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[转载]油脂加工学科发展研究(2):取得的重大成果、国内外研究进展及国内外差距与原因

已有 1008 次阅读 2022-3-9 10:34 |个人分类:科研报告|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

1 油脂加工学科在产业发展中的重大成果

1.1 2015年度获中国粮油学会科学技术奖项目

(1)新型植物油抽提溶剂开发与应用技术研究(一等奖)

岳阳金瀚高新技术股份有限公司、江南大学和中国农机院等单位以6号溶剂油为原料,突破加氢、多塔组合式精馏、分子筛吸附、精馏控制等关键技术,开发出以甲基戊烷为主成分的馏程60-63℃的新型植物油抽提溶剂,并在20余家浸出油厂得到应用,在安全、环保前提下实现高效生产,节能降耗,提高油和粕的品质。

(2)食用油脂质量安全控制关键技术研发与应用(一等奖)

河南工业大学等单位系统研究了油中多环芳烃、塑化剂、黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、重金属等风险因子的影响因素及规律,确定了玉米胚AFB,控制与安全储存技术、炒香型油脂PAHs可控炒籽技术、包装油脂中PAEs控制与安全储存技术;突破了炒香型油脂PAHs脱除的关键技术,PAHs脱除率达98%以上,实现了油脂中污染物的高效脱除与营养成分的高效保留。

(3)米糠油加工关键技术研究与产业化应用(一等奖)

武汉轻工大学等单位针对米糠资源加工利用中存在的技术难题,研究获得了一整套米糠加工利用的关键技术,明显改善了米糠储藏性能,通过高真空、短时受热、闪蒸脱酸/脱臭的物理精炼工艺,最大限度地保留了米糠油中谷维素等有益成分;自主研制的多级混合脂肪酸精馏分离装置分离米糠油混合脂肪酸,使混合脂肪酸连续分离成较高纯度的油酸和硬脂酸。


1.2 2016年度获中国粮油学会科学技术奖项目

(1)食用油适度加工技术及大型智能化装备开发与应用(特等奖)

针对我国食用油过度加工突出的问题,江南大学等单位系统研究食用油加工过程中营养成分变化规律、风险因子形成与迁移机制,开发出内源酶钝化、两步脱色、低温短时脱臭等7项精准适度加工关键技术,成果在20余家大型企业应用,建成59条生产线,形成了由31项专利和13项操作规程支撑的食用油适度加工技术体系,开发重大产品2项。

(2)大宗低值油脂高值化关键技术及产业化示范(一等奖)

以天然大宗低值油脂为原料,研发生物酶法、化学法催化制备功能结构脂甘油二酯、食品乳化剂单甘酯关键技术和产品;以大宗低值油脂(酸化油、潲水油、地沟油)为原料,研发生物柴油、生物润滑油等环境友好、新型化学品的高效催化转化和清洁生产技术。核心技术已投入应用。


1.3 2016年度获国家科学技术进步奖项目

油料功能脂质高效制备关键技术与产品创新(二等奖)

该项目解决了目前功能脂质产业存在的资源利用率低、功能素材单一、加工适应性差和产品创制滞后等共性问题;突破了微波调质压榨-物理精炼制备功能脂质技术,实现油料细胞的微膨化,促进脂类伴随物的高效溶出,脂质中总酚提高3倍,建立了多不饱和脂肪酸的超声波预处理酶促定向酯化技术,创制的α-亚麻酸甾醇酯纯度达96.9%,为产业升级换代作出突出贡献。


1.4 2017年度获中国粮油学会科学技术奖项目

(1)油茶籽加工增值关键技术创制及产业化应用(一等奖)

创建了油茶籽清理剥壳、破碎仁壳分离、调质和低温压榨制取油茶籽油新工艺;攻克了油茶籽油风味的化学基础及制备浓香油茶籽油的关键技术;形成了油茶籽油安全生产控制体系;建立了油茶籽蛋白和蛋白肽的关键制备工艺和技术、水相非酶法制取油茶籽油关键技术,实现产业化应用,取得显著的经济和社会效益。

(2)芝麻油适度加工与副产物高效利用创新技术研发应用(一等奖)

建立了适度炒籽控制多环芳烃技术、芝麻脱皮制油控制塑化剂技术、适温压榨提升芝麻油和芝麻饼品质技术、分级压榨生产半脱脂食用芝麻产品技术、芝麻油多环芳烃高效吸附净化脱除技术,由芝麻油脚提取富含芝麻木酚素的芝麻磷脂工艺技术,并集成应用。


1.5 2017年度获中国商业联合会科学技术奖

花生加工特性研究与品质评价技术创新与应用(特等奖)

自主创制了花生加工特性指标快速检测新技术新设备,首次明确了我国花生加工特性指标与制品品质的关联机制;首次按加工用途对我国花生品种进行了科学分类,筛选出加工专用品种,构建了花生专用品种与加工特性基础数据库,填补了国内外空白。


1.6 2018年度获中国粮油学会科学技术奖项目

(1)大豆7S,11S蛋白质提取及低聚肽的研究和新型智能化装备开发与应用(一等奖)

项目解决了传统大豆分离蛋白存在的颜色不良、豆腥味重和溶解度低等问题,攻克了多级定向酶解、低聚肽分子量控制和功能性肽片段保留等关键技术,提高了大豆低聚肽的纯度和透明度,解决了低聚肽生产成本高、耗能大、扬尘、冲溶性差、分子量不均匀、功能性不明确和食用安全等难题;实现了塔内富集、成粒。自主设计建成年产1500t低聚肽生产线,达到国际先进水平。

(2)核桃油加工关键技术创新及产业化(一等奖)

针对我国核桃油产品结构单一、资源利用率低和加工技术落后等难题,破解了铁核桃剥壳分离难题,首创了核桃色选分离、调质和低温压榨关键制备技术与工艺,利用近红外光谱技术快速检测核桃成分,自主研发了核桃乳关键加工技术与设备,实现了产业化,经济和社会效益显著。


1.7 2018年度获国家技术发明奖项目

生物法制备二十二碳六烯酸油脂关键技术及应用(二等奖)

该项目由南京工业大学等单位研发,发明了从菌种定向选育、发酵过程控制与放大到油脂提取精制的成套绿色工业化生产工艺,率先实现了裂殖壶菌来源的高品质DHA油脂的规模化生产;同时突破了裂殖壶菌规模化生产DHA的技术瓶颈,整体技术处于国际领先水平。油脂行业大力组织该项技术的推广,取得很好成效,已在多家企业成功应用,产品远销海内外。


2 油脂加工学科国外研究进展

近年来,新材料、农业生物技术、工程装备等学科研究进展推进了油脂加工学科的进步。新技术、新装备的应用有力推进了油脂加工技术的革新升级。


2.1 高效低耗的绿色制油技术革新不断

(1)膜分离技术在油脂加工行业得到很好的应用

膜超滤技术的应用使脱胶和脱色工艺合二为一,省去了传统工艺中的诸多工序,降低了脱色的白土用量,精炼得率大为提高。大豆卵磷脂膜分离技术的应用,较传统的丙酮萃取工艺,能源消耗少、技术流程简单。美国艾奥瓦大学发明了第一个用于分离脂肪酸的膜,这种膜根据脂肪酸双键数目的多少决定分子半径的原理,可以快速分离低纯度顺式混合脂肪酸或顺式脂肪酸酯。该技术有望替代蒸馏,冻化尿素包合等分离手段用于脂肪酸分离。另外用膜生物反应器(MBR)技术处理油厂污水,可降低废水生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS)含量。

(2)纳米中和技术

纳米中和技术不改变现有精炼生产线,只要在原有线路上做较小的改动后加装高压泵和纳米反应器即可,原有精炼工艺和纳米中和技术可以互相切换。采用纳米中和技术后可以降低磷酸用量90%,降低碱液用量30%~50%,提高油脂精炼率0.2%~0.4%,降低硅藻土和白土用量,节省蒸汽。

(3)超临界/亚临界提取技术的应用

目前,全世界已有超过125家工厂使用超临界技术,大多数使用的是超临界CO2技术。亚临界制油技术已实现了产业化。

(4)纯CO2制冷代替氟利昂和氨为冷媒制冷在食品专用油脂生产中的应用

斯必克(SPX FLOW)流体公司旗下 Gerstenberg Schroeder 品牌的人造奶油起酥油生产设备,采用纯CO2制冷的Nexus系列激冷机已在世界上推广应用,大幅减少对大气的污染,保障了生产安全。我国也分别于2017年和2018年在嘉里粮油(天津)有限公司和不二制油(肇庆)工厂进行了纯CO2制冷的应用。


2.2 重视油脂安全和营养基础研究,引领行业发展

目前北美油脂加工企业通过工艺和设备改进、生产规模的扩大及废水再利用,用水量与20世纪相比较约减少了50%。针对反式脂肪酸、3-氯丙醇酯、缩水甘油酯、氧化聚合物、多环芳烃等进行了系统研究,制定了一系列检测和控制方法并已投入应用。高效、高准确性、高通量的脂类化合物分析鉴定方法的研究突破,大大促进了脂质代谢、脂质生物功能和脂质营养研究。开发适度精炼技术,在消除不良组分的同时最大程度地保留了营养物质,开发出了多种物理和化学适度精炼技术,例如硅土精炼、生物精炼、膜精炼、混合油精炼等。


2.3 油脂生物制造技术长足发展,对产业发展产生深远影响

随着工业生物技术的发展,微生物油脂不但在发酵技术上,而且制炼油技术都在不断取得新的进展,利用微生物生产功能性油脂已经成为当今产业一大亮点。微生物油脂除了作为婴幼儿配方食品用油,在食用油脂市场上的占比也有变化,欧美和日本已有相关产品上市,产品的消费者从婴幼儿等特殊人群扩展到了所有人群,带来食用油行业和食品行业的新发展,正在形成一个大产业。

经过几十年的努力,利用育种技术和基因技术培育高油酸的花生油、葵花籽油、菜籽油、红花籽油均已经商业化。高油酸菜籽油、高油酸葵花籽油已在欧美发达国家被逐渐用于煎炸,如德国的Goodfry油、澳大利亚的Monola油。另外,全球高油酸大豆的种植面积、加工和贸易正在不断扩大。

利用基因工程技术培育油料新品种取得进展。澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和美国嘉吉利用基因技术,将海藻中的DHA、EPA基因转移到油菜籽中,所开发的菜籽油DHA含量可达15%,超过鱼油中DHA含量,并已进入测试和监管部门审批阶段,预计2020年后进入市场;美国正在开展利用转基因技术增加甘蔗和甜高粱的茎干和叶中油脂的积累来生产生物柴油。


2.4 基于生物技术的新型油脂加工技术逐步应用推广

酶技术在油脂行业应用不断扩大。酶脱胶技术已被广泛用于植物油的精炼中,具有节能减排、提高油脂得率等诸多优势;酶促酯交换技术的应用可提高脱酸油产品的得率,有利于环境保护。发明了适用于催化不同酸值油脂生产生物柴油的脂肪酶,可以将不同游离脂肪酸含量的低值油脂与甲醇反应生产生物柴油。

经过生物技术改造的微生物油脂得到推广。富含ω-3脂肪酸的微生物油脂已实现了商业化生产,主要产品是富含EPA和DHA的油脂;适用于煎炸的微生物油脂也已实现了商业化生产。微信图片_20220218141721.jpg


3 我国油脂加工学科与国外的差距及原因

3.1 基础研究

脂质组学、脂质营养健康等基础领域的研究近年来被国内研究者重视,大量研究表明,油脂的营养不但涉及能量、脂肪酸平衡,还与天然甘油三酯的结构、链长以及其中脂溶性微量伴随物密切相关,与油脂加工业联系不够紧密。国内相关的研究者多为公共营养学背景,而国外相关研究多为油脂加工、营养卫生领域专家的合作研究,实验更具针对性,结论更具权威性。


3.2 综合利用

油脂加工企业在完成了规模发展后,综合利用技术已成为企业发展的重要途径之一。同时,综合利用也是我国油脂行业可持续发展战略的重要途径。但我国对油脚、磷脂、脱臭馏出物、废白土、油料皮壳、蛋白乳清、豆渣、胡麻胶等副产品的整体利用率不足10%。

大豆压榨行业的主要产品大豆饼粕仍然以作为饲料原料为主,油料蛋白开发利用技术仍需加强。

我国花生加工中蛋白变性严重,虽然已经相继建设了一些低温制油和低温脱溶花生蛋白生产线,但占比仍需提高。


3.3 产业链延伸、产品多元化

国外油脂加工企业大多拥有完整的产业链,以此增强竞争力。我国油脂加工业油料加工产品结构单一,主要为油脂和饼粕。我国虽有大豆蛋白、磷脂、脂肪酸、植物甾醇、天然维生素E、蛋白肽等综合利用产品,但规模尚小且均存在品种和高附加值产品少、收率低、档次低等问题。不少产品至今尚无完整、统一的质量标准,产品质量参差不齐。

食品专用油脂是食用油脂的深加工产品,我国食品专用油脂年产量已经达到300万t,但存在品种品类不齐全的问题,相关核心技术、生产装备仍被国外垄断,尚无统一、完整的国家质量标准体系,产品质量也是参差不齐。


3.4 新材料、新技术的应用

与国外油脂加工业相比,新材料、新技术在油脂加工中应用相对滞后。国内大型油脂加工企业的消耗指标已经达到国际先进水平,但由于新材料、新技术的应用不够,一些中小规模企业的消耗指标仍然过高。另外,除了己烷之外,更加安全、环保的新溶剂(如异己烷、异丙醇、乙醇等)、酶法制油、酶法精炼等虽然已获得应用,但规模仍然不大。


3.5 机械装备的智能化水平

我国食用植物油加工装备总体水平有了很大提高,单线的生产规模得到快速提升,机械装备达到和接近国外同类技术先进水平,但大宗油料和小品种油料的设备通用化现象突出,品种规格较单一,专用化设备开发滞后,自主创新能力不强,产品低值高损现象明显,设备的运行稳定性和自动化、机电一体化尤其是智能化水平还有待进一步提高。


3.6 学科建设

油脂加工学科属于大食品范畴,目前国内有食品院系及研究所300余所,涵盖内容很广,适合培养宽口径全面型人才,但多数高校只是将油脂加工作为食品科学与工程专业中的一个方向,设置油脂加工学科的高校并不多,应用型人才培养难度较大,人才结构性矛盾比较突出。


作者:中国粮油学会油脂分会何东平、王瑞元等

原载:《2018-2019粮油科学技术学科发展报告》(中国科学技术出版社,2020年7月,第106-111页)



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1 杨正瓴

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