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米糠制油及其深加工
2020-11-08
一、 國內(nèi)背景
我國是世界上最大的稻谷生產(chǎn)國,稻谷年產(chǎn)量達1.7-1.9億噸,占我國糧食總產(chǎn)量的37%以上。我國三分之二以上的人口以稻米為主食。隨著我國加入WTO后,農(nóng)產(chǎn)品市場面臨著挑戰(zhàn)和競爭。當(dāng)前我國稻谷加工和深加工現(xiàn)狀已遠遠落后于周邊稻谷生產(chǎn)區(qū)國家。國內(nèi)稻谷加工業(yè)隨著國際市場的大融會,正在經(jīng)歷著一場嚴峻的挑戰(zhàn)。安徽省作為我國最主要的稻谷主產(chǎn)省之一,但長期以來,我省的稻谷加工利用基本上停滯在粗級加工階段,即使有部分精加工產(chǎn)品,較之周邊省份也落后了許多。當(dāng)前,以日本等發(fā)達國家為代表,在發(fā)展稻谷的深加工技術(shù)、現(xiàn)代稻谷加工新型產(chǎn)業(yè)上,正出現(xiàn)一種新的勢頭??梢哉f,世界范圍內(nèi)正在掀起對稻谷深加工利用的新潮,這主要是由于長期以來,國內(nèi)外在玉米、小麥等的加工利用上所投入的人力、財力較之稻谷加工要大得多。
但隨著形勢的發(fā)展和社會的進步,我國對米糠油及其制品的需求有了較大的變化,公司對米糠的利用還處于五、六十年代的落后水平。機制毛油工藝落后,出油率低,產(chǎn)品質(zhì)量差,嚴重影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益,阻礙了米糠的深度利用。另外,隨著米糠制油工藝的進步,目前的米糠膨化浸出、米糠油物理法精煉等工藝,在解決米糠穩(wěn)定性差、米糠油精煉率低、谷維素提取收得率低等問題在技術(shù)上取得了突破性進展。
二、米糠深加工的必要性及經(jīng)濟意義
水稻在加工成大米過程中副產(chǎn)大量的(約7%左右)米糠,米糠含有約18%的植物油----米糠油,而米糠油中含有42%的油酸和40%的亞油酸等人體必須脂肪酸,是一種營養(yǎng)非常豐富的食用油。長期食用這種油,可降低人體血中膽固醇含量,防止冠心病及動脈血管粥樣硬化等疾病。因此說,米糠油是一種很好的營養(yǎng)保健食用油。
另外,米糠油中還含有約2%的谷維素、4%的植物甾醇和0.15%維生素E,這些均為米糠油中最富含(與其它食用油相比)的純天然成分。其中的天然維生素E(簡寫成VE)又稱生育酚,是一種與妊娠關(guān)系密切的內(nèi)分泌系統(tǒng)及植物神經(jīng)系統(tǒng)的功能調(diào)節(jié)劑,而且還可保持細胞膜及細胞壁的完整性與穩(wěn)定性,提高人體對氧的利用率、改善末梢血管血流量,同時還有防止惡性腫瘤、動脈硬化發(fā)生及膽結(jié)實形成等功能。天然維生素E的上述藥理功能要遠遠高于人工合成的產(chǎn)品。谷維素在我國首先應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè),具有調(diào)節(jié)植物神經(jīng)功能,用于治療間腦下丘體和大腦邊緣系統(tǒng)植物神經(jīng)功能失調(diào)等疾病。隨著社會的不斷發(fā)展,谷維素又在保健營養(yǎng)食品、化妝品及配合飼料等行業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。植物甾醇主要用于醫(yī)藥品、化妝品等??傊?,上述天然品都是對我們非常有用的自然資源,理應(yīng)得到很好的利用。
我國是世界上產(chǎn)米第一大國,稻谷產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的三分之一。過去這些米糠只有少量作為動物飼料使用,大部分資源被白白浪費掉。本工程開工后,其部分資源即可得到充分利用,經(jīng)濟價值成倍提高。
三、 產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度分析
稻米深加工首先以稻谷為原料,進行規(guī)?;a(chǎn),得到優(yōu)質(zhì)高檔大米以及副產(chǎn)品米糠和稻殼,米糠是糙米碾白時得到的由糠層和米胚芽等組成的混合物,一般得率為8%—9%。米糠是一類具有廣泛開發(fā)潛力的高附加值資源。米糠不僅有高含量的蛋白(14%—16%)和脂肪(15%—23%),而且還含有抗微生物、抗致癌和其他能夠促進健康的活性物質(zhì),如:膳食纖維、維生素、谷維素、礦物質(zhì)、肌醇六磷酸、蛋白酶抑制物、α-淀粉酶抑制物和丹寧等。對米糠進行綜合開發(fā),可以得到高級營養(yǎng)米糠油、谷維素、糠蠟、脂肪酸、二十八碳醇、三十碳醇、稻米營養(yǎng)素、稻米營養(yǎng)纖維、米糠多糖、米糠蛋白、角鯊烯、米糠脂多糖、植酸鈣、肌醇等多種健康食品及藥品,將充分發(fā)揮米糠的營養(yǎng)和功能作用,也是當(dāng)今糧油科技領(lǐng)域的研究主方向和國內(nèi)外谷物加工行業(yè)的熱門話題及投資熱點。日本學(xué)者研究證明,米糠是一種清除體內(nèi)“二惡英”的有效物質(zhì)。米糠深度開發(fā)的產(chǎn)業(yè)化把高科技、高附加值與農(nóng)業(yè)、糧食工業(yè)有機結(jié)合起來,使稻谷資源得到前所未有的開發(fā)利用,提高糧食加工的經(jīng)濟效益,是一項利國利民的戰(zhàn)略性事業(yè)。對提高我國農(nóng)副產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化技術(shù)水平和農(nóng)副產(chǎn)品的高額增值既具有深遠的歷史意義又具有廣泛的現(xiàn)實意義。
3.1 本項目關(guān)聯(lián)產(chǎn)品示意圖:
米糠→浸出→毛米糠油→預(yù)精煉→萃取→全精煉→高烹米糠油→營養(yǎng)米糠油
↓ ↓ ↓
粗谷維素 脂肪酸 毛糠蠟
↓ ↓
谷維素成品←精制 蒸餾→維生素E
↓
植物甾醇←分離→生物柴油
3.2 產(chǎn)品性質(zhì)及市場概況
該項目的主要產(chǎn)品為高級米糠營養(yǎng)油、米糠蠟、膨化米糠粕、谷維素、維生素E及生物柴油等。
3.2.1 高級米糠營養(yǎng)油
米糠油因其富含油酸、亞油酸及多種營養(yǎng)型類脂物,一直為油脂業(yè)和營養(yǎng)學(xué)專家所推崇的一種高級營養(yǎng)保健油。由于我國米糠制油規(guī)模普遍較小,采用的生產(chǎn)工藝和設(shè)備比較落后,嚴重制約了米糠油的市場推廣,特別是目前市場上所銷大部分米糠油為二級油,色澤深、含蠟量高、口感差。使其商業(yè)價值大幅度降低,同時也影響其作為食品工業(yè)原料的使用性能。
米糠油有食用和工業(yè)應(yīng)用兩種,只有高品質(zhì)的米糠油才能廣泛用于食品行業(yè)。米糠油的多種特性,使它在一定場合下比其它油(如棕櫚油)有更好的熱穩(wěn)定性,因此可以作為一種高級營養(yǎng)性的煎炸油使用,而且經(jīng)過冬化脫蠟的米糠油是一種非常好的色拉和蛋黃醬原料。在工業(yè)上,米糠蠟具有類似巴西棕櫚蠟的特性,可用于糖果和食品的包裝、化妝品、鞋油及高級汽車蠟等。
3.2.2 膨化米糠粕
膨化米糠粕是采用目前比較先進的膨化浸出工藝生產(chǎn)而成,在加工過程中,由于采用了膨化工藝,不但使浸出操作達到最佳工藝條件,同時也使米糠粕顏色變的更好,并行成了多孔顆粒狀。即改善了米糠粕的適口性,又使其容易消化吸收。在最近幾年中,我國大豆、菜籽等大宗油料粕的產(chǎn)量成大幅度上升的趨勢,而作為小品種油料的米糠加工,由于人們重視程度的不足,加工能力并沒有太大的發(fā)展。隨著我國養(yǎng)殖業(yè)和飼料工業(yè)突飛猛進的發(fā)展,僅僅作為飼料中的低蛋白填充料的米糠粕需求量卻出現(xiàn)了供不應(yīng)求的現(xiàn)狀,營養(yǎng)價值更高、動物適口性更好的膨化米糠粕的銷路則更加看好。
3.2.3 谷維素
谷維素是環(huán)木菠蘿醇類阿魏酸酯和甾醇類阿魏酸酯的混合物,它廣泛存在于各類谷類植物種子中,為脂質(zhì)的伴隨物。谷維素在米糠層中的含量一般為0.3—0.5%。米糠在加溫壓榨制油時,谷維素溶解于油中,溶劑浸出法制油時則被混合油帶出。毛糠油中谷維素含量約為1.8—2.5%。雖然很多植物油中(如玉米胚芽油、小麥胚芽油、亞麻油、芽籽油等)都含有谷維素,但由于其含量很低,以致于沒有工業(yè)提取價值,所以至今谷維素都是從毛米糠油中提取的。
谷維素主要用于制成藥品。從大量的臨床實踐中得知。谷維素對周期性精神病、腦震蕩后遺癥,婦女更年期綜合癥、經(jīng)前期緊張癥、血管性頭痛、高血脂癥、慢性胃炎等具有良好的、明確的療效。
另外,谷維素還可用作食品添加劑。老年人飲用的奶粉中加入2%左右的谷維素,飲用后可降低人體對膽固醇的吸收。谷維素也可作為一種抗氧化劑加入到食用油中。用這種油制成的食品脂質(zhì)氧化較慢,貨架期得以延長。
3.2.4 生物柴油
生物柴油主要是以植物油、動物油及其精煉下腳料為原料制成的,可作為石油燃料的取代產(chǎn)品。
石油作為一種天然資源的出現(xiàn),極大的推動了現(xiàn)代文明,為豐富人類的生活做出了極大的貢獻。然而,近年來隨著石油儲量的日益減少,資源逐漸枯竭,全世界都面臨著能源短缺的危機。另一方面,隨著人們生活水平的不斷提高和環(huán)保意識的增強,人們逐漸認識到石油作為燃料對空氣造成污染的嚴重性。目前,城市空氣中的一氧化碳(CO)大部分來自汽車尾氣,主要是汽油、柴油等燃料不完全燃燒產(chǎn)生的,容易造成人體缺氧窒息。碳氫化合物盡管在汽車尾氣中含量不多,但其中含有多種強致癌物質(zhì)。汽車尾氣中二氧化硫具有強烈的刺激性氣味,達到一定濃度時易導(dǎo)致“酸雨”的發(fā)生,造成土壤和水源酸化,影響農(nóng)作物和森林的生長。因此,國際石油組織認為開發(fā)一種新的能源產(chǎn)品,以替代石油燃料已迫在眉睫,生物柴油是最重要的清潔燃料之一。生物柴油分子中含有氧原子,燃燒比較完全,廢氣中不含一氧化碳;又由于含硫量低,廢氣中二氧化硫和硫化物比礦物柴油減少30%;另外,生物柴油燃燒后,尾氣中不含對人體有害的碳氫化合物。近年來,隨著我國對國內(nèi)汽車環(huán)保要求的日益嚴格,從2005年開始,“歐洲二號”尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)將在我國推廣實行,這除了對汽車制造業(yè)提出更高的要求外,對燃料油的要求將更加嚴格。實際上我國現(xiàn)行的“汽車大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”GB14761.5-93要比“歐洲一號”標(biāo)準(zhǔn)超出3~5倍,更比“歐洲二號”標(biāo)準(zhǔn)高5~6倍之多。僅僅幾年時間要實現(xiàn)這一目標(biāo),難度是相當(dāng)大的。而生物柴油是一種環(huán)保型柴油,非常符合這一要求,因此其市場前途非常廣闊的。
3.2.5混合脂肪酸
脂肪酸是重要的基本化工原料,在塑料、表面活性劑、紡織、皮革等領(lǐng)域的用量逐年增長。脂肪酸產(chǎn)品來源有提取和合成法兩大類,合成法因各種各樣的原因至今沒能在國民經(jīng)濟中發(fā)揮應(yīng)有的作用,因而目前的生產(chǎn)方法僅限于從油脂及油腳、皂腳中提取。隨著工業(yè)的發(fā)展,脂肪酸已成為世界工業(yè)品中重要的基本化工原料,其在塑料、表面活性劑、紡織、皮革等領(lǐng)域用量逐年穩(wěn)定增長,特別是以脂肪酸為主的合成產(chǎn)品、各類衍生物,其旺盛的市場需求已超過二千多種,帶動了整個脂肪酸行業(yè)的繁榮。國外特別重視脂肪酸的純度和質(zhì)量,每年進口的數(shù)量也很大,1999年日本工業(yè)用硬脂酸近20萬噸,其中進口近5萬噸。而我國脂肪酸的純度普遍不高,如果能不斷提高其純度和質(zhì)量,也可考慮大量出口。因此,脂肪酸在國內(nèi)外需求量都是相當(dāng)大的。其市場前景也是非常廣闊的。近幾年全世界脂肪酸用量為300萬噸,國內(nèi)脂肪酸產(chǎn)品的需求也迅速增加,工業(yè)油酸1994年需求量為655.3噸,1999年增長到1.6萬噸,工業(yè)硬脂酸1999年需求量31.4萬噸,需求量的快速增長,造成國內(nèi)脂肪酸產(chǎn)品緊俏,產(chǎn)品價格上揚,每年需大量進口補充國內(nèi)市場。
本公司的物理精煉米糠油技術(shù),可直接提取得到高酸價混合脂肪酸;經(jīng)過提純精制,則可得到不同等級的脂肪酸產(chǎn)品。
3.2.6 米糠蠟
米糠蠟是米糠油工業(yè)副產(chǎn)品中僅次于脂肪酸的一種大宗產(chǎn)品。副產(chǎn)品米糠蠟經(jīng)過精制,主要用于日用化工業(yè),如用作鞋油、上光蠟、復(fù)寫紙、化妝品的重要添加劑。特別值得重視的是,國內(nèi)對以糠蠟為原料提取二十八醇的工藝技術(shù)近期有重大突破,而二十八醇具有增進耐力、精力、體力,提高反應(yīng)靈敏性,促進性激素,增強性能力,改善心肌功能的一系列特殊功能,非常適合現(xiàn)代社會人們生活的需求,是一種公認的植物中提取的純天然綠色環(huán)保型食品添加劑,具有極大的市場潛力和經(jīng)濟意義。從米糠蠟的性能和組成來看,它的應(yīng)用潛力還很大,除日用化工中蠟質(zhì)的應(yīng)用外,美國、日本等國家還將其用于水果保鮮、食品包裝、口香糖、膠姆糖等食品添加劑以及化妝品和醫(yī)藥領(lǐng)域。而我國在這方面的應(yīng)用還未展開,因此,如果國內(nèi)生產(chǎn)的米糠蠟性能、質(zhì)量都能達到較高的品質(zhì),其在國內(nèi)外市場的需求將是非常廣闊的。
四、技術(shù)方案
由于種種原因,國內(nèi)企業(yè)谷維素生產(chǎn)現(xiàn)今仍舊沿用的是上個世紀(jì)七十年代即已成型的生產(chǎn)技術(shù),雖然經(jīng)過二十多年的發(fā)展,某些工序上也有一定的改進,但在總的工藝路線、工藝參數(shù)及工藝指標(biāo)等方面并沒有太大的進展,特別是其主產(chǎn)品谷維素的總收得率也只是從七十年代中期的35%提升到當(dāng)前的40%左右,副產(chǎn)品精煉米糠油出率也僅有三個百分點的增長。由于技術(shù)的停滯,經(jīng)濟效益的下滑,國內(nèi)谷維素生產(chǎn)企業(yè)也由當(dāng)時的四十多家萎縮到目前的不足五家,切均勉強維持生產(chǎn)和國內(nèi)供應(yīng),經(jīng)營形勢不容樂觀。在這種情況下,溶劑法萃取谷維素生產(chǎn)新工藝的成功,通過新工藝,大大提高谷維素及精煉米糠油的產(chǎn)出率,降低生產(chǎn)成本,提高谷維素生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益,使有限的米糠油資源得到更充分的利用,為社會創(chuàng)造更多的財富。該技術(shù)成果已通過國家糧食局組織的專家鑒定,達到了國際先進水平,并已申請國家專利。
⑴ 米糠油的酸價一般都很高,未及時處理酸敗很厲害的米糠油酸價高達25~60(AV),如加堿精煉,將產(chǎn)生大量的皂腳,精煉率很低。所謂“物理精煉工藝”,是指油脂的脫酸方式主要不是用燒堿中和脂肪酸,而是采用高真空、高溫條件下的水蒸汽蒸餾脫出脂肪酸。因較純凈的脂肪酸不再生成皂腳,大大提升了價值;同時,由于從三個方面---①中性油被皂化②皂腳夾帶③洗滌廢水夾帶----減少了中性油的損耗,因而有效提高了精煉率;此外,因大大減少皂腳和洗滌廢水量,從而大大減少了處理皂腳和處理污水的費用,同時可以獲得高純度的混合脂肪酸。
⑵ 溶劑萃取法工藝使單位原料中成品(谷維素、精煉米糠油)出率比堿溶酸析法有了很大的提高,有限的原料得以充分地利用,谷維素總收得率由原工藝的35-40%提高到70%以上,同時米糠油的精煉得率提高5%以上。成品純度可達98%以上,達到優(yōu)質(zhì)品標(biāo)準(zhǔn)。
⑶ 堿溶酸析法生產(chǎn)工藝中有頭道堿煉、堿溶過濾和甲醇回收三個工序排出油腳、類脂物及黑脂酸等廢料,將這些廢料加工成有用的脂肪酸還需要消耗大量的無機酸、堿,會造成較大的環(huán)境污染。而溶劑萃取法生產(chǎn)工藝在煉油上首次將物理精煉脫酸工藝與溶劑法萃取谷維素生產(chǎn)工藝進行了成功的組合,不會有堿煉油腳產(chǎn)生,谷維素萃取也沒有類脂物和黑脂酸排除,基本上解除了生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染。
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