棉籽加工中棉粕蛋白質(zhì)含量和棉籽油色澤的控制

周人楷，張文龍 ，童惠英，張利軍，許益建，孫 樂(lè)

(1.無(wú)錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無(wú)錫 214035； 2.中糧集團(tuán) 中國(guó)糧油控股有限公司生產(chǎn)與質(zhì)量安全管理部，北京 100020)

應(yīng)用實(shí)踐

棉籽加工中棉粕蛋白質(zhì)含量和棉籽油色澤的控制

周人楷1，張文龍2，童惠英1，張利軍1，許益建1，孫 樂(lè)1

(1.無(wú)錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無(wú)錫 214035； 2.中糧集團(tuán) 中國(guó)糧油控股有限公司生產(chǎn)與質(zhì)量安全管理部，北京 100020)

主要敘述了以棉籽為原料，生產(chǎn)加工后得到兩個(gè)主要產(chǎn)品——棉粕和棉籽油，分別分析了影響棉粕蛋白質(zhì)含量和棉籽油色澤的因素，并提出了控制各因素的關(guān)鍵點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)控制這些關(guān)鍵因素，可得到高蛋白的棉粕和高品質(zhì)的棉籽油。

棉粕；蛋白質(zhì)；棉籽油；色澤

棉籽是我國(guó)的大宗油料之一，棉籽加工的主要產(chǎn)品為棉粕和棉籽油。棉粕中蛋白質(zhì)含量的高低不僅影響其在飼料中的添加量 ,同時(shí)也影響棉粕的利用價(jià)值。 我公司近幾年在新疆地區(qū)，采用膨化浸出生產(chǎn)加工工藝，制取的棉粕色澤金黃，蛋白質(zhì)含量達(dá)到46%～53%[1]，具備較高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。棉籽油色澤是衡量其質(zhì)量的重要指標(biāo)，消費(fèi)者通過(guò)色澤的感官效果來(lái)判斷油品質(zhì)量，從而選擇是否采購(gòu)。因此，改進(jìn)傳統(tǒng)工藝得到的高品質(zhì)棉籽油，其色澤淺(Y15，R2.0)、穩(wěn)定性好，具有較高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。根據(jù)工程實(shí)踐，現(xiàn)將棉籽加工中影響棉粕蛋白質(zhì)含量和棉籽油色澤的因素進(jìn)行探討總結(jié)，以便與同行進(jìn)行交流。

1 棉粕加工工藝

棉籽清理→剝殼→仁殼分離→軟化→軋坯→調(diào)質(zhì)→膨化→冷卻→浸出→濕粕蒸脫→研磨→篩分→成品棉粕。

1.1 棉粕蛋白質(zhì)含量的影響因素

(1)原料品質(zhì)影響：棉籽生產(chǎn)的氣候和成熟度影響蛋白質(zhì)含量；

(2)剝殼后仁中含殼量的影響：仁中含殼量多少影響蛋白質(zhì)含量；

(3)調(diào)質(zhì)的影響：調(diào)質(zhì)過(guò)程中水分、溫度等影響蛋白質(zhì)變性；

(4)濕粕蒸脫的影響：濕粕蒸脫的水分、溫度、時(shí)間影響蛋白質(zhì)變性；

(5)棉粕中含殼量的影響：棉粕中含殼量的多少，決定最終產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量的高低。

1.2 控制棉粕蛋白質(zhì)含量的關(guān)鍵點(diǎn)

1.2.1 原料品質(zhì)的控制[2]

棉籽因品種和生長(zhǎng)環(huán)境不同，品質(zhì)差異較大。成熟度較好的棉籽有利于提高整籽含油率和棉粕蛋白質(zhì)含量。棉籽儲(chǔ)存的安全水分為11%～12%。原料水分含量過(guò)高，在儲(chǔ)存過(guò)程中容易引起發(fā)熱、霉變，在后續(xù)加工生產(chǎn)中，會(huì)使棉粕呈現(xiàn)褐色，蛋白質(zhì)含量降低。 因此，采購(gòu)原料時(shí)，控制原料品質(zhì)指標(biāo)很重要。

1.2.2 剝殼后仁中含殼量的控制

棉殼中的蛋白質(zhì)含量很低，蛋白質(zhì)主要集中在棉仁中。棉籽剝殼后，仁中含殼量的多少是影響棉粕蛋白質(zhì)含量高低的主要因素。生產(chǎn)實(shí)踐證明，仁中含殼量控制在12%～15%，將有效降低粗纖維含量，棉粕蛋白質(zhì)含量能夠達(dá)到46%左右；但棉籽原料的品質(zhì)有差異時(shí)，如水分、含殼量的差異會(huì)導(dǎo)致剝殼率下降，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)含量。因此，因根據(jù)不同的原料品質(zhì)，選用與之匹配篩孔的分離篩，控制仁中含殼量的穩(wěn)定。

1.2.3 調(diào)質(zhì)的控制

調(diào)質(zhì)是制油過(guò)程中的關(guān)鍵工序，主要是通過(guò)水分、溫度的作用，使油料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。調(diào)質(zhì)過(guò)程中，油料中蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性，80℃以上時(shí)蛋白質(zhì)變性加劇。為了降低油料中蛋白質(zhì)變性，在調(diào)質(zhì)過(guò)程中，控制蒸炒鍋壓力在0.5 MPa左右，出料溫度在75～80℃，出料水分6%～7%，滿足進(jìn)入膨化機(jī)的品質(zhì)要求。

1.2.4 濕粕脫溶的控制

棉籽餅浸出后的濕粕在蒸脫烘干過(guò)程中，極易影響棉粕的蛋白質(zhì)含量和外觀色澤。棉粕蛋白質(zhì)變性與濕粕蒸脫的溫度、水分、時(shí)間有關(guān)，蛋白質(zhì)在80～130℃ 時(shí)隨溫度升高變性加劇。生產(chǎn)操作中在滿足粕殘溶條件下，根據(jù)影響蛋白質(zhì)變性的因素進(jìn)行具體控制：①嚴(yán)格控制脫溶、烘干的溫度，脫溶氣相溫度控制在85℃左右，在滿足粕水分的條件下降低烘干溫度，出粕溫度控制在100℃以下；②生產(chǎn)中嚴(yán)格控制直接蒸汽含水量和加入量；③脫溶機(jī)料層控制采用的是單層獨(dú)立控制的進(jìn)、出料方式，控制蒸脫時(shí)間，保持生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定，使脫溶生產(chǎn)過(guò)程均勻穩(wěn)定。

1.2.5 棉粕中含殼量的控制

棉粕中的蛋白質(zhì)含量和色澤最終取決于棉粕中含殼量的多少。根據(jù)棉粕中粕和殼的硬度差異等物理特點(diǎn)，采用研磨、篩分的工序，進(jìn)一步將棉粕中的棉殼和細(xì)絨分離。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐，制取出蛋白質(zhì)含量高達(dá)53%、色澤金黃的棉粕產(chǎn)品。同時(shí)根據(jù)市場(chǎng)需求，可以靈活調(diào)整，制取蛋白質(zhì)含量46%～53%不等的高蛋白棉粕。產(chǎn)品靈活性高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。

2 棉籽油的加工工藝

棉籽清理→剝殼→仁殼分離→軟化→軋坯→調(diào)質(zhì)→膨化→冷卻→浸出→毛油→過(guò)濾→蒸發(fā)→汽提→中和→脫色→脫臭→成品棉籽油。

2.1 棉籽油色澤產(chǎn)生的原因

棉籽油色澤深的主要原因是油中存在棉酚及其衍生物。棉酚主要存在于棉仁的色素腺體之中，是棉籽中最重要的色素，占總色素的20%～40%。棉酚是棉籽油中的特有成分，是一種強(qiáng)發(fā)色性的物質(zhì)。棉酚受熱變性易形成變性棉酚，是一種非常穩(wěn)定的色素，無(wú)論是堿煉、吸附劑吸附還是高溫脫色都很難去除。 控制棉籽油中棉酚含量，尤其油中變性棉酚含量是控制棉籽油色澤的關(guān)鍵。

2.2 棉籽油色澤的影響因素

(1)棉籽毛油的品質(zhì)：棉籽毛油的品質(zhì)影響棉籽油色澤；

(2)合適的精煉方法：合適的精煉工藝影響成品棉籽油的色澤。

2.3 控制棉籽油色澤的關(guān)鍵點(diǎn)

2.3.1 棉籽毛油品質(zhì)的控制

2.3.1.1 棉籽原料

棉籽的生長(zhǎng)氣候與成熟度及水分能產(chǎn)生霉粒、未成熟的棉籽。棉籽儲(chǔ)存時(shí)由于儲(chǔ)存溫度變化，特別是水分過(guò)高時(shí)，容易發(fā)霉，內(nèi)部發(fā)生霉變、腐爛，產(chǎn)生更多的有機(jī)降解物，使棉籽加工出來(lái)的油脂色澤加深，這種霉粒在油脂加工中不能用皂腳吸附除去，致使成品油色澤很深，影響成品油色澤[3]。

采購(gòu)原料時(shí)，選擇成熟度較好、水分11%～12%、含絨少的棉籽，能提高棉籽油的品質(zhì)。

2.3.1.2 調(diào)質(zhì)-膨化工段

棉酚受熱變性易形成變性棉酚，是一種非常穩(wěn)定的色素。而高溫會(huì)使棉酚更易變性。實(shí)踐生產(chǎn)調(diào)質(zhì)溫度控制在75～80℃的中低溫運(yùn)行，有效降低變性棉酚的產(chǎn)生。

2.3.1.3 蒸發(fā)工段

在蒸發(fā)過(guò)程中，溫度過(guò)高會(huì)使混合油中含有的雜質(zhì)及棉酚固化，形成色素，控制好蒸發(fā)過(guò)程中每個(gè)工序的溫度，可降低毛油色澤。

以上每個(gè)步驟都要控制好才會(huì)得到低酸值、色澤較淺的棉籽毛油。

2.3.2 精煉生產(chǎn)工藝的控制

2.3.2.1 中和工段

色澤控制原理：棉籽毛油部分色素在堿煉過(guò)程中被用一定濃度燒堿液中和毛油中的游離脂肪酸所生成的皂腳(鈉皂)吸附并與棉籽油分離，棉酚在此過(guò)程中也被吸附脫除。其中，游離棉酚呈弱酸性，能與堿作用生成不溶于油脂的棉酚鈉鹽，在油脂堿煉時(shí)隨皂腳除去。

中和工段操作控制點(diǎn)：①采用長(zhǎng)混堿煉工藝，使中和反應(yīng)充分，棉酚和油中色素充分被皂吸附；②選擇適中的堿液濃度與超量堿比例，既要減少中性油損失又要盡量去除油中的色素，堿煉用堿通常要用約18%氫氧化鈉，超量堿根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況定；③如果棉籽毛油品質(zhì)較差，避免因棉酚的存在而導(dǎo)致對(duì)一、二級(jí)棉籽油產(chǎn)生不良的影響及一次堿煉煉耗太高，通常采用二次堿煉的方式；④堿煉后棉籽油酸值(KOH)以控制在0.08～0.12 mg/g為宜；⑤堿煉棉籽油含皂量及膠體物質(zhì)含量應(yīng)控制在最低范圍，堿煉油水分控制0.1%以下；⑥經(jīng)堿煉加工后，堿煉油的色澤可控制在R2.4以下(25.4 mm槽)。

2.3.2.2 脫色工段

脫色工段操作控制點(diǎn)： ①采取預(yù)脫色-復(fù)脫色工藝，建立兩次吸附平衡，脫色效果好，生產(chǎn)成本低； ②活性白土水分應(yīng)控制在10%以下，否則會(huì)降低脫色效果；③ 控制白土用量，采用白土復(fù)配方法，膨潤(rùn)土、凹凸棒土和活性炭按一定比例復(fù)配，單純?cè)黾踊钚园淄劣昧浚粌H脫色油損失增加，還會(huì)使脫色油酸值升高；④活性炭對(duì)藍(lán)色和綠色色素的脫除特別有效，對(duì)難以脫除的變性棉酚也有一定的脫除作用；⑤棉籽油連續(xù)脫色是在真空極限要求小于10 kPa狀態(tài)下進(jìn)行，既可以減少水分對(duì)吸附脫色帶來(lái)的不利影響，也可以防止油脂在脫色過(guò)程中產(chǎn)生氧化使色澤加深與固化；⑥在加入同量吸附劑情況下,脫色溫度通常控制在110℃以下、脫色時(shí)間20～30 min時(shí)脫色效果最好；溫度低、時(shí)間短吸附劑吸附能力沒(méi)有達(dá)到最佳，溫度高、時(shí)間長(zhǎng)會(huì)生成新色素使色澤變深，而新生成的色素更不易被脫除。

脫色油經(jīng)脫臭處理后，得到成品棉籽油的色澤為Y15，R2.0(133.4 mm槽)。

3 結(jié)束語(yǔ)

棉粕蛋白質(zhì)含量和棉籽油色澤受到多方面因素的影響，既有原料品質(zhì)的因素，又有加工工藝和操作的因素。要提高棉粕蛋白質(zhì)含量，降低棉籽油色澤，必須控制原料品質(zhì)、控制預(yù)處理、浸出、精煉加工工藝中每個(gè)工序、主要設(shè)備的操作參數(shù)，制定嚴(yán)格的操作規(guī)程，從而生產(chǎn)出蛋白質(zhì)含量高的高品質(zhì)棉粕和色澤淺的高品質(zhì)棉籽油，提高油脂加工企業(yè)產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 童惠英, 秦健,許姣皎,等.高蛋白棉粕的制取工藝設(shè)計(jì)及實(shí)踐[J].糧食與食品工業(yè)， 2016,23(4):42-44.

[2] 劉玉剛, 王國(guó)才, 楊杰,等.對(duì)影響棉粕蛋白含量因素的探討[J].中國(guó)油脂，2007,32(9):17-18.

[3] 劉軍海.淺析影響棉籽油色澤的因素[J].中國(guó)棉花加工, 1996(1):44-45,23.

Control of protein content of cottonseed meal and color of cottonseed oil in cottonseed processing

ZHOU Renkai1,ZHANG Wenlong2, TONG Huiying1, ZHANG Lijun1,XU Yijian1,SUN Le1

(1.Wuxi COFCO Engineering Technology Co., Ltd., Wuxi 214035，Jiangsu, China; 2.Production and Quality Safety Management Department, China Agri-Industries Holdings Limited,COFCO, Beijing 100020, China)

With cottonseed as raw material, two main products—cottonseed meal and cottonseed oil were obtained after processing. The factors affecting protein content of cottonseed meal and color of cottonseed oil were analyzed and the key control points of various factors were put forward. In practical production, protein-rich cottonseed meal and high-quality cottonseed oil were obtained by controlling the key factors.

cottonseed meal; protein; cottonseed oil; color

2016-12-14

周人楷(1977)，男，高級(jí)工程師，碩士，主要從事油脂油化、植物蛋白工程設(shè)計(jì)及工廠建設(shè)工作(E-mail)zhourenkai@cofco.com。

TS224；TQ644.2

B

1003-7969(2017)05-0149-03