棉籽精深加工新技术与新工艺Word文件下载.docx

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3.2 

生物发酵法

　　采用微生物发酵的方法将棉酚转化为其他物质，达到脱毒的目的。

由于转化机理不明，工艺条件的控制难度大，脱毒效果无法保证。

使用的原料也是高温预榨浸出后的棉粕，蛋白质已严重变性，经微生物发酵后变性更加严重，其营养价值亦较差。

此外，菌种提纯复杂、项目投资大，生产成本高。

　　以上两种方法仅强调脱除棉酚，而忽视了棉粕营养效价的保护，难以取得良好的喂养效果，使其使用价值和经济效益大受影响。

3.3 

混合溶剂萃取法

　　溶剂萃取法是根据“相似相溶”原理，相同极性的溶剂萃取相同极性的物质。

利用棉酚在醇类溶剂中的溶解特性，采用两种或两种以上溶剂通过不同比例混合后（6#溶剂和含水乙醇、甲醇或丙酮等极性溶剂水溶液），改变溶剂的极性（ε值），兼顾油和酚的极性特征，在一个浸出器中同时提取棉籽油和棉酚。

　　如采用乙醇、水、己烷体系，虽然提取设备简单，但在生产实践中出现了较多的问题。

如溶剂共沸现象严重，造成溶剂分离和回收困难，溶剂消耗大，成本高；

溶剂配比复杂，且萃取出的毛棉籽油中含有大量的棉酚和色素使油品质量下降。

因此无法实现工业化生产。

　　另外，还有一种混合溶剂法是用6#溶剂与高浓度的甲醇（98％以上）混合后在一个浸出器中同时提油和脱酚。

一般来说，烷烃类溶剂与醇类可互溶，但甲醇却是例外。

高浓度甲醇（98％以上）与6#溶剂混合微溶，两种溶剂在浸出器中很难混合，出现自然分层。

又因为棉仁中棉酚腺体的特性，萃取过程中需有一定量的水分作用才能使腺体破裂，必须是合适浓度的甲醇水溶液才能起到脱酚作用。

但棉仁坯料遇水和醇类有溶胀的问题，极易造成管路堵塞。

因此，无法实现既提油、又脱酚。

为弥补其不足，必须采用高浓度的甲醇溶剂，通过提高温度和长时间浸泡坯料来达到萃取效果。

而高浓度的甲醇溶剂其脱酚效果差，尤其在高温和长时间的作用下，大量游离棉酚生成变性棉酚和棉酚衍生物仍然留在面粕中，且蛋白变性也非常严重。

　　就这种方法的运行而言，短时间运行还较为正常，随着入浸坯料带来的水份在系统中循环运行时的不断积累，逐步和甲醇混合，导致甲醇浓度逐渐变低，使溶剂体系产生变化。

棉籽油和棉酚在这体系中的萃取能力将发生较大的变化，这就不可避免带来了方法的提油或脱酚的能力问题。

　　此方法提取的毛油中含有棉酚，脱溶时的高温导致毛油中固化红色素的量加大，直接影响成品油的色泽，增加炼耗成本，也影响棉籽油精炼率。

　　这就是混合溶剂法的症结所在，因此前一种方法在工业化生产中早已被淘汰。

后一种方法经生产实践的验证，也无法真正实现工业化连续生产和达到各项技术经济指标的要求。

4 

新的棉籽加工工艺技术

4.1 

新工艺流程

　　液－液－固法，也称“液－液－固三相萃取法”，它是根据溶剂萃取法“相似相溶”的原理，采用先萃取棉籽油后萃取棉酚的分步萃取方法。

它既能充分发挥6#溶剂的提油性能，又能使甲醇萃取棉酚的效果达到最佳状态。

具体的工艺流程见图2。

图2液－液－固法工艺流程图

　　该工艺是将清理去杂后的光棉籽，通过剥壳和仁壳分离装置进行仁壳分离，再经专用精选设备降低仁中含壳量和含短绒量，经过一系列低温调质处理后的胚料，送入浸出器浸出棉籽油，浸出后的湿粕直接在多级脱酚浸出设备中，通过脱酚溶剂进行脱酚处理，脱酚后经机械脱溶和低温烘干脱溶，得到脱酚棉籽蛋白成品。

浸出的棉籽混合油过滤后进入分级蒸发、汽提后得到毛油，送至精炼车间精炼。

萃取棉籽油和棉酚后的溶剂分别经综合回收系统再生后循环使用。

4.2 

新工艺技术特点

　　（l）全程采用低温一次浸出工艺处理棉籽，最大程度地避免了蛋白质变性和破坏，保证棉籽蛋白产品的营养效价。

（2）采用两种溶剂分步萃取棉籽油和脱除棉酚，保证提油和脱酚的快速、彻底。

　　（3）专用的多级脱酚萃取设备，使用合适浓度和温度的脱酚溶剂，在短时间内快速萃取出大量的游离棉酚，避免变性棉酚、结合棉酚及其他形式的棉酚衍生物的生成。

产品中游离棉酚含量小于400mg/kg，低于世界卫生组织、联合国粮农组织、联合国儿童基金会等国际组织推荐的食品中游离棉酚含量不大于600mg/kg的标准。

　　（4）脱酚的同时，通过溶剂和水的相互作用，去除棉籽仁中的棉籽糖、单宁、植酸、黄曲霉毒素以及农药残留等有毒有害物质，全面保护了棉籽蛋白中的有效营养成份。

　　（5）专用的提油萃取器，萃取效率高，设备投资省。

萃取提油之后的含溶湿粕不进行脱溶处理而直接萃取脱酚，避免了蛋白质的热变性，降低了能耗。

　　（6）低温工艺使色素不被固化到物料和油品中，毛油中色素含量低，油品质量得到全面保证。

　　（7）整个提油、脱酚、及溶剂回收系统都实现微负压状态运行，对尾气实行可调控定量排放，并且有一系列措施保证溶剂的分离和回收，使溶剂的消耗降到最低程度，从而保证项目能达到可观的经济效益。

　　目前，该工艺技术已获得国家发明专利（专利号ZL00134520.6），并且在新疆、甘肃、山东、江苏、河南等地建设的30多条生产线均实现了工业化生产，其中日处理300t棉籽的3条，日处理200t棉籽的1条，日处理150t棉籽的27条。

4.3 

新工艺生产的产品

　　由于新的工艺技术的应用，脱酚棉籽蛋白不仅脱除了棉酚毒素，而且通过低温工艺，全面保护了产品中的有效营养成份，金黄的色泽以及清香可口的适口性，给饲料、养殖企业提供了新的优质的饲料蛋白，作为豆粕、鱼粉的替代品，广泛应用于畜、禽和水产养殖。

　　为严格地从本质上与普通棉粕有明确的区分，北京中棉紫光生物科技有限公司为液－液－固饲用脱酚棉籽蛋白产品建立了标准（见表1）。

标准中一级脱酚棉籽蛋白其粗蛋白质含量≥50.0％，氨基酸总量占粗蛋白比例为≥87.0%，而普通棉粕的粗蛋白质含量一般在40％左右，氨基酸总量占粗蛋白比例仅在50%~75%之间。

该产品的行业标准已经得到行业标准委员会的通过，国家标准也已进入立项审批程序。

脱酚棉籽蛋白及相关产品氨基酸组成比较见表2。

表1脱酚棉籽蛋白产品企业标准（Q/HDCCU001-2006）

优级

一级

二级

粗蛋白质％

≥50.0

≥48.0

粗纤维％

≤7.5

≤8.0

≤9.0

水分％

≤8.5

粗灰分％

氨基酸总量占粗蛋白比例％

≥90.0

≥87.0

≥85.0

游离棉酚（HPLC）（mg/kg）

≤60

游离棉酚（比色法）（mg/kg）

≤400

霉菌总数（×

103个/g）

＜50

表2脱酚棉籽蛋白及与相关产品氨基酸组成比较（以干基计算）

项目

豆粕

普通棉粕

脱酚棉籽蛋白

赖氨酸（％）

2.69

1.39

2.35

蛋氨酸+胱氨酸（％）

0.98

0.71（0.35+0.36）

1.49（0.62+0.87）

精氨酸（％）

2.82

3.14

5.87

异亮氨酸（％）

1.85

0.96

1.68

亮氨酸（％）

3.16

1.76

2.98

苯丙氨酸（％）

2.11

1.5

2.73

丙氨酸（％）

1.73

1.27

1.99

苏氨酸（％）

1.69

1.02

1.71

缬氨酸（％）

1.78

1.25

2.16

天冬氨酸（％）

4.56

2.84

4.70

丝氨酸（％）

1.90

1.18

2.08

谷氨酸（％）

8.71

6.64

12.03

甘氨酸（％）

1.74

1.21

2.14

酪氨酸（％）

1.40

0.78

1.44

组氨酸（％）

1.14

脯氨酸（％）

2.43

1.59

2.01

氨基酸总量（％）

40.94

28.91

49.26

粗蛋白（％）

44.7

40.5

51.5

氨基酸总量占粗蛋白比例（％）

91.6

71.4

95.6

猪消化能（cal／g）

3370

2250

3290

鸡代谢能（cal／g）

2390

1860

2420

干物质（％）

89.6

82.9

93.6

EAA1/NEAA2

1:

1.35

1.09

注：

1.EAA必需氨基酸 

2.NEAA非必需氨基酸

　　从氨基酸的平衡上来看，普通棉粕的EAA/NEAA为1：

1.35，豆粕的EAA/NEAA为1：

1.25，棉籽蛋白的EAA/NEAA为1：

1.09，而理想蛋白质模式的EAA/NEAA为1：

1。

因此，棉籽蛋白与理想蛋白质模式十分接近，饲喂效果良好。

从限制性氨基酸情况来看，脱酚棉籽蛋白氨基酸中除赖氨酸比豆粕略低外，其余限制性氨基酸均优于豆粕；

且氨基酸总量占粗蛋白的比例比豆粕高出4个百分点；

其消化能和代谢能与豆粕相当。

而各项指标均极显著地优于普通棉粕，在饲料中是豆粕、鱼粉不可多得的替代品。

同时，使用脱酚棉籽蛋白给饲料、养殖企业大幅度降低了原料成本，也创造了可观的经济效益。

4.4 

新工艺带来的经济效益

　　传统工艺与新工艺的效益比较见表3。

由表3得知，一般传统工艺加工与新工艺加工相比，同样年加工棉籽35000t，按2007年9月份价格计算，传统工艺合计销售收入6720.4万元，而新工艺合计销售收入7980.4万元，考虑棉籽加工新工艺因脱酚增加成本280万元，实际收入合计7700.4万元。

新工艺加工比传统工艺加工净增收入980万元（含税），即每吨棉籽比传统工艺多盈利280元。

因此，通过加工工艺的改变，棉籽新工艺实现了产品价值的提升，企业也因精深加工创造出更多的经济效益。

表3传统工艺与新工艺加工经济效益比较

传统工艺加工

新工艺加工

棉籽

数量

35000t

棉

粕

50％计

17500t

40％计

14000t

价值

1400元/t

2450万元

2500元/t

3500万元

油

15％计

5250t

7000元/t 

3675万元

7000元/t

壳

26％计

9100t

36％计

12600t

600元/t

546万元

756万元

脚

5250/0.85*0.1

617.6t

800元/t

49.4万元

收入小计

6720.4万元

7980.4万元

成本差异

80元/t棉籽 

280万元

收入合计

7700.4万元

收入增（减）

+980万元

新增效益

280元/t棉籽

5未来棉籽加工企业产业链的延伸（见图3）

图3未来棉籽加工企业产品结构图

　　随着液－液－固法工艺的诞生，棉籽以及产品价值的提升已不再是梦想。

通过棉籽精深加工以及新工艺技术的应用，企业生产食品级的棉籽蛋白，在废水中提取棉酚、棉籽糖、单宁、植酸等变得简单、便捷。

通过棉籽精深加工，企业棉副产品产业链逐步形成，并随着产业链的延伸和产品价值的提升，实现了生产技术及产品的差异化，增强了核心竞争力和后续盈利能力，可为企业及人类创造更多的价值和财富。

参考文献：

（1）国家统计局

（2）国家粮油信息中心

　　（3）杜长安，陈复生.植物蛋白工艺学[M].北京：

年中国商业出版社，1995

　　（4）周建民，梁乙明.用脱酚棉籽蛋白饲料替代部分饼粕类饲喂泌乳牛的试验报告[J].中国奶牛,2003

（2）:

26-28

　　（5）[美]Y.H.Hui主编,徐生庚，裘爱泳主译.贝雷：

油脂化学与工艺学[M].北京：

中国轻工业出版社，2001.

　　（6）祝强，刘进才，唐金泉.一种新的棉籽脱酚生产工艺[J].中国油脂,2004,29

（1）:

68-69

　　（7）杜润鸿.中棉紫光――引领棉籽加工新方向[J].粮油加工,2006,（7）:

22-24

　　作者简介:

唐金泉（1965-），男，工程师；

主要从事棉籽精深加工方面的研究开发工作。

工艺说明:

⑴清理工序：

为了有效地达到清选效果，工艺中将配备高效振动筛来清理大小杂；

配置风选机去除并肩石；

为了保证车间有良好操作环境，工艺设计将配置系统除尘装置，采用旋风分离式除尘器及二次除尘系统。

⑵剥壳工序：

为了保证棉籽有良好的软化和轧坯效果，棉籽必须剥壳及并进行仁壳分离，采用双对辊棉籽剥壳机，可以保持较高的整仁率，采用组合式仁壳分离筛，并配套圆打筛，可以保证壳中含仁和仁中含壳都达到工艺设定指标。

⑶轧坯工序：

轧坯是将一定粒度的棉仁制备成0.3毫米左右的薄片，充分破坏棉仁的组织结构，目的是在浸出工序中，使原料中的油脂在最短的时间内、最大限度的萃取出来，使粕中残油小于1%。

⑷蒸炒工序：

从轧坯机制得的坯片进入蒸炒锅，经过高温、高水份蒸坯及炒坯，调节棉坯的温度及水份，并有效破坏棉酚，出来的熟坯进入预榨机。

⑸预榨工序：

蒸炒过的熟坯经过辅助炒锅的调节，进入榨膛进行压榨，榨出的油经油渣刮板机分离油中的渣、叶片过滤机过滤后打入毛油罐；

预榨饼输送到浸出脱酚车间进行浸出脱酚。

4.3.1.2工艺技术指标

处理量：

500t/d脱绒棉籽

棉籽质量要求：

达到国标三级以上棉籽标准，光籽率达到40%以上。

产品质量要求：

⑴预榨毛油

水分及挥发物：

≤0.5%

杂质：

≤0.2%

色泽、气味、滋味正常

⑵预榨饼

饼厚度：

≤17mm

水分：

≤4-6%

残油：

≤14-16%

（3）壳

壳中含仁≤0.3%

4.3.1.3工艺经济指标

电耗≤32.5度/吨棉籽

气耗≤150Kg/吨棉籽

水耗≤1.0-1.3吨/小时

4.3.1.4工艺计量方案

进入车间的棉籽经过风选去石后，进入WDGLJ-C型翻斗式计量秤内，该种计量特别适用于棉籽等散落性差物料的计量。

计量秤由一台控制显示仪表统一管理，可以显示当班产量，也可以显示累积产量。

预榨毛油的计量采用椭圆齿轮流量计进行计量，经过计量的油打入室外毛油罐内。

4.3.2浸出脱酚车间工艺流程及工艺说明

4.3.2.1工艺流程

4.3.2.2工艺说明

⑴喷淋浸出工艺

浸出器采用环形浸出器形式。

料层底板采用不锈钢材料。

处理量大于实际量10%以上。

浸出器进料：

采用封闭绞龙，加重力门控制

管道视镜采用组合视镜。

溶剂泵、混合油泵采用机械密封泵。

混合油罐中不加食盐水，底部沉渣用泵打入浸出器。

料封绞龙叶片采用16Mn钢材料。

地下溶剂库的溶剂泵采用气动隔膜泵。

环形浸出器喷淋浸出工艺的主要优点是浓度梯度不同的混合油及新鲜溶剂喷淋通过料层，在上层表面形成30-50毫米的液面，使整个料格中的棉籽坯都与溶剂接触进行萃取；

同时，混合油循环喷淋采取"

自打自格"

、收集格溢流，从而保证坯片中的油脂最大限度的浸出出来，使粕中残油≤1%。

⑵混合油动态过滤工艺

采用高效动态过滤机在连续运转过程中对混合油进行过滤，使混合油中的固杂降至0.01%左右，并可从根本上解决以上生产中的不正常现象，同时也使蒸发汽提后的浸出毛油色泽浅质量高。

⑶湿粕处理工艺

本项目最大的特点在于采用"

液－液－固三相萃取法"

直接在多级脱酚浸出设备中对湿粕通过脱酚溶剂进行脱酚处理，脱酚后经机械脱溶和低温烘干脱溶，得到脱酚棉粕成品。

浸出的棉油过滤后进入分级蒸发、汽提系统提取毛油，送至精炼车间精炼。

该方法继承发扬了溶剂萃取法的优点，采用低温一次浸出的方法对棉籽进行处理，通过分步萃取分别提取棉籽油和脱除棉酚，解决了因溶剂体系发生变化而产生的蛋白及油品质量、设备运行、溶剂分离及回收等一系列问题。

既避免蛋白质的热变性和蛋白质氨基酸与游离棉酚的结合，极大限度地保护了蛋白的营养价值，提高了油品质量，保证了蛋白中的残油，又解决了溶剂萃取法中溶剂分离和回收存在的问题，实现了连续性与经济性相结合的工业化运行效果。

该方法的工艺技术特点是：

全程采用低温一次萃取工艺处理棉籽，最大程度地避免了蛋白质被破坏，保证棉籽蛋白产品的营养效价；

采用两种溶剂分步萃取棉籽油和脱除棉酚，保证提油和脱酚的快速、彻底；

专用的多级脱酚萃取设备，使用合适浓度和温度的脱酚溶剂，在短时间内快速萃取出大量的游离棉酚，避免变性棉酚、结合棉酚及其他形式的棉酚衍生物的生成。

蛋白产品中游离棉酚含量≤400ppm，低于世界卫生组织、联合国粮农组织、联合国儿童基金会等国际组织推荐的食品中游离棉酚含量不大于600ppm的标准；

脱酚的同时，通过溶剂和水的相互作用，去除棉籽在储藏过程中产生的黄曲霉素，去除棉籽仁中的棉籽糖、单宁、植酸，去除棉籽中的农药残留等一切抗营养因子，全面保护了棉籽蛋白中的有效营养成份；

专用的提油萃取器，萃取效率高，设备投资省。

萃取提油之后的含溶湿粕不进行脱溶处理而直接萃取脱酚，避免了蛋白质的热变性，降低了能耗，使产品质量稳定；

低温工艺使色素不被固化到物料和油品中，毛油中色素低，油品质量得到全面保证；

整个提油、脱酚、及溶剂回收系统都实现微负压状态运行，对尾气实行可调控定量排放，并且有一系列措施保证溶剂的分离和回收，使溶剂的消耗降到最低程度，从而保证项目能达到可观的经济效益。

⑷全负压蒸发工艺

采用负压蒸发、负压气提、蒸汽喷射泵用过的蒸汽既可以喷入一蒸，又可以喷入热水罐。

蒸发器列管采用不锈钢管。

气体塔蝶片采用不锈钢材料。

全负压蒸发工艺主要的优势在于采用蒸脱机的二次蒸汽作为预蒸发器的加热源，节约能源20%。

在负压下进行混合油的蒸发和汽提，使混合油在较低的温度下沸腾、溶剂汽化分离，从而提高油的质量，减少精炼损耗，这样的生产工艺使生产成本降低15%左右，实践证明负压蒸发工艺是先进成熟的。

⑸冷凝系统工艺

冷凝器列管，外壳采用Q235-A钢板。

冷凝器卧式安装。

冷却塔放在冷却水池上，备用一台冷却水泵。

在蒸发器与DTDC冷凝器之间增加一节能器，用冷凝下来的低温溶剂喷淋从一蒸出来的DTDC二次蒸汽。

⑹薄膜式石蜡回收工艺

利用不锈钢薄膜式填料代替目前的瓷环或浮球，作为自由气体中回收溶剂的吸收塔和解吸塔的填料，具有传质效率高，生产成本低，设备寿命长的明显优点。

4.3.2.3工艺技术指标

生产量：

400t/d棉籽予榨饼

⑴浸出粕残油：

≤0.8%

≤12.0%

温度：

≤45℃

残溶：

≤500PPM（或引爆试验合格）

游离棉酚：

≤0.006%

⑵浸出毛油总挥发物：

≤0.30%

色泽：

正常

≤400ppm

工艺经济指标：

电耗≤12.5度/吨饼（不含车间外围用电）

汽耗≤320Kg/吨饼

水耗≤1.0-1.5吨/吨饼

溶剂消耗：

棉籽预榨饼≤2.5Kg/t饼（国标6#溶剂）

4.3.3精炼工艺流程及工艺说明

4.3.3.1工艺流程

碱

毛油过滤加热混合离心分离

水真空白土真空皂脚

水洗分离干燥混合脱色过滤

真空废水真空废土

加热析气换热矿物油加热脱臭换热

冷却增泽过滤成品油

4.3.3.2工艺说明

⑴特殊湿法脱胶工艺

脱胶就是将毛油中的磷脂、蛋白质、糖类等胶质进行脱除的过程,这对后工序脱色、脱臭有较大的影响。

特别是在采用物理脱酸精炼中，油脂中磷脂的彻底脱除至关重要，工艺要求脱胶后的含磷量≤5ppM。

然而，毛油中含有磷脂，且有一定的非水化磷脂，若采取一般脱胶工艺则不能达到工艺效果。

"

特殊湿法脱胶工艺"

是将非水化磷脂转化成可水化磷脂，再加入电解质絮