棕櫚殘渣浸出取油工藝的研究

陳亞云，周二曉，梁椿松，孫明奎，陳倫夏

(邁安德集團有限公司，江蘇 揚州 225127)

油脂加工

棕櫚殘渣浸出取油工藝的研究

陳亞云，周二曉，梁椿松，孫明奎，陳倫夏

(邁安德集團有限公司，江蘇 揚州 225127)

對棕櫚果榨油后的殘渣進行浸出取油工藝的研究。通過單因素試驗研究了物料含水率、浸出時間及浸出級數(shù)對棕櫚殘渣浸出取油的影響，并采用正交試驗確定最佳浸出工藝條件。結(jié)果表明，在浸出溫度55℃、液料比6∶1、物料含水率9.72%、每次浸出時間40 min、浸出級數(shù)4級的條件下，棕櫚殘渣中殘油達到最低，為0.31%。

棕櫚油；棕櫚殘渣；浸出；殘油

油棕樹是一種雌雄同株多年生木本油料作物，單位面積產(chǎn)油率高，素有“世界油王”之稱，每顆油棕樹每年可采摘10～12個果串，每個果串有1 000～3 000顆棕櫚油籽，其整果含油20%～25%，每年每公頃土地可產(chǎn)棕櫚油約3.2 t、棕櫚仁油約400 kg，每公頃產(chǎn)油量是大豆的8.5倍[1]。油棕樹壽命能達到幾十年甚至上百年，但隨著樹齡的增長，棕櫚果產(chǎn)量會下降，且隨著樹齡增長，樹越高收割越困難，所以一般每20年左右砍掉重新翻種[2]。

棕櫚油是棕櫚果制取得到的油，目前是全球第二大食用植物油，年產(chǎn)量已達到5 800多萬t且呈增長趨勢。全球棕櫚油主產(chǎn)地在東南亞和西非，印度尼西亞和馬來西亞是產(chǎn)棕櫚油兩個超級大國，兩國棕櫚油產(chǎn)量超過全球產(chǎn)量的90%，目前棕櫚油產(chǎn)業(yè)已成為這兩國的經(jīng)濟支柱[3]。

目前棕櫚果制取棕櫚油一般采用壓榨法，其工藝過程為[4-7]：

棕櫚果在加工過程中，每年產(chǎn)生的棕櫚殘渣，經(jīng)擠干、撕裂后產(chǎn)生的纖維約4 000萬t，至今為止尚未找到合適的處理方法，絕大部分作填埋和焚燒處理，既浪費了資源，又污染了環(huán)境，僅有很少一部分作為生產(chǎn)纖維制品及制漿造紙的原料[8-10]，而用棕櫚纖維制取生物乙醇還處于初步研究的階段[11]。由于棕櫚果在壓榨過程中并不能把油脂完全取出，棕櫚殘渣干基含油可達7%～8%，如能利用好棕櫚殘渣中的殘油，將會大大緩解全球油脂緊張的局勢。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮棕櫚殘渣，來自印度尼西亞第一糧油有限公司。

JOYN-SXT-06脂肪測定儀，數(shù)顯恒溫鼓風干燥箱，H-4恒溫水浴鍋，JJ-1電動攪拌器，F(xiàn)A2104電子天平，數(shù)顯超聲波清洗機，常見玻璃器皿及剪刀，脫脂棉，定性濾紙等。正己烷(AR)，乙醚(AR)。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料含水率及殘油測定

含水率測定參照GB/T 5497—1985，殘油測定參照GB/T 10359—2008。

1.2.2 原料干燥曲線測定

由于含水率太高不利于棕櫚殘渣浸出取油，因而需要測定其干燥曲線，以確定在某個含水率范圍需要干燥的時間。取8個燒杯，分別稱取5 g(精確到0.000 1 g)剪碎的棕櫚殘渣，在105℃下干燥一定時間后冷卻，再按照GB/T 5497—1985測含水率，繪制干燥曲線。

1.2.3 棕櫚殘渣浸出取油

模擬目前工廠采用的浸出取油方法，采用多級逆流浸出方法進行試驗。每次取15 g棕櫚殘渣，由于原料成纖維狀在進行浸出試驗時剪成0.5 cm小段，先干燥到合適含水率，再取干燥后試樣5 g(精確到0.000 1 g)于500 mL燒杯中，加入6倍體積正己烷，再將燒杯放入55℃恒溫水浴中，一定時間后快速過濾瀝干，得到混合油及粕，再根據(jù)粕殘油情況選擇進行多級浸出試驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料含水率及殘油

原料含水率及殘油檢測結(jié)果如表1所示。

表1 原料含水率及殘油

由表1可知，鮮棕櫚果搗碎壓榨后殘渣呈纖維狀，附水性好，含水率高達近50%，干基殘油達到8%左右，說明棕櫚殘渣有較高的取油價值。

2.2 原料干燥曲線

棕櫚殘渣干燥曲線見圖1。

由圖1可知，前20 min物料處于升溫狀態(tài)，蒸發(fā)的水分較少，隨著物料溫度穩(wěn)定到105℃左右，水分開始大量蒸發(fā)，到70 min后每多干燥 10 min蒸發(fā)的水分越來越少。

圖1 棕櫚殘渣干燥曲線

2.3 棕櫚殘渣浸出取油單因素試驗

2.3.1 物料干燥時間對殘油的影響

選擇浸出溫度55℃，液料比6∶1，浸出時間30 min，浸出級數(shù)3級，以物料干燥時間為變量進行單因素試驗。結(jié)果見圖2。

圖2 物料干燥時間對殘油的影響

由圖2可知，整體來看物料干燥時間越長含水率越低，物料浸出后殘油越低，結(jié)合物料干燥曲線，干燥40 min 時物料含水率在21%左右，此狀態(tài)下浸出后殘油約達3%，干燥80 min時物料含水率為7%左右，此狀態(tài)下浸出后殘油約0.4%，干燥90 min時物料含水率為4%左右，此狀態(tài)下浸出后殘油稍低于0.4%，說明物料含水率低到7%以下，浸出后殘油基本沒有變化。為節(jié)約時間與能源，物料干燥時間不宜超過80 min。

2.3.2 浸出時間對殘油的影響

選擇浸出溫度55℃，液料比6∶1，物料干燥時間70 min，浸出級數(shù)3級，以浸出時間為變量進行單因素試驗。結(jié)果見圖3。

圖3 浸出時間對殘油的影響

由圖3可知，每次浸出時間越長殘油越低，但浸出時間在40 min后殘油已經(jīng)低至0.35%，繼續(xù)延長浸出時間殘油基本沒有變化。生產(chǎn)過程中綜合考慮經(jīng)濟成本，每次浸出時間不宜超過40 min。

2.3.3 浸出級數(shù)對殘油的影響

模擬工業(yè)化生產(chǎn)過程中的逆流浸出的方式進行試驗，用最高濃度混合油浸出第一次，第二高濃度混合油浸出第二次，以此類推，最后一次用新鮮溶劑浸出。選擇浸出溫度55℃，液料比6∶1，物料干燥時間70 min，浸出時間30 min，以浸出級數(shù)為變量進行單因素試驗。結(jié)果見圖4。

圖4 浸出級數(shù)對殘油的影響

由圖4可知，浸出級數(shù)越大殘油越低，但在4級浸出后殘油低至0.36%，繼續(xù)增加浸出級數(shù)殘油降低非常小。綜合考慮，浸出級數(shù)不宜超過4級。

2.4 棕櫚殘渣浸出取油正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，設(shè)定浸出溫度為55℃，液料比為6∶1，以物料干燥時間(A)、浸出時間(B)及浸出級數(shù)(C)為因素，殘油為指標進行正交試驗優(yōu)化棕櫚殘渣浸出取油工藝。因素水平見表2，正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

表2 因素水平

表3 正交試驗設(shè)計及結(jié)果

由表3可知，各因素對殘油影響的主次順序為C>A>B，最優(yōu)方案為A2B3C3，即物料干燥時間為70 min，每次浸出時間為40 min，浸出級數(shù)為4級。在此條件下做驗證試驗，得到殘油為0.31%。

3 結(jié) 論

新鮮棕櫚果榨油后殘渣含水率較高，可達近50%，干基含油8%左右，干燥70 min前水分散失較快，70 min后繼續(xù)干燥水分很難散失。采用單因素試驗和正交試驗優(yōu)化棕櫚殘渣浸出取油工藝，在浸出溫度為55℃、液料比為6∶1、浸出級數(shù)為4級、物料含水率為9.72%，每次浸出時間為40 min的條件下，殘油能低至0.31%，效果較好。試驗發(fā)現(xiàn)，干燥后棕櫚殘渣容重較小，約為450 g/L，且成纖維狀，所以需要采用高液料比。如果要進行工業(yè)化浸出棕櫚殘渣，還需要解決物料輸送問題。

[1] 左青．棕櫚油的現(xiàn)狀及展望[J]．中國油脂，2009，34(6)：11-15．

[2] 施參，常明，劉睿杰，等．米糠固脂與棕櫚硬脂混合應用于起酥油的研究 [J]．中國油脂，2016，41(9)：55-58．

[3] 姚伯龍，蔣敏海．棕櫚油和棕櫚仁油的地位和現(xiàn)狀[J]．食品與機械，2001(6)：4-5．

[4] 林四環(huán)，柯定塵．從鮮棕果中制取棕櫚油的方法及成套設(shè)備： CN1847379[P]．2006-10-18．

[5] POKU K．Small scale palm oil processing in Africa[C]．FAO Agricultural Services Bulletin，2002：148．

[6] 金俊，揭良，李泓勇，等．棕櫚油在金華酥餅皮中的應用研究[J]．中國油脂，2016，41(3)：75-78．

[7] 郭善輝，萬輝，都曉明．棕櫚仁冷榨餅造粒浸出制油的工藝研究[J]．糧食與食品工業(yè)，2013，20(1)：5-7．

[8] 張同華，李曉龍，程崗，等．棕櫚纖維的性能及其應用現(xiàn)狀[J]．產(chǎn)業(yè)用紡織品，2010，28(6)：35-38．

[9] 徐小?。妥貦翱展w維堿法制漿造紙性能研究[D]. 廣州：華南理工大學，2007．

[10] 王三平，劉安江，于宏．棕櫚纖維制漿技術(shù)與裝備研究[J]．輕工機械，2010，28(2)：76-78．

[11] 張海燕，周玉杰，李晉平，等．稀堿預處理棕櫚殘渣制備纖維乙醇[J]．生物工程學報，2013，29(4)：490-500．

Extraction process of oil from palm residues

CHEN Yayun, ZHOU Erxiao, LIANG Chunsong, SUN Mingkui, CHEN Lunxia

(Myande Group Co., Ltd., Yangzhou 225127, Jiangsu，China)

The extraction process of oil from the residues of palm fruit after pressing was studied. The effects of moisture content, extraction time and extraction times on the extraction of oil from palm residues were discussed by single factor experiment. And the optimal extraction conditions were determined by orthogonal experiment. The results showed that under the conditions of extraction temperature 55℃, ratio of liquid to material 6∶1, moisture content 9.72%, each extraction time 40 min and extraction times 4, the residue oil of palm residues reached the minimum, 0.31%.

palm oil; palm residues; extraction; residue oil

2016-10-18

陳亞云(1990)，男，助理工程師，碩士，研究方向為油脂深加工工藝及工程設(shè)計(E-mail)cyy@myande.cn。

TS229；TQ644.1

A

1003-7969(2017)02-0018-03