食用油充氮保鮮技術

谷物安全是食品安全的重要組成部分，關系到人民的生活和健康。食用油在接觸氧氣、水分和污染物時會發生劣變反應，水和甘三酯反應生成甘二酯和游離脂肪酸，氧氣和不飽和脂肪酸反應生成過氧化物，進一步降解為聚合物、短碳鏈酸、醛，導致油脂品質下降。為了保障油脂品質，通常向精煉食用油中添加人工合成抗氧化劑TBHQ，但添加人工合成抗氧化劑存在安全風險。氮氣能隔離水分和氧氣，對油脂起保護作用目前食用油充氮的方式有油罐氮封、輸油管道充氮、灌裝充氮。本文對這3種充氮方式進行介紹，對充氮過程中存在的問題進行討論，并列舉了延長食用油貨架期的措施，以供同行參考。1中間暫存罐油罐區內成品油罐容積大，放油油流量大，遠大于小(中)包裝灌裝線的需要，需要配中間暫存罐。氮氣因密度小于油氣密度而浮在油氣(霧)上面形成氮氣層，所以把氮氣吹入油罐上部空間進行氮封。生產調和油要按市場對油品需求配置各種小品種油的油罐及調和油油罐，對各個小油罐和輸油管充氮，控制油罐內部空間含氧量和儲油溶氧量。1.1罐內氮氣壓力罐體氮封在油罐頂部充氮氣，根據內部氣壓自動補充氮氣，隔離罐體內油脂與空氣，延長油脂質保期。油罐氮封裝置是在油罐罐頂分別安裝氮封閥、泄壓閥和呼吸閥。氮封閥安裝在DN25～DN40管道(按進出氣置換時間計算管徑)，選用自力式壓力調節閥和壓力表，設定氮封閥的壓力在1kPa;設定泄壓閥的壓力在2kPa;為了油罐安全，安裝呼吸閥，設定壓力在1kPa。在油罐內部油脂上面空間里維持1kPa氮氣層。在進油時，油面上升氣相空間減小，氮氣壓力上升，上升到2kPa時供氮閥自動關閉，而泄壓閥自動開啟，排出多余的氮氣，使氮氣壓力下降到設定值1kPa。在放油時，放油速度快，氮氣供應量不足，罐內壓力下降，在達到-290Pa時，呼吸閥自動開啟吸入空氣，避免油罐變形。供氮閥帶薄膜執行機構，控制閥后壓力，利用閥后氮氣壓力為動力源，引入壓力閥薄膜執行器來控制壓力閥芯位置，改變流經閥門氮氣流量，使閥后氮氣壓力保持恒定，調節供氮壓力和流量，壓力值設定在1kPa。在罐頂進氮氣管道上安裝一個調節閥，在罐頂另一個出口管安裝在線取樣器，并連接測氧分析儀和傳感器，控制充氮管道閥門。泄壓閥選自力式調節閥，控制閥前壓力，調節彈簧的預壓縮量來調節泄氮壓力，避免氮封閥啟閉頻繁。美國PSM管理要求油罐維持氮氣壓力在-750～1750Pa、氮氣濃度95%，置換油罐存留空氣，充氮排氣經放空閥排出，一般在5～8min，置換完畢關閉閥門。呼吸閥壓力在128Pa，在罐內壓力達到200～300Pa時，關閉充氮球閥和調節閥。對油罐系統觀察1h看壓力是否下降，如果下降，要及時補充氮氣。1.2罐區統一氮封在成品油罐區所有油罐上方敷設一根DN100～DN150管道(管徑按照換氣時間計算)，一端和供氮閥連接，每個油罐供氮管與供氮主管聯接，罐區全部油罐的氣相聯通在一套氮封系統中。在油脂灌裝線配置的暫存罐和調和罐，各個油罐同時進行不同接收和放油的作業，控制所有油罐處在一個氮封系統內，測定系統含氧量，控制含氧量在5%左右。2分子充氮鼓泡器在輸油管道上充氮，氮氣與油進常溫小分子充氮鼓泡系統，該系統由壓力調節器、流量控制器、流量計、過濾器、單向閥和強力混合器或小分子充氮鼓泡器組成。在線灌裝前管道充氮，充氮鼓泡精度在食品級0.5u，控制進氮氣壓力比油壓高0.03MPa，排出油脂所含氧氣和微量水雜，在油脂灌裝后，從油層內部上升的氮氣逼走PET油瓶內空氣，起到隔絕接觸，提高PET油瓶內的壓力。3用在線汽油瓶裝一個油瓶，灌溉3.1實際氮氣濃度從制氮機出來的氮氣濃度在99.9%，對灌裝車間內油罐和管道充氮實際氮氣濃度在99.5%左右。油瓶在灌裝好油后剩余的空間存在少量空氣，在壓蓋前快速用氮氣吹入，氮氣吹到瓶內在油表面上形成氣旋渦帶走空氣，按含氧量6%操作，但是實際含氧量很難檢測出。3.2萃取氮滴注在線灌油后對油瓶滴液氮，液氮濃度達到99.99%。先按瓶內殘留空間計算好滴液氮量，在液氮汽化膨脹后逼走空氣，這樣要求瓶坯強度高。4問題和討論4.1灌裝溫度對pet瓶性能的影響在25℃以下滴液氮，瓶內顯微正壓;在15℃以下癟瓶、在30℃脹瓶。一般灌裝大豆油和葵花籽油溫度在25～28℃，灌裝調和油(棕櫚油)溫度在(32±2)℃，瓶坯質量在90～100g。當灌裝溫度大于等于30℃時有輕微的變形PET瓶因為牢固、輕質、低成本和透明成為油瓶的主流材質。原5L的PET瓶坯標配質量在110g，考慮充氮和節省成本，逐漸降到90g。PET材質中大分子含有酯基，對水分有親和力，水分高時，制瓶后PET相對分子質量下降，帶色、變脆。所以要求制瓶前進行高溫(160～180℃)干燥3～4h，回收料比例不能超過25%。PET瓶的阻隔性能對油脂質保期有影響。PET對氧氣的透過系數是50～90cmPET吸收315nm以下中短波段的紫外線為提升瓶蓋和瓶口的密封性能，在使用前將瓶蓋儲存在高于18℃溫度下24h。4.2氮氣出口溫度(1)鋼瓶供氮(2)液氮罐供氮:液氮容量大，單個液氮罐容量為5m(3)制氮機供氮:要求氮氣出口溫度在5～25℃。經過兩次減壓并通過汽水分離器，充氮管道設置球閥和調節閥，控制充氮壓力在0.3～0.5MPa。4.3空氣進入油罐或第三方油罐視野采取連續充氮存在氮氣消耗量大;罐內氮氣流動汽提油層上空間的水汽，增加工廠廢氣處理的負荷。如果罐內油層下降太快和排氣速度過快，空氣可進入油罐上層空間。盡管存在這些問題，由于沒有更好的充氮系統替代，所以連續充氮系統仍在使用。4.4油罐的充氮位置從油罐頂部充氮比底部充氮對油品影響小5延長食用樣品的使用壽命措施5.1灌裝線生產好油液氮水解氧的效果從精煉車間出來的成品油酸價(KOH)為0.05～0.06mg/g、色澤Y5～6/R0.6。在油罐和油管充氮，制氮機供氮濃度99.9%，壓力維持在980Pa。在灌裝前檢測油脂酸價(KOH)≤0.1mg/g，過氧化值≤5mmol/kg。在灌裝線灌油后直接對油瓶滴液氮，按內部存留空間計算好滴液氮量，在膨脹后趕走空氣，要求瓶坯有一定的強度。在實際生產過程中，氮氣是不可能把油脂中全部溶解氧排出，氧氣在微量水雜下起水解反應。在生產中盡可能降低溶解氧和密封更好。油脂灌裝線生產是以銷定產，對每批次包裝油，按18個月，存留12瓶，每個月跟蹤化驗酸價和過氧化值，對超市貨架上油脂在6個月后進行不定期的抽檢，在12個月后化驗指標，銷售部門根據理化指標采取促銷措施。有的公司在輸油管道充氮，在油脂灌裝后不充氮，在超市貨架3～6個月，3個月后定期抽檢，6個月后沒有銷售的油下架。5.2罐體及罐體控制設計油脂包裝線一定要注意灌裝流程的連貫性、全自動化、避免環節缺失，灌裝線的產能按銷售量的3倍，達到高峰期銷售的需求。(1)油罐氮封對于儲油時間較長，在油罐頂部充氮壓力為0.15MPa，同時對油罐下部充氮，充氮壓力高于油壓0.05MPa及以上，采取飽和充氮，定期取樣檢測含氧量，如果含氧量高，補充氮氣。將呼吸閥壓力設在900～1000Pa，氮氣濃度達到92%以上，在高溫或低溫下，罐內壓力太大而釋放緩慢或壓力過小空氣補充不足極易出安全事故。所以把呼吸閥壓力設置在250Pa，罐內氮氣濃度在85%～90%安全。在高溫或低溫天氣監測罐內的氮氣濃度變化，把呼吸閥的數量設置2～4個，保證過高的壓力通過呼吸閥排出及過低的壓力下得到補充空氣。壓力控制:在罐頂安裝傳感器和調節閥，注氮設置壓力值為125Pa。在油罐放油時，液面下降，空間壓力下降，要充氮，在進油時，壓力上升，超過設置壓力的氮氣從排空閥排出。濃度控制:濃度控制適合無密封油罐，用氧氣分析儀直接測定油罐上層含氧量，感應激活充氮。對高端油脂如嬰幼兒食品用油油罐，油罐內含氧量控制在5%，要求油罐耐壓好、連接件高度密封，定期取樣檢測含氧量。如果油罐的密封性差，無法做到含氧量在5%以下，對分批進油的油罐，為了控制含氧量在5%以內，除頂部氮封外，在油罐內設計氮氣攪拌均質。(2)暫存罐對灌裝線配置的油罐，存放油時間1～2d，靜置油脂氧化慢，氮封要求不是很嚴或不加氮封。(3)強制性油管充氮從精煉油廠或成品油罐出來的油，在輸油管道采取氮飽和系統或強制性充氮，采取小分子鼓泡系統充氮，控制壓力0.5MPa降低油中含氧量，避免輸送過程中氧氣進入。在包裝灌裝前緩沖罐調溫，調溫后在管道再次強制均質充氮，進入緩沖罐，如果緩沖罐體積大，增加氮封，如果體積小，可以不加氮封。(4)瓶口添加瓶口氣旋充氮很難保證含氧量5%。采取瓶口滴液氮，能達到控制含氧量在5%以內。(5)氮封成本采用鋼瓶液氮，在現場轉化為氣氮，價格在900元/瓶，充氮成本液氮在1.8元/t，氣氮在1.6元/t。但是氣氮瓶壓力在1.6MPa，屬于特種容器，使用費用增加。雖然液氮比氣氮成本高0.2元/t，但是使用安全方便。這樣確保油瓶內含氧量在5%以內，保證18個月的質保期。(6)油罐罐體處理對油罐做好防腐處理，對管壁和罐底進行除銹達St3級;或用硼酸溶液噴涂，靜置12h，再用植物油刷兩遍，第三遍用大豆油刷。用0.05%NaOH均勻噴灑在罐底內表面，靜置24h，用刷子刷，用清水沖洗，最后用風機吹干。完成后充壓縮空氣0.1MPa，保持15min做氣密性實驗。氮氣管材質為無縫鍍鋅管或不銹鋼無縫鋼管，法蘭墊片厚度20mm，橡膠材質。5.3高壓旋轉噴口噴射非織造布鑒于國產的氣液混合器的混合效果不理想，進口的氣液泵和小分子氣液鼓泡系統價格高。采取旋回式氣液混合型微納米氣泡發生器，進入發生器的氣液混合流體進行高速旋轉，在發生器中部形成負壓軸，利用負壓軸的吸力將液體中混合的氣體或外部接入的氣體集中到負壓軸上，高速旋轉