PDF-双低菜籽脱皮冷榨膨化新工艺的研究

中国农业科学2005,38(12):2508-2514ScientiaAgriculturaSinica收稿日期：2005-03-29基金项目：国家“十五”重大科技专项（2001BA501A05）、湖北省“十五”攻关项目（2001AA203A）和UNDP项目作者简介：黄凤洪（1965-），男，湖北江陵人，研究员，博士，主要从事油料加工研究。Tel：[phone]；Fax：[phone]；E-mail：[e-mail]双低菜籽脱皮冷榨膨化新工艺的研究黄凤洪，李文林，黄庆德，钮琰星(中国农业科学院油料作物研究所/国家油菜工程技术研究中心，武汉430062)摘要：将菜籽脱皮分离系统、双螺旋榨油机、高含油料挤压膨化机组装集成，形成了双低菜籽脱皮冷榨膨化新工艺，分析了新工艺的技术经济可行性。新工艺具有降低生产成本，提高产品质量，增加经济效益等突出特点。其生产成本为每吨142.85元，比预榨浸出工艺节约生产成本近20%；冷榨油达到国家二级菜籽油标准；浸出粕粗蛋白质含量达46%以上，达到一级饲料用低硫甙菜粕标准。脱皮冷榨膨化新工艺实现了双低菜籽的高效加工，产业化应用前景广阔。关键词：油菜（Brassicanapus)；双低菜籽；脱皮；冷榨；膨化；工艺NewProcessofDehulling-ColdPressing-ExpansionforDouble-LowRapeseedHUANGFeng-hong,LIWen-lin,HUANGQing-de,NIUYan-xing(InstituteofOilCropsResearch,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/NationalCenterforRapeseedEngineeringandTechnology,Wuhan430062)Abstract:Rapeseeddehuller,twin-screwpressandexpanderwereassembledtoanewprocessfordouble-lowrapeseed.Thetechnicalandeconomicfeasibilityofthenewprocesswereanalyzed.Itcanreduceconversioncost,improvequalityofoilandmealandincreaseeconomicbenefit.Theconversioncostofnewprocessis142.85Yuan·t-1,whichislessthanpre-pressingextractionprocessby20%.ColdpressingoilmeetsthestandardofthesecondgraderapeseedoilofGB1536-1986.Rapeseedmealmeetsthestandardofthefirstgradelow-glucosinolaterapeseedmealforfodderofNY417-2000,whichproteincontentismorethan46%.Thenewprocesscomeuptohighprofit.Itsindustrializationandapplicationarepromising.Keywords:Rape(Brassicanapus);Double-lowrapeseed;Dehulling;Coldpressing;Expansion;Process油菜是中国第一大油料经济作物，种植面积和总产均居世界首位[1]。双低菜籽由于芥酸和硫甙含量大幅降低，显著改善了菜籽油的脂肪酸组成和菜籽蛋白的利用价值[2]，使油菜从单纯供油改良为油、饲和蛋白综合利用的作物。近年来，双低油菜播种面积呈飞跃发展，2003年全国油菜双低化率达72%，年产近8×106t双低菜籽[1]。目前中国双低菜籽加工仍采用传统的预榨浸出工艺，带皮加工且经过高温长时，生产的菜籽粕蛋白质含量低、色泽深，饲用适口性差，而且蛋白质有效氨基酸破坏显著，严重影响了菜籽粕的利用价值，生产的毛油质量差，增加了炼耗和加工成本[3～5]。传统的预榨浸出工艺没有实现双低菜籽优质后的优用，造成资源的深层次性浪费，已不适用于双低菜籽的加工[6]。为实现双低菜籽的高效加工，国内外开展了大量双低菜籽加工新技术的研究，脱皮、冷榨、膨化技术是双低菜籽高效加工研究领域的热点[7]。菜籽脱皮不仅可提高菜粕蛋白含量和饲用效价，改善粕的饲用适口性，而且还可提高油脂质量，降低精炼成本[8,9]；冷榨可得到质量优良的天然绿色菜籽油，避免蛋白质有效氨基酸的损失，提高粕的营养效价，并且显著降低菜籽加工能耗[7,10]；膨化可显著改善物料的浸出性能，12期黄凤洪等：双低菜籽脱皮冷榨膨化新工艺的研究2509提高油脂浸出速度，增加生产能力，降低生产成本[11,12]。目前国内外已开发出了脱皮、冷榨、膨化等关键技术和设备[8～14]。在双低菜籽加工新工艺方面，2000年德国建立了一座菜籽脱皮冷榨中试车间[10]，生产出高质量的冷榨油，但冷榨饼由于浸出性能差，其浸出制油问题尚需进一步研究[15]。2003年中国进行了菜籽脱皮膨化工艺的实践[14]，生产出高蛋白菜粕，但由于膨化料含油率高，加重了浸出系统的负荷，饼粕残油高，且挤压膨化的毛油质量较差，需要精炼，降低了双低菜籽油的经济价值。因此，双低菜籽脱皮冷榨工艺和脱皮膨化工艺均难以产业化推广应用。本研究针对双低菜籽高效加工研究现状和发展趋势，创造性地提出双低菜籽脱皮冷榨膨化加工工艺的新思路，将脱皮、冷榨、膨化等关键技术组装集成，对双低菜籽脱皮冷榨膨化工艺的可行性和技术经济指标进行了分析，旨在为双低菜籽提供现实的加工工艺，实现双低菜籽的高效加工。1材料与方法1.1试验材料供试油菜籽为武汉市中排粮油有限公司收购的湖北当地双低菜籽，菜籽水分为11.32%，含杂量2.95%，含油率38.68%。1.2工艺流程在武汉市中排粮油有限公司原有生产能力为100t·d-1的预榨浸出工艺基础上，增加脱皮分离、冷榨和膨化设备，对清理设备、浸出车间、精炼车间等不作改动，建成双低菜籽脱皮冷榨膨化工艺，具体工艺流程如图所示。双低菜籽→调质→清理→脱皮→冷榨→膨化→浸出→脱皮菜粕Double-lowrapeseedAdjustingClearingDehullingColdpressingExpansionExtractionDehulledrapeseedmeal↓↓↓菜籽皮冷榨油毛油→精炼→色拉油RapeseedhullColdpressingoilCrudeoilRefiningSaladoil图双低菜籽脱皮冷榨膨化工艺流程图Fig.Theprocessflowdiagramofdehulling-coldpressing–expansionfordouble-lowrapeseed1.3关键设备1.3.1菜籽脱皮与皮仁分离系统采用中国农业科学院油料作物研究所研制生产的YTTP-75型菜籽脱皮分离系统，产量4～6t·h-1，电机总功率40kw。脱皮机以离心方式运行，菜籽利用离心力加速后高速撞击在挡圈上，在强大的撞击力作用下菜籽破裂脱皮。皮仁分离原理：皮仁混合物在筛体振动和风力悬浮的综合作用下，在筛面上实现皮仁分层，皮层和仁层被分别收集实现皮仁的分离。未脱皮的少量整籽在筛面末端自动落下，收集后再次进入脱皮机进行循环[9]。1.3.2双螺旋榨油机采用2台武汉良龙机械制造公司研制生产的SSYZ50型双螺旋榨油机，产量50t·d-1，电机功率37kw。双螺旋榨油机采用并列的两根螺杆，极大地提高了压缩比，并延长压榨时间，使压榨更加彻底。双螺旋逆向输送建立强大的自清功能，解决了高油分油料易滑膛的难题。1.3.3挤压膨化机采用哈尔滨科华航天技术有限公司生产的PHJZ-100型高含油料挤压膨化机，产量4t·h-1，电机总功率90kw，主轴转速350r/min，出口温度100℃～110℃。物料通过变频调速喂料机送入膨化机后，被旋转的变径螺旋叶片推进并与剪切阻料销、膨化筒壁进行剧烈的摩擦、揉搓、挤压后产生一定的压力和热能，蛋白质适度变性，细胞壁得到充分破坏，油脂扩散到物料表面。挤压后的物料被挤出膨化筒的模孔，突然的减压释放使物料中的游离水分突然蒸发，产生爆膨现象[14]。1.4工艺操作条件1.4.1调质由于刚收获的新菜籽水分较高，而且脱皮工艺对菜籽的水分有一定要求，采用烘干塔等干燥设备对菜籽的水分进行调整，调质后的菜籽水分控制在8%～10%。1.4.2清理采用脱皮冷榨膨化工艺对除铁工序要求较高，如果铁器进入脱皮机，会加快设备的机械磨损，甚至造成故障；若铁器进入膨化机，会引起膨化机爆膛。因此，在除尘、除杂的基础上，增加除铁工序，选用永磁滚筒除去金属杂质。调质后的双低菜籽2510中国农业科学38卷先后经振动清理筛、除尘风机、永磁滚筒除杂后，达到含杂率＜0.5%的要求。1.4.3脱皮分离菜籽的水分含量是影响脱皮效果的主要因素，适宜菜籽脱皮的水分为8%～10%。通过变频器调节甩盘转速在1500r/min左右，结合菜籽脱皮率和粉末度的观测微调变频器，达到较好的脱皮效果。在皮仁分离加工中，通过调整风机风量、筛体振动速度和吸料装置的高度，实现皮仁分离。皮单独收集储存，仁进入下一道冷榨工序。1.4.4冷榨冷榨前先对菜籽仁进行调质，即向菜籽仁中喷洒料液比为1%～2%的水并搅拌均匀。开始压榨时通过变频调速器逐步增加进料量，使榨膛内逐渐产生压力，当榨机主电机电流达到40～50A时，双螺旋榨油机进入正常压榨状态。压榨过程中保证物料均衡进料，物料流量减少会降低榨膛压力，降低出油率。压榨产生冷榨油和冷榨饼，冷榨油经板框过滤机去除固体杂质后灌装得到成品冷榨菜籽油，冷榨饼进入下一道膨化工序。1.4.5膨化冷榨饼在蒸炒锅内升温到90℃后，进入挤压膨化机。采用变频调速器控制进料量，使膨化机主电机电流稳定在100～120A之间。膨化过程中用0.5～0.8MPa的直接蒸汽调整膨化筒的温度，使膨化筒处显示的温度稳定在110℃左右。挤压膨化过程中注意保证均衡稳定进料，物料流量减少甚至断料，会降低膨化机内的压力，影响膨化效果。1.4.6浸出物料在膨化过程中，因增加了直接蒸汽，膨化后的物料水分一般在10%～12%，温度在105℃左右，在浸出前须干燥和冷却[16]，采用热风干燥机和冷却机达到降温和降湿的目的。膨化料通过输送绞笼送入平转式浸出器进行浸出。因膨化料的渗透性和滤干性要比预榨饼好，提高了浸出速率，因此适当加快平转式浸出器的转速，使浸出时间为100min，并将浸出器料层高度提高到1.2～1.3m。混合油经长管蒸发器和管式汽提塔脱溶，得到浸出毛油后进入精炼车间，经过常规的脱胶、脱色、脱臭等工序得到菜籽色拉油。含有溶剂的湿粕经过DT蒸脱机脱溶，冷却包装后得到脱皮双低菜粕。1.5物化分析指标测定方法双低菜籽的含油量、水分、杂质的测定方法分别采用GB5512-85、GB5497-85、GB5484-85；菜籽油的色泽和气味及滋味、酸价、过氧化值、加热试验、水分及挥发物、杂质的测定方法分别采用GB5525-85、GB5530-85、GB/T5538-1995、GB5531-85、GB/T5528-1995、GB5529-85；菜粕的粗蛋白、灰分、粗纤维、粗脂肪、ITC、OZT、氨基酸组成的测定方法分别采用GB5511-85、GB5505-85、GB5515-85、GB5512-85、GB/T13087-1991、GB/T13089-1991、NY/T793-2004；其它工艺技术指标的测定方法参照《粮油标准汇编测定方法卷》SB/T10134-92植物油生产工艺测定规程[17]。2结果与分析2.1双低菜籽脱皮冷榨膨化工艺的技术性能指标对双低菜籽脱皮冷榨膨化工艺各工序技术指标进行测定，各项技术性能如表1所示。表1技术性能指标Table1Thetechnicalparamet