核桃制油及深加工技術(shù)的比較研究

李子明 徐子謙 王 也

摘要：本文根據(jù)核桃破殼取仁時產(chǎn)生的6種不同核桃仁的原料特點，結(jié)合我國四種常見的核桃制油工藝技術(shù)及裝備，闡述了不同產(chǎn)品方案與工藝路線的優(yōu)缺點，并結(jié)合項目投資規(guī)模和市場需求等因素，明確了企業(yè)確定產(chǎn)品方案及工藝路線的具體原則。

關(guān)鍵詞：核桃制油工藝裝備

1前言

核桃是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在我國大部分省市、地區(qū)均有種植，2007年我國的核桃產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到63萬噸。鑒于核桃的營養(yǎng)、醫(yī)療保健價值及其經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益，核桃及其制品越來越受到人們的青睞。隨著物質(zhì)文化生活水平的提高，人們對核桃產(chǎn)品的需求已經(jīng)不再局限于初級加工品，形形色色的核桃深加工產(chǎn)品已經(jīng)占據(jù)了核桃市場的相當(dāng)一部分份額，且價格也一再攀升。但是現(xiàn)在的核桃深加工企業(yè)往往只有一種生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品單一，對市場適應(yīng)能力差，這是目前我國核桃深加工企業(yè)所面臨的最大問題。對核桃加工企業(yè)來說，如何將含油60％～70％的核桃進(jìn)行合理深加工及綜合利用是當(dāng)務(wù)之急，因此核桃制油是核桃綜合加工利用的重要方面。本文重點介紹了四種現(xiàn)階段工業(yè)化核桃制油的工藝，并對各自的產(chǎn)品方案和工藝路線進(jìn)行了比較分析，為核桃加工企業(yè)確定產(chǎn)品方案和選擇工藝路線提供參考。

2核桃制油深加工工藝的比較分析

我國核桃仁制油主要有壓榨和萃取兩種工藝。依據(jù)油料的前處理溫度及榨機(jī)榨膛的溫度能否導(dǎo)致核桃蛋白發(fā)生熱致變性，壓榨法制油可分為熱榨和冷榨兩種。壓榨裝備分為螺旋榨油機(jī)和液壓榨油機(jī)兩大類。目前，螺旋榨油機(jī)是熱榨工藝的主要機(jī)型，液壓榨油機(jī)是冷榨工藝的主要機(jī)型。也可以用螺旋榨油機(jī)生產(chǎn)低變性核桃蛋白產(chǎn)品，工藝類型介于冷榨與熱榨之間，從蛋白變性程度來看應(yīng)屬于冷榨。常見的萃取工藝主要有機(jī)溶劑萃取(即溶劑浸出)和超臨界CO₂萃取兩大類。上述的熱榨、冷榨、溶劑浸出和超臨界CO₂萃取四類工藝，目前在我國核桃制油深加工領(lǐng)域均有使用。

2.1熱榨制油工藝

2.1.1熱榨制油

熱榨一般需要將油料進(jìn)行蒸炒，這一過程主要變化是使油料蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性。熱榨工藝的主流機(jī)型為螺旋榨油機(jī)，在螺旋榨油機(jī)壓榨取油過程中，油料蛋白質(zhì)也會發(fā)生熱變性。核桃仁熱榨工藝主要工藝技術(shù)參數(shù)為：蒸炒溫度為125℃～135℃，入榨水分含量為5％～6。／0，入榨溫度為75℃～85℃，核桃仁中含殼率為30％左右。核桃仁需要帶殼壓榨是螺旋熱榨的一個重要特征。這是因為核桃仁是高含油油料，無法在螺旋榨油機(jī)的榨膛中建立起壓力，因而無法實現(xiàn)壓榨取油的目的。經(jīng)過生產(chǎn)實踐摸索，添加30％左右的核桃殼可以實現(xiàn)螺旋榨油機(jī)對核桃仁的榨油。

從熱榨的溫度和需要帶殼壓榨的特點來看，核桃仁熱榨工藝的目的是直接獲取核桃油，而熱榨后的核桃餅只能用于飼料用途。熱榨制油工藝流程見圖1。

2.1.2熱榨核桃油精煉

在通常情況下，熱榨工藝生產(chǎn)的核桃油在酸值、色澤等方面均超標(biāo)，無法達(dá)到《GB／T22327—2008核桃油》對壓榨核桃油的質(zhì)量要求，需要進(jìn)行脫酸和脫色精煉。熱榨原油精煉工藝有低溫精煉和高溫精煉兩種，熱榨原油低溫精煉工藝流程見圖2，熱榨原油高溫精煉工藝流程見圖3。

顯然，高溫精煉的工藝路線較長，過程中核桃油耍經(jīng)受高溫環(huán)節(jié)，設(shè)備投資和生產(chǎn)成本也較大，已經(jīng)處于被淘汰趨勢。低溫精煉工藝最大特點是取消了脫臭工序，使精煉溫度的峰值從180℃降低到60℃，縮短了工藝流程，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。

近年來，核桃加工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模增長很快，熱榨的缺點逐漸顯露出來。首先，熱榨核桃油的品質(zhì)比較差。熱榨過程中會發(fā)生一些褐變反應(yīng)，一些色素物質(zhì)導(dǎo)致核桃油顏色加深，熱榨原油通常需要脫色處理。熱榨也會造成核桃原油酸值升高，熱榨原油通常也需要脫酸處理。其次，核桃蛋白無法實現(xiàn)其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)價值。為增加榨膛摩擦力，核桃仁需要帶殼壓榨，以及預(yù)處理的高溫和榨油時榨膛的高溫導(dǎo)致核桃蛋白變性較嚴(yán)重，熱榨核桃餅不能作為食品原料進(jìn)行下一步開發(fā)，只能作為飼料甚至肥料利用。第三，核桃深加工的產(chǎn)品方案過于簡單，缺乏核桃重要組分——蛋白質(zhì)的綜合利用，熱榨工藝無法設(shè)計高附加值的蛋白產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益比較差。為避免熱榨工藝的不足，近年來冷榨工藝逐漸成為核桃深加工業(yè)的主流工藝。

2.2冷榨制油工藝

2.2.1冷榨制油

冷榨與熱榨的區(qū)別在于制油過程是否使核桃中的蛋白質(zhì)發(fā)生了熱致變性，發(fā)生熱致變性即為熱榨，否則為冷榨。核桃蛋白質(zhì)的變性溫度為67.05℃，理論上核桃冷榨溫度應(yīng)該在這個溫度以下。在生產(chǎn)實踐中，核桃仁的冷榨一般在室溫進(jìn)行。在工業(yè)化生產(chǎn)中，有時也可以把溫度控制在80℃以下，生產(chǎn)低變性核桃蛋白粉，也能滿足生產(chǎn)速溶核桃蛋白飲料的要求。

核桃仁冷榨通常采用間歇壓榨方式，其主流機(jī)型為液壓榨油機(jī)。在液壓榨油機(jī)壓榨取油過程中，油料蛋白質(zhì)不會發(fā)生熱變性。國內(nèi)也有將螺旋榨油機(jī)用于冷榨，屬于連續(xù)壓榨方式，但是油料蛋白有不同程度的變性，適用于對蛋白變性率要求不高的產(chǎn)品方案。

液壓榨油機(jī)的核桃仁冷榨的主要工藝技術(shù)參數(shù)為：核桃仁無須含殼，入榨水分5％～6％，入榨溫度為室溫，在壓榨過程中幾乎沒有溫度上升，入榨前也無需進(jìn)行蒸炒、調(diào)質(zhì)。冷榨核桃餅可以延伸出多種低脂核桃蛋白食品。冷榨制油工藝產(chǎn)品方案見圖4。

冷榨制油工藝與熱榨制油工藝相比較(見表1)：(1)兩種工藝的原料等級不同。熱榨核桃餅由于熱變形失去了進(jìn)一步加工利用的價值，因此通常選用較低檔的碎小核桃仁帶殼壓榨；冷榨的核桃仁原料則是挑選出來的具有食用價值的一定規(guī)格的碎仁。(2)從產(chǎn)品方案來分析，兩種工藝生產(chǎn)的核桃餅用途不同，熱榨餅用作飼料，而冷榨餅加工食品。(3)雖然冷榨制油工藝出油率比熱榨制油工藝少4％，并且生產(chǎn)成本也略有增加，但是整體經(jīng)濟(jì)效益比熱榨好得多。因此，冷榨制油工藝與熱榨制油工藝相比，經(jīng)濟(jì)上更合理，技術(shù)上更先進(jìn)。對于加工沒有直接食用的價值的含殼核桃仁末子，還是熱榨具有優(yōu)勢，這實際上是一種特例。

2.2.2冷榨核桃油精煉

正常情況下，冷榨的核桃油在酸值、色澤等質(zhì)量指標(biāo)方面均較好，能夠達(dá)到《GB／T22327—2008核桃油》對壓榨核桃油的要求，不需要進(jìn)行脫酸和脫色精煉等精煉工序，通常只需要高精度脫膠就能夠符合國標(biāo)要求，這也是冷榨油品質(zhì)優(yōu)于熱榨油的原因之一。劣質(zhì)的原油雖然可以精煉成合格的成品油，但是隨著油脂精煉程度的增加，油脂中的營養(yǎng)物質(zhì)會不斷流失或被破壞。因此為保持壓榨油的營養(yǎng)成分，應(yīng)盡可能降低油脂精煉程度。

冷榨核桃原油的精煉有干法脫膠與濕法脫膠之分。干法脫膠工藝流程見圖6，濕法脫膠工藝流程見圖7。

顯然，濕法脫膠的工藝路線較長，生產(chǎn)溫度較高，設(shè)備投資和生產(chǎn)成本也較大，已經(jīng)處于被淘汰趨

勢。干法脫膠工藝最大特點是取消了蒸發(fā)脫水的操作工序，使精煉溫度從傳統(tǒng)工藝的105℃降低到室溫，不僅提高了核桃油的品質(zhì)，而且極大地簡化了生產(chǎn)工藝和設(shè)備投入，降低了生產(chǎn)成本。

2.3冷預(yù)榨一有機(jī)溶劑浸出制油工藝

在冷預(yù)榨一有機(jī)溶劑浸出制油工藝中，冷預(yù)榨是指先采用冷榨制油工藝把核桃仁中約80％的油脂先壓榨出來，然后再對冷榨餅采用萃取工藝提取余下的油脂，萃取后的脫脂核桃粕殘油為1.5％以下。工業(yè)上常用的溶劑是6#溶劑。在冷預(yù)榨一有機(jī)溶劑浸出制油工藝中，通常采用低溫脫溶技術(shù)，工藝中最高溫度不超過80℃，所以脫脂核桃粕的蛋白質(zhì)是低變性的，可以進(jìn)一步加工成多種核桃蛋白食品，如速溶核桃粉、核桃蛋白飲料等。冷預(yù)榨，有機(jī)溶劑浸出制油工藝產(chǎn)品方案見圖8，產(chǎn)品是壓榨核桃油、浸出核桃油和脫脂核桃粉，可以進(jìn)一步加工成速溶核桃粉、核桃蛋白飲料等。

現(xiàn)階段的核桃仁有機(jī)溶劑浸出制油工藝是在大宗油料生產(chǎn)低溫粕的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，冷預(yù)榨一有機(jī)溶劑浸出制油工藝流程見圖9。主要工藝技術(shù)參數(shù)為：浸出溫度為50℃～55℃、入浸水分為5％～6％、低溫脫溶溫度為180℃、出粕溫度為<80~C、干粕殘油率為≤1.50％。

冷預(yù)榨—有機(jī)溶劑浸出制油工藝與冷榨制油工藝相比較(見表2)：(1)從產(chǎn)品方案來分析，兩種工藝的對于原料核桃仁的經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求是相同的，屬于同種級別的原料核桃仁。(2)兩種工藝的核桃蛋白產(chǎn)品的含油率有很大差別，冷預(yù)榨一有機(jī)溶劑浸出制油工藝的核桃粉可以用在全脫脂食品方面。(3)冷預(yù)榨一有機(jī)溶劑浸出制油工藝出油率比冷榨制油工藝多出7％，但是生產(chǎn)成本相對增加。

顯然，冷預(yù)榨一有機(jī)溶劑浸出制油工藝的特點是粕殘油低而易于保存，應(yīng)用在加工全脫脂食品方面具有優(yōu)勢。由于目前對核桃蛋白的利用方式多限于核桃乳、速溶核桃粉等液態(tài)或固態(tài)飲料領(lǐng)域，生產(chǎn)這些產(chǎn)品為保證產(chǎn)品的風(fēng)味需要保留一定量油脂，這樣溶劑浸出粕殘油低的優(yōu)勢反而發(fā)揮不出來。選擇冷預(yù)榨一有機(jī)溶劑浸出制油工藝的依據(jù)是根據(jù)市場需求確定是否有必要生產(chǎn)全脫脂產(chǎn)品。

2.4超臨界CO₂流體萃取工藝

超臨界CO₂流體萃取制油是把超臨界狀態(tài)下的CO₂流體作為萃取劑，從核桃仁中萃取油脂的分離方法，是一種國際上公認(rèn)的綠色制油技術(shù)。在大于臨界溫度31.05℃和臨界壓力7.39 MPa時，CO₂就會處于超臨界狀態(tài)，這時的CO₂就成為介于液體和氣體態(tài)之間的單一相態(tài)，既有液體的滲透性和較強的溶解能力。又有氣體的流動性和良好的傳遞性，能夠?qū)⒑颂胰手械挠椭M分溶解到CO₂流體中，然后再借助減壓的方法使超臨界流體變成普通的CO₂氣體，而使油脂組分離析出來，從而達(dá)到對核桃仁萃取油脂的目的。

在我國，超臨界CO₂流體萃取制油正在蓬勃發(fā)展，特別在高附加值的特色油中應(yīng)用較多。超臨界CO₂流體萃取制油技術(shù)有以下的優(yōu)點：(1)油脂無溶劑殘留，具有非常高的食品安全性：(2)可以完整保留提取物中的生物活性成分，保證純天然性；(3)萃取后核桃粕中的蛋白和其它有效成分未被破壞，更無溶劑殘留，適宜核桃蛋白的進(jìn)一步開發(fā)利用：(4)超臨界CO₂流體萃取全程中具有無燃性、無化學(xué)反應(yīng)、無毒、無環(huán)境污染等優(yōu)點，屬于生產(chǎn)安全、環(huán)境友好的生產(chǎn)方式；(5)超臨界CO₂流體萃取核桃油的過程中核桃的外形不被破壞，可在保持核桃的完整性的前提下提取出部分油脂而得到低脂核桃仁，這種低脂核桃仁在市場上價格與全脂核桃仁相當(dāng)，甚至更高；(6)超臨界CO₂流體萃取的核桃油色澤淺，含雜質(zhì)量小，僅需進(jìn)行過濾即可得到成品核桃油。與傳統(tǒng)壓榨方法相比，超臨界CO₂流體萃取技術(shù)具有許多優(yōu)點，但也存在許多問題：(1)設(shè)備投資高，生產(chǎn)成本高；(2)生產(chǎn)工藝連續(xù)化困難，設(shè)備生產(chǎn)能力低：(3)能源的回收、堵塞和腐蝕等技術(shù)問題有待解決。

綜合以上超臨界CO₂流體萃取的特點，這種萃取技術(shù)適合投資規(guī)模大、產(chǎn)品方案完善的企業(yè)采用。

超臨界CO₂應(yīng)用雖有近百年歷史，但一直到上世gE80年代，植物油超臨界CO₂萃取研究才開始逐漸增多?，F(xiàn)在我國用于植物油萃取的超臨界CO₂流體萃取裝置和生產(chǎn)線比較常見。依據(jù)產(chǎn)品方案的不同，超臨界CO₂流體萃取制油工藝大體上可以分成兩類，一是冷預(yù)榨萃取制油工藝，二是直接萃取制油工藝。

2.4.1冷預(yù)榨一超臨界CO₂萃取制油工藝

在冷預(yù)榨，超臨界CO₂萃取制油工藝中，冷預(yù)榨是指先采用冷榨制油工藝把核桃仁中約80％的油脂先壓榨出來，然后再對冷榨餅采用超臨界CO₂流體萃取工藝提取余下的油脂，萃取后的脫脂核桃粕殘油為6％以下。由于在冷預(yù)榨一超臨界CO₂流體萃取制油工藝中的最高溫度不超過60℃，所以脫脂核桃粕的蛋白質(zhì)幾乎沒有變性，可以進(jìn)步加工成其它核桃蛋白食品，如速溶核桃粉、核桃蛋白飲料等。冷預(yù)榨一超臨界CO₂萃取制油工藝的產(chǎn)品方案見圖10。

冷預(yù)榨—超臨界CO₂萃取制油的工藝流程見圖11。

冷預(yù)榨—超臨界CO₂萃取制油工藝與冷榨制油工藝的對于原料核桃仁的經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求是相同的，屬于同種級別的原料核桃仁。(2)兩種工藝的核桃蛋白產(chǎn)品的最終用途也差別不大，都是速溶核桃粉或者核桃蛋白飲料之類的用途。(3)冷預(yù)榨一超臨界CO₂萃取制油工藝雖然出油率比冷榨制油工藝多出5％，但是生產(chǎn)成本顯著增加。因此，在既定的產(chǎn)品方案下，冷預(yù)榨一超臨界CO₂萃取制油工藝在經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面沒有冷榨制油工藝合理。

冷預(yù)榨一超臨界CO₂萃取制油工藝與溶劑浸出制油工藝相比較(見表4)：(1)從產(chǎn)品方案來分析，兩種工藝的對于原料核桃仁的經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求是相同的，屬于同種級別的原料核桃仁。(2)兩種工藝的核桃蛋白產(chǎn)品的最終用途也差別不大，都是速溶核桃粉或者核桃蛋白飲料之類的用途。(3)冷預(yù)榨一超臨界CO₂萃取制油工藝的出油率比溶劑浸出制油工藝低2％，并且生產(chǎn)成本顯著增加。因此，在既定的產(chǎn)品方案下，冷預(yù)榨一超臨界CO₂萃取制油工藝在經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面也沒有溶劑浸出制油工藝合理。

綜上所述，在既定的產(chǎn)品方案

下，冷預(yù)榨一超臨界CO₂萃取制油工藝在與其它常見的制油工藝相比之下，經(jīng)濟(jì)上不具有更多優(yōu)勢。

2.4.2規(guī)整碎仁直接超臨界CO₂萃取制油工藝規(guī)整碎仁直接超臨界CO₂萃取制油工藝是對分選好的具有相同大小規(guī)格的具有一定破碎程度的核桃仁直接用超臨界CO₂流體萃取方法部分提取核桃仁中的油脂，以獲得低脂的核桃仁。其特點是能夠生產(chǎn)具有核桃仁原有外觀的低脂核桃仁，以便進(jìn)一步加工成高蛋白的低脂肪的核桃仁制品，如低脂高蛋白椒鹽核桃仁、低脂高蛋白原味核桃仁等。規(guī)整碎仁直接超臨界CO₂萃取制油工藝產(chǎn)品方案見圖12。

超臨界CO₂流體萃取裝備是比較理想的能夠保持油料原有形狀并提取其中油脂的裝備，在日本就有低脂高蛋白花生仁產(chǎn)品。對于不同完整程度的核桃仁進(jìn)行萃取時，核桃仁完整性越好萃取越困難，原料核桃仁的選擇和分級是很重要的。這種萃取技術(shù)與冷預(yù)榨，超臨界CO₂萃取制油技術(shù)有所不同，前者是變壓萃取，后者是穩(wěn)壓萃取。規(guī)整碎仁直接超臨界CO₂萃取制油工藝流程見圖13。

從市場需求的角度看。低脂高蛋白椒鹽核桃仁、低脂高蛋白原味核桃仁等具有核桃仁原有形態(tài)的核桃仁制品是比較受歡迎的，消費者易于接受，產(chǎn)品銷量比較好，附加值也比較高。因此，規(guī)整碎仁直接超臨界CO₂萃取制油工藝的產(chǎn)品方案具有經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品有市場的優(yōu)越性。核桃加工企業(yè)在選擇產(chǎn)品方案和工藝路線時，應(yīng)進(jìn)一步考察市場需求和消費者消費理念的發(fā)展趨勢。審慎選擇規(guī)整碎仁直接超臨界CO₂萃取制油工藝及其產(chǎn)品方案。

3核桃制油深加工工藝的選擇

核桃深加工企業(yè)選擇工藝技術(shù)的原則是技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。從原料核桃仁的等級來看，按照半仁、大三角仁、四分仁、碎仁、末仁、末子的順序直接做商品仁的價值越來越低，而深加工的價值越來越高。末子因含有大量殼而最適合熱榨制油工藝，末仁因不含殼而最適合冷榨。在有全脫脂核桃粉市場需求的前提下，冷榨餅適合有機(jī)溶劑萃取。在投資允許的情況下，規(guī)整碎仁直接超臨界CO₂萃取制油工藝可以大幅度提高碎仁的價值。不同等級該桃仁深加工的價值優(yōu)化見圖14。

圖14僅提供了選擇工藝路線的一個規(guī)則，具體的工藝路線和產(chǎn)品方案的設(shè)計應(yīng)結(jié)合企業(yè)實際情況，沒有統(tǒng)一模式。在考慮原料核桃仁、生產(chǎn)工藝、投資規(guī)模、市場需求等綜合因素的情況下，一個核桃深加工企業(yè)所選擇的工藝路線應(yīng)當(dāng)是多樣化的，產(chǎn)品也對應(yīng)是多樣化的，只有這樣核桃的資源優(yōu)勢才能得以充分發(fā)揮。