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利用棉籽联产生物柴油、甘油和无毒棉籽粗蛋白
来源:兵团科技局高新处 作者:
[ 发表日期:08-06-23 11:45:55|点击次数: 次 ]

我国的能源和优质蛋白质都越来越依赖于进口。利用棉籽可以生产生物柴油和无毒棉籽蛋白等产品。南京工业大学开发的拥有自主知识产权的集约化联产新工艺,通盘考虑棉油的萃取与化学转化,棉籽蛋白的保护与脱毒利用,减少了中间过程,高质量毛油不需要精制,也大大减少了废水排放量,这一新技术同时也适用于其它油籽。现将本项目介绍如下:

棉花是我国最重要的经济作物,棉籽是棉花的主要副产品,去壳后的棉籽仁含油30%~40%,含蛋白质31%~38%。棉籽不仅是一种植物油脂资源,也是一种营养价值较高的植物蛋白质资源。棉籽蛋白中氨基酸组成模式比较合理,其营养价值接近于大豆。但是长期以来由于两个原因阻碍了棉籽蛋白的应用。其一是由于棉籽含有对人和动物有毒的物质棉酚,使其难以利用其二是传统的植物油生产工艺需要高温蒸炒,在高温的作用下,蛋白质变性,可溶性变差,营养价值大大下降。如何统筹考虑既对棉籽进行有效脱毒,又免除高温对棉籽蛋白的损害,同时还能低成本地实现棉油的化学转化生产生物柴油?

南京工业大学于2006年申请的“联产脂肪酸酯、甘油和植物粗蛋白的新技术”专利,以双液相萃取的方法处理含油种籽,在得到营养价值保持良好的无毒饼粕的同时,以含有高质量植物毛油的非极性溶液用于酯交换反应,进而生产出较低成本的脂肪酸酯与甘油。针对以棉籽为原料而言,其特征及技术路线大致是:一是采用湿磨,集研磨萃取于一体,可省掉庞大的蒸炒、压榨设备,还可避免常规工艺轧胚过程中的粉化问题,有利于后续工艺的处理。二是用甲醇和正己烷两种溶剂协同处理含油棉籽。甲醇破坏细胞壁,协助油脂的提取,并溶解出棉籽中可溶于甲醇的成分,如棉酚、水、脂肪酸、色素以及胶质等。甲醇中可以添加5%左右的水,也可以添加浓度小于1%的碱或者食品酸作为助剂,以增强甲醇的破壁和脱毒的功能。正己烷萃取出棉籽中的油脂。三是液-液-固三相分离后,对甲醇相进行蒸发,回收甲醇;对固相进行干燥脱溶,得到无毒棉籽粕。四是溶解了毛油的正己烷相进入反应步骤,在碱性催化剂的作用下,毛油与新鲜甲醇进行酯交换反应。五是反应产物经过液液相分离,分别回收正己烷和未反应的甲醇,得到脂肪酸甲酯和粗甘油两个产品,前者也就是生物柴油。

这一专利工艺主要的优势在于:通过用两种不互溶的溶剂协同处理棉籽,革除了传统的棉籽加工工艺中的高温过程,避免了棉籽蛋白的变性,棉籽饼粕的色泽、口味以及流动性等均优于传统工艺所得产品。此外,由于极性相溶解了棉酚、糖类、色素、胶质、游离脂肪酸以及水等杂质,除了起到了对棉粕进行脱毒的作用以外,实际上还起到了对油脂进行洗涤、提纯的作用,大大提高了毛油的质量。毛油的关键性指标:水份<0.1%,脂肪酸<0.02%。高质量的毛油为后续的酯交换反应创造了条件,也为最终产品脂肪酸甲酯和甘油的精制带来了很大的方便。由于正己烷的非极性和低粘度性质,在反应体系中正己烷的存在,使得主产品脂肪酸甲酯与副产品甘油的分离效率得到提高,液液两相分离容易的多,主产品脂肪酸甲酯和副产品甘油相互溶解、相互夹带的情况大为改善,主产品脂肪酸甲酯中溶解夹带可溶性催化剂的量也大大减少,导致洗涤产品所需的用水量也显著减少。小试结果表明,与用纯精制油为原料生产脂肪酸甲酯的经典工艺相比,洗涤用水量可以减少一半。新工艺从最原始的原料即棉籽着手,通盘考虑油脂的萃取,饼粕的脱毒利用,油脂的化学转化以及两种不同性质溶剂的耦合利用,有利于系统地降低生产成本,有利于原料、能量以及生产装置的优化配置,为溶剂套用和能量套用提供了较多的可能性,省去了毛油的精制过程,省去了中间产品油脂的购销、运输、仓储等费用,也大大减少了废水排放量。这种集成性的优点是现有的棉籽加工工艺以及生物柴油生产工艺难以做到的。新工艺将可为我国面广量大的传统棉籽加工企业带来延长产业链、提高社会和经济效益的可能性,也为生物柴油的低成本生产提供了一个新途径。
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