棉仁低溫壓榨餅己烷/甲醇分步浸出工藝研究

中國油脂CHINA OILS AND FATS2009 Vol 34 No 11油脂加工棉仁低溫壓榨餅己烷/甲醇分步浸出工藝研究劉大川,鄒麗娟(武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,武漢43003)摘要:以棉仁低溫壓榨餅為原料,采用己烷浸岀脫脂,然后用甲醇浸出脫除棉酚,制備棉耔蛋白粉。以粕中殘油率、游離棉酚含量為考察指標,通過(guò)單因素實(shí)驗和正交實(shí)驗,確定已烷脫脂最佳浸出工藝條件為:浸出溫度55℃,原料粒度0.75cm,水分9%以下,料液比1:1.2,浸出次數8次(每次15min);甲醇脫酚最佳浸出工藝條件為:浸出溫度60℃,粒度0.75cm,料液比1:1.3,浸出次數6次(每次15min)。在最佳脫脂脫酚工藝條件下,制得棉耔蛋白粉,其殘油率為0.52%,游離棉酚含量為250mg/kg,粗蛋白含量達到52.10%(N×6.25,干基)。關(guān)鍵詞:棉仁低溫壓榨餅;己烷;甲醇;分步浸出中圖分類(lèi)號:T224.4文獻標志碼:A文章編號:1003-7969(200)11-0008-04Stepwise solvent extraction of low temperature pressed cottonseedcake with hexane and methanolLIU Dachuan, ZOU LijuanDepartment of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)Abstract: Hexane was used as a solvent to extract cottonseed oil from low temperature pressed cottonseedcake, and then methanol was used as a solvent to extract gossypol to prepare cottonseed protein. Throughsingle factor experiments and orthogonal experiments, the optimal conditions of extracting oil were as follows: temperature 55C, granule size 0. 75 cm, moisture content of raw material below 9%, ratio of mate-rial to liquid 1: 1. 2, extraction times 8(once 15 min); the optimal conditions of extracting gossypol wereas follows: temperature 60C, granule size of material 0. 75 cm, ratio of material to liquid 1:1. 3, extractiontimes 6(once 15 min). In these conditions, the finished cottonseed protein with 52. 10% protein content(N 6.25, dry basis),0.52% residual oil and 250 mg/kg free gossypol content could beKey words: low temperature pressed cottonseed cake; hexane; methanol; stepwise extraction棉籽不僅是我國重要的油料資源也是我國豐在毛油中溶解度小2,且在餅粕中毒性較小。因富的飼用蛋白資源。脫殼脫脂棉粕中粗蛋白含量可此,開(kāi)發(fā)棉籽蛋白粉,必須脫除餅粕中所含的棉酚達50%以上。棉籽中含有0.15%-1.8%的棉酚,(主要是游離棉酚)它是一種有毒的酚型色素,主要存在于棉仁的球形棉籽餅粕脫除棉酚的方法主要有:添加化學(xué)劑色腺體內。棉酚有游離狀態(tài)和結合狀態(tài)兩種形式,去毒法發(fā)酵處理去毒法和溶劑浸出法。在溶劑浸具有活性醛基和活性羥基的棉酚為游離棉酚,對人出法中已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)規模的有乙醇己烷混和單胃動(dòng)物毒性較大,在制油過(guò)程中轉入毛油和餅合溶劑浸出法丙酮浸出法、己烷/甲醇分步浸出法粕中,未經(jīng)精煉的油不能食用,而未經(jīng)脫毒的餅粕不等。己烷/甲醇分步浸出法,其工藝是將光棉籽能用作單胃動(dòng)物飼料。結合棉酚是游離棉酚在蒸炒經(jīng)清理剝殼及仁殼分離、棉仁軋坯烘干后用6號過(guò)程中與棉仁中蛋白質(zhì)、磷脂糖類(lèi)結合的產(chǎn)物,其溶劑油浸出制油濕粕進(jìn)入脫酚浸出器用甲醇萃取棉酚,經(jīng)擠壓、低溫干燥粉碎過(guò)篩后制得棉籽蛋白收稿日期:2009-08-11粉。該產(chǎn)品粗蛋白含量達50%以上,游離棉酚含量作者簡(jiǎn)介:劉大川(1943),男教授主要從事油脂及植物蛋小于0.04%。但由于是用棉仁生坯直接浸出脫脂,白方面的研究工作。棉仁生坯容重小且含油率高,為了保證產(chǎn)品中殘油中國油脂2009年第34卷第11期CHINA OILS AND FAT率低,不得不用處理量大的浸出設備從而使設備投55℃下浸出若干次(每次15min)后卸出浸出濕資和生產(chǎn)成本大大增加。粕,直至濕粕中溶劑揮發(fā)完全,測定脫脂粕中殘油本研究采用棉仁低溫壓榨餅為原料低溫壓榨率。餅由脫殼棉仁于65℃以下溫度直接用低溫螺旋榨1.4.1.2甲醇浸出脫脂粕中游離棉酚依照實(shí)驗油杋壓榨所得。由于壓榨溫度低,棉仁中游離棉酚所得的最佳脫脂浸出工藝條件制備脫脂棉粕準確不會(huì )與蛋白質(zhì)結合生成結合棉酚,這將有利于甲醇稱(chēng)取適量的脫脂棉粕裝入滲濾式玻璃浸出器中按從脫脂棉粕中浸岀游離棉酚;另外,由于棉仁低溫壓一定的料液比加入一定體積的甲醇調節浸出溫度、榨餅比棉仁生坯殘油率低,容重大故可以配置處理粒度大小浸出次數等,卸出浸出濕粕直至溶劑揮發(fā)量適合的浸出設備,從而可使設備投資和生產(chǎn)成本完全測定脫脂脫酚棉粕中游離棉酚含量。得以大大降低。本實(shí)驗主要探討棉仁低溫壓榨餅己1.4.2檢測方法粗蛋白測定(凱氏定氮法):GB烷脫脂和脫脂粕甲醇脫酚的工藝條件,為工業(yè)化生5511-19854;粗脂肪測定(素氏抽提法)產(chǎn)提供依據。GB5512-19854;水分測定(105℃恒重法):GB1材料與方法13101-19914;游離棉酚含量的測定:參照文獻1.1實(shí)驗材料[5],用可見(jiàn)分光光度計游離棉酚與苯胺反應生成棉仁低溫壓榨餅:安陸天鑫糧油機械設備有限苯胺棉酚,在最大吸收波長(cháng)440mm處進(jìn)行比色測公司提供,系采用含油率23.6%、水分10.02%、含定。殼率小于10%的棉仁生坯直接用LYZX.24型低溫·2結果與討論螺旋榨油機在入榨溫度42℃下壓榨所得。其主要2.1己烷浸出棉仁低溫壓榨餅的單因素實(shí)驗成分見(jiàn)表1。2.1.1原料水分對浸出粕中殘油率的影響將原衰1棉仁低溫壓榨餅的主要成分料棉仁低溫壓榨餅破碎成粒度為1cm,在真空烘+粗蛋白含量水分含量餅中殘油率游離棉酚含量箱分別烘0、1.0、1.52.0、25h,取出測其水分含x6.25,干基)/%/%/( mg/kg量,然后裝入滲濾式玻璃浸出器以己烷為溶劑進(jìn)44.7Ill.129.7行浸出,浸出溫度55℃,料液比1:1.2,浸出次數81.2主要試劑次(每次15min),浸出后測定粕中殘油率,見(jiàn)圖1己烷、甲醇試劑為化學(xué)純,石油醚、丙酮、苯胺、硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、氫氧化鈉、鹽酸、碳酸鈉、硼酸等試劑均為分析純。1.3實(shí)驗設備CzX-GF101-MBS電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,電熱恒溫水浴鍋,HYP消化爐,電子萬(wàn)用爐,微量凱氏定氮儀,雙頻超聲波清洗機,7200型可見(jiàn)分光光度計,RE52CS旋轉蒸發(fā)器,SH-Ⅲ型循環(huán)水真空泵,原料水分/%DZF-6050型真空干燥箱,電子分析天平,SHA-C圖1原料水分對浸出粕中殘油率的影響水浴恒溫振蕩器,SYC-15B超級恒溫水浴,滲濾式由圖1可見(jiàn),隨著(zhù)原料水分的降低,粕中殘油率玻璃浸出器,索氏抽提器,高速萬(wàn)能粉碎機, SCOUT降低,但是當原料水分低于9%以后,粕中殘油率的sCA210型電子天平,501型超級恒溫器。降低已經(jīng)趨緩。所以浸出原料水分只需控制在9%1.4實(shí)驗方法以?xún)燃纯蛇_到較好的浸出效果。1.4.1棉仁低溫壓榨餅已烷/甲醇分步浸出工藝路2.1.2原料粒度對浸出粕中殘油率的影響將原線(xiàn)棉仁低溫壓榨餅→己烷脫脂→脫己烷→甲醇脫料破碎成0.50.75、1.0、1.5、2.0cm5種粒度,水酚→脫甲醇→棉籽粕→粉碎→棉籽蛋白粉。分9%以下,以己烷為溶劑進(jìn)行浸出,浸出溫度4.1.1己烷浸出棉仁低溫壓榨餅將棉仁低溫55℃,料液比1:1.2,浸出次數8次(每次15min),壓榨餅破碎成所需粒度,置于真空干燥箱烘至一浸出后測定粕中殘油率,見(jiàn)圖2。定水分,準確稱(chēng)取適量的棉籽餅,裝入滲濾式玻璃由圖2可見(jiàn),粕中殘油率隨著(zhù)原料粒度的增大浸出器按一定的料液比加入一定體積的己烷,于而提高,在粒度為0.5~0.75cm時(shí),粕中殘油率即中國油脂CHINA OILS AND FATS200Vol.34No.1可達到1%以下,但是考慮到工業(yè)生產(chǎn)時(shí)原料粒度而逐漸降低。由于甲醇的沸點(diǎn)為64℃,如果浸出溫不能太小,粒度過(guò)小會(huì )造成較多的粉末影響溶劑向度達到或高于64℃,將會(huì )導致甲醇汽化,浸出操作物料內部滲透擴散也影響混合油的滲濾所以選擇難以進(jìn)行。因此,選擇浸出溫度為50~60℃的范圍原料粒度為0.75cm作為后續正交實(shí)驗的水平區間,具體選擇50、5560℃作為該因素的3個(gè)水平。粒度/cm圖2原料粒度對浸出粕中殘油率的影響溫度/℃2.1.3浸出次數(時(shí)間)對浸出粕中殘油率的影響圖4浸出溫度對浸出粕中游離棉酚含量的影響原料水分9%以下,粒度0.75cm,浸出溫度222料液比對脫脂柏中游離棉酚浸出效果的影響55℃,料液比1:1.2,浸出次數分別取67、89、10脫脂粕原料在浸出溫度60℃,粒度075cm的條件次(每次15mn)進(jìn)行浸出實(shí)驗浸出后測定粕中殘下,用甲醇浸出5次(每次5mn),分別取料液比為油率,見(jiàn)圖3。l:1.0、1:.I、1:1.2、1:l.3、1:1.4進(jìn)行浸出,浸出后測定粕中游離棉酚含量,見(jiàn)圖5。浸出次數1:1.0I:1.11:1.21:l.31:14l:5圖3浸出次數對浸出柏中殘油率的影響料液比由圖3可見(jiàn),粕中殘油率隨著(zhù)浸出次數的增加圖5料液比對浸出柏中游離棉酚含量的影響而逐漸降低,但是當浸出次數多于8次以后,粕中殘由圖5可見(jiàn),粕中游離棉酚含量隨著(zhù)料液比的增油率基本保持不變或者降低很少?？紤]到工業(yè)生產(chǎn)加而逐漸降低,即浸出溶劑甲醇的用量越大浸出效的經(jīng)濟性,選擇浸出次數為8次(每次15min)果越好。但是考慮后續回收甲醇的工作量及經(jīng)濟性2.1.4棉仁低溫壓榨餅己烷浸出的最佳工藝條件故選擇料液比為1:L1~1:1.3的范圍作為后續正交通過(guò)單因素實(shí)驗,可以得出采用己烷為溶劑浸出實(shí)驗的水平區間,具體選擇1:1.1、1:12、1:1.3作為棉仁低溫壓榨餅的最佳工藝條件為:浸出溫度該因素的3個(gè)水平。55℃,原料粒度0.75cm,水分9%以下,料液比22.3浸出次數(時(shí)間)對脫脂粕中游離棉酚浸出1:1.2,浸出8次(每次15min)。效果的影響在浸出溫度60℃,料液比1:1.2,原料2.2甲醇浸出脫脂粕中游離棉酚的單因素實(shí)驗粒度0.75cm的條件下,浸出次數分別取23、4、522.1沒(méi)出溫度對脫脂粕中游離棉酚浸出效果的6次(每次15mn)進(jìn)行浸出實(shí)驗浸出后測定粕中影響以最佳浸出條件下制備的脫脂粕為原料,在游離棉酚含量,見(jiàn)圖6。原料粒度0.75cm,料液比1:1.1,浸出5次(每次15由圖6可見(jiàn),粕中游離棉酚含量隨著(zhù)浸出次數min)條件下,用甲醇進(jìn)行溶劑浸出,分別取45、50、的增加而逐漸降低浸出次數越多,即浸出時(shí)間越55、6064℃進(jìn)行脫酚實(shí)驗,浸出后測定粕中游離棉長(cháng),則浸出效果越好。因此,選擇浸出次數4~6次酚含量,見(jiàn)圖4的范圍作為正交實(shí)驗的水平區間,具體選擇浸出次由圖4可見(jiàn)游離棉酚含量隨著(zhù)浸出溫度升高數為456次作為該因素的3個(gè)水平。中國油脂2009年第34卷第ll期CHINA OIIS AND FATS次15min))和2.3正交實(shí)驗得出的甲醇脫酚最優(yōu)工藝條件(浸出溫度60℃,料液比1:1.3,浸出次數為6(每次15min))進(jìn)行重復實(shí)驗,制得棉仁脫脂脫酚粕,將其粉碎后即得棉籽蛋白粉產(chǎn)品,其主要成分見(jiàn)表4表4棉籽蛋白粉的主要成分粗蛋白含量水分含量殘油率游離棉酚含量浸出次數(Nx6.25,千基)/%%o /(mg/kg)圖6浸出次數對浸出粕中游離棉酚含量的影響2.3甲醇浸出脫脂粕中游離棉酚的正交實(shí)驗與原料棉仁低溫壓榨餅相比較,所得棉籽蛋白在單因素實(shí)驗基礎上,進(jìn)行正交實(shí)驗優(yōu)化脫脂粉產(chǎn)品的殘油率從原料的9.7%降至0.52%,游離棉酚含量從146mg/kg降至250mg/kg,水分含量棉粕甲醇浸出脫酚的工藝條件,其因素水平見(jiàn)表2,基本不變粗蛋白含量從4.171%(N×6.25,千基)正交實(shí)驗及極差分析見(jiàn)表3。表2因素水平表提高到52.10%(Nx6.25,干基),取得了良好的浸水平因素出效果A浸出溫度/℃B料液比C浸出次數3結論(1)以棉仁低溫壓榨餅為原料,采用雙溶劑分步脫脂脫酚工藝,即用己烷浸出棉仁低溫壓榨餅中606油脂再用甲醇浸出脫脂棉粕中游離棉酚制備棉籽表3正交實(shí)驗結果及極差分析蛋白粉的生產(chǎn)工藝是可行的,可以作為棉籽蛋白粉生產(chǎn)的一項節能降耗新技術(shù)予以開(kāi)發(fā)。實(shí)驗號A游離棉酚含量(2)通過(guò)單因素實(shí)驗和正交實(shí)驗,確定己烷脫脂的最佳浸出工藝條件為:浸出溫度55℃,原料粒度0.75cm,水分9%以下,料液比1:1.2,浸出次數8274.4次(每次15mn);甲醇脫酚的最佳浸出工藝條件2為:浸出溫度60℃,粒度0.75cm,料液比出次數6次(每次15min)。310.5267.5(3)在最佳脫脂脫酚工藝條件下,制得棉籽蛋259.6白粉產(chǎn)品,其殘油率從原料的9.7%降至0.52%,游310.2離棉酚含量從1446mg/kg降至250mg/kg,粗蛋白含量從44.71%(N×6.25,干基)提高到52.10%k2279.8289.6294.3(N×6.25,干基),取得了良好的浸出效果。k3279.1262.6參考文獻:24.639.3[l]劉大川植物蛋白工藝學(xué)M].北京:中國商業(yè)出版社,從表3可以看出,采用甲醇溶劑脫除游離棉酚,影響浸出效果的主次因素依次是:浸出次數(C)[2]劉大川,蘇望懿.食用植物油與植物蛋白[M].北京:化料液比(B)>浸出溫度(A);在原料粒度為0.75學(xué)工業(yè)出版社,2001cm條件下,最佳組合為A3B3C3,即浸出溫度60℃[3]祝強劉進(jìn)才唐金泉.一種新的棉籽脫酚生產(chǎn)工藝[刀]中國油脂,2004,29(1):68-70.料液比1:1.3,浸出次數6次(每次15min)[4]王肇慈糧油食品品質(zhì)分析[M].北京:中國輕工業(yè)出版2.4重復實(shí)驗及產(chǎn)品成分分析社,20依據2.14已烷對棉仁低溫壓榨餅浸出脫脂的[5]馮罄,武運李煥榮,等.液-液-固三相萃取法提取棉最佳工藝條件(浸出溫度55℃,原料粒度0.75cm,耔脫酚蛋白的質(zhì)量監控研究[叮].糧油加工,2008(9):原料水分9%以下,料液比1:12,浸出次數8次(每