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      用?烏?桕?脂?生?產?類?可?可?脂?的?研?究?進?展?和?前?景

      媒體:中國油脂  作者:時宏  郭洪 2014/7/18 20:28:35

           摘要:本文論述了與天然可可脂結構相近的烏桕脂的經濟價值,及國內外類可可脂生產技術的進展,作者結合實踐經驗指出用烏桕脂生產類可可脂需要解決的技術難題,分析了國產類可可脂的市場前景,認為借助邊緣科學用烏桕脂制取類可可脂替代昂貴的進口產品的技術難題均可以解決。
          巧克力的主要原料純可可脂產于熱帶地區,由于區域和氣候的局限性,可可脂的產量遠不能滿足世界巧克力的消耗需求,科技工作者多年來一直在探索天然可可脂的代用品,由于純可可脂結構獨特,仿制難度大,涉及到油脂化學和加工工程方面的許多新課題,是世界油脂科技的尖端項目,其技術關鍵在于如何用低廉易得原料獲得質優價廉的可可脂代用品。     
          在氣候不適合種植純可可脂類植物的我國,卻有分布廣泛的烏桕脂,烏桕脂與純可可脂的主要分子結構相同,即含有80%以上的POP型甘三酯,與純可可脂有良好的相融性,
      是純可可脂不可多得的代用品,是我國生產類可可脂(CBE)的最佳原料。由于世界純可可脂資源短缺,價格昂貴,國內外在生產高檔巧克力時一般都要摻入40—80%的類可可脂來降低原料成本,不會影響巧克力品質。
          我國從八十年代開始對烏桕脂食用開發進行了大量的研究, 特別是在烏桕脂的食用安全性方面做了重要的工作,從烏桕脂食用的歷史,烏桕含毒性成份分析,科學實驗等方面進行了論證,對烏桕脂制取類可可脂在急性毒性,亞急性毒理學,誘變毒性細菌致突變性(8),細胞遺傳毒性,胚胎毒和畸胎毒性,顯性致死突變試驗方面進行了研究,均證實以烏桕脂制取類可可脂的食用是安全無害的。1990年第六屆全國烏桕科技學術討論會上制定了烏桕脂食用的安全標準,但烏桕脂生產類可可脂在技術方面的難題未能解決,目前我國巧克力油仍依賴進口,因此盡快解決用烏桕脂生產類可可脂的技術難題,不僅可替代進口,節約外匯,還能大大提高烏桕的經濟價值,帶動烏桕產出地(大多為貧困地區)的經濟發展。
      1. 可可脂產品特點及用途
          可可脂是生產高檔巧克力食品的主要原料之一。常用的生產純巧克力原料配方為:45%-54%的蔗糖,33 %~ 37 % 的各種可可脂,10 %左右的可可粉,1 % 左右的乳化劑和少量香精等。決定巧克力產品質量和價格的主要因素是可可脂??煽芍譃榧兛煽芍?、類可可脂和代可可脂三種。
      2.國內外類可可脂(CBE)技術發展狀況
      2.1國外技術發展情況
          目前國際市場類可可脂產品主要有荷蘭洛德斯.可羅科蘭公司生產的Coberine(卡賓)類可可脂,一直被視為評估各種類可可脂產品質量的標準,英國尤力勒非爾公司的Codeline(柯布林)類可可脂,巧克力消費大國瑞士Sais公司生產的Calvetta類可可脂,日本旭電化工業株式會生產的Fantom100類可可脂,馬來西亞Specialty Fats公司的產品等,其主要采用的工業生產技術為分提技術,酯交換技術或調和型技術:
          分提技術很多,有表面活性劑分提﹑快(慢)速干法分提﹑粉末晶種干法分提﹑濕法分提﹑二次濕法分提﹑干法兼濕法分提和過冷度真空法溶劑結晶分提等,其原理是根據油脂熔點利用物理方法將不同結晶特性的油脂分離,不足之處熔點過高和過低的都是副產品,類可可脂產品得率低,會增加生產成本。
          酯交換技術使油脂進行甘油三酯的分子重排,提高產品得率。酯交換技術方法很多,按催化劑分為化學法和酶促法。酶促酯交換技術已成為國內外科研攻關的重點,酶促反應溫和專一,催化效率高,是該領域的發展方向,但因酶活性及穩定性,反應器等技術未突破,尤其是使用酶催化劑的成本高,很難與現在已廣泛使用的化學方法競爭,進入工業化生產還有相當困難,人們正在尋找提高酶反應速率的優質介質,如超臨界二氧化碳酶促酯交換技術等。
          另外,很多生產企業還將兩個技術混合使用,或將多種油脂混合后再采用改性技術得到產品,也稱為調和型技術。  
      2.2國內類可可脂技術的發展
          國內從80年代開始進行類可可脂的研究,原料主要為烏桕脂,這個領域成為當時研究的熱點,完成了烏桕脂資源調查,推廣了高產栽培技術和烏桕皮仁油分離專利技術,在烏桕籽殼仁分離工藝改進上皮油中含仁油小于0.2%,達到第六屆全國烏桕科技學術討論會上制定的標準,保證了烏桕脂的食用安全。用烏桕脂制取類可可脂的技術研究成果很多,如江西工業大學取得了四個小試國家專利:干法分提﹑干法兼濕法分提﹑表面活性劑分提﹑調和型類可可脂技術;上海油脂科研所不僅擁有一次濕法分提---利用半精煉烏桕脂制取類可可脂的方法及其分提塔攪拌裝置(中試)的國家專利,還獲得國外專利,并在烏桕脂的食用安全性方面做了大量的工作,為烏桕脂在類可可脂的開發食用做出了貢獻,但由于類可可脂得率僅高于50%,幾乎產生一半副產品不能進一步開發利用,生產成本成倍增加,影響到該技術的經濟效益。江西師范大學完成了二次濕法分提的專利;桕籽浸出法(中試)在陜西安康地區化工廠完成。目前仍有大學和研究單位在進行研究。
          由于以烏桕脂制取類可可脂技術的發展及其良好的經濟前景, 80年代中開始投入上億元資金建了32家類可可脂廠,產量大都在300t/a,雖已成功解決了烏桕脂為原料生產類可可脂食用安全性問題,但由于當時在產品得率,分提工藝設備,適合烏桕產量的小型脫臭設備及工藝等方面均存在未能解決的技術難題,生產成本高,類可可脂的結晶性能不好,表現在巧克力制造中冷卻慢,不易脫模,在巧克力貨架期內表面起霜斑及巧克力不硬不脆等問題,國內的類可可脂廠多數相繼停產或轉產,用烏桕脂制取類可可脂的生產90年代后進入了低潮,目前的研究熱點集中在高效分提技術和酶促酯交換技術方面等。
          筆者從1983年開始研究油脂結構和以烏桕脂為原料的酯交換技術,獲得國家發明專利,1990年與東北一廠合作以烏桕脂為原料批量生產類可可脂100多t,當時采用酯交換分提調和技術已成功解決產品得率低的技術難題,類可可脂得率可達到98%以上,參照當時國外類可可脂的產品質量制定企業標準生產,類可可脂產品在制作巧克力的使用性能方面均達到要求,易脫模,結晶細膩,口感好,不起霜斑。但由于受到當時國內找不到3 t/d-5 t/d小型脫臭設備和高效自動分提設備的限制,加之資金所限,本廠無脫色脫臭設備,產品要發到外地加工,其脫色脫臭設備性能差,影響了類可可脂產品氣味,又遠離原料產地,分提設備自動化程度低,工人勞動強度大,生產成本高,生產類可可脂100多t收回投資后合作停止。
          1996-1998年筆者在馬來西亞工作時,進行油脂酯化產品研究開發,同時還參觀考察了馬來西亞幾個大型棕櫚油分提廠(400t/d~4000t/d),了解到能夠在竟爭中取勝的分提自動化設備和生產工藝及設備廠家,1998年筆者歸國后在廣州獨立設計負責建造了國內最大的年產6000t的單甘酯廠;后又負責完成了3000t單甘酯分子蒸餾設備的改造調試。該廠當年立項,當年投產,經濟效益顯著。對邊緣科學的研究實踐使我學習借鑒到數十年來一直在縈思夢繞著我的類可可脂生產技術難題的解決方法,終于找到了在降低生產成本的前題下,解決特別適合我國烏桕產區原料規模的3t/d~5t/d的類可可脂脫臭小型設備和高效自動化分提設備難題的途徑。
      3. 市場分析
      3.1 國際市場分析
          巧克力食品不僅熱量高而且營養豐富。在國外發達國家,巧克力食品的消費量很大。美國每年消費的純可可脂就有20萬t,瑞士和奧地利每年人均巧克力消費高達14kg,歐美和中東地區是各種可可脂的主要市場。在發展中國家,巧克力食品的消費水平也在逐年提高,食品店及超級市場都設有巧克力食品專柜。巧克力食品的質量和價格主要取決于原料油——可可脂,純可可脂因受氣候等限制,不能滿足市場需求,因此高檔巧克力生產通常是在純可可脂中摻入40%~80 % 的類可可脂。由于可用于類可可脂生產的油脂大多產于熱帶和亞熱帶地區,類可可脂的產量也會受到其限制,仍不能滿足市場需求,人們又發展了用大宗油脂生產代可可脂的技術,但代可可脂在結構上不同于純可可脂,只能生產低檔巧克力。
      3.2國內市場分析
          近年來巧克力食品廣泛進入我國的各級食品市場,全國巧克力食品生產廠家有300多家,年產巧克力食品14萬t,一般巧克力食品廠年需要各種可可脂100t~400t,全國年需求量約為各種可可脂5萬t左右。隨著人們對產品質量的要求的逐漸提高,巧克力食品出現了優質產品、高檔產品和名牌產品的竟爭,用代可可脂等生產的低檔巧克力正在逐漸被用純可可脂和類可可脂生產的高檔巧克力所取代。類可可脂是生產高檔巧克力食品的主要原料之一,由于我國尚未形成類可可脂的規模生產,每年需要進口各種可可脂3萬t以上用于生產高檔巧克力。進口類可可脂售價在1.2萬元/t—1.8萬元/t,而作為原料的烏桕脂價格不到3000元/t,其生產技術一旦應用,將產生顯著的經濟效益。
          根據我國烏桕產量分布和原料供應狀況,新建類可可脂廠生產規模暫時可為原油處理量1500t / a,設備投資約600萬元,每年生產類可可脂產品1400t,生產副產品100t,經處理后用于生產食品乳化劑,如分子蒸餾單甘酯或斯盤,其可添加到類可可脂中保護類可可脂的V型晶型,更好地改善類可可脂的使用性能。隨著以烏桕脂生產的類可可脂被市場認可,烏桕脂的經濟效益提高,必將激發烏桕產地的種植熱情,烏桕脂產量的增加為逐步擴大類可可脂生產規模創造條件。
          類可可脂市場廣闊,國內巧克力生產廠家多年一直期盼著質優價廉的國產類可可脂取代昂貴的進口產品,使優質巧克力能被更多的人接受,用烏桕脂制取類可可脂先進的生產技術是這一愿望實現的保證,國產質優價廉的類可可脂替代昂貴的進口產品的技術條件已成熟。

       

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