油橄榄加工技术（5）：橄榄果的粉碎碾磨和脱核

清洗后的橄榄果，在融合之前需要用粉碎、碾磨与脱核加工设备，将其粉碎到有利于融合的物料状态。这里分别对涉及常用的的锤式粉碎机、盘式碾磨机、金刚砂轮磨机，以及完全和部分脱核的粉碎机等设备的结构和性能进行讨论。

粉碎的过程中，橄榄果经受压力（有冲击，震动和撞击）和剪切作用，将果肉组织粉碎、碾磨成非常细小的颗粒，可以直接从含油果肉细胞的液泡中，完整的将橄榄油取出。

1 简介

橄榄果主要果肉细胞组织的液泡中含有微细的油滴，粉碎研磨橄榄果的目的，是借粉碎、碾磨设备对果核、果皮和果肉细胞进行粉碎，使含其成为浆状物。经粉碎、碾磨作用，液泡中的油脂被释放出来，以细小微滴分散在，以水为连续相的含有碎橄榄果肉、果渣的橄榄果浆（浆）体系中。这种橄榄果浆，是由刚性碎片段和软肉质果肉和果皮的两种不同类型的固体，和油和水两种不混溶类型的液体形成的半流体混合物。经过后续的融合工艺，随着慢速搅拌和控制一定的温度，使细小油滴融合成大油滴，利用油、水和固形物物理特性，利用沉降，或离心分离的差异，将橄榄油从橄榄果浆中压榨，或分离出来。这道工艺，对油品质量和生产得率，有重要意义。

假设一个果肉细胞单元度约为20μm，而从果皮到果核的果肉的厚度为大约 6mm（6000μm），约300 层的含油果肉含油液泡细胞。这就是为什么要求将果肉粉碎、研磨的非常细，以便让油能够从粉碎、研磨的细胞中释放出来的原因。

粉碎加工时，同时能够将坚硬的木质橄榄果核研磨碎。橄榄果浆，中的碎果核，能够形成刚性框架，有利于果肉中的油和水的液体排放，也有利于固体组分的分离。在融合工艺中，控制果核的破碎度，有助于搅拌时对细胞结构摩擦的影响，从而有利于把细胞中的油脂释放出去，和聚集。相反，研磨果核过细，会产生细粉末，导致卧螺分离机堵塞、降低了橄榄油提取率。

橄榄果粉碎加工时，根据橄榄果浆中果皮、果肉和果核不同固形物性能，以及油和水两种液体性能差异的性能，在根据橄榄果实结构、成分等性质，选择加工设备和操作方法。

油橄榄果主要结构和成分如表1所示。通常，作为油用油橄榄果实，种皮占2%，果肉占72%，果核中木质占21%,仁占5%。核仁中的油，约核仁重的20%，相当于每100kg的橄榄果约含1kg 橄榄核仁油。这是一个不可忽视的数值，用现代加工技术，仁中约有70-80%的油脂可以被提取出来。仁中可能被提取出来的油脂，约占总提取油量的5%。橄榄核仁中油脂，富含必需脂肪酸的亚油酸，是一种良好食用油资源。

表1 油橄榄结构成分的平均质量

油橄榄的组成

kg/100kg 油橄榄

果皮

2

果肉

72

核

26

木质壳

21

仁

5

在粉碎研磨工艺之后，获得均匀的橄榄果浆的平均组成成分刊载于表1中。刚性固形物含量也列于表中。木本碎果核成分，约占橄榄果浆的 20％以上；它们创建的刚性网络有利于促进排水，也利于卧螺分离机对橄榄果浆、水和油的分离。

表2 油橄榄果浆，平均质量

油橄榄果浆，平均成分

重量百分数 %

水+水溶性固形物（植物水）

57

油（含果仁油）

15

不溶性固形物含

28

核壳中的坚硬固形物

21

果肉中的软固形物

7

橄榄果的良好的粉碎研磨工艺，一方面满足能将果肉细胞液泡中的油滴，能够完全被释放出来，将果浆粉碎成非常细的微粒；另一方面，严格控制研磨粉碎后的粒度，以便离心制油时能够有效的保证出油网络排放畅通。

从机械的角度来看，粉碎研磨，是两个不同的压力和剪切作用结果。压力是被施加到橄榄果正方向上的力，而剪切是切向方向施加的力。

剪切引起的软组织果浆粉碎成颗粒，具有消耗能量低的特性，一般不会发生热。相反，压力是通过综合作用，用击打和冲击作用，将果核粉碎，消耗一定的能源，引起橄榄果浆，发热。压力和剪切力的相对强度，取决于破碎机的设计和旋转速度。粉碎研磨对油品质量的影响如下。

粉碎研磨作用越强烈，会导致橄榄果肉组织细胞，破碎程度越显著，颗粒越小。酚类化合物被释放的程度更大、酶活性更强，易于促进橄榄苦苷元的生成，有利于溶于橄榄油中。因此，更强烈的粉碎研磨作用，造成橄榄油更苦、刺激性更强，以及酚类抗氧化剂含量更高。

显然，强烈的粉碎研磨作用，适用于低酚含量的品种；而温和的粉碎研磨作用，适于高酚化合物含量的品种；如果设备选型相反，可能会导致在第一种情况下的橄榄油风味平淡，第二种情况下的橄榄油苦味和辣味更强。

研磨作用的强度，应视为特级初榨橄榄油加工中的一个重要的控制参数。现代油橄榄加工厂，粉碎研磨强度，是通过粉碎机可变转速控制，有时用不同类型的粉碎研磨机（例如，锤和盘式粉碎研磨机），或交替研磨和脱核碾磨机，具体可根据油橄榄的品种，和橄榄果的成熟程度而定。

2 粉碎机

三种最普通的粉碎研磨机，是锤式、盘式和花冈岩石粉碎研磨机，他们技术特性，列表于表3中(Amirante et al. 2010, Earle and Earle 2013)。

表3 通用油橄榄粉碎机技术参数

破碎机类型

操作模式和处理量(kg/h)

转速(r/min)

浆的颗粒粒度控制

作用机理

电机功率（kW）

机械作用强度

橄榄油质量、得率

和优缺点

单栅网锤片式粉

碎机

连续式

2000-7000

2500-

2900

孔直径

6-8mm

平衡施压

高达50

高

加热，油乳化

双栅网锤片式粉

碎机

连续式

2000-4000

1300-

1500

孔直径 第一网 9-11mm

第二网 6-8mm

平衡和剪切施压

高达30

中等

微不足道

盘式粉碎机

连续

2000-3000

1300-

1500

盘间距2-4mm

平衡和剪切施压

高达20

中等

微不足道

花岗石或金刚砂

石粉碎机

不连续

600-2000

10-15

磨和磨盘间距1-5mm

对凹槽平衡施压对果浆剪切施压

高达10

低

氧化降解

2.1 栅网锤式粉碎机

栅网锤式磨机（图1），包括一个含筒状体的网格壁的外壳。格子孔径根据需要可以调整。细腻的橄榄果浆，可用细小网格孔径来控制。网格内有一个带三到六个轮辐钢板的转子，转子辐板的顶端安装一个打板（俗称锤子），转子中央安装轴承。通过轴承使其与轴和电机连接，电机转动时带动转子旋转，转子上的锤打板，猛烈击打橄榄果，使其粉碎，借锤板挤压力将粉碎的果浆，挤压出网格。将被挤压出的果浆，收集起来，就成橄榄果浆，输送到融合工段融合器中进行融合。根据粉碎机粉碎研磨功率需要，配备驱动电机。粉碎机内的过滤网格板，是固定到机架上的。

图1 栅网锤式粉碎机图

橄榄果经由低功率电动马达，驱动小型螺杆喂料器，将其均匀的输送到粉碎机中。粉碎机上的橄榄果的进料位置，居粉碎机的轴向进料位置，旋转的打板猛烈击打橄榄果，将橄榄果肉粉碎成果浆，橄榄果核也被高速旋转的锤板打碎，粉碎机中的旋转物料借离心作用力，推动着橄榄果浆，向网栅边壁挤压被推出粉碎机外。

将通过粉碎机边壁网孔的橄榄果浆，汇集起来输送到下一工段的融合器中进行融合。

2.2 双栅网锤式粉碎机

双栅网锤式粉碎机，由两个不同孔径网孔栅的网，和两种规格的辐条和锤板，同时安在一个同心圆转子上。橄榄果经中部送进粉碎机中粉碎，经第一套旋转锤式粉碎器粉碎。离心力将粉碎的果浆，推出第一栅网。再被第二套锤式板打击粉碎，被挤压和离心并通过孔径更小的第二栅网。经第二栅网出来的果浆，再输送到融合器中融合。

双栅网型锤式粉碎机，经过两次粉碎得到颗粒更小、颗粒度更均匀物料。这种粉碎机，热效应和耗能都更低。双栅网锤式粉碎机果浆，物料乳化性和橄榄油升热特性，与单栅网粉碎机相比更低。

2.3 园盘粉碎机

圆盘粉碎机如图2所示。这种园盘粉碎机粉碎橄榄果时，由安装在轴上的驱动电动，带动移动齿盘旋转，与带中心进料孔的固定机架上的齿盘作相对运动，将橄榄果挤压、剪切成碎粒和果浆。每个盘都装有数量不等的，按一定规则排列的板齿，这些板齿位于距旋转中心不同的距离同心圆盘上。动静盘上的板齿相互交错作相对运动。橄榄果在相对运动中的板齿击打，粉碎成果浆，在完全密闭状态下被输送到下一工艺设备中。通过动盘和定盘齿间狭窄空间，被粉碎橄榄果细颗粒，随橄榄果浆被输送到融合器中。无法通过齿与齿缝隙未粉碎到一定细度的橄榄果核，只好在粉碎机中继续被粉碎，直到其颗粒能够通过粉碎机中齿间间隙，才能被送到融合器中。

图2 圆盘粉碎机

这种粉碎机的定盘与动盘间的距离越近，间距越小，被粉碎的果浆的细度越细。如果金属、石块偶然随橄榄果进入粉碎机，有可能损坏粉碎机的齿条，甚至损坏机械设备。

油橄榄果核的粉碎，是由粉碎机中的固定剪切齿，与相反旋转齿相互双剪切和与果核磨擦作用，将其组织结构进行粉碎。粉碎时剪切力释放，比锤式粉碎机的冲击力的能量更小，粉碎引起的浆料升温小于锤式粉碎机，可溶性酚类化合物含量也较低。因此，用盘式粉碎机，比用锤式粉碎机粉碎橄榄果制取的橄榄油，苦味和刺鼻风味低，油乳化性也最小。

2.4 花岗石磨粉碎机

石磨粉碎机是地中海国家，最古老的橄榄果粉碎机类型。早期的磨辊都是花岗岩石凿制而成，它由3 或4 的金属轴承、圆形花岗岩基座和钢套管结构组成。花岗岩底座中心的垂直金属轴，通过一个伞齿轮减速装置，连接到电动机上。两到四个圆形花岗岩磨石磙，通过固定轴装置连接到垂直的传动轴。近年来，这种石磨利用金刚砂和粘接材料，按照磨盘大小，先在模具中制坯，在进行烧结而成金刚砂磨，用于代替天然花岗岩石头磨。

这种石磨设备，根据设备制造的设计，有不同的形式。图3 的两个石磙碾磨粉碎装置，两石磙安装到旋转轴中心的距离不同，使得它们的组合的滚动/粉碎作用，能够覆盖磨 盘整个面积上的物料都能够得到粉碎。

这种石磨粉碎加工，是间歇式的装橄榄果、碾磨粉碎和浆料后续卸料。一批的橄榄果，通过粉碎到橄榄果浆的时间为 15 至 20min。

橄榄果浆物料细度大小，可通过改变粉碎机石磨与花岗岩基座之间的距离来调整。距离越短，橄榄果浆料越细。

图3 石磙磨粉碎机

石磙在磨盘上滚动，产生碾压和剪切作用力，将橄榄果和果核粉碎成含有细小碎核的果 浆。这种粉碎机，与连续机械的锤式粉碎机相比，石磨有一定的优点和缺点。

石磨粉碎机的主要优点是，旋转的石辊和橄榄果核，均匀的碾压和剪切，减少果浆的组织和细胞颗粒过于细小。由于磨辊转速低，油脂不会发生均质和过热现象。由于这种粉碎作用温和，导致酚类化合物的含量低，降低了油的苦味和辣味。也不像连续机械破碎机，能够帮助物料混合，促进油滴聚结，有利于下面融合工艺操作。

石磨粉碎机的主要缺点，一是橄榄果浆中油脂，曝露在空气、氧气和自然光中，容易被氧化降解；二是暴露的环境容易被污染；三是间歇的粉碎加工，控制操作条件，以及人力成本的标准化等，受到严重制约。这些缺点，使石磨粉碎机，被连续的钢材粉碎机所取代。

3 脱果核机

从橄榄果肉中脱去橄榄核的生产橄榄油加工技术，自古以来一直都有。去除橄榄核和在减少果浆的适当细度的脱核加工，是将果肉制成具有一定的细度、流动性和均匀状态的浆体。用连续脱橄榄果核机，脱除橄榄果浆中的果核，。根据生产工艺需要，可以选择全脱核粉碎机的全部脱除，或局部脱核粉碎机的部分的脱除。

没有刚性的果核碎片，果浆中含有较高的软固形物，可能影响橄榄油的分离。这个问题，现在几乎完全可以根据果浆特性、融合工艺和卧螺分离机分离参数，通过精确控制流动性， 和果浆水含量的方法来解决，也能达到很好的分离效果。

3.1 全果核脱除粉碎机

从含有果肉和果皮组织的果浆中，把全部的果核分离出去的粉碎机。这种设备内转鼓上，有规则的排布4-6mm 孔的栅网，机器内旋转的轴上装有旋转辐条，辐条上装有橡胶涂层的金属打棒。电机驱动装有橡胶涂层的金属棒，在滚筒内沿着栅网内壁，以700-800r/min 的转速旋转。转鼓被一个外罩包围，粉碎机下方有一个收集粉碎果肉的储浆罐。

橄榄果由螺旋进料器在粉碎机圆环的一侧供料，并通过橡胶涂层的金属棒与滚筒外推力摩擦。打棒旋转并与橄榄果摩擦联合作用，将橄榄果打碎，并分离出果核。这一工艺物料温度仅有微小上升。

果浆通过在滚筒中的排浆孔卸出，并落入外部收集罐中，同时在旋转轴在相反的方向，螺旋器将橄榄果核推出。这种设备每天可以加工40t 橄榄果。

3.2 部分脱核粉碎机

部分脱果核的粉碎机有两个部分组成，一个是核与果浆的粉碎，而第二部分核碎片的分离。

粉碎部分由两个分别以70r/min和140r/min转速反向旋转的齿辊组成，挤压粉碎将果肉组织撕裂成浆状，果核也被齿辊压碎，部分被分离出去。粉碎的带有少量果核渣的浆状物通过螺旋送入融合器中融合。

具有全部或部分脱核粉碎机，加工橄榄果产生的浆状物，融合效果不是最佳。因此，有时需要再用一个辅助装置进行粉碎，以获得更均匀的橄榄果浆。

脱果核工艺，一要避免果浆从核中分离不完全，分离的碎果核会带走部分果肉；二是防止果核粉碎形成核灰粉，在卧螺离心机中分离时容易堵塞油路，降低橄榄油得率。过成熟的橄榄果的果核脆性增加，橄榄果加工粉碎中，容易形成更多果核粉末，生产中要引起重视。

全部脱果核的粉碎工艺，在融合工艺期间由于没有果核片段，会减少物料中细胞壁和液泡中的微小油滴融合作用，也会影响卧螺分离机分油效果。另外，卧螺离心分离机分离时，由于没有碎果核，排水效果差，使得液体和固体的分离更加困难。在这种情况下，会降低卧螺分离机的进料量，和螺旋输送机转筒之间差动速度，降低生产能力。

尽管卧螺分离机的可能的调整，工厂用完全脱核的橄榄浆的提取油脂率，总是比使用含有碎橄榄核果浆获得得制油率要低。解决这个问题，可以通过增加融合时间，和控制果浆中的果核碎片数量的方式来克服。部分脱核机粉碎机加工橄榄果，就可以避免上述问题。实际上，类似于传统粉碎机，粉碎的果肉组织的刚性固形物和软柔性物，物料中的成分可以可控到适合加工工艺的比例。

本文经周瑞宝教授授权同意，摘自《油橄榄加工与应用》一书。