总体概况

1 平台建设（技术设备、工程及其合理性）

主要建设油脂生物炼制工程技术研究平台，采购部分中试规模的酶催化反应器、食品专用油脂结晶分提及过滤装置。这些新采购的设备和暨南大学食品系现有装备配套，形成整套的油脂生物炼制工程技术研究中试平台，达到每批次处理50-100L物料能力，便于中试放大研究。这些设备主要用于功能油脂、食品专用油脂、酯类食品乳化剂的生物酶法催化制备、绿色化学合成及分离纯化等技术过程。以最经济的投入，实现最大的设备的利用价值，从而实现本领域工程技术的研发。主要设备清单见表6。

2 科研开发的主要技术、工艺设计

（1）功能油脂及食品专用油脂酶法催化制备关键技术

图2 功能油脂及食品专用油脂酶法催化制备关键技术工艺流程

说明：酶催化界面反应中采用鼓泡式反应体系来提高底物之间的传质，以达到高效催化的目的。在这个体系中需要采用鼓泡柱式反应器（bubble column reactor），这种反应器采用气体鼓泡作为搅拌动力，其结构如图3所示。气体从反应器底部通入柱反应器，使得体系中的固定化脂肪酶悬浮，所以这种体系也称为悬浮式反应体系。由于气体的鼓泡搅拌效应，底物和酶充分混匀，促进反应体系高效传质，从而使得反应高速进行。鼓泡式反应体系是相对复杂的多相反应体系，采用固定化酶催化时，体系包括四相即互不相溶的甘油和油脂两个液相，固定化酶一个固相以及搅拌所用的气体一个气相。

鼓泡式反应器可以很好的提高酶反应体系传质，提高反应效率，以及对酶起到很好的保护作用，从而增加酶的重新使用次数，大大降低酶催化反应的成本。暨南大学食品科学与工程系设计和制造了鼓泡式反应器，实物图见图4。并将其应用在酶法制备甘油二酯的研究中，采用自制固定化磷脂酶A1(Lecitase Ultra)和Novezyme 435在无溶剂体系下催化酯化和酯交换制备甘油二酯，反应时间2-6小时，反应粗酯中，单甘酯含量达到50%以上，Novezyme 435脂肪酶重复80次以上，酶活性活性没有明显的下降。

（2）酶法和绿色化学催化技术制造高效安全的酯类食品添加剂核心关键技术以三聚甘油酯为例

图 5固体超强酸催化制备三聚聚甘油酯技术路线

说明：通过控制反应时间、反应温度、催化剂用量和底物摩尔比值来控制反应的进行。所得产物分别用HPLC、HPLC/ ESI /MS和GC-MS等进行定性定量分析。

固体超强酸SO42-/ZrO2-SiO2的制备工艺为：取氯氧化锆 (ZrOCl2·8H2O) 配制100 g的3%氯氧化锆溶液，加入33.3 g的硅藻土，静置约20 min使其充分浸渍。然后加入25%~28%浓氨水调节pH在8.0~9.0之间，静置4 h后，抽滤并用蒸馏水反复洗涤3次，将得到的沉淀于80℃烘箱内干燥1.0 h。干燥结束后取3.0 g加入到50%（质量分数）硫酸溶液中浸渍20.0  min，再次抽滤。最后将滤饼在80℃烘箱内干燥0.5 h后移入600 ℃马福炉中焙烧3 h，得到SO42-/ZrO2-SiO2固体超强酸催化剂。

固体超强酸是指比浓硫酸酸性更强的固体酸。与传统的均相酸碱催化剂相比，固体酸是一种绿色环保型催化剂。一方面它不受原料中游离脂肪酸和水分的影响，可以利用廉价的废弃油脂为原料，如潲水油、酸化油等，在降低生产成本的同时也减少了环境污染。另一方面固体酸对设备腐蚀性小、副反应少，可回收利用，易分离，不产生废酸液，生产工艺简单，降低了对设备的投资。在倡导绿色化工和能源紧缺的情况下，以固体酸催化生产生物柴油无疑提供了一条可持续发展的道路。

图6 食品乳化剂大豆磷脂制造技术路线

■以大豆磷脂系列为例

粗大豆卵磷脂（一般丙酮不溶物含量55-62%）用工业己烷溶解配成磷脂溶液, 再用硅藻土预涂过滤除去杂质。进过一次过滤的磷脂溶液再用无机陶瓷膜错流微滤得到滤过液和截留液。由于陶瓷膜微滤对溶液中的磷脂反相胶束有一定的截留作用，所以滤过液中的磷脂含量（可以用丙酮不溶物含量表示）较低，一般在50-52%，而截留液中的磷脂（丙酮不溶物）含量高达70-75%，将部分滤过液与截留液以及流化剂（辛葵酸甘油酯）以一定比列调配，使其磷脂（丙酮不溶物）含量≥60%，并且粘度较低，各项指标达到食品添加剂磷脂标准（GB 28401—2012）。其余滤过液通过真空蒸发脱除溶剂得到（丙酮不溶物50-52%）大豆卵磷脂，作为提纯PC35产品的原料。具体技术路线如图6所示。

以前期制的食品级大豆卵磷脂（丙酮不溶物含量低），通过乙醇低温一次快速萃取，萃取液体通过碟式离心机高速分离，得到轻相磷脂酰胆碱溶液和重相磷脂溶液；轻相蒸发回收溶剂，通过流化技术和刮膜干燥得到PC35产品。重相磷脂溶液通过蒸发回收溶剂得到富含磷脂酰肌醇（PI）产品。具体技术路线如图7：

图7磷脂酰胆碱（PC35）产品生产技术路线

技术路线要点：

（1）采用丙酮不溶物含量50-52%大豆卵磷脂为原料，通过乙醇低温一次快速萃取，萃取液体通过碟式离心机高速分离，得到轻相磷脂酰胆碱溶液和重相磷脂溶液；

（2）轻相通过精密过滤，进一步除杂，再进行蒸发发回收溶剂，得到磷脂酰胆碱中间产品；（3）中间产品通过刮膜干燥和流化技术得到PC35产品，或者通过流化床干燥和赋形造粒技术得到PC50产品。

（4）重相磷脂溶剂回收乙醇后得到富含磷脂酰肌醇（PI）的磷脂出售。