積極引進(jìn)技術(shù)做好棉籽深加工

■馮強(qiáng)

〔新疆棉花產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830015〕

0.言

籽棉的收購(gòu)、檢驗(yàn)、加工、儲(chǔ)運(yùn)、營(yíng)銷、安保等環(huán)節(jié)是棉花經(jīng)營(yíng)企業(yè)的主要工作。棉花加工廠圍繞軋花、打包、剝絨、下腳料回收四要素不斷地探索，采用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備以適應(yīng)不斷發(fā)展和變化的棉花市場(chǎng)和質(zhì)量要求，確保優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全、環(huán)保、增效的生產(chǎn)理念和發(fā)展思路。

做深、做細(xì)、做好、做強(qiáng)棉副產(chǎn)品精深加工，一直是棉麻人追求的目標(biāo)。計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期，長(zhǎng)江流域的棉花加工廠在下腳料回收（不孕籽棉、車肚絨、塵塔絨）等方面做得好，棉絨比高（江蘇省最有代表性）；黃河流域的棉花加工廠在棉籽榨油方面做得多，效益好（山東省最具特色）。新疆的棉花加工廠雖然上述特色兼而有之，但因粗放經(jīng)營(yíng)導(dǎo)致績(jī)效不佳。

新疆是我國(guó)第一大產(chǎn)棉區(qū)，棉花（皮棉）年總產(chǎn)量280萬～320萬t；2011/2012年度截止到5月31日累計(jì)加工皮棉約350萬t，其中地方217萬t，兵團(tuán)133萬t。棉籽年產(chǎn)量420萬～480萬t，2011/2012年度達(dá)到525萬t。

棉籽中含棉仁50%～55%，棉仁中含油30%～35%，棉仁中含蛋白35%～45%。棉籽不僅是很好的油料資源，也是一種亟待開發(fā)利用的重要蛋白資源。棉籽蛋白的氨基酸組成平衡，接近理想模式。普通棉粕的必需氨基酸（EAA）/非必需氨基酸（NEAA）為1:1.35，豆粕的EAA/NEAA為1:1.25，棉籽蛋白的EAA/NEAA為1:1.09，而理想蛋白質(zhì)模式的EAA/NEAA為1:1，可見棉籽蛋白與理想蛋白模式十分接近，飼喂效果良好。但是，一直以來由于棉酚的存在，傳統(tǒng)的棉籽榨油（高溫）加工工藝無法脫酚脫毒，榨油后的棉餅（粕）在禽、魚、蝦飼料中的添加量受限；在牛、羊反芻畜類動(dòng)物飼料中也限量添加?，F(xiàn)在國(guó)家每年進(jìn)口大豆都在3000 萬t以上，用于補(bǔ)充食用植物油料和養(yǎng)殖業(yè)原料缺口；還要進(jìn)口大量的高蛋白魚粉（蛋白含量大于60%）用于飼料行業(yè)。新疆棉籽總產(chǎn)量占全國(guó)的43.3%左右，因地制宜、合理利用、綜合開發(fā)、創(chuàng)收增效是棉籽原料大省應(yīng)考慮的問題。

1.統(tǒng)的棉籽加工工藝

圖1.統(tǒng)榨油加工工藝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

從圖1中可以看出，棉籽除一部分用于種子外，其余均按傳統(tǒng)的棉籽加工工藝，即用螺旋壓榨、預(yù)榨浸出等方法制取油脂，其產(chǎn)品為：棉籽油、棉餅（棉粕）、棉籽殼、油腳（皂腳）。

1.1 高溫壓榨、預(yù)榨使棉籽變性

傳統(tǒng)高溫壓榨（125℃～128℃）、預(yù)榨及浸出工藝是將坯料經(jīng)高溫蒸炒后，通過壓榨機(jī)、預(yù)榨機(jī)進(jìn)行榨油，預(yù)榨餅進(jìn)入浸出器提取剩余棉籽油（新疆及全國(guó)廣泛應(yīng)用這種浸出法制油工藝）。

由于采用了高溫蒸炒、高溫壓榨和預(yù)榨工藝，棉籽中的游離棉酚與蛋白質(zhì)中氨基酸結(jié)合形成結(jié)合棉酚，因此用傳統(tǒng)工藝制油后的棉餅（粕）中結(jié)合棉酚的含量很高，每千克可達(dá)幾千甚至上萬毫克，且其游離棉酚含量仍然很高。

1.2 高溫壓榨、預(yù)榨使餅（粕）飼喂效果差

因棉餅（粕）中含有大量的結(jié)合棉酚和變性棉酚，高溫工藝使得大量色素固化以及糖類和磷脂類物質(zhì)焦化，造成棉粕呈棕褐色，影響產(chǎn)品外觀，在飼料中的添加量受到了限制。有些企業(yè)采用中、低溫加工方法，生產(chǎn)淺褐色或黃色的產(chǎn)品，但如只采用中、低溫而不進(jìn)行脫酚，粕中游離棉酚含量每千克將高達(dá)幾千甚至上萬毫克，根本不能在飼料中使用。

2.酚中毒

棉酚急性中毒一般發(fā)生在進(jìn)食后0.5～72 h內(nèi)，首先出現(xiàn)的癥狀是胃內(nèi)灼熱、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉，隨后頭痛、下肢麻痹，危急時(shí)昏迷、抽搐、便血、嘔血，最后呼吸衰竭而死亡。慢性中毒的癥狀為皮膚有燒灼感、心慌、體倦乏力、口渴、喜冷飲料。由此可見，棉酚是棉籽中的有害物質(zhì)，用傳統(tǒng)工藝加工棉籽所生產(chǎn)的棉餅（粕）是無法解決脫酚脫毒的問題。

3.籽脫酚技術(shù)

3.1 化學(xué)法

用化學(xué)法脫除粕中的棉酚，主要是在高溫預(yù)榨浸出工藝產(chǎn)出的棉粕中添加硫酸鹽（硫酸亞鐵、硫酸銅），其金屬離子與粕中游離棉酚形成絡(luò)合物，達(dá)到脫毒目的。因經(jīng)高溫加工后的棉粕，其蛋白質(zhì)已經(jīng)變性，加之該方法所形成的絡(luò)合物仍留在棉粕中，粕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性都比較差，因而難以得到良好的喂養(yǎng)效果。

3.2 生物發(fā)酵法

采用微生物發(fā)酵的方法將棉酚轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，達(dá)到脫毒的目的。由于轉(zhuǎn)化機(jī)理不明，工藝條件的控制難度大，脫毒效果無法保證。使用原料也是高溫預(yù)榨浸出后的棉粕，蛋白質(zhì)已嚴(yán)重變性，經(jīng)微生物發(fā)酵后變性更加嚴(yán)重，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值亦較差。此外，菌種提純復(fù)雜、項(xiàng)目投資大、生產(chǎn)成本高。

以上兩種方法僅強(qiáng)調(diào)脫除棉酚，而忽視了棉粕營(yíng)養(yǎng)效價(jià)的保護(hù)，難以取得良好的喂養(yǎng)效果，影響其使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 混合溶劑萃取法

溶劑萃取法是根據(jù)“相似相溶”原理，相同極性的溶劑萃取相同極性的物質(zhì)。利用棉酚在醇類溶劑中的溶解特性，采用兩種或兩種以上溶劑通過不同比例混合后（6#溶劑和含水乙醇、甲醇或丙酮等極性溶劑水溶液），改變?nèi)軇┑臉O性（ε值），兼顧油和酚的極性特征，在一個(gè)浸出器中同時(shí)提取棉籽油和棉酚。

如采用乙醇、水、己烷體系，雖然提取設(shè)備簡(jiǎn)單，但在生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)了較多問題。如溶劑共沸現(xiàn)象嚴(yán)重，造成溶劑分離和回收困難，溶劑消耗大、成本高，溶劑配比復(fù)雜。由于萃取出的毛油中含有大量的棉酚和色素使油品質(zhì)量下降，因此無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

3.4 液-液-固法

液-液-固法，也稱“液-液-固三相萃取法”，它是根據(jù)溶劑萃取法“相似相溶”的原理，采用先萃取棉籽油后萃取棉酚的分步萃取方法。它既能發(fā)揮6#溶劑的提油性能，又能使甲醇萃取棉酚的效果達(dá)到最佳狀態(tài)。具體的工藝流程見圖2。

圖2.-液-固法工藝流程圖

4.-液-固法的意義

液-液-固法是油脂工業(yè)幾代人經(jīng)過多年努力與科研院所、企事業(yè)單位聯(lián)合研發(fā)攻關(guān)的成果，是集體智慧的結(jié)晶。它標(biāo)志著油脂工業(yè)領(lǐng)域開辟了一個(gè)新的行業(yè)，解決了制約棉籽精深加工脫酚脫毒的難題，形成工業(yè)化生產(chǎn)；為飼料行業(yè)補(bǔ)充了必需的植物蛋白原料（脫酚飼用棉籽蛋白含量≥50%）；為油脂加工企業(yè)技術(shù)改造引領(lǐng)了方向。液-液-固法獲得“中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)”、被列入“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃——成套設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目。

4.1 新棉集團(tuán)推廣應(yīng)用實(shí)例

1999年5月，新疆率先引進(jìn)首臺(tái)（套）液-液-固法生產(chǎn)脫酚飼用棉籽蛋白生產(chǎn)工藝和成套設(shè)備，并在塔城地區(qū)的烏蘇市銀星棉蛋白加工有限責(zé)任公司破土建廠，2000年5月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為100 t/d，成為全國(guó)第一家用此法工業(yè)化生產(chǎn)的試驗(yàn)基地，也是全國(guó)再建同類企業(yè)為其培訓(xùn)新人的搖籃。

2000年6月，在昌吉回族自治州瑪納斯縣，新疆瑪納斯銀星棉蛋白加工有限責(zé)任公司對(duì)廠區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)的工藝實(shí)施技術(shù)改造，引進(jìn)第2條生產(chǎn)線和成套設(shè)備，2001年1月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能100 t/d。

2002年5月，哈密中棉紫光銀星棉業(yè)科技有限公司新上了第3條生產(chǎn)線和成套設(shè)備，2003年6月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能150 t/d。

2003年6月，喀什地區(qū)澤普縣的新疆銀星金谷棉蛋白有限公司新上了第4條生產(chǎn)線和成套設(shè)備，2004年3月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能150 t/d。

回顧所建的4條液-液-固法生產(chǎn)線，新棉集團(tuán)在制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、修訂技術(shù)參數(shù)、增補(bǔ)必需設(shè)備、完善加工工藝、規(guī)范操作規(guī)程、量化考核指標(biāo)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)施節(jié)能減排、崗位員工培訓(xùn)等諸多方面都有重要建樹。目前，全國(guó)已推廣應(yīng)用40多臺(tái)（套）此專利設(shè)備，設(shè)計(jì)產(chǎn)能也由當(dāng)初的100 t/d提高到300 t/d，形成了初具規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)。

5.統(tǒng)工藝與新工藝加工經(jīng)濟(jì)效益比較

傳統(tǒng)工藝與新工藝的效益由表1得知，一般傳統(tǒng)工藝加工與新工藝加工相比，每年同樣加工35000 t，按2008年9月份價(jià)格計(jì)算，傳統(tǒng)工藝合計(jì)銷售收入6720 .4萬元，而新工藝合計(jì)銷售收入7980 .4萬元，考慮到棉籽加工新工藝因脫酚增加成本315萬元，實(shí)際收入7665 .4萬元。新工藝比傳統(tǒng)工藝加工凈增收入（含稅）945萬元，由于每噸新工藝加工出的棉籽比傳統(tǒng)工藝多盈利270元，因此，棉籽新工藝實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品價(jià)值的提升，企業(yè)也因精深加工創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。

表1.統(tǒng)工藝與液-液-固法經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表

6.束語

新疆維吾爾自治區(qū)棉麻公司（新棉集團(tuán)）通過2013年對(duì)液-液-固法新工藝的使用及生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)：在經(jīng)營(yíng)好主業(yè)的同時(shí)抓好現(xiàn)有資源的開發(fā)利用，一業(yè)為主、多種經(jīng)營(yíng)；瞄準(zhǔn)市場(chǎng)、準(zhǔn)確定位；依靠科技、搶占潮頭；集約發(fā)展、規(guī)模經(jīng)營(yíng)是發(fā)展壯大的重要內(nèi)容和制勝法寶。

通過棉籽精深加工，企業(yè)棉副產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成，并隨著產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和產(chǎn)品價(jià)值的提升，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品的差異化，增強(qiáng)了核心競(jìng)爭(zhēng)力和后續(xù)盈利能力，可為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造更多的價(jià)值。