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用​乌​桕​脂​生​产​类​可​可​脂​的​研​究​进​展​和​前​景

媒体:中国油脂  作者:时宏  郭洪 2014/7/18 20:28:35

     摘要:本文论述了与天然可可脂结构相近的乌桕脂的经济价值,及国内外类可可脂生产技术的进展,作者结合实践经验指出用乌桕脂生产类可可脂需要解决的技术难题,分析了国产类可可脂的市场前景,认为借助边缘科学用乌桕脂制取类可可脂替代昂贵的进口产品的技术难题均可以解决。
    巧克力的主要原料纯可可脂产于热带地区,由于区域和气候的局限性,可可脂的产量远不能满足世界巧克力的消耗需求,科技工作者多年来一直在探索天然可可脂的代用品,由于纯可可脂结构独特,仿制难度大,涉及到油脂化学和加工工程方面的许多新课题,是世界油脂科技的尖端项目,其技术关键在于如何用低廉易得原料获得质优价廉的可可脂代用品。     
    在气候不适合种植纯可可脂类植物的我国,却有分布广泛的乌桕脂,乌桕脂与纯可可脂的主要分子结构相同,即含有80%以上的POP型甘三酯,与纯可可脂有良好的相融性,
是纯可可脂不可多得的代用品,是我国生产类可可脂(CBE)的最佳原料。由于世界纯可可脂资源短缺,价格昂贵,国内外在生产高档巧克力时一般都要掺入40—80%的类可可脂来降低原料成本,不会影响巧克力品质。
    我国从八十年代开始对乌桕脂食用开发进行了大量的研究, 特别是在乌桕脂的食用安全性方面做了重要的工作,从乌桕脂食用的历史,乌桕含毒性成份分析,科学实验等方面进行了论证,对乌桕脂制取类可可脂在急性毒性,亚急性毒理学,诱变毒性细菌致突变性(8),细胞遗传毒性,胚胎毒和畸胎毒性,显性致死突变试验方面进行了研究,均证实以乌桕脂制取类可可脂的食用是安全无害的。1990年第六届全国乌桕科技学术讨论会上制定了乌桕脂食用的安全标准,但乌桕脂生产类可可脂在技术方面的难题未能解决,目前我国巧克力油仍依赖进口,因此尽快解决用乌桕脂生产类可可脂的技术难题,不仅可替代进口,节约外汇,还能大大提高乌桕的经济价值,带动乌桕产出地(大多为贫困地区)的经济发展。
1. 可可脂产品特点及用途
    可可脂是生产高档巧克力食品的主要原料之一。常用的生产纯巧克力原料配方为:45%-54%的蔗糖,33 %~ 37 % 的各种可可脂,10 %左右的可可粉,1 % 左右的乳化剂和少量香精等。决定巧克力产品质量和价格的主要因素是可可脂。可可脂分为纯可可脂、类可可脂和代可可脂三种。
2.国内外类可可脂(CBE)技术发展状况
2.1国外技术发展情况
    目前国际市场类可可脂产品主要有荷兰洛德斯.可罗科兰公司生产的Coberine(卡宾)类可可脂,一直被视为评估各种类可可脂产品质量的标准,英国尤力勒非尔公司的Codeline(柯布林)类可可脂,巧克力消费大国瑞士Sais公司生产的Calvetta类可可脂,日本旭电化工业株式会生产的Fantom100类可可脂,马来西亚Specialty Fats公司的产品等,其主要采用的工业生产技术为分提技术,酯交换技术或调和型技术:
    分提技术很多,有表面活性剂分提﹑快(慢)速干法分提﹑粉末晶种干法分提﹑湿法分提﹑二次湿法分提﹑干法兼湿法分提和过冷度真空法溶剂结晶分提等,其原理是根据油脂熔点利用物理方法将不同结晶特性的油脂分离,不足之处熔点过高和过低的都是副产品,类可可脂产品得率低,会增加生产成本。
    酯交换技术使油脂进行甘油三酯的分子重排,提高产品得率。酯交换技术方法很多,按催化剂分为化学法和酶促法。酶促酯交换技术已成为国内外科研攻关的重点,酶促反应温和专一,催化效率高,是该领域的发展方向,但因酶活性及稳定性,反应器等技术未突破,尤其是使用酶催化剂的成本高,很难与现在已广泛使用的化学方法竞争,进入工业化生产还有相当困难,人们正在寻找提高酶反应速率的优质介质,如超临界二氧化碳酶促酯交换技术等。
    另外,很多生产企业还将两个技术混合使用,或将多种油脂混合后再采用改性技术得到产品,也称为调和型技术。  
2.2国内类可可脂技术的发展
    国内从80年代开始进行类可可脂的研究,原料主要为乌桕脂,这个领域成为当时研究的热点,完成了乌桕脂资源调查,推广了高产栽培技术和乌桕皮仁油分离专利技术,在乌桕籽壳仁分离工艺改进上皮油中含仁油小于0.2%,达到第六届全国乌桕科技学术讨论会上制定的标准,保证了乌桕脂的食用安全。用乌桕脂制取类可可脂的技术研究成果很多,如江西工业大学取得了四个小试国家专利:干法分提﹑干法兼湿法分提﹑表面活性剂分提﹑调和型类可可脂技术;上海油脂科研所不仅拥有一次湿法分提---利用半精炼乌桕脂制取类可可脂的方法及其分提塔搅拌装置(中试)的国家专利,还获得国外专利,并在乌桕脂的食用安全性方面做了大量的工作,为乌桕脂在类可可脂的开发食用做出了贡献,但由于类可可脂得率仅高于50%,几乎产生一半副产品不能进一步开发利用,生产成本成倍增加,影响到该技术的经济效益。江西师范大学完成了二次湿法分提的专利;桕籽浸出法(中试)在陕西安康地区化工厂完成。目前仍有大学和研究单位在进行研究。
    由于以乌桕脂制取类可可脂技术的发展及其良好的经济前景, 80年代中开始投入上亿元资金建了32家类可可脂厂,产量大都在300t/a,虽已成功解决了乌桕脂为原料生产类可可脂食用安全性问题,但由于当时在产品得率,分提工艺设备,适合乌桕产量的小型脱臭设备及工艺等方面均存在未能解决的技术难题,生产成本高,类可可脂的结晶性能不好,表现在巧克力制造中冷却慢,不易脱模,在巧克力货架期内表面起霜斑及巧克力不硬不脆等问题,国内的类可可脂厂多数相继停产或转产,用乌桕脂制取类可可脂的生产90年代后进入了低潮,目前的研究热点集中在高效分提技术和酶促酯交换技术方面等。
    笔者从1983年开始研究油脂结构和以乌桕脂为原料的酯交换技术,获得国家发明专利,1990年与东北一厂合作以乌桕脂为原料批量生产类可可脂100多t,当时采用酯交换分提调和技术已成功解决产品得率低的技术难题,类可可脂得率可达到98%以上,参照当时国外类可可脂的产品质量制定企业标准生产,类可可脂产品在制作巧克力的使用性能方面均达到要求,易脱模,结晶细腻,口感好,不起霜斑。但由于受到当时国内找不到3 t/d-5 t/d小型脱臭设备和高效自动分提设备的限制,加之资金所限,本厂无脱色脱臭设备,产品要发到外地加工,其脱色脱臭设备性能差,影响了类可可脂产品气味,又远离原料产地,分提设备自动化程度低,工人劳动强度大,生产成本高,生产类可可脂100多t收回投资后合作停止。
    1996-1998年笔者在马来西亚工作时,进行油脂酯化产品研究开发,同时还参观考察了马来西亚几个大型棕榈油分提厂(400t/d~4000t/d),了解到能够在竟争中取胜的分提自动化设备和生产工艺及设备厂家,1998年笔者归国后在广州独立设计负责建造了国内最大的年产6000t的单甘酯厂;后又负责完成了3000t单甘酯分子蒸馏设备的改造调试。该厂当年立项,当年投产,经济效益显著。对边缘科学的研究实践使我学习借鉴到数十年来一直在萦思梦绕着我的类可可脂生产技术难题的解决方法,终于找到了在降低生产成本的前题下,解决特别适合我国乌桕产区原料规模的3t/d~5t/d的类可可脂脱臭小型设备和高效自动化分提设备难题的途径。
3. 市场分析
3.1 国际市场分析
    巧克力食品不仅热量高而且营养丰富。在国外发达国家,巧克力食品的消费量很大。美国每年消费的纯可可脂就有20万t,瑞士和奥地利每年人均巧克力消费高达14kg,欧美和中东地区是各种可可脂的主要市场。在发展中国家,巧克力食品的消费水平也在逐年提高,食品店及超级市场都设有巧克力食品专柜。巧克力食品的质量和价格主要取决于原料油——可可脂,纯可可脂因受气候等限制,不能满足市场需求,因此高档巧克力生产通常是在纯可可脂中掺入40%~80 % 的类可可脂。由于可用于类可可脂生产的油脂大多产于热带和亚热带地区,类可可脂的产量也会受到其限制,仍不能满足市场需求,人们又发展了用大宗油脂生产代可可脂的技术,但代可可脂在结构上不同于纯可可脂,只能生产低档巧克力。
3.2国内市场分析
    近年来巧克力食品广泛进入我国的各级食品市场,全国巧克力食品生产厂家有300多家,年产巧克力食品14万t,一般巧克力食品厂年需要各种可可脂100t~400t,全国年需求量约为各种可可脂5万t左右。随着人们对产品质量的要求的逐渐提高,巧克力食品出现了优质产品、高档产品和名牌产品的竟争,用代可可脂等生产的低档巧克力正在逐渐被用纯可可脂和类可可脂生产的高档巧克力所取代。类可可脂是生产高档巧克力食品的主要原料之一,由于我国尚未形成类可可脂的规模生产,每年需要进口各种可可脂3万t以上用于生产高档巧克力。进口类可可脂售价在1.2万元/t—1.8万元/t,而作为原料的乌桕脂价格不到3000元/t,其生产技术一旦应用,将产生显著的经济效益。
    根据我国乌桕产量分布和原料供应状况,新建类可可脂厂生产规模暂时可为原油处理量1500t / a,设备投资约600万元,每年生产类可可脂产品1400t,生产副产品100t,经处理后用于生产食品乳化剂,如分子蒸馏单甘酯或斯盘,其可添加到类可可脂中保护类可可脂的V型晶型,更好地改善类可可脂的使用性能。随着以乌桕脂生产的类可可脂被市场认可,乌桕脂的经济效益提高,必将激发乌桕产地的种植热情,乌桕脂产量的增加为逐步扩大类可可脂生产规模创造条件。
    类可可脂市场广阔,国内巧克力生产厂家多年一直期盼着质优价廉的国产类可可脂取代昂贵的进口产品,使优质巧克力能被更多的人接受,用乌桕脂制取类可可脂先进的生产技术是这一愿望实现的保证,国产质优价廉的类可可脂替代昂贵的进口产品的技术条件已成熟。

 

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