生产低脂肪产品的方法和用于生产低脂肪产品的系统

背景技术

当从含油的植物材料或动物材料提取油和/或脂肪时，优选的是，使用用于使油和脂肪从残留的固体和液体分离的基于离心的方法。基于离心的方法被认为是在提取各种动物及蔬菜油及脂肪产品(诸如，橄榄油、可食用的湿法炼制的猪油和动物脂油、鱼肝油、鱼油、磷虾油、棕榈油等等)时使用。

US 2015/0136333 A1描述了使用两相倾析器和三相倾析器来从各种动物材料提取油。它还公开了一种通过使用加热器、搅拌器以及倾析式离心机而使橄榄酱分离成油和污水的方法。

螺旋式压榨机也可以用于使固体从液体分离。WO 2007/38963 A1描述了用于从水果生产棕榈油或蔬菜油的过程。含油水果首先被吸收，并且然后被压榨，以提取原油。此后，使用用于将原油分隔成淤渣和油的两相倾析器来使原油澄清。

另外的相关的现有技术包括US 9044702 B2，US 9044702 B2涉及用于高效地并且有效地从在用于生产乙醇的干燥研磨过程期间形成的副产品回收相当大量的有价值、可使用的油的方法及相关系统。

上述的方法因而使原材料分离成3种馏分-具有较少的残留物含量的脂肪/油的潮湿固相、包括具有微量的脂肪/油的水溶性固体的大部分的水相以及贮存稳定的含油相。

潮湿固相典型地被干燥成组成纤维产物和/或蛋白产物的固体产品。例如，在使用上文的提取方法的情况下，磷虾可以被分离成磷虾油和被处理成磷虾粉的固体磷虾残留物。然而，已发现，固体材料中的残留物脂肪/油含量能够由干燥物质的百分之几至在诸如磷虾之类的极端情况下的多于30%组成。脂肪/油含量不仅表示产品的损失，而且还表示固体产品的质量的减少，因为，高的脂肪/油含量导致较低含量的活性组分，例如低蛋白含量。而且，固体产品由于高的脂肪/油含量而更大程度地暴露于氧化，并且，甚至存在具有高的脂肪/油含量的固体产品的氧化自燃的风险。更进一步，脂肪/油吸收POP’s(诸如，二恶英&PCB)，因此，高含量的脂肪/油与固体产品中的高含量的POP’s关联。

例如，在鱼及肉炼制中，已开发用以减少固体中的残留物脂肪水平的过程溶液。将被处理的产品被加热到大约92 ºC，以释放脂肪和水，并且然后在第一倾析式离心机中被分离。倾析式离心机能够是两相或三相倾析式离心机，其中，两相倾析式离心机排放固相以及脂肪/油和具有溶解的蛋白和矿物质的水的液体混合物，并且，三相倾析式离心机排放固体、脂肪/油以及具有溶解的蛋白和矿物质的水相。

在两相溶液中，所得到的液相可以供给到一个或多个盘堆叠式离心机，以进一步增强液相的分离。常见的是，将水(优选地，来自盘堆叠式离心机的脱脂的水相，然而，能够使用新鲜水)添加到来自第一倾析式离心机的被排放的固体，并且然后使用第二倾析式离心机来回收另外的脂肪减少的固体产品。来自第二倾析式离心机的液体还可以被盘堆叠式分离器分离成另外的相。

使用上文的两相溶液的缺点是，由于水被添加到第二倾析式离心机，因而盘堆叠式离心机必须被设定尺寸成处置两倍大的水相流量。而且，精确的系统必须用于使来自盘堆叠式离心机的水再循环，并且允许该水在再被第二倾析器处理之前被再引入到固相中，以维持产品质量的控制并且不延长产品批次改变之间的时间。

以三相倾析式离心机替代第一两相倾析式离心机可能导致更精简的过程，然而，难以管理倾析式离心机之间的生产流程。在第一倾析步骤中使用三相倾析器允许第一倾析式离心机使原材料直接地分离成含油相、水相以及固相，以便能够在第二倾析式离心机中实现改进的提取。然而，这同时要求固体和水的分离，固体和水然后必须在第二倾析阶段之前再混合。当对第一倾析式离心机的供给停止时，水和油流出物的流动将立即停止，而固体继续排放到第二倾析式供给泵系统中，由此造成泵和倾析式离心机中的超载和阻塞。

然而，上文的方法仍然导致来自第二倾析式离心机的固体产品中的脂肪/油的相当多的残留物。

因而，本发明的目标是，找到用以进一步减少固体产品中的脂肪/油含量的技术。

发明内容

在本发明的第一方面，上文的目标通过从由包含脂肪和/或油的植物物品或动物物品制成的原始材料生产低脂肪产品的方法而实现，该方法包括以下的步骤：

在至少35°C的温度下提供原始材料；以及

使用第一倾析式离心机来从原始材料提取原先被包含于植物物品或动物物品中的可提取的油和/或脂肪的更大的部分，由此留下固体和液体的残留物，残留物形成低脂肪产品。

分离过程能够通过在第一分离步骤中实施新样式的倾析式离心机而改进。

标准倾析式离心机分离成两相或三相。两相倾析器使原材料分离成固相和液相，而三相倾析器使原材料分离成固体、油/脂肪以及水。原材料在此被理解为进入倾析器的材料。

通过在第一分离步骤中使用不同类型的倾析式离心机(其中，水和固体作为均匀浆料而通过小端毂被排放，而相对干净的油经由大端毂来被排放)，已经令人惊讶地发现，来自第一倾析器的所得到的产品将包含比使用上文中所提到的现有技术途径中的任一个更小得多的百分比的脂肪/油。

第一倾析器应当适于使原材料分离成油和实质上组成固体和水的混合物的浆料相。这样的倾析器的一个示例是用于橄榄油生产的Alfa Laval Sigma倾析器。(https://www.alfalaval.com/products/separation/centrifugal-separators/decanters/sigma/)

原始材料可以作为含油的植物物品或动物物品的全部或细分部分而提供。“物品”应当被理解为植物或动物的具有基本上无损的细胞壁的原始的未经处置的部分。原始材料可能已被处置，即，通过提取各种物质而被处置，然而，应当在第一倾析步骤之前尚未发生固体或油的去除，即，未发生压榨等等。在第一步骤中，物品被加热到升高的温度，以便使脂肪/油和水从物品的释放最大化。高温引起细胞中的脂肪液化和/或原始材料的细胞壁分解，以致于细胞可以释放被包含于细胞中的油和脂肪。使用高温来提取油产生与在室温下实施的方法相比而更高的油产量，从而导致在残留的固体材料中依然存在较低的脂肪含量。加热到至少35°C意味着目前的方法不能用于生产橄榄油。

上文的方法产出具有非常低的油/脂肪含量的固体产品。使用肉和鱼的实验已表明值处于2%与2.5%之间，其中，平均值是大约2.3%。

重要的是，物品并非在进入倾析器(即，全部含油材料正进入倾析器)之前被压榨。以此方式，确保未损失固体材料，并且，经处理的固体材料具有非常低的油/脂肪含量。还确保油产量高。固体材料随后可以被干燥，以去除任何残留液体，并且，经干燥的固体产品可以用于诸如动物饲料等等的不同目的。

根据第一方面的另外的实施例，物品由棕榈果、鱼、肉或磷虾制成。

不同于例如橄榄油，上文中所提到的植物油和动物油可以使用热量来提取，其中，不存在质量损失或仅存在很小的质量损失。

根据第一方面的另外的实施例，原始材料在处于40°C与142°C之间、更优选地处于60°C与120°C之间、最优选地处于80°C与100°C之间、诸如92°C或95°C的温度下提供。

为了确保物品的细胞壁的迅速并且完全的分解和/或脂肪的液化，能够使用比35°C更高的加热温度。优选地，物品被加热到水的沸腾温度或接近该沸腾温度。物品可以例如是通过将蒸汽喷射到物品中而煮制的蒸汽。

根据第一方面的另外的实施例，原始材料可泵送，和/或原始材料在水性溶液中提供。

以此方式，物品容易地在加热器、第一倾析器以及第二倾析器之间转移。

来自第一倾析器的浆料输出典型地也是可泵送的。

根据第一方面的另外的实施例，第一倾析式离心机属于两相类型，优选地属于先导输送机样式。

将两相倾析式离心机类型用作第一倾析式离心机允许其中物品被分离成含油相和浆料的第一步骤的优化。以此方式，含油相在倾析式离心机的大毂处流出，并且，包含水和固体的浆料经由小端毂来流出。倾析式离心机包括呈螺旋式输送机的形式的输送机。螺旋式输送机可以属于先导样式(即，螺旋式输送机比碗更快地旋转)或拖尾样式(即，螺旋式输送机比碗更慢地旋转)。使用先导输送机样式使在朝向倾析式离心机的小端毂运输浆料期间的固体的保持时间优化，由此使油从浆料的释放最大化。

根据第一方面的另外的实施例，该方法包括使用脱水设备来对低脂肪产品进行脱水的额外的步骤。

在随后的步骤中，形成低脂肪产品的残留物的固体和液体使用脱水设备来分离，该脱水设备可以是第二倾析器或带式压榨机。液体实质上是水。第二倾析器可以是标准倾析器。固体因而在第二倾析步骤中而非如某个现有技术中所使用的那样在第一倾析步骤中从液体分离。这减少在固体中依然存在的油/脂肪的量，从而形成脱水的低脂肪产品。

根据第一方面的另外的实施例，脱水设备是第二倾析器，第一倾析器限定在其本身之间以第一差速旋转的第一碗和第一输送机，第二倾析器限定在其本身之间以第二差速旋转的第二碗和第二输送机，第一差速高于第二差速。

第一倾析式离心机的较高的差速使具有高的水含量的浆料的输送简化，而第二倾析式离心机的较低的差速允许在倾析式离心机的圆锥形部分中输送的固体在通过位于小端毂处的出口离开倾析器之前有足够的时间来干透。这允许较多的液体(包括在固体中依然存在的任何小的油部分)有较多的时间来通过大端毂流出，从而在固体中产出较少的油/脂肪。

根据第一方面的另外的实施例，第一差速处于25 rpm与75 rpm之间，优选地处于30 rpm与50 rpm之间，和/或第二差速处于1 rpm与25 rpm之间，优选地处于5 rpm与15 rpm之间。

上文的在碗与输送机之间的差速适合于在上文中进一步讨论的目的。

根据第一方面的另外的实施例，第一倾析器限定第一大端毂、定位成与第一大端毂相反的第一小端毂、在第一大端毂与第一小端毂之间延伸的第一中心轴线、位于第一大端毂处并且限定第一液面的第一轻相排放部以及位于第一小端毂处的第一重相出口，其中，第一重相出口基本上位于第一液面处。

在大端毂与小端毂之间，碗邻近大端毂而以圆柱形形状延伸并且邻近小端毂而以圆锥形形状延伸。大端毂处的轻相排放部位于限定用于含油相的出口的第一倾析式离心机中，而包含水和固体的浆料在位于小端毂处的重相出口处被排放。第一液面在碗中限定于含油相与水相之间。轻相排放部具有水槽，该水槽设置成限定处于距轴线的具体距离的第一液面，从而允许油/脂肪在轻相出口处被排放，但防止固体/水在此处被排放。重相出口应当能够允许水和固体作为浆料而被排放，并且因而，有益的是，设置轻相出口，以致于第一液面具有合适的径向位置，以赋予优良的相分离。

根据第一方面的另外的实施例，用于原始材料的进料部定位成邻近第一大端毂。

以此方式，浆料必须在碗内比含油相行进更长的距离。这允许固体能够在到达重相出口之前释放更多的油/脂肪，而这使在轻相出口处进行已经释放的含油相的排放简化。

根据第一方面的另外的实施例，第二倾析器适于递送干燥蛋糕。第二倾析器可以是常规的两相倾析器或三相倾析器。

根据第一方面的另外的实施例，流出物相通过使用撇取盘堆叠式分离器而进一步被分离成残留的含油相、淤渣相以及液相。

根据第一方面的另外的实施例，第一倾析器包括位于第一倾析器内部的挡板。

挡板位于碗的圆柱形部分与碗的圆锥形部分之间的互连部处，并且从螺旋式输送机的轴线延伸，以越过第一倾析器的碗中的位于含油相与水相之间的第一液面。挡板因而防止含油相在重相排放部处被排放。

根据第一方面的另外的实施例，该物品具有至少5%、诸如处于5-50%之间、优选地处于10%-30%之间，更优选地大约15%的固体含量。

该物品的固体含量应当足够高，以便作为输出而产出足够大的固体产品，同时仍然允许物品易流动，以便能够在倾析式离心机中使用。这意味着，该物品组成不具有通过例如在第一倾析步骤之前压榨该物品而去除的植物或动物的含油部分的含油的植物或动物的全部或细分部分。

根据第一方面的另外的实施例，原始材料被蒸汽加热器加热。

蒸汽加热器允许物品的温度的迅速上升，该迅速上升还允许一些经冷凝的蒸汽与原始产品混合，使得原始产品更易流动。

根据本发明的第二方面，上文的目标通过从由包含脂肪和/或油的植物物品或动物物品制成的原始材料生产低脂肪产品的系统而实现，该系统包括：

加热器，其用于将原始材料加热到至少35°C的温度；以及

第一倾析式离心机，其用于从原始材料提取原先被包含于植物物品或动物物品中的可提取的油和/或脂肪的更大的部分并且留下固体和液体的残留物，残留物形成低脂肪产品。

根据第二方面的上文的系统优选地与根据第一方面的方法中的任一个一起使用。

附图说明

图1显示根据本发明的设置。

图2显示根据本发明的第一倾析式离心机。

图3显示根据本发明的第二倾析式离心机。

具体实施方式

图1显示根据本发明的用于从某个物品生产脂肪减少的产品的倾析设置10。包括含油有机材料的物品首先在蒸汽加热器12中被加热。该物品可以是植物材料，诸如棕榈果的全部或部分，或该物品可以是动物材料，诸如鱼或磷虾或诸如鱼肝之类的鱼的部分。该物品还可以是其它动物材料，诸如可食用的湿法炼制的猪油或动物脂油。该物品在蒸汽加热器12的入口14处被接收并且供给到蒸汽加热器12的出口16。该物品由此经由蒸汽喷射器18来暴露于蒸汽，并且，该物品的温度升高到大约92-95 °C。这引起该物品的细胞壁分解成含油相、水相以及固体。在下一个步骤中，含油相、水相以及固体被分离。应当由此确保固体材料包含尽可能少的油，以便实现脂肪减少的固体产品。

经加热的物品经由入口22来被引入到第一倾析式离心机20中。第一倾析式离心机20使经加热的物品分离成包含固体和水的浆料。该浆料在浆料出口24处被排放，并且，包含油和/或脂肪的含油相在油相出口26处被排放。

该浆料经由浆料入口30来被引入到第二倾析式离心机28中。第二倾析式离心机28使经加热的物品分离成在固体出口32处排放的固相和在液体出口34处排放的液相。固体材料主要地包含来自该物品的纤维和蛋白，并且，流出物相主要地包含来自该物品的水。

任选地，从液体出口34获得的流出物经由入口38来被引入到盘堆叠式离心机36中。盘堆叠式离心机36以高速操作，以进一步使该液体分离成在出口40处排放的含油部分、在出口42处排放的含胶水以及在出口44处排放的淤渣。

图2显示根据本发明的第一倾析式离心机20。倾析式离心机20包括旋转碗，该旋转碗限定具有含油相出口26的圆柱形碗部分46和具有浆料出口24的圆锥形碗部分48。

螺旋式输送机50在碗内部位于含油相出口26与浆料出口24之间。螺旋式输送机50包括用于经加热的物品的引入的孔隙52。挡板54任选地设成用于防止含油相通过浆料出口24流出。挡板54限定从螺旋式输送机50的中心轴线向外朝向碗延伸的盘。该物品在入口22处被供给到倾析式离心机20中。螺旋式输送机在入口22与进料部52之间限定空心轴56。轴56经由第一齿轮来通过第一马达58而旋转，而碗通过第二马达60来旋转。倾析式离心机20被保持于框架62中。

碗的旋转引起重质材料积聚于碗壁处，而轻质材料靠近轴56而积聚。螺旋式输送机50以与碗相比而不同的速度旋转，以便通过朝向浆料出口的离心力而对在碗的壁上收集的固体施力。圆柱形碗部分46由大端毂64界定，并且，圆锥形碗部分48由小端毂66界定。大端毂64处的含油相出口26限定在轻并且由于离心力而将靠近螺旋式输送机的轴而积聚的含油相与更重并且更靠近碗壁而积聚的水相之间限定的液面。大端毂64处的含油相出口26和小端毂66处的浆料出口24定位成处于距轴56的大约相同的距离，以便允许作为水相和固相的混合物的浆料在同一浆料出口24处排放。进料部52优选地定位成比小端毂66更靠近大端毂64，以便允许该物品有足够的时间来在碗内部移动以释放尽可能多的含油相。

图3显示根据本发明的第二倾析式离心机28。第二倾析式离心机28类似于第一倾析式离心机，然而，第二倾析式离心机28具有略微不同的设置，以便使液体和固体的分离优化。与被提供有(‘)的第二倾析式离心机28结合而使用的参考标号指实现和与第一倾析式离心机20结合的对应的参考标号相同的功能的相同部分。在下文中，将仅讨论不同特征。

液体出口34定位成与第一倾析器20相比而更远离轴66’，从而允许碗48’的圆锥形部分限定允许固体在通过固体出口32被排放之前弄干的干燥停留(beach)区。而且，入口52’基本上位于大端毂64与小端毂66之间的中间，以便防止在液体出口34处排放任何固体。

已由申请人使用上文的设置来实施概念验证实验。原始产品具有以下的组成：40%油、15%固体以及45%水。蒸汽加热器以蒸汽的形式添加16%水。

第一倾析器使经加热的物品分离成含油相和浆料相：含油相具有以下的组成：99%油、0%固体以及1%水。浆料相具有以下的组成：2.6%油、19.3%固体以及78.1%水。

第二倾析器使浆料分离成固体产品和流出物相：固体产品具有以下的组成：2.3%油、42.7%固体以及55%水。流出物相具有以下的组成：1.6%油、5.6%固体以及92.8%水。

(任选的)盘堆叠式离心机使流出物分离成含油部分、淤渣以及含胶水：含油部分具有以下的组成：62%油、3.0%固体以及35%水。淤渣具有以下的组成：2.4%油、12%固体以及85.6%水。含胶水具有以下的组成：0.2%油、5.4%固体以及94.4%水。