科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

谷子是我国北方主要小杂粮之一，2015年全国谷子年种植面积约2800万亩，年总产量400万吨左右。小米谷糠是糙米加工过程的副产物，占小米质量的6-8%。按照我国小米年产量400万吨计算，每年产生小米谷糠32万吨左右，谷糠含油在15-20%，含蛋白15%。

谷糠油是以谷子加工过程的副产物谷糠为原料提取的食用植物油。谷糠油中含有高达70%的亚油酸、以及丰富的维生素E、谷维素、角鲨烯等天然植物营养成分。亚油酸作为人体必需的脂肪酸可降低血浆中胆固醇含量，减少胆固醇在血管壁的沉积，是降低胆固醇水平最有效的脂肪酸；谷维素是三萜烯醇和植物甾醇构成的阿魏酸酯的混合物，具有降低血液中胆固醇和抗衰老的功能；维生素E能有效降低血清胆固醇，并且具有抗氧化性能，是目前最有效的脂溶性自由基连锁中断抗氧化剂。植物甾醇具有降胆固醇、降血酯、抗癌、抗炎、免疫调节、抗病毒、预防动脉粥样硬化等生理功能，被国际营养学会推荐为十大功能性营养成分，我国于2010年3月已经将植物甾醇列为食品新资源。

需解决的主要技术难题

小米糠油提取方法有压榨法、有机溶剂提取法、超临界提取法、亚临界低温萃取法。压榨法出油率较低，杂质含量高，且在挤压过程中形成高温，破坏了油中不饱和脂肪酸及甾醇等活性物质; 普通的有机溶剂提取法生产时采用高温脱溶，破坏了油中不饱和脂肪酸，使油的营养价值大大降低。采用超临界CO2萃取技术生产小米糠油，尽管没有溶剂残留，但该工艺操作压力较高( 25 ～ 30 MPa) ，设备规模小、投资大，生产成本太高，导致油的成本无法被市场认可。

期望实现的主要技术目标

1 小米糠油加工工艺

米糠→除杂→造粒→低温萃取→ 毛油→ 精炼→成品油

1. 1 预处理工艺

米糠→输送→除杂→造粒→萃取车间

工艺说明: 原料经振动筛除杂除铁，将米糠中的杂质除掉，然后经输送机投入造粒机中，再经冷却，水分保持在8% 左右，颗粒送至萃取车间。

1. 2 亚临界低温萃取工艺

亚临界溶剂是从液化石油气中提纯而来的，其主要成分为丁烷、丙烷，沸点均在0℃以下，丁烷的沸点为***℃，丙烷沸点为-42℃。萃取过程是在一定压力( 0. 1 ～ 0. 6MPa 状态为液体) 和室温下进行的，实现了油料的低温萃取。萃取粕和毛油中的溶剂在低温、真空状态下脱除，溶剂液化后循环使用。萃取工艺流程见图1。

E201. 冷凝器; P201. 溶剂泵; P202. 成品泵; P203. 真空泵;

P204. 压缩机; V201. 萃取罐; V202. 混合液暂存罐;

V203. 蒸发罐; V204. 溶剂罐; V205. 缓冲罐。

图1 萃取工艺流程示意图

工艺过程: ①将米糠颗粒装入萃取罐V201。②溶剂泵P201 将溶剂注入萃取罐浸泡坯片。③溶剂泵P201 从萃取罐抽出混合油打入蒸发罐V203。④联通萃取罐与压缩机P204 吸气口，使粕中残溶汽化进入压缩机，经压缩、冷凝器E201 冷凝液化，溶剂回流到溶剂罐V204，再循环使用。粕排出萃取系统。⑤混合油进入蒸发系统，使溶剂蒸发后与毛油分离。溶剂蒸气经压缩液化后循环使用。毛油排出蒸发系统。

1. 3 精炼工艺

毛油→过滤→水化脱胶→脱酸→脱色→脱臭→脱脂脱蜡→精滤→成品油

操作要点: ①过滤去除毛油中固体悬浮物，使毛油含杂不大于0. 2%。②在水化脱胶工序，利用胶溶性杂质的亲水性，将一定量热水、NaCl、磷酸等电解质溶液，在搅拌作用下加入热油中，使胶溶性杂质凝聚沉降。③在脱酸工序，检测过滤毛油的酸值，根据酸值计算出理论加碱量和超碱量。脱除毛油中的游离脂肪酸，可增加透明度，提高烟点，防止氧化变质。④在脱色工序，在真空状态下，将油温升到105 ～ 110℃进行脱水，再利用白土和活性炭吸附油中的叶绿素等色素类物质，经过滤机将油中白土、活性炭滤掉。⑤在脱臭工序，将脱色油升温至180℃以上，真空度达到260 Pa，利用水蒸气汽提的原理，用直接蒸汽进一步脱除油中臭味及残余的游离脂肪酸，降低色泽及过氧化值。⑥在脱脂脱蜡工序，将油缓慢冷冻，使其逐渐降温至－ 5℃左右充分结晶，再经冷冻过滤脱去蜡( 脂)质，达到国家一级油标准。

2 产品质量对比

亚临界溶剂沸点低、组分纯，萃取产品残溶低，萃取过程温度低，选择性好，色素、磷脂等杂质的萃取量少，产品质量高。与6 号溶剂浸出粕、毛油质量对比见表1、表2。由表1、表2 可见，亚临界溶剂萃取粕和毛油质量均高于6 号溶剂浸出的。

处理进度