脱酚棉籽蛋白是由棉籽经过剥绒、剥壳,在低温下一次性浸出油后再经过脱除有毒物质——棉酚后制成的一种高蛋白产品。
全脂低温脱酚棉籽蛋白生产工艺
棉籽经过清理、剥壳、风选、调质、轧坯、干燥、脱酚等工段生产出全脂低温脱酚棉籽蛋白。油脂和棉酚是两种不同性质的物质,油脂不溶于水,是典型的非极性物质;棉酚分子式带有多个—OH,棉酚可溶于水,属极性较强物质。根据相似相容原理,利用甲醇在一定工艺条件下萃取棉仁中的棉酚,再经过负压低温脱溶后得到全脂脱酚棉籽蛋白,萃取液经过精馏、浓缩得到棉酚、棉子糖和甲醇,甲醇循环使用。
棉籽剥壳
剥壳是将棉籽外壳与棉仁分离开,并尽可能避免产生粉末,因此剥壳的关键是选择合适的剥壳设备。目前针对棉籽剥壳的设备主要有圆盘剥壳机、齿辊剥壳机、刀板剥壳机。本工艺选择刀板剥壳机,并在结构上做了改进,延长了设备的剥壳时间,改进后的剥壳机在剥壳的整仁率上高于其他设备,整仁率可达93%以上,粉末度小于3%。
调质
调质的主要目的是改善棉仁的可塑性,保障轧坯工艺条件的同时最大限度降低蛋白变性及游离棉酚与氨基酸反应产生结合棉酚,因此选择合适的操作参数非常关键。
在生产中,开启软化锅各层蒸汽预热设备后将棉仁加入立式软化锅,通过调整料层高度控制软化时间,按投入棉仁量及棉仁水分用计量泵泵入软化水,调整各层蒸汽阀门使棉仁出料温度和水分在设定范围内
轧坯
轧坯是对调质后的棉仁进行机械碾压,使棉仁的细胞壁被破坏,提高棉酚的萃取效率。本工段为物理加工过程,棉仁物理性质需要满足要求,即轧坯的棉仁内外熟化度、可塑性、水分等指标要求严格,通常情况下水分控制在9%~11%。
干燥
干燥是将轧坯后水分在9%~11%的棉仁坯片干燥到水分为4.5%以内,提高脱酚时溶剂的渗透性和减少蛋白在水和甲醇作用下膨胀的问题,满足脱酚工段要求。干燥采用热风干燥,能很好地保证物料干燥的均匀性,对提高KOH蛋白质溶解度也有一定效果。
脱酚
脱酚过程是从棉仁坯片中萃取棉酚、棉子糖的过程,脱酚用的溶剂为甲醇。根据实践,脱酚的温度、时间、溶剂投放量、溶剂浓度、坯片的水分、粉末度等对脱酚效果都有不同程度的影响。
调整脱酚时间在80~100min、溶剂投入料液比1∶5、脱酚温度(汽相温度)不高于45℃、坯片水分小于4.5%、粉末度小于8%、甲醇纯度在93%~95%,在此工艺条件下生产的蛋白棉酚含量小于400mg/kg,同时也可有效控制蛋白醇变性,实测醇变性在5%~12%之间。
湿粕脱溶
根据生产数据,脱酚后的湿粕残溶一般在40%~50%,含溶较高,直接脱溶,烘干机加热面积大,烘干时间长,部分物料与烘干机盘面高温区长时间的接触,造成蛋白热变性严重的同时蒸汽消耗量也增大,回收系统中冷凝器面积配置也因此增大。
本工艺将脱酚后的湿粕经过连续液压挤压机将湿粕残溶降到25%以内,挤压出的溶剂可直接投入脱酚器中循环使用,挤压后的物料在负压的烘干机内低温脱除溶剂,使最终棉籽蛋白KOH蛋白质溶解度保持在65%以上。采用挤压脱溶工艺除降低湿粕残溶外还可有效控制棉酚含量,减少甲醇投入量,降低蛋白醇变性。
甲醇回收利用
提取棉酚后的混合液中含有杂质、棉子糖、棉酚等物质,杂质主要是生产过程中产生的细小棉粉,要达到甲醇循环利用的目的,需将含杂质的甲醇提纯到能满足生产要求的标准。
工艺设计首先除去混合液的杂质,选用离心分离、机械过滤、辅助沉淀三级分离工艺,可脱除95%以上的杂质。分离后的甲醇混合液先经过蒸馏釜,蒸馏除去混合液中的糖、棉酚,再经过精馏回收系统将甲醇提纯到生产需要的浓度标准。在整个甲醇提纯回收过程中,采用负压以减少冷凝器配置面积、降低蒸汽消耗。
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