温度对蓖麻籽压榨制油的影响

李昌珠， 董春英， 肖志红， 李 力， 唐 松，3， 刘汝宽, 2*

(1.湖南省林业科学院生物能源研究所, 湖南 长沙 410004； 2.中南大学化学化工学院, 湖南 长沙 410083；3.江南大学生物工程学院, 江苏 无锡 214122)

温度对蓖麻籽压榨制油的影响

李昌珠1， 董春英1， 肖志红1， 李 力1， 唐 松1，3， 刘汝宽1, 2*

(1.湖南省林业科学院生物能源研究所, 湖南 长沙 410004； 2.中南大学化学化工学院, 湖南 长沙 410083；3.江南大学生物工程学院, 江苏 无锡 214122)

以蓖麻籽为原料进行螺旋压榨，研究了入料温度对其出油率及粘度的影响。结果表明：入料温度对蓖麻油的动力粘度及油脂品质均有显著影响，理论最佳入料温度为70.8 ℃，此时蓖麻籽出油率可达62%；当入料温度达到70 ℃时，蓖麻油粘度很低，饼残油率较低，油脂颜色变浅及酸值降低。因此，入料温度的调控对于提高油料压榨制油的效率及其质量具有重要意义。

蓖麻籽； 冷态压榨； 蓖麻油； 动力粘度

蓖麻(RincinuscommunistL.) 别名：草麻、红麻、大麻子或者牛蓖，大戟科植物的一种，是世界十大油料作物之一。在中国，蓖麻资源十分丰富，是仅次于印度的第二大蓖麻种植国，常年种植面积约27万hm2，蓖麻籽年产量约为20万～30万t，占世界产量的20%[1]。近年来，随着工业生产的不断发展，科技的不断进步，蓖麻油作为唯一可替代石油的可再生“绿色石油”资源，其深加工的产品也越来越多，逐渐成为人们关注的热点，市场潜力巨大[2]。因而，关于如何在低成本的条件下快速、有效的获得高质量蓖麻油的课题也逐渐成为研究者们所面临的问题和挑战[3]。

目前工业上采用的制油工艺多为传统的压榨法制油工艺，主要是利用机械破碎的方式打破油料组织的细胞壁进而将油脂压榨出来，核心设备为液压直筒榨油机和螺旋榨油机[4-8]。但是，油料炒制以及在榨油机内受到刚性摩擦和挤压所产生的局部高温破坏了物料中的蛋白质，得到的油颜色较深，且憐脂较多，油的品质较低[9]。然而，关于压榨制油的研究中，研究者们多集中于苛刻条件下(高强度挤压)油脂的提取及其过程分析[10-11]，较少有低温条件下油料冷态制油的理论研究与实践应用。

因此，本文针对蓖麻籽高油、高蛋白、低含水、质软等特性，结合实际生产中存在的问题，研究了蓖麻籽粒内含物组成，重点考察了温度对压榨效果的影响程度，以期为工业生产提供指导。

1 材料与方法

1.1试验设备与材料

蓖麻籽(湘蓖1号，自然干燥)，采集于湖南省林业科技示范园；乙醚、正己烷等化学试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司(上海)生产。

螺旋榨油机(XLK — 2010)，自制；脂肪测定仪(SZF — 06A)，浙江托普仪器有限公司生产；天平(AB104 — N)，梅特勒 — 托利多国际贸易(上海)有限公司生产；电热鼓风烘箱(101 — E)，上海和呈仪器制造有限公司生产；红外测温仪(DHS — 120型)，上海佳朝电气科技有限公司生产。

1.2试验方法

1.2.1 试验条件 利用液压加载试验装置进行试验分析，取40 mm内径的料筒装料50 g，加载速度1.5 mm/s，压榨压力为18.75 MPa，保压时间10 min。

1.2.2 温度的设定 试验温度分为10个等级： 10、20、30、40、50、60、70、80、90和100 ℃。

1.3样品理化指标的测定

1.3.1 蓖麻籽主要成分含量的测定方法 采用国标化学测量法，测定蓖麻籽壳和籽仁主要成分的含量。仁与壳所占比例：剥壳后直接称量计算；水分：GB/T 14489.1 — 2008；粗脂肪含量：GB/T 14488.1 — 2008；粗蛋白含量：GB/T 14489.2 — 2008；淀粉含量：GB 5514 — 2008；粗纤维含量：GB/T 5515 — 2008；灰分：GB/T 5505 — 2008。

1.3.2 蓖麻油理化指标的测定 酸值：GB/T 5530 — 2005；粘度：GB/T 10247 — 2008。

2 结果与分析

2.1蓖麻籽的主要成分

以湘蓖1号为原料，分别测定蓖麻籽壳和籽仁的比例以及籽仁中主要成分含量，其结果见图1。

由图1知，湘蓖1号蓖麻籽是一种高含油(>45%)、高含蛋白(接近20%)、低含水(<8%)的植物油料，这种高含油、高含蛋白的特点，往往会导致其具有质软的特点，则采用常规的螺旋压榨时，直接入料压榨容易出现滑膛，给制油操作带来不利影响。

2.2最适入料温度的筛选

油料压榨制油时，其含水率变化一般遵循“高温低水分，低温高水分”的规律[12]，其具体的值可以根据N.B.葛符里林柯经验公式计算[13]：

C=(14-0.1T)×k，

(1)

采用图1中的蓖麻籽内含物指标值代入式(1)进行计算，易知，适合入料压榨的蓖麻籽温度为70.8 ℃。

2.3最适入料温度的验证与优化

2.3.1 温度对出油率的影响 对蓖麻籽进行加热前处理，研究物料温度对出油率的影响，其结果见图2。

图2 温度与出油率的关系Fig.2 Effect of temperature on the oil extraction efficiency

由图2可知，当油料温度上升，出油时间提前，且油液的流出速度增大[14]，说明温度对压榨效果有非常显著的影响。同时，出油率随温度上升而逐渐增加，但当温度超过50 ℃ 之后，出油率变化较小；当物料温度高于70 ℃ ，出油率反而有下降趋势。因此，从出油率指标考虑，油料最佳预热温度可定在70 ℃。

2.3.2 温度与蓖麻油粘度的关系 根据蓖麻油动力粘度随温度变化的试验数据，绘制拟合曲线如图3所示。

图3 蓖麻油动力粘度与温度的关系曲线Fig.3 Correlation curve of temperature and dynamic viscosity of castor oil

从图3中可直观看出，蓖麻油的动力粘度随温度变化较大，动力粘度与温度的关系近似服从负指数衰减规律[15]，对试验数据进行拟合进而建立了蓖麻油动力粘度μ与温度t的关系式：

μ=5.5902e-0.084 7t

(2)

2.3.3 不同温度条件下压榨后饼粕的主要内含物指标变化 测定不同温度条件下压榨后饼的主要内含物含量及油脂品质指标，如图4所示。

图4 不同温度下的饼粕及油脂指标参数Fig.4 The parameters of grease index and seed cake within various temperature

由图4知，在相同的出饼孔和相同的转速下，随着预热温度的提高，饼残油率和含水率这两个指标逐渐降低；另外，酸值的变化亦呈现这种趋势；同时，随着加热温度的逐渐升高，油相中的含渣量(直观判断)也逐渐降低，油脂的色泽逐渐变浅。因此，初步得到油料最佳预热温度为70 ℃左右。

3 结论与讨论

(1) 蓖麻籽中蓖麻油含量为47%，且蛋白含量较高接近20%，这种高含油、高含蛋白的特点，往往会导致其具有质软的特点，采用常规的螺旋压榨时，直接入料压榨容易出现滑膛，给制油操作带来不利影响；为获得高品质的蓖麻油，同时保证蓖麻籽中蛋白质的活性，合理控制压榨制油中的温度至关重要。理论计算得到蓖麻籽压榨制油的最佳预热温度为70.8 ℃，与优化后实际入料温度相一致，此时的出油率达到62%，需要进一步结合溶剂浸提的方式来实现低残油率。

(2) 构建了入料温度与蓖麻油动力粘度关系的理论公式模型，随着温度的升高，蓖麻油粘度显著降低，具有更强的流动性，减少了与榨腔间的摩擦，降低了流体间的压力，进而提高了出油的效率，同时也解决了螺旋压榨时滑膛现象的发生。在70 ℃时，蓖麻油的颜色较浅，且酸值降低，具有较高的质量。

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Theimpactoftemperatureonsqueezeprocessingandoptimizationefficiencyofmakingcastoroil

LI Changzhu1, DONG Chunying1, XIAO Zhihong1, LI Li1,TANG Song1, 3, LIU Rukuan1,2*

(1. Hunan Academy of Forestry, Institute of Bioenergy, Changsha 410004, China;2.College of Chemistry & Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;3.School of Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Castor seeds were regarded as the feedstock for castor oil by press.The impact of temperature on oil extraction efficiency and dynamic viscosity of oil was investigated. The results showed that the pretreatment temperature had significant impact on the dynamic viscosity and quality of castor oil. The theoretical optimal temperature was 70.8 ℃, which was near to the practical temperature after optimization while the extraction yield of castor oil could reach 62%. The dynamic viscosity of oil was low, which made values of color and fatty acid decrease to 70 ℃.Accordingly, there were important significance for controlling the temperature to improve the oil extraction efficiency and quality of castor oil.

castor seed; cold press; castor oil; dynamic viscosity

2016-09-30

国家重点研发计划(2016YFD0600802)；长沙市科技计划项目(k1508130-61)。

李昌珠(1964- )，男，湖南省道县人，博导，主要从事生物质能和工业油料植物研究。

刘汝宽，副研究员，博士，E-mial:26429561@qq.com。

TQ 641

A

1003 — 5710(2016)06 — 0074 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 06. 016

(文字编校：杨骏)