专利名称：脱酚棉籽蛋白的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种植物蛋白加工方法，具体的说是一种脱酚棉籽蛋白的生产方法。
背景技术：
棉酚是棉籽特有的有毒酚型色素，具有活性醛基和活性羟基的棉酚为“游离棉 酚”，其毒性较大，美国食品和药物管理局(FDA)规定，对于人类食用的棉籽蛋白粉，其游离 棉酚含量不得超过0.045% (重量百分比)。因此，棉籽加工获得棉籽蛋白粉的过程中必须 进行脱酚。目前脱酚方法主要有化学法、微生物发酵法和溶剂萃取法。溶剂萃取法是最为常用的脱酚方法，是将经预处理后棉籽的棉仁或饼在浸出步骤 中对棉籽仁采用非极性的脱油溶剂进行脱油后，再利用能够溶解棉酚的极性有机溶剂对棉 仁或饼进行萃取，使其所含游离棉酚被萃取出来，而获得脱酚的成品棉籽粕的方法，极性的 脱酚溶剂常用有甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等等，非极性的脱油溶剂常用的有6号溶剂油等， 采用两种溶剂利用一步法或两步法萃取棉饼中的油脂和游离棉酚是目前比较成熟的工艺。 如专利号为200610107087，公开了一种“棉籽冷榨混合溶剂一次浸出生产脱酚棉蛋白方法” 的发明专利，是以棉籽为原料，经过仁壳分级处理后，冷榨出油，含油15-20%左右冷榨饼 采用甲醇和正己烷为溶剂一次浸出油脂和棉酚，浸出后的固形物经过挤压、烘干、粉碎后得 到脱酚棉蛋白；混合油过滤后冷却分离出含有棉酚的甲醇相和含有油脂的正己烷相，然后 分别回收甲醇和正己烷，同时也得到浸出毛油。采用冷榨工艺替代过去棉仁的软化、轧坯、 烘干等工艺，能够较好保存棉仁蛋白营养，同时降低了浸出前饼粕的含油量，但是仍存在以 下问题(1)由于过去认为脱酚只能在浸出步骤中完成，因而在浸出步骤必须使用脱油脱 酚两种溶剂采用一步或两步法浸出，不仅溶剂使用量大，浸出后存在于浸出后湿粕中的两 种溶剂都需要分离后分别进行回收，而由于两种溶剂极性不同，性质不同，会导致分离及回 收工艺非常复杂，涉及的设备如用于分离的设备、回收的设备如蒸馏、脱溶设备(如回收湿 粕中甲醇的挤压机械等)等较多，耗能如蒸汽量也大，最终导致生产成本和投资成本过高； (2)溶剂萃取法中使用的溶剂种类越多，意味最后成品棉籽蛋白粉中残留的化学溶剂种类 也多，不利于产品的质量控制。(3)浸出后的固形物(即湿粕)通过挤压、烘干脱溶，由于使 用汽提烘干冷却塔，汽提汽相温度控制在80-90°C，物料停留时间长达100-120min，最终烘 干后实际物料温度会高达105°C以上，烘干时物料温度若超过80°C，并长时间受热，棉籽蛋 白就会发生变性，同时使物料呈现褐色，严重影响棉籽蛋白产品的颜色和口感。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、操作简便、运行成本 和设备投资大幅降低、棉酚脱除率高、残油率低、设备通用性好的脱酚棉籽蛋白的生产方 法。技术方案包括以下步骤(1)低温压榨将剥壳后的棉籽进行仁壳分离后对棉仁进行低温压榨处理，得到低温压榨毛棉油和残油率在7-10% (W/W)的低温压榨棉饼；(2)溶剂浸出用6号溶剂油对破碎后的低温压榨饼进行浸出，得到浸出毛棉油和 湿粕；(3)低温脱溶将浸出后的湿粕进行低温脱溶，回收6号溶剂油后得到的成品棉籽 粕即为脱酚棉籽蛋白，进一步粉碎成品棉籽粕即得到脱酚棉籽蛋白粉。所述低温压榨步骤中，控制入榨料温度40-50°C，入榨料水分在重量百分数 8-10%，低温压榨棉饼出机温度为60-70°C。所述溶剂浸出步骤中，破碎后的低温压榨棉饼的直径为1-1. 5cm的块状，物料与6 号溶剂的料溶重量比为1 0.9-1.1。所述低温脱溶中物料温度控制在75-80°C，时间为15-20min。所述低温压榨步骤的低温压榨处理采用压缩比为23-25的低温螺旋榨油机。对所述低温压榨棉饼先进行挤压膨化处理后再进行溶剂浸出；或对所述成品棉籽 粕进行挤压膨化处理。所述挤压膨化处理的入料温度40-60°C，入料水分在重量百分数8-10%，挤压膨 化料出机温度90-95°C，出料水分在重量百分数6-8%，膨化比为1. 1-1. 5。所述挤压膨化处理时还添加料重0. 5-1. 5%的脱酚助剂。所述脱酚助剂为14-20° Be' NaOH溶液或NaHCO3溶液。将棉仁进行低温压榨时，由于棉仁中所含的游离棉酚未受到足以使其转变成结合 态的水分和热量的作用，而能够保持游离态，利于后期溶剂萃取，在此基础上，发明人研究 发现，由于这些游离态的棉酚溶于油，在压榨过程中会随压榨毛棉油一起流出，使得棉仁中 所含绝大多数棉酚被脱除，进而使得浸出步骤中游离棉酚脱除的负担被大大减轻。发明人 据此考虑，改变了过去认为脱除棉酚只能在浸出步聚中采用极性溶剂萃取脱除的认识，利 用低温压榨使饼中大部分游离棉酚(棉酚脱除率80% -85% )，余下少量游离棉酚则在浸出 步骤中进一步脱除，该浸出步骤中脱酚不采用常用的极性溶剂，而仅使用6号溶剂油进行 浸出提油和脱酚，在浸出过程中，低温压榨棉饼残留的少量游离棉酚由于也未受到足以使 其转变成结合态的水分和热量的作用，仍能保持游离态，所以在浸出过程可中随浸出混合 油一起流出，达到脱酚的目的，使浸出湿粕脱溶后的成品棉籽粕满足“游离棉酚含量不超过 0. 045%” 要求。进一步的，发明人考虑到棉酚可在压榨步骤中随毛棉油一起流出，因此希望在低 温压榨时就尽可能的榨出更多的油，以提高棉酚的脱除率，为后期浸出步骤中仅使用6号 溶剂油提油和脱棉酚减轻负担。发明人经反复可行性实验、研究、摸索得到在使低温压榨 后棉饼中残油率降低到7-10%时，可使低温压榨棉饼中游离棉酚脱除率达80% -85%，此 时，可满足后续浸出步骤中提油和脱酚的负荷要求。为达到上述目的可选择压缩比控制在 23-25的单螺杆或双螺杆的低温螺旋榨油机。由于只使用了较为容易被脱溶回收的6号溶剂油，无需挤压机械对湿粕进行挤压 脱溶。低温脱溶设备可在现有低温脱溶设备中进行合适的选择，控制脱溶温度不可太高，优 选75-79°C，同时严格控制时间不能过长，优选15-20min，保证脱溶过程中物料温度不超过 80°C，蛋白质不会被破坏变性，物料颜色呈黄色或淡黄色。所述浸出步骤中的浸出器并不特别限定，本领域技术人员可以根据需要进行合适的选择，优选平转浸出器，浸出条件也无特别要求，优选浸出温度为50-55°C、时间 100-120min。进一步的，根据棉花品种和产地不同，棉仁中游离棉酚含量在0.5-4. 8%之间，不 同棉仁中的游离棉酚含量区别较大，当棉仁中测定的游离棉酚较高时，若仅采用低温压榨 配合浸出步骤脱酚，制得的棉仁蛋白中游离棉酚含量可能不能完全满足要求。这时，可通过 增加的挤压膨化进一步脱除棉酚，以保证棉仁蛋白粉中游离棉酚含量满足要求。在挤压膨 化机内，残留少量游离棉酚的低温压榨棉饼或成品棉籽粕与螺杆及机膛内壁摩擦而产生一 定热量，加上机膛圆筒形状配合螺杆形成的压缩比，使棉饼受到较高的剪切力和压力，残留 的游离棉酚被钝化或破坏。这里，虽然挤压膨化出料温度达90-95°C，但是由于是连续挤压 膨化，物料在膨化机内停留时间非常短(仅40-60秒)，因此对蛋白质的破坏也很小。挤压膨化时，还可根据需要向低温压榨棉饼或成品棉籽粕中添加料重0. 5-1. 5% 的脱酚助剂，所述脱酚助剂可选用NaoH溶液或NaHCO3溶液，由于脱酚助剂为碱性，会使游 离棉酚与碱发生反应生成酚竺而不溶于油及6号溶剂油，这将更有利于游离棉酚的钝化和 破坏，也有利于改善浸出毛油质量。有益效果(1)本发明是在改变本领域技术人员认为只在浸出步骤中进行脱酚的惯常认识的 基础上，对现有工艺进行简化，利用游离棉酚溶于油的特点，通过对低温压榨过程的控制， 使绝大部分游离棉酚在低温压榨步骤中就被脱除，从而在浸出步骤中仅用单一的非极性溶 剂进行浸出提油，同时使饼中残留的少量棉酚随浸出的油脂一同流出。本发明工艺非常简 单、操作简便，整个工艺条件要求比较宽松、设备通用性好、安全可靠。(2)整个浸出步骤中只使用了 6号溶剂油一种溶剂，浸出后的混合油和湿粕中的 溶剂回收就变得非常简单，不存在采用两种溶剂一步法或两步法萃取棉饼中油脂和游离棉 酚工艺中混合溶剂的分离工艺和设备以及两种溶剂分离后分别回收的问题，也减少了甲 醇或乙醇等脱酚溶剂的损耗，以150t/d棉籽加工生产线为例，采用本发明工艺比采用两种 溶剂一步法或两步法萃取棉饼中油脂和游离棉酚工艺，省去脱酚浸出器、溶剂分离器、湿 粕挤压机、盘式干燥机、精馏塔等设备，仅此项可使设备投资节约50%，并使蒸汽消耗节约 6. 8t/h、电力装机容量节约94. Ikw和溶剂消耗降低650kg/d等，使总生产成本降低55%。(3)对游离棉酚含量高的棉仁，采用挤压膨化机利用机械挤压和剪切原理进一步 破坏或纯化残留的游离棉酚，配合脱酚助剂，保证脱酚棉籽蛋白中游离棉酚含量达标。(4)由于工艺过程都在低温中进行，棉仁蛋白粉的营养得到了最大的保存，制得的 棉仁蛋白粉呈黄色或淡黄色，蛋白质变性破坏小，其残油率不高于百分数重量在1.2%，粗 蛋白含量彡50% (NX6. 25，干基)，游离棉酚含量<0. 045% (W/W)，各项指标达到规定的要 求。
图1为本发明工艺流程图。
具体实施例方式实施例1
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脱绒棉籽经剥壳机剥壳后进行仁壳分离，得到棉仁和棉壳，仁中含壳率为6% (W/ W)，棉仁直接用低温螺旋榨油机压榨(专利号ZL200820065207.7，名称为新型压榨榨油机 的低温螺旋榨油机，其榨膛结构为多级渐缩型.榨螺结构沿榨轴长度方向，进料段至主压 榨段为间断式增压，主压榨段至成饼段为连续式增压，能满足高压缩比的要求)，控制榨油 机压缩比为25，入榨料温度40°C，入榨料水分9% (W/W)，棉饼出机温度为60°C，压榨得到 毛棉油和残油率7% (W/W)、游离棉酚脱除率达85% (W/W)的低温压榨棉饼，毛棉油送去精 炼，得到食用棉籽油。低温压榨饼破碎至直径为1-1. 5cm饼块，然后送平转式浸出器，用6 号溶剂油浸出，料溶重量比为1 1，浸出温度为50°C、时间llOmin，浸出后的湿粕在78°C、 时间为ISmin下经低温脱溶回收6号溶剂油后得到成品棉籽粕，粉碎后即为淡黄色的棉籽 蛋白粉，其粗蛋白质含量是52% (NX6, 25，干基)，粕中残油率1.2%，水分7%，游离棉酚余 量0.043% (W/W)。浸出混合油经蒸发、汽提回收6号溶剂油后得到毛棉油，将毛棉油精炼 得到食用棉籽油。实施例2:脱绒棉籽经剥壳机剥壳后进行仁壳分离，得到棉仁和棉壳，仁中含壳率为10%，棉 仁直接用低温螺旋榨油机压榨，控制榨油机压缩比为23，入榨料温度50°C，入榨料水分8% (W/W)，棉饼出机温度为70°C，压榨得到毛棉油和残油率10%、游离棉酚脱除率达80%的低 温压榨棉饼，所得毛棉油送去精炼，得到食用棉籽油。低温压榨棉饼破碎至1-1. 5cm饼块， 送入挤压膨化机，入机料温度50°C，入机料水分8% (W/W)，同时添加的14Be' NaOH溶液， 添加量为入机料的1. 5% (W/W)，进行膨化处理，挤压膨化机出料温度90°C，出机料水分6% (W/W)，膨化比1 1.2，将挤压膨化料送入平转式浸出器，用6号溶剂油浸出，料溶重量比 为1 1. 1，浸出温度为55°C、时间120min，浸出后湿粕在80°C、时间为15min低温脱溶回 收6号溶剂后得到成品棉籽粕，粉碎后即为淡黄色的棉籽蛋白粉，其粗蛋白质含量是51% ^父6，25，干基)，残油率0.95% (W/W)，水分6. 5% (W/W)，游离棉酚余量0. 04% (W/W)。浸 出混合油经蒸发、汽提回收6号溶剂油后得到毛棉油，将毛棉油精炼得到食用棉籽油。实施例3 脱绒棉籽经剥壳机剥壳后进行仁壳分离，得到棉仁和棉壳，仁中含壳率为8 %，棉 仁直接用低温螺旋榨油机压榨，控制榨油机压缩比为24，入榨料温45°C，入榨料水分10%， 棉饼出机温度为65°C，压榨得到毛棉油和残油率8%、游离棉酚脱除率达82%的低温压榨 棉饼，所得毛棉油送去精炼，得到食用棉籽油。低温压榨棉饼被破碎为1-1. 5cm饼块，送入 平转式浸出器，用6号溶剂油浸出，浸出温度为53°C、时间120min，料溶重量比为1 0. 9， 浸出后湿粕于75°C下、时间20min低温脱溶回收6号溶剂油后得到成品棉籽粕。然后将其 送入挤压膨化机进行膨化处理。挤压膨化机入机料温度60°C，入机料水分9% (W/W)，膨化 比1 1.1，出料温度95°C，出料水分7%，冷风干燥后，粉碎即为棉籽蛋白粉，其粗蛋白含量 50% (NX6. 25，干基)，残油率1. 1%，水分8%，游离棉酚含量为0.045% (W/W)。浸出毛油 精炼后为食用棉籽油。浸出混合油经蒸发、汽提回收6号溶剂油后得到毛棉油，将毛棉油精 炼得到食用棉籽油。实施例4 脱绒棉籽经剥壳机剥壳后进行仁壳分离，得到棉仁和棉壳，仁中含壳率为9%，棉 仁直接用低温螺旋榨油机压榨，控制榨油机压缩比为25，入榨料温50°C，入榨料水分9 %，棉饼出机温度为70°C，压榨得到毛棉油和残油率9%、游离棉酚脱除率达81%的低温榨棉 饼，所得毛棉油送去精炼，得到食用棉籽油。低温压榨棉饼被破碎为1-1. 5cm饼块，然后将 其送入挤压膨化机进行膨化处理，挤压膨化机入机料温度40°C，入机料水分10% (W/W)，膨 化比1 1. 5，同时添加的20° Be' NaHCO3溶液，添加量为入机料的0. 5% (W/W)，膨化机 出料温度92°C，出料水分8%，将挤压膨化料平送入平转式浸出器，用6号溶剂油浸出，料溶 重量比为1 1，浸出温度为55°C、时间120min，浸出后湿粕于75°C下、时间20min低温脱溶 回收6号溶剂油后得到成品棉籽粕。冷风干燥后，粉碎即为棉籽蛋白粉，其粗蛋白含量50% (NX6. 25，干基)，残油率1. 1%，水分8%，游离棉酚含量为0.045% (W/W)。浸出毛油精炼 后为食用棉籽油。浸出混合油经蒸发、汽提回收6号溶剂油后得到毛棉油，将毛棉油精炼得 到食用棉籽油。
权利要求
一种脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，包括以下步骤(1)低温压榨将剥壳后的棉籽进行仁壳分离后对棉仁进行低温压榨处理，得到低温压榨毛棉油和残油率在7 10％(W/W)的低温压榨棉饼；(2)溶剂浸出用6号溶剂油对破碎后的低温压榨饼进行浸出，得到浸出毛棉油和湿粕；(3)低温脱溶将浸出后的湿粕进行低温脱溶，回收6号溶剂油后得到的成品棉籽粕即为脱酚棉籽蛋白，进一步粉碎成品棉籽粕即得到脱酚棉籽蛋白粉。
2.如权利要求1所述脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，所述低温压榨步骤中， 控制入榨料温度40-50°C，入榨料水分在重量百分数8-10%，低温压榨棉饼出机温度为 60-70 O。
3.如权利要求1所述脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，所述溶剂浸出步骤 中，破碎后的低温压榨棉饼的直径为1-1. 5cm的块状，物料与6号溶剂的料溶重量比为 1 0. 9-1. 1。
4.如权利要求1所述脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，所述低温脱溶中物料温 度控制在75-80°C，时间为15-20min。
5.如权利要求1-4中任一项权利要求所述脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，所 述低温压榨步骤的低温压榨处理采用压缩比为23-25的低温螺旋榨油机。
6.如权利要求1-4中任一项权利要求所述脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，对 所述低温压榨棉饼先进行挤压膨化处理后再进行溶剂浸出；或对所述成品棉籽粕进行挤压 膨化处理。
7.如权利要求6所述脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，所述挤压膨化处理的入 料温度40-60°C，入料水分在重量百分数8-10%，挤压膨化料出机温度90-95°C，出料水分 在重量百分数6-8%，膨化比为1. 1-1.5。
8.如权利要求6所述脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，所述挤压膨化处理时还 添加料重0. 5-1. 5%的脱酚助剂。
9.如权利要求8所述脱酚棉籽蛋白的生产方法，其特征在于，所述脱酚助剂为 14-20° Be' NaOH 溶液或 NaHCO3 溶液。
全文摘要
本发明公开了一种脱酚棉籽蛋白的生产方法，解决了现有脱酚棉籽蛋白生产工艺复杂、溶剂回收困难、设备投资和运行成本高的问题。通过低温压榨控制低温压榨棉饼中残油率、然后采用6号溶剂油对棉饼进行浸出，对浸出后的湿粕进行低温脱溶回收溶剂得到脱酚棉籽蛋白。本发明改变了技术人员的认识，针对现有生产工艺进行简化，设备通用性好，在满足棉籽蛋白各项指标的前提下，达到大幅降低设备投资和运行成本的目的。
文档编号A23J1/14GK101912028SQ201010234098
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者刘大川, 刘晔, 刘金波, 叶平, 张安清 申请人:武汉工业学院;安陆市天星粮油机械设备有限公司