CN116918905A - 一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农产品加工技术领域，公开了一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，包括以下步骤：对棉仁光籽进行仁壳分离，得到棉壳和棉仁；对棉仁软化处理后进行机械碾压，得到棉籽胚片；将棉籽胚片输送至膨化机进行膨化，得到膨化棉胚；将膨化棉胚送入带强制沥干的浅料床双层拖链式浸出器，膨化棉胚在浸出器的进料端和出料端之间通过浓度递减的混合油喷淋、浸泡后进行沥干，得到湿粕；湿粕从浸出器排出，进入膨化机再次进行膨化处理；将经过再膨化处理的湿粕进行干燥、冷却，即得棉籽蛋白。本发明不仅可以提高最终棉籽蛋白的营养价值，而且可以降低棉酚含量，减小毒性，使得棉籽蛋白在畜禽饲料中的应用更加安全高效，扩大使用范围和用量。
Description
技术领域
本发明涉及农产品加工技术领域，特别是涉及一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法。
背景技术
棉籽是我国四大油料之一，棉仁含油量高达40％，棉籽油中含有大量的必需脂肪酸和蛋白质，其中蛋白质含量可高达39％，是当今世界上仅次于大豆的重要油料和蛋白质作物。对于世界各国而言，棉籽是一种重要的植物蛋白质资源。全球棉籽年产量大约在3000万吨，中国棉籽产量占三分之一，是世界第一产棉大国，棉籽脱油生产的饼粕在世界的蛋白供应量的百分之五，在我国棉籽饼粕占生产的蛋白粕比例约为11％。
棉籽加工过程中棉酚的存在会影响棉籽蛋白的使用，棉酚是棉籽特有的一种有毒酚型色素，根据棉花品种和种植地区的不同，棉籽中棉酚的含量为0.15％－1.8％。
为了减小棉酚的毒性，在现行的棉籽预榨－浸出工艺中，棉仁的蒸炒多采用高水分蒸坯，在辅助蒸炒的第一层锅内，生坯润湿水分达到18％－22％，由于料坯吃水量大，磷脂先吸水凝聚于饼粕中，减少了与游离棉酚结合的机会，此时游离棉酚与蛋白质生成结合棉酚留在饼粕中，由于结合棉酚毒性小，不会影响棉籽饼粕的饲用价值，同时也减小了油色加深和毛油中游离棉酚的含量，从而提高了毛油质量；但是棉籽蛋白的限制氨基酸为赖氨酸，在高水分蒸坯过程中，蛋白质与游离棉酚结合，其中赖氨酸的E－氨基与棉酚的活性醛基结合形成席夫碱使赖氨酸失效，因此从营养角度讲，这对棉籽蛋白的营养价值是不利的，因为棉籽蛋白会残留有棉酚的毒性，使其不能直接应用于畜牧的饲料，若用于饲料还需进一步专门的脱毒处理，将造成棉蛋白的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，解决了棉籽加工过程中蛋白质变形程度深，毒性大、营养价值低的问题。
本发明的第一目的在于提供了一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，包括以下步骤：
(1)仁壳分离：通过辊式剥壳机对棉仁光籽进行仁壳分离，得到棉壳和棉仁；
(2)调质、轧胚：对所述棉仁软化处理后进行机械碾压，得到棉籽胚片；
(3)膨化：将所述棉籽胚片输送至膨化机进行膨化，得到膨化棉胚；
(4)浸出：将所述膨化棉胚送入带强制沥干的浅料床双层拖链式浸出器，所述膨化棉胚在所述浸出器的进料端和出料端之间通过浓度递减的混合油喷淋、浸泡后进行沥干，得到湿粕；
(5)再膨化：所述湿粕从所述浸出器排出，进入膨化机再次进行膨化处理；
(6)湿粕蒸脱：将经过再膨化处理的湿粕进行干燥、冷却，即得棉籽蛋白。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(1)中对分离得到的所述棉仁进行二次筛选和风选，以调整棉仁中的棉壳含量小于5％，以获得不同蛋白含量的棉籽粕。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(1)中对分离出的所述棉壳进行二次搅打得到次级棉壳和次级棉仁，将所述次级棉壳通过输送机输送至棉壳库，将所述次级棉仁与所述棉仁混合后一同进入软化处理。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(2)中依次采用立式软化锅和卧式滚筒软化锅对所述棉仁进行软化处理，所述软化温度为75－85℃，软化时间为20－30min，软化水分为9－10％。
本发明采用立式软化锅及卧式滚筒软化锅对棉籽胚片进行高水分蒸胚，以提前钝化棉籽中的游离棉酚，使之和棉籽中的蛋白质结合，减少成品棉粕中的游离棉酚含量。
需要注意的是，若软化时间不够则物料过生，既不利于膨化时的成型，同时使浸出后粕残油升高；若软化时间太长，则膨化过程中容易提前出油，且硼化物料无法粘结成型，影响整个工艺效果。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，所述立式软化锅和卧式滚筒软化锅的加热热源依次采用高温冷凝水、低压乏汽、饱和水蒸气，保证软化效果。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(2)中所述机械碾压是通过辊液压轧胚机对经过软化处理的棉仁进行压制得到棉籽胚片。
在压胚过程中，油籽细胞壁在挤压和揉搓作用下破裂，释放出包裹在细胞里的油脂，压制成薄片使油脂流出的路程大大缩短，使得浸出时很容易取出油脂。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，所述棉籽胚片的厚度为0.25－0.3mm。
需要注意的是，并不是棉籽胚片越薄越好，如果太薄会使棉籽胚片粉末度增大，降低浸出溶剂渗透速度，而且轧胚机的动力消耗也增大，经过大量的研究发现，将棉籽胚片厚度控制在0.25－0.3mm可以达到最佳平衡效果。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(3)中所述膨化机内温度为250－280℃，膨化时间为5－8min。
膨化可以增加容重以及浸出时混合油的渗透性，增加混合油的浓度，增加了浸出的产能和产品的质量，降低了浸出车间蒸汽和电的消耗，同时提高了粕在饲养中对动物的消化吸收效率。
具体的，本发明的膨化过程将原料加热到250－280℃，可以得到更大比表面积的中间产品，进一步破坏油籽的细胞结构，棉籽胚片在机械与蒸汽压力的作用下形成高压，在出料口物料迅速膨大，水分快速蒸发，以形成海绵状结构的膨化棉胚。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(4)具体为：
入浸物料膨化棉胚由进料刮板经安全插板和喂料密封绞龙送入浸出器的进料斗，料斗上方设有料位传感器以自动控制浸出器的主轴转速，从而保证料斗中的料位稳定；膨化棉胚在浸出器中由拖链带动，其间在上层的尾部翻转落到下层栅板上，并继续运行到出料口；新鲜溶剂从出料端附近加入，以最大限度地降低膨化棉胚中的溶剂含油量；物料在进料端和出料端之间被浓度递减的混合油喷淋、浸泡，形成逆流操作；沥干段的萃取液收集斗采用特殊设计，能使栅板上下形成压力差，强化最后沥干作用。
本发明的浸出器能使膨化棉胚产生更好的沥干效果而不产生任何副作用，沥干后的湿粕从浸出器底部排出进入膨化机进行再膨化处理。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(5)中所述膨化机内温度为150－180℃，膨化时间为1－3min。
再膨化过程可以进一步消除湿粕中的抗营养因子，提高营养价值，同时挤压再膨化处理可以降低湿粕中棉酚含量，降低毒性，进一步提升湿粕营养价值，使得棉籽蛋白在畜禽饲料中的应用更加安全高效，扩大使用范围和用量。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(6)中所述干燥温度为110－130℃，干燥至物料水分低于6.5％。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(6)中所述冷却温度为0－15℃。
优选的，在上述一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法中，步骤(6)所述湿粕蒸脱过程通过蒸脱机实现。
具体的，所述蒸脱机由预脱层、脱溶层、蒸汽层、综合层、干燥层和冷却层组成。其中，预脱层利用间接蒸汽加热蒸发一部分的湿粕表面溶剂；所述脱溶层根据舒马赫原理，利用从蒸汽层喷入到粕中的直接蒸汽与湿粕逆流接触时产生的水蒸汽蒸馏作用，脱除粕中剩余的微量溶剂；综合层是利用热粕闪发产生的二次水蒸汽经热泵压缩后代替部分直接蒸汽，从而起到节能的作用，也能起到改善粕的风味的作用，同时还可以更方便地接受需要加入粕中的物质如废水、胶质等；脱溶后的热粕从综合层经下料旋转阀落入干燥层，环境空气由风机经空气加热器加热成热空气后从干燥层夹套吹入粕中对粕进行干燥；在冷却层再利用环境空气对粕进行冷却。
通过干燥和冷却可以起到调节粕的温度和水分的作用，使粕的水份和温度达到贮存的要求，干燥和冷却产生的废空气经沙克龙分离出所带的粕粉后排空，分离出来的粕末从沙克龙的出灰口经关风器汇集到出粕输送设备中，成品粕经输送设备送至粕库。
本发明的第二目的在于还提供了一种由上述膨化浸出法生产得到的棉籽蛋白。
本发明提供了一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明在浸出与湿粕蒸脱工序之间增加了再膨化的过程，不仅可以提高最终棉籽蛋白的营养价值，而且可以降低棉酚含量，减小毒性，使得棉籽蛋白在畜禽饲料中的应用更加安全高效，扩大使用范围和用量。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，包括以下步骤：
(1)仁壳分离：通过辊式剥壳机对棉仁光籽进行仁壳分离，得到棉壳和棉仁；
(2)调质、轧胚：依次采用立式软化锅和卧式滚筒软化锅对棉仁进行软化处理，然后通过辊液压轧胚机对经过软化处理的棉仁进行压制，得到厚度为0.25－0.3mm的棉籽胚片；
其中，立式软化锅和卧式滚筒软化锅的加热热源依次采用高温冷凝水、低压乏汽、饱和水蒸气；软化温度为80℃，软化时间为25min，软化水分为9％；
(3)膨化：将棉籽胚片输送至温度为275℃的膨化机内进行膨化6min，得到膨化棉胚；
(4)浸出：入浸物料膨化棉胚由进料刮板经安全插板和喂料密封绞龙送入浸出器的进料斗，料斗上方设有料位传感器以自动控制浸出器的主轴转速，从而保证料斗中的料位稳定；膨化棉胚在浸出器中由拖链带动，其间在上层的尾部翻转落到下层栅板上，并继续运行到出料口；新鲜溶剂从出料端附近加入，以最大限度地降低膨化棉胚中的溶剂含油量；物料在进料端和出料端之间被浓度递减的混合油喷淋、浸泡，形成逆流操作；沥干段的萃取液收集斗采用特殊设计，能使栅板上下形成压力差，强化最后沥干作用，得到湿粕；
(5)再膨化：湿粕从浸出器排出，进入温度为165℃的膨化机内再次进行膨化处理2min；
(6)湿粕蒸脱：将经过再膨化处理的湿粕在120℃的温度下干燥至物料水分低于6.5％，在0－15℃冷却储存，即得棉籽蛋白；
具体的，湿粕蒸脱过程通过蒸脱机实现。蒸脱机由预脱层、脱溶层、蒸汽层、综合层、干燥层和冷却层组成。其中，预脱层利用间接蒸汽加热蒸发一部分的湿粕表面溶剂；脱溶层根据舒马赫原理，利用从蒸汽层喷入到粕中的直接蒸汽与湿粕逆流接触时产生的水蒸汽蒸馏作用，脱除粕中剩余的微量溶剂；综合层是利用热粕闪发产生的二次水蒸汽经热泵压缩后代替部分直接蒸汽，从而起到节能的作用，也能起到改善粕的风味的作用，同时还可以更方便地接受需要加入粕中的物质如废水、胶质等；脱溶后的热粕从综合层经下料旋转阀落入干燥层，环境空气由风机经空气加热器加热成热空气后从干燥层夹套吹入粕中对粕进行干燥；在冷却层再利用环境空气对粕进行冷却。
实施例2
一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，包括以下步骤：
(1)仁壳分离：通过辊式剥壳机对棉仁光籽进行仁壳分离，得到棉壳和棉仁；
(2)调质、轧胚：依次采用立式软化锅和卧式滚筒软化锅对棉仁进行软化处理，然后通过辊液压轧胚机对经过软化处理的棉仁进行压制，得到厚度为0.25－0.3mm的棉籽胚片；
其中，立式软化锅和卧式滚筒软化锅的加热热源依次采用高温冷凝水、低压乏汽、饱和水蒸气；软化温度为75℃，软化时间为30min，软化水分为10％；
(3)膨化：将棉籽胚片输送至温度为250℃的膨化机内进行膨化8min，得到膨化棉胚；
(4)浸出：入浸物料膨化棉胚由进料刮板经安全插板和喂料密封绞龙送入浸出器的进料斗，料斗上方设有料位传感器以自动控制浸出器的主轴转速，从而保证料斗中的料位稳定；膨化棉胚在浸出器中由拖链带动，其间在上层的尾部翻转落到下层栅板上，并继续运行到出料口；新鲜溶剂从出料端附近加入，以最大限度地降低膨化棉胚中的溶剂含油量；物料在进料端和出料端之间被浓度递减的混合油喷淋、浸泡，形成逆流操作；沥干段的萃取液收集斗采用特殊设计，能使栅板上下形成压力差，强化最后沥干作用，得到湿粕；
(5)再膨化：湿粕从浸出器排出，进入温度为150℃的膨化机内再次进行膨化处理3min；
(6)湿粕蒸脱：将经过再膨化处理的湿粕在110℃的温度下干燥至物料水分低于6.5％，在0－15℃冷却储存，即得棉籽蛋白；
具体的，湿粕蒸脱过程通过蒸脱机实现。蒸脱机由预脱层、脱溶层、蒸汽层、综合层、干燥层和冷却层组成。其中，预脱层利用间接蒸汽加热蒸发一部分的湿粕表面溶剂；脱溶层根据舒马赫原理，利用从蒸汽层喷入到粕中的直接蒸汽与湿粕逆流接触时产生的水蒸汽蒸馏作用，脱除粕中剩余的微量溶剂；综合层是利用热粕闪发产生的二次水蒸汽经热泵压缩后代替部分直接蒸汽，从而起到节能的作用，也能起到改善粕的风味的作用，同时还可以更方便地接受需要加入粕中的物质如废水、胶质等；脱溶后的热粕从综合层经下料旋转阀落入干燥层，环境空气由风机经空气加热器加热成热空气后从干燥层夹套吹入粕中对粕进行干燥；在冷却层再利用环境空气对粕进行冷却。
实施例3
一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，包括以下步骤：
(1)仁壳分离：通过辊式剥壳机对棉仁光籽进行仁壳分离，得到棉壳和棉仁；
(2)调质、轧胚：依次采用立式软化锅和卧式滚筒软化锅对棉仁进行软化处理，然后通过辊液压轧胚机对经过软化处理的棉仁进行压制，得到厚度为0.3mm的棉籽胚片；
其中，立式软化锅和卧式滚筒软化锅的加热热源依次采用高温冷凝水、低压乏汽、饱和水蒸气；软化温度为85℃，软化时间为20min，软化水分为10％；
(3)膨化：将棉籽胚片输送至温度为280℃的膨化机内进行膨化5min，得到膨化棉胚；
(4)浸出：入浸物料膨化棉胚由进料刮板经安全插板和喂料密封绞龙送入浸出器的进料斗，料斗上方设有料位传感器以自动控制浸出器的主轴转速，从而保证料斗中的料位稳定；膨化棉胚在浸出器中由拖链带动，其间在上层的尾部翻转落到下层栅板上，并继续运行到出料口；新鲜溶剂从出料端附近加入，以最大限度地降低膨化棉胚中的溶剂含油量；物料在进料端和出料端之间被浓度递减的混合油喷淋、浸泡，形成逆流操作；沥干段的萃取液收集斗采用特殊设计，能使栅板上下形成压力差，强化最后沥干作用，得到湿粕；
(5)再膨化：湿粕从浸出器排出，进入温度为180℃的膨化机内再次进行膨化处理1min；
(6)湿粕蒸脱：将经过再膨化处理的湿粕在130℃的温度下干燥至物料水分低于6.5％，在0－15℃冷却储存，即得棉籽蛋白；
具体的，湿粕蒸脱过程通过蒸脱机实现。蒸脱机由预脱层、脱溶层、蒸汽层、综合层、干燥层和冷却层组成。其中，预脱层利用间接蒸汽加热蒸发一部分的湿粕表面溶剂；脱溶层根据舒马赫原理，利用从蒸汽层喷入到粕中的直接蒸汽与湿粕逆流接触时产生的水蒸汽蒸馏作用，脱除粕中剩余的微量溶剂；综合层是利用热粕闪发产生的二次水蒸汽经热泵压缩后代替部分直接蒸汽，从而起到节能的作用，也能起到改善粕的风味的作用，同时还可以更方便地接受需要加入粕中的物质如废水、胶质等；脱溶后的热粕从综合层经下料旋转阀落入干燥层，环境空气由风机经空气加热器加热成热空气后从干燥层夹套吹入粕中对粕进行干燥；在冷却层再利用环境空气对粕进行冷却。
对比例1
对比例1与实施例1膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法基本相同，区别仅在于：对比例1省略了步骤(5)再膨化过程。
对比例2
对比例2与实施例1膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法基本相同，区别仅在于：步骤(5)再膨化过程为，湿粕从浸出器排出，进入温度为275℃的膨化机内再次进行膨化处理6min。
对比例3
对比例3与实施例1膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法基本相同，区别仅在于：步骤(2)中所述软化温度为90℃，软化时间为10min。
对比例4
对比例4与实施例1膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法基本相同，区别仅在于：步骤(2)中所述软化温度为70℃，软化时间为35min。
对实施例1－3及对比例1－4制备得到的棉籽蛋白进行了粗蛋白含量、粗纤维含量、粗灰分、蛋白质溶解度、残油率、水分和游离棉酚含量的测定，测定结果如下表所示：
表1检测结果
由上表可知，本发明制备得到的棉籽蛋白的粗蛋白含量、蛋白质溶解度明显提高，且游离棉酚含量、残油率、粗纤维含量等明显减少，因此，本发明通过再膨化处理以及对软化过程参数的限定，极大提高了产品的质量以及安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)仁壳分离：通过辊式剥壳机对棉仁光籽进行仁壳分离，得到棉壳和棉仁；
(2)调质、轧胚：对所述棉仁软化处理后进行机械碾压，得到棉籽胚片；
(3)膨化：将所述棉籽胚片输送至膨化机进行膨化，得到膨化棉胚；
(4)浸出：将所述膨化棉胚送入带强制沥干的浅料床双层拖链式浸出器，所述膨化棉胚在所述浸出器的进料端和出料端之间通过浓度递减的混合油喷淋、浸泡后进行沥干，得到湿粕；
(5)再膨化：所述湿粕从所述浸出器排出，进入膨化机再次进行膨化处理；
(6)湿粕蒸脱：将经过再膨化处理的湿粕进行干燥、冷却，即得棉籽蛋白。
2.根据权利要求1所述的膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，其特征在于，步骤(1)中对分离出的所述棉壳进行二次搅打得到次级棉壳和次级棉仁，将所述次级棉壳输送至棉壳库，将所述次级棉仁与所述棉仁混合后一同进入软化处理。
3.根据权利要求1所述的膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，其特征在于，步骤(2)中依次采用立式软化锅和卧式滚筒软化锅对所述棉仁进行软化处理，所述软化温度为75－85℃，软化时间为20－30min，软化水分为9－10％。
4.根据权利要求1所述的膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，其特征在于，所述棉籽胚片的厚度为0.25－0.3mm。
5.根据权利要求1所述的膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，其特征在于，步骤(3)中所述膨化机内温度为250－280℃，膨化时间为5－8min。
6.根据权利要求1所述的膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，其特征在于，步骤(5)中所述膨化机内温度为150－180℃，膨化时间为1－3min。
7.根据权利要求1所述的膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，其特征在于，步骤(6)中所述干燥温度为110－130℃，干燥至物料水分低于6.5％。
8.根据权利要求1所述的膨化浸出法生产棉籽蛋白的方法，其特征在于，步骤(6)中所述冷却温度为0－15℃。
9.一种由权利要求1－8任一项所述的膨化浸出法生产得到的棉籽蛋白。
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