且因此获得MOSH和/或MOAH减少的保留物植物液体油，
其中植物油是脱胶、漂白和除臭的，并且
其中MOSH和/或MOAH减少的保留物植物液体油在低于220℃、低于215℃、低于210℃、低于200℃、低于190℃、低于185℃、低于180℃、130℃至215℃或150℃至185℃的温度下用喷射蒸汽进一步处理。
短程蒸发的用途
本发明还涉及短程蒸发用于降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的用途，该短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内。
本发明涉及使用短程蒸发，其中短程蒸发优选在低于0.05毫巴、更优选低于0.01毫巴、最优选低于0.001毫巴的压力下进行。
本发明涉及使用短程蒸发，其中短程蒸发在200℃至300℃、210℃至290℃、220℃至280℃或230℃至270℃的蒸发器温度下进行。
本发明涉及使用短程蒸发，其中短程蒸发以30kg/h.m2至220kg/h.m2、50kg/h.m2至200kg/h.m2或70kg/h.m2至180kg/h.m2范围内的短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率进行。
本发明涉及使用短程蒸发，其中保留物植物液体油中的MOSH和/或MOAH含量降低至少25％、至少30％、至少40％、至少50％、至少55％、至少60％、至少70％或甚至至少80％，同时保留物植物液体油的产率保持在大于75％、大于80％、大于90％、大于95％或甚至大于97％的范围内。
实施例
1.起始材料
在精炼、漂白和除臭的(RBD)葵花油中掺入125ppm基于润滑剂、润滑油喷雾和包含MOSH-MOAH的废机油的主混合物。表1描述了MOAH-MOAH主混合物的组成。
表1.MOAH-MOAH主混合物
润滑剂和废机油 份数
Cassida Fluid HF 46 1
Cassida Fluid HF 15 1
Rivolta TRS加喷雾 1
Rivolta SKS 48 1
Panreco Drageol 1
废机油-15W40 3
2.SPE条件
短程蒸发使用来自UIC的短程蒸发(SPE)单元KDL-5。KDL-5单元具有0.048m2的蒸发器表面。
应用了以下条件：
●·进料温度：80℃
●●蒸发温度：250℃
●●冷凝器温度：70℃
●●馏出物温度：70℃
●●保留物温度：150℃
●·擦拭器速度：366rpm
●·压力：低于10-3毫巴
●·KDL-5中的进料速率：1.26升/小时
将KDL-5SPE单元中应用的进料速率(以升/小时计)换算成来自IUC的KD-10工业SPE单元中的进料速率(以kg/h计)，并且进一步换算成用于工业规模短程蒸发设备的短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率(以kg/h.m2计)，所述换算示于表2中。
表2.应用的进料速率的换算
Figure BDA0004113356520000101
因此，该实施例根据权利要求书的说明书进行。
3.结果
在SPE处理之前(＝测试的起始材料)和之后(＝测试的保留物)分析添加的RBD油的MOSH和MOAH含量。基于SPE处理后保留物植物液体油的量与SPE处理前添加的RBD油的量来计算保留物植物液体油的产率。RBD葵花油的结果示于表3中。
表3：结果
Figure BDA0004113356520000102

Claims (6)

1.一种用于降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的方法，其中所述方法包括使植物液体油经受短程蒸发的步骤，其中所述短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃范围内的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内，并且因此获得保留物植物液体油和馏出物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述短程蒸发在低于0.01毫巴、最优选低于0.001毫巴的压力下进行。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述植物液体油是脱胶、漂白和/或除臭的植物液体油。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述植物液体油至少是脱胶的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述方法包括用喷射蒸汽进一步处理MOSH和/或MOAH减少的保留物植物液体油。
6.短程蒸发用于降低来自植物液体油的MOSH和/或MOAH含量的用途，所述短程蒸发在低于1毫巴的压力下、在200℃至300℃的蒸发器温度下进行，并且短程蒸发设备的每单位蒸发器表面积的进料速率在30kg/h.m2至220kg/h.m2的范围内。
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