鐵核桃深加工中試生產工藝實踐

　　摘要: 鐵核桃具有較高的營養和商業價值，然而目前缺少對其深加工的生產工藝。以鐵核桃為試驗材料，結合我院已建立的鐵核桃粉碎脫殼、壓榨制油及速溶蛋白粉制備的中試生產線進行工藝實踐。結果表明，鐵核桃出仁率達 95% 以上，壓榨出油率達 85% 以上，脫脂粕粉中殘油降至 1% 以下，制備的鐵核桃速溶蛋白粉的蛋白質含量達 82% 。生產過程中的副產物可直接應用于其他相關產品的研發，提高了鐵核桃資源的綜合利用水平。

　　本文源自繆福俊; 魏冰; 劉潤民; 邱立明; 寧德魯， 中國油脂 發表時間：2021-05-20

　　關鍵詞: 鐵核桃; 核桃油; 速溶蛋白粉; 中試生產線

　　鐵核桃( Juglans sigillata) 主要分布于我國西南地區，為優質的食用油原料[1]。鐵核桃仁含油脂 50% ～ 60% 、蛋白質 15% ～ 20% ，鐵核桃油中富含多種生理活性物質，如功能性脂肪酸、維生素 E、磷脂、褪黑素、黃酮、角鯊烯等，具有抗氧化、抗炎、預防心腦血管疾病、健腦等功效[2 - 5]。然 而，鐵核桃果殼堅硬，果仁不易取出，限制了鐵核桃資源的綜合利用。在民間，一般通過手工去除鐵核桃殼后進行螺旋壓榨制油，不能規模化生產，而且壓榨后的餅常被作為飼料、肥料或丟棄，附加值較低。若能解決鐵核桃脫殼問題，其壓榨制油經濟效益可觀[6]。研究表明，核桃餅中蛋白質含量達 50% ，富含 18 種氨基酸( 有 8 種為必需氨基酸) ，為優質的植物蛋白資源[7 - 8]。鐵核桃蛋白酶解后的多 肽 具 有 多 種 藥 理 作 用，具備一定的商業價值[9 - 10]。

　　目前對于大豆、花生等油料的壓榨制油及其分離蛋白的規模生產技術已成熟，但對于鐵核桃的綜合利用開發還缺少相關技術支撐。因此，本文以鐵核桃為原料，結合我院已建立的中試生產線，形成了鐵核桃粉碎脫殼、壓榨制油、精煉、亞臨界萃取、速溶蛋白粉制備等關鍵工藝技術。通過實踐，提高了鐵核桃資源的綜合利用水平。

　　1 鐵核桃原料及深加工中試生產線

　　鐵核桃原料購于云南省大理市當地市場，鐵核桃的含油率為 16% ，含水率為 4. 05% 。鐵核桃深加工中試生產線在云南省林業和草原科學院云南省木本油料工程技術研究中心，包括鐵核桃原料粉碎脫殼、壓榨制油和蛋白粉制備工藝，主要由粉碎脫殼機、油脂壓榨、亞臨界萃取、蛋白粉制備等成套設備組成。

　　2 鐵核桃深加工中試生產工藝實踐

　　2. 1 工藝流程( 見圖 1)

　　2. 2 鐵核桃壓榨制油及精煉工藝實踐

　　2. 2. 1 鐵核桃粉碎脫殼

　　針對鐵核桃殼堅硬，仁不易取出，本團隊設計并研發了適用于鐵核桃的粉碎脫殼機，見圖 2。

　　鐵核桃粉碎脫殼機主要由進料槽、粉碎室、傳動裝置、內篩板、出料口、電機室等部件構成。通過電機帶動旋轉傳輸裝置帶動旋轉刀片組，當鐵核桃原料經進料槽進入粉碎室后，通過高速旋轉的旋轉刀片組和粉碎室內固定刀片之間( 間距可根據鐵核桃大小進行調節) 剪切對物料進行粉碎，之后粉碎鐵核桃在重力和旋轉離心力的作用下通過內篩板進行篩分，仁將會被完全粉碎通過內篩板( 孔徑口大小可調換) 經鐵核桃仁出料口流出，未被完全粉碎的殼大顆粒不能排出，當打開鐵核桃殼出料口上固接有的活動擋板，在旋轉力的作用下鐵核桃殼顆粒流向鐵核桃殼出料口排出。通過該粉碎脫殼機，鐵核桃的出仁率達 95% 以上，處理能力為 200 kg /h，粉碎后的鐵核桃仁中殘留的果殼顆粒很少，可直接進行壓榨制油。調整粉碎室內固定刀片與旋轉刀片間距，進一步將鐵核桃碎殼粉碎成細粉，可用于活性炭、培養基質、摩擦劑、黃酮提取等相關產品的研發。

　　2. 2. 2 鐵核桃低溫壓榨

　　為了保證鐵核桃蛋白不變性，采用全自動立式液壓榨油機( 6YY - 280 型，山東沂水陽東機械有限公司) 對粉碎脫殼后的鐵核桃仁進行低溫壓榨制油 ( 溫度為室溫，壓力 48 MPa，包餅厚度 8 ～ 10 cm，時間 2 ～ 4 h) ，為進一步減少餅中殘油，將餅粉碎后可進行二次壓榨，出油率達 85% 以上。壓榨后的毛油經壓濾機( BMY5 /500 - UB 型，杭州科濾機械制造有限公司) 過濾去除雜質后暫存于油罐。

　　2. 2. 3 鐵核桃油精煉

　　首先對鐵核桃毛油含水量、酸值、過氧化值、皂化值等理化指標進行檢測，根據核桃油質量標準進行相關精煉工藝設計。采用本中心木本油脂精煉中試生產線對鐵核桃毛油進行精煉，主要包括脫酸 ( 食品級 NaOH，60 ℃，攪拌反應 30 ～ 60 min，沉降 10 ～ 12 h) 、脫膠( 食用鹽，80 ℃，20 ～ 30 min) 、脫水 ( 85 ℃，真 空 度 0. 09 MPa，20 ～ 30 min ) 、脫 臭 ( 220 ℃，2 ～ 4 h) 、脫蠟( 4 ℃，48 ～ 72 h) ，精煉完成后，進行相關指標檢測，合格后進行充氮包裝。

　　2. 3 鐵核桃餅殘油亞臨界萃取工藝實踐

　　一般經液壓榨油機壓榨制油后的餅殘油較高 ( 10% ～ 15% ) ，會影響蛋白粉的提取，在提取蛋白粉之前需將餅中的殘油去除。采用本中心亞臨界萃取中試生產線對鐵核桃餅進行殘油提取。首先，將餅粉碎并過篩( 孔徑≤3 mm) ，按一定的料液比放入萃取罐中進行萃取( 溶劑為丁烷，溫度 45 ℃，壓力 0. 4 MPa，時間 30 min，次數 3 次) ，然后進行真空脫溶，對萃取獲得的毛油按 2. 2. 3 精煉工藝進行精煉。經亞臨界萃取后獲得鐵核桃脫脂粕粉，其殘油為 0. 84% ，蛋白質含量為 52. 34% 。

　　2. 4 鐵核桃速溶蛋白粉制備工藝實踐

　　為進一步獲得鐵核桃速溶蛋白粉，采用本中心設計建立的核桃蛋白粉制備中試生產線對鐵核桃脫脂粕粉進行蛋白粉制備工藝實踐。該中試生產線由中糧工科( 西安) 國際工程有限公司安裝完成，主要包括萃取罐、膠體磨、漿液罐、中和罐、臥螺離心機、 均質機、濃縮罐和噴霧干燥器等設備( 見圖 3) 。

　　2. 4. 1 萃取

　　鐵核桃脫脂粕粉( 過 0. 250 mm( 60 目) 篩) ，與水按一定料液質量比( 1∶ 10 ～ 1∶ 12) 加入萃取罐中，打開膠體磨進行循環磨漿，增加蛋白質溶出率，通過食品級堿液( NaOH) 調節萃取罐中溶液 pH 至 9. 0 進行堿溶( 攪拌速度 60 r/min，溫度 45 ℃，時間 30 min) 。

　　2. 4. 2 離心

　　泵入漿液罐中，經臥螺離心機進行固液分離，液相流入中和罐，固相從臥螺離心機底部排出。

　　2. 4. 3 中和

　　對中和罐中的蛋白溶液進行中和( 攪拌速度 60 r/min，食品級鹽酸調節 pH 至 7. 0，溫度 45 ℃，時間 20 min) 。

　　2. 4. 4 脫色

　　加入脫色劑( 膨潤土、活性炭或硅藻土) 進行脫色 ( 溫 度 50 ℃ ，攪 拌 速 度 60 r/min，時 間 30 min) 。

　　2. 4. 5 過濾、濃縮

　　通過壓濾機過濾。將過濾后的溶液泵入濃縮罐中進行濃縮( 溫度 80 ℃，真空度 - 0. 08 MPa，時間 2 ～ 5 h) ，固形物含量在 20% ～ 30% 時停止濃縮。

　　2. 4. 6 均質

　　濃縮液經高壓均質機進行均質( 時間 30 min) 。

　　2. 4. 7 噴霧干燥

　　均質液經加料蠕動泵，按一定流量泵入噴霧干燥器內( 進風溫度 180 ℃，排風溫度 80 ℃ ) 進行噴霧干燥，獲得鐵核桃速溶蛋白粉。經測定，所得鐵核桃速溶蛋白粉的蛋白質含量為 82% ，速溶性好，可廣泛應用于飲料及速溶產品中。

　　3 鐵核桃綜合利用經濟效益分析

　　目前，市場上鐵核桃價格為 3 000 元/t，每噸原料可得壓榨鐵核桃油 110 kg、速溶蛋白粉 25 kg、渣粉 40 kg、鐵核桃殼粉 700 kg。按目前市場價計算，鐵核桃油 150 元/kg，鐵核桃速溶蛋白粉 120 元/kg，渣粉 10 元/kg，鐵核桃殼粉 3 元/kg，鐵核桃經綜合利用后產生的價值為 22 000 元/t，鐵核桃原料加工的相關成本為 6 000 元/t，毛利潤可達 16 000 元/t。可見，綜合利用后可提高鐵核桃附加值，經濟效益可觀。

　　4 結 論

　　本文通過鐵核桃壓榨制油及速溶蛋白粉生產工藝實踐，給出了適用于鐵核桃綜合利用的相關生產工藝流程及成套設備。所設計的鐵核桃粉碎脫殼機，實現了鐵核桃殼仁快速分離，使鐵核桃出仁率達 95% 以上。鐵核桃仁經低溫壓榨后，出油率達 85% 以上。亞臨界低溫萃取鐵核桃餅中油脂，使其殘油降至 1% 以內。堿溶萃取制備的鐵核桃速溶蛋白粉的蛋白質含量達 82% 。通過該工藝實踐，提高了鐵核桃綜合利用的經濟效益，解決了鐵核桃資源浪費、附加值低等問題，為后期相關產品的研發提供了依據。