專利名稱：一種麻瘋樹生物航空燃料毛油及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物航空燃料毛油及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種麻瘋樹生物航空燃料毛油及其制備方法。
背景技術(shù)：
麻瘋樹為多年生耐旱型木本植物，生命力強(qiáng),適于在貧瘠和邊角地栽種，不占耕地。它栽植簡(jiǎn)單、管理粗放、生長(zhǎng)迅速，3年可掛果投產(chǎn)，5年進(jìn)入盛果期，果實(shí)采摘期長(zhǎng)達(dá)50年，種仁的含油率為60 70%。由于麻瘋樹油不可食用，其既已被業(yè)界認(rèn)可為制備生物柴油理想的原料來(lái)源，又是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的可制備優(yōu)良生物航空燃油原料之一?，F(xiàn)已有40多個(gè)國(guó)家正在計(jì)劃大規(guī)模種植麻瘋樹，5 10年內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到2000萬(wàn)公頃以上。
麻瘋樹生物航空燃油是以麻瘋樹油脂為原料，通過(guò)對(duì)油脂成分的脫氧、加氫、異構(gòu)等技術(shù)手段，將油脂分子組成轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)有石化航空煤油相同的成分，這不僅可以在不改變飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的前提下直接使用，且因具備了可再生性以及更好的燃燒效果、更低的排放而得到了廣泛的認(rèn)可，是近幾年來(lái)發(fā)展迅速的行業(yè)。目前傳統(tǒng)的植物油籽制油普遍采用蒸炒、預(yù)榨、浸出工藝(也可稱為熱榨)，即先將油籽軋胚至O. 3^0. 5mm厚度的胚片，再在120°C左右的高溫下蒸炒3(T40min后進(jìn)行預(yù)榨、浸出。該工藝不僅要消耗大量電力和蒸汽，且還由于在軋胚時(shí)使油籽細(xì)胞受到了嚴(yán)重破壞，并發(fā)生了復(fù)雜的生化反應(yīng)，導(dǎo)致壓榨的毛油色澤深，酸值和非水化磷脂以及金屬離子的含量高，油脂氧化嚴(yán)重，即便后續(xù)經(jīng)過(guò)脫膠、脫酸、脫色、脫臭等工序精煉彌補(bǔ)，仍難以達(dá)到美國(guó)環(huán)球油品(UOP)公司有關(guān)生物航空燃料精煉油的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)高溫還會(huì)使油籽餅柏中的蛋白質(zhì)嚴(yán)重變性，其后續(xù)作為飼料的適口性差，導(dǎo)致資源利用率低。由于在制油過(guò)程中，油脂中的磷膠質(zhì)與金屬離子會(huì)在該加工條件下轉(zhuǎn)變?yōu)镃axMgy (PO4) 2類型的混合磷酸鈣和磷酸鎂，這些固體物質(zhì)因不溶于反應(yīng)介質(zhì)，在后續(xù)的精煉中會(huì)逐漸沉積堵塞催化劑空隙而使其中毒失活，一方面導(dǎo)致加氫反應(yīng)無(wú)法正常進(jìn)行而不能生產(chǎn)出合格的生物航空油，另一方面也造成了催化劑和原料油的浪費(fèi)?，F(xiàn)有用麻瘋樹種仁生產(chǎn)油脂的方法也存在上述問(wèn)題，如CN101838583公開了 “一種麻瘋樹種子脫殼榨油制餅的方法”，該方法是通過(guò)對(duì)種子脫殼、殼仁分離、調(diào)濕、蒸炒、力口濕、壓榨、過(guò)濾等工序得到麻瘋樹毛油，但因其壓榨溫度高達(dá)100°c以上，無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致油品中的酸值、非水化磷脂以及重金屬(即鈣、鎂、鐵)含量高，油脂氧化嚴(yán)重等一系列質(zhì)量問(wèn)題，也與現(xiàn)有技術(shù)一樣，即便通過(guò)后續(xù)精煉也不可能達(dá)到生物航空燃料精煉油的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而且仍然存在后續(xù)制備中遇到的催化劑中毒問(wèn)題，不能用來(lái)制備生物航空燃料油。因此，降低毛油中磷脂、鈣鎂鐵的含量以及油脂的酸值對(duì)后續(xù)制備加工符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的生物航空燃料精煉油意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能通過(guò)后續(xù)加工達(dá)到生物航空燃料精煉油的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的麻瘋樹生物航空燃料毛油。本發(fā)明的另一個(gè)目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的制備上述麻瘋樹生物航空燃料毛油的制備方法。本發(fā)明提供的一種麻瘋樹生物航空燃料毛油，其特征在于該毛油外觀色澤清澈透明，其中的磷含量< 500ppm，鈣含量< 16 ppm，鎂含量<8 ppm，鐵含量<3 ppm，酸值<6mgKOH/g,水分含量< lOOOppm。上述麻瘋樹生物航空燃料毛油的磷含量為421 480ppm，鈣含量為8. 9 15ppm，鎂含量為4. 2 6ppm，鐵含量(T3ppm，酸值為I. 94 5 mgKOH/g,水分含量500 lOOOppm。本發(fā)明提供的上述麻瘋樹生物航空燃料毛油的制備方法，該方法的工藝步驟和條件如下(I)先將除雜分級(jí)的麻瘋樹種子于彡90°C烘至含水率4 10%，然后冷卻到40°C·以下進(jìn)行脫殼、破碎、分選，并控制脫殼率> 98%，含殼率為2 10% ；(2)先向麻瘋樹種仁中添加pH值為7 8的去離子水至含水率10 15%，然后將其在壓力12 80kPa、種仁表面溫度60 80°C下恒溫40 70min，再在< 90°C下烘干至含水率3 7% ;(3)將烘干后的麻瘋樹種仁放入雙螺桿冷榨機(jī)中，在入榨溫度為50 70°C下進(jìn)行壓榨，并控制出油溫度彡60°C，出口餅柏溫度彡80°C即可。上述方法步驟(I)中除雜后的麻瘋樹種子中雜質(zhì)含量控制為0. 2^0. 8%，以盡量減少油品中的雜質(zhì)，且其中的含水率優(yōu)選為5 8%，以使脫殼更容易些。上述方法適用的脫殼方式有多種，如雙盤式脫殼、滾筒凹板脫殼、輥板式脫殼、離心脫殼和其他非機(jī)械式的脫殼方式。但不論采用何種脫殼方式，都需要根據(jù)麻瘋樹籽的大小、殼仁比重差等特點(diǎn)，使最終的脫殼率> 98%。但為了保證下一步壓榨能夠順利進(jìn)行并獲得較高的出油率，在分離后的種仁中，其含殼率應(yīng)控制在2 10%范圍內(nèi)。上述方法步驟(2)中向麻瘋樹仁中添加pH值為7 8的去離子水的方式，可采用噴灑或蒸汽方式，該步驟的主要目的是一方面通過(guò)添加堿性水增濕，使種仁中酶類的活性減弱失活及微生物的作用減弱，以降低壓榨毛油的酸價(jià)和非水化磷脂含量，另一方面再通過(guò)加熱、烘干等手段，使麻瘋樹仁在微觀生態(tài)、化學(xué)組成以及物理狀態(tài)等方面發(fā)生變化，以達(dá)到最佳入榨狀態(tài)，提高壓榨出油率及改善油脂和餅柏的質(zhì)量。上述中所得餅柏按步驟(3)的操作重復(fù)一次，以提高其出油率。為了進(jìn)一步提高油品的得率，本發(fā)明還可以在上述基礎(chǔ)上，根據(jù)具體情況分別采取以下技術(shù)措施I)將經(jīng)一次壓榨所得餅柏直接按常規(guī)浸出工序進(jìn)行浸出操作，然后過(guò)濾分離得麻瘋樹生物航空燃料毛油和餅柏。2)將經(jīng)重復(fù)壓榨所得餅柏再按常規(guī)浸出工序進(jìn)行浸出操作，然后過(guò)濾分離得麻瘋樹生物航空燃料毛油和餅柏。上述麻瘋樹航空燃料毛油的制備方法中所用的冷榨機(jī)選用Lyzx · 18型低溫螺旋榨油機(jī)、YZYX型雙螺旋冷榨機(jī)，優(yōu)選YZYX型雙螺旋冷榨機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果I.由于本發(fā)明采用的壓榨工藝過(guò)程的溫度都在80°C以下，減少了物料的高溫處理，很大程度上避免了高溫加工油脂產(chǎn)生反式脂肪酸、油脂聚合體、磷膠質(zhì)與金屬離子等有害物質(zhì)，保留了油中的活性物質(zhì)，因而不僅使得到的毛油外觀清澈透明，其中酸值、水分、磷含量以及鈣、鎂、鐵含量都較低，能夠?yàn)楹罄m(xù)加工獲得高品質(zhì)生物航空燃油提供了一種品質(zhì)良好的基礎(chǔ)油品，加之低溫加工蛋白質(zhì)變性少，活性物質(zhì)可得以更多的保留，使所得餅柏的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也有很大提高，其中蛋白含量可達(dá)到60%以上，提高了餅柏的綜合利用價(jià)值。2.由于本發(fā)明方法將壓榨前種仁的含殼率控制在2 10%，因而不僅避免了過(guò)低的含殼率在壓榨時(shí)使壓榨設(shè)備內(nèi)部缺少摩擦力，導(dǎo)致出油率下降甚至根本無(wú)法出油的問(wèn)題，又避免了含殼率過(guò)高在壓榨中油脂被殼吸附，導(dǎo)致出油率降低，以及殼中的一些不利物質(zhì)如單寧、色素等進(jìn)入油脂中破壞油脂品質(zhì)等問(wèn)題，從而使榨出的油脂品質(zhì)高，餅柏中蛋白質(zhì)含量高，同時(shí)脫下來(lái)的殼還可用于制造活性炭或者顆粒燃料加以綜合利用。3.由于本發(fā)明方法在壓榨前采取了一系列的調(diào)質(zhì)技術(shù)措施向麻瘋樹仁中添加pH為7 8去離子水，使其含水量達(dá)到10-15%，然后密閉加熱后，烘干至含水率3 7%，使 麻瘋樹仁在微觀生態(tài)、化學(xué)組成以及物理狀態(tài)等方面發(fā)生變化，水分、溫度都達(dá)到最佳入榨狀態(tài)，因而既提高了壓榨出油率，又改善了油脂和餅柏的質(zhì)量，且工藝簡(jiǎn)單、成熟，易于操作控制。
具體實(shí)施例方式下面給出實(shí)施例以對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。有必要再此指出的是以下實(shí)施例不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，如果該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。另外，值得說(shuō)明的是1)以下實(shí)施例和對(duì)比例所制備的油品中磷、鈣、鎂、鐵等的含量是按照云南地方標(biāo)準(zhǔn)DB53/T 288-2009《食品中鉛、砷、鐵、鈣、鋅、鋁、鈉、硼、錳、銅、鋇、鈦、銀、錫、鎘、鉻、銀含量的測(cè)定電感偶合等離子體-原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法》來(lái)測(cè)定的。2)酸值的測(cè)量是按照動(dòng)植物油脂酸值和酸度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)GBT5530-2005 IS0660-1996來(lái)測(cè)定的。3)水分含量是按照《化學(xué)試劑，水分測(cè)定通用法(卡爾費(fèi)林法)》來(lái)測(cè)定的。4)所用的冷榨機(jī)選用Lyzx · 18型低溫螺旋榨油機(jī)、YZYX型雙螺旋冷榨機(jī)，優(yōu)選YZYX型雙螺旋冷榨機(jī)。實(shí)施例I先將除雜分級(jí)后雜質(zhì)含量為O. 7%的麻瘋樹種子于90°C烘至含水率8%，然后冷卻到35°C進(jìn)行脫殼、破碎、分選，并控制其中的含殼率為2% ；向麻瘋樹種仁中添加pH值為7. 6的去離子水至含水率15%，并將其在壓力80kPa、種仁表面溫度70°C下恒溫50min，再在85°C下烘干至含水率5. 5% ;將烘干后的麻瘋樹種仁放入雙螺桿冷榨機(jī)中，在入榨溫度為55°C下進(jìn)行壓榨，并控制出油溫度55°C，出口餅柏溫度75°C。制得的毛油外觀色澤清澈透明，磷脂含量445PPm，鈣含量9. 59ppm，鎂含量4. 69ppm,鐵含量Oppm,酸值3. lmgKOH/g,水分含量500ppmo實(shí)施例2先將除雜分級(jí)后雜質(zhì)含量為O. 3%的麻瘋樹種子于85°C烘至含水率4%，然后冷卻到28°C進(jìn)行脫殼、破碎、分選，并控制其中的含殼率為10% ;向麻瘋樹種仁中添加pH值為8的去離子水至含水率10%，并將其在壓力20kPa、種仁表面溫度80°C下恒溫58min，再在73°C下烘干至含水率4% ;將烘干后的麻瘋樹種仁放入雙螺桿冷榨機(jī)中，在入榨溫度為70°C、出油溫度為60°C，出口餅柏溫度為78°C壓榨兩遍；將所得餅柏再按常規(guī)浸出工序進(jìn)行浸出操作，然后過(guò)濾分離得麻瘋樹生物航空燃料毛油和餅柏，并將三次所得毛油合并。制得的毛油外觀色澤清澈透明，磷脂含量425PPm，鈣含量10. lppm，鎂含量4. 5ppm,鐵含量3ppm，酸值
I.94mgK0H/g，水分含量 700ppm。實(shí)施例3先將除雜分級(jí)后雜質(zhì)含量為O. 2%的麻瘋樹種子于70°C烘至含水率6%，然后冷卻到40°C進(jìn)行脫殼、破碎、分選，并控制其中的含殼率為6% ；向麻瘋樹種仁中添加pH值為7. 2的去離子水至含水率13%，并將其在壓力70kPa、種仁表面溫度65°C下恒溫45min，再在68°C下烘干至含水率7% ;將烘干后的麻瘋樹種仁放入雙螺桿冷榨機(jī)中，在入榨溫度為60°C下進(jìn)行壓榨，并控制出油溫度50°C，出口餅柏溫度70°C;將所得餅柏再按常規(guī)浸出工序進(jìn)行浸出操作，然后過(guò)濾分離得麻瘋樹生物航空燃料毛油和餅柏，并將兩次所得毛油合并。制得的毛油外觀色澤清澈透明，磷脂含量450PPm，鈣含量8. 9ppm,鎂含量5. Oppm,鐵含量lppm，酸值 3. 5mgK0H/g,水分含量 900ppm。實(shí)施例4先將除雜分級(jí)后雜質(zhì)含量為O. 5%的麻瘋樹種子于75°C烘至含水率10%，然后冷卻到32 °C進(jìn)行脫殼、破碎、分選，并控制其中的含殼率為7% ；向麻瘋樹種仁中添加pH值為7的去離子水至含水率11%，并將其在壓力12kPa、種仁表面溫度75°C下恒溫62min，再在90°C下烘干至含水率3% ;將烘干后的麻瘋樹種仁放入雙螺桿冷榨機(jī)中，在入榨溫度為65°C、出油溫度為58°C，出口餅柏溫度為72°C壓榨兩遍。制得的毛油外觀色澤清澈透明，磷脂含量480PPm，鈣含量15ppm，鎂含量6. Oppm,鐵含量2ppm，酸值5mgK0H/g，水分含量500ppm。實(shí)施例5先將除雜分級(jí)后雜質(zhì)含量為O. 4%的麻瘋樹種子于80°C烘至含水率9%，然后冷卻到25°C進(jìn)行脫殼、破碎、分選，并控制其中的含殼率為8% ；向麻瘋樹種仁中添加pH值為7. 4的去離子水至含水率14%，并將其在壓力75kPa、種仁表面溫度60°C下恒溫40min，再在55°C下烘干至含水率6% ;將烘干后的麻瘋樹種仁放入雙螺桿冷榨機(jī)中，在入榨溫度為50°C、出油溫度為48°C，出口餅柏溫度為68°C壓榨兩遍。制得的毛油外觀色澤清澈透明，磷脂含量450PPm，鈣含量lOppm，鎂含量4. 2ppm,鐵含量lppm,酸值4. 2mgK0H/g，水分含量800ppm。實(shí)施例6先將除雜分級(jí)后雜質(zhì)含量為O. 8%的麻瘋樹種子于72°C烘至含水率7%，然后冷卻到30°C進(jìn)行脫殼、破碎、分選，并控制其中的含殼率為5. 5% ;向麻瘋樹種仁中添加pH值為7. 8的去離子水至含水率12%，并將其在壓力28kPa、種仁表面溫度68°C下恒溫70min，再在70°C下烘干至含水率6. 5% ;將烘干后的麻瘋樹種仁放入雙螺桿冷榨機(jī)中，在入榨溫度為58°C下進(jìn)行壓榨，并控制出油溫度50°C，出口餅柏溫度68°C ;將所得餅柏再按常規(guī)浸出工序進(jìn)行浸出操作，然后過(guò)濾分離得麻瘋樹生物航空燃料毛油和餅柏，并將兩次所得毛油合并。制得的毛油外觀色澤清澈透明，磷脂含量421PPm，鈣含量llppm，鎂含量5.1ppm，鐵含量 2ppm，酸值 2. 9mgK0H/g，水分含量 lOOOppm。對(duì)比例麻瘋樹籽采用蒸炒、預(yù)榨、浸出的熱榨工藝，先將油籽軋胚至O. 3 O. 5mm厚度的胚片，再在120°C左右的高溫下蒸炒30 40 min，用單螺桿壓榨機(jī)壓榨，入榨溫度120°C、含水量2%。毛油指標(biāo)見表I。餅柏殘油率為5%，粗蛋白質(zhì)含量約36%。麻瘋樹冷榨與熱榨毛油理化指標(biāo)成份對(duì)比表
理化性質(zhì)熱榨種子油冷榨種仁油
W正常無(wú)異味正常無(wú)異味
Jm清澈透明清澈透明
色澤 K2Cr2070.0370.0217
比重 D440O. 9149O. 9152
憐含量 ppm1355445
酸值 mgKOH/g16.82Γ
水分 ppm248500
皂化值 mgKOH/g192.2195.49
不皂化物％O. 787通過(guò)上表的對(duì)比，可看到本發(fā)明的麻瘋樹脫殼冷榨方法毛油理化指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)熱榨，即磷含量可降低67. 2%，酸值可降低81. 6%。
權(quán)利要求
1.一種麻瘋樹生物航空燃料毛油，其特征在于該毛油外觀色澤清澈透明，其中的磷含量< 500ppm,|丐含量< 16 ppm,鎂含量<8 ppm,鐵含量<3 ppm,酸值<6 mgKOH/g,水分含量< lOOOppm。
2.如權(quán)利要求I所述的麻瘋樹生物航空燃料毛油，其特征在于該毛油的磷含量為421 480ppm，鈣含量為8.9 15 ppm，鎂含量為4. 2 6ppm，鐵含量(Γ3 ppm，酸值為I.94 5 mgKOH/g，水分含量為 500 lOOOppm。
3.—種如權(quán)利要求I所述的麻瘋樹生物航空燃料毛油的制備方法，該方法的工藝步驟和條件如下 (1)先將除雜分級(jí)的麻瘋樹種子于<90°C烘至含水率4 10%，然后冷卻到40°C以下進(jìn)行脫殼、破碎、分選，并控制脫殼率> 98%，含殼率為2 10% ； (2)先向麻瘋樹種仁中添加pH值為7 8的去離子水至含水率10 15%，然后將其在壓力12 80kPa、種仁表面溫度60 80°C下恒溫40 70min，再在≤90°C下烘干至含水率3 7% ； (3)將烘干后的麻瘋樹種仁放入雙螺桿冷榨機(jī)中，在入榨溫度為50 70°C下進(jìn)行壓榨，并控制出油溫度≤60°C，出口餅柏溫度≤80°C即可。
4.如權(quán)利要求3所述的麻瘋樹生物航空燃料毛油的制備方法，該方法步驟(I)中除雜后的麻瘋樹種子的含水率為5 8%。
5.如權(quán)利要求3或4所述的麻瘋樹生物航空燃料毛油的制備方法，該方法中所得餅柏按步驟(3)的操作重復(fù)一次。
6.如權(quán)利要求3或4所述的麻瘋樹生物航空燃料毛油的制備方法，該方法中將所得餅柏直接按常規(guī)浸出工序進(jìn)行浸出操作，然后過(guò)濾分離得麻瘋樹生物航空燃料毛油和餅柏。
7.如權(quán)利要求5所述的麻瘋樹生物航空燃料毛油的制備方法，該方法將重復(fù)壓榨所得餅柏再按常規(guī)浸出工序進(jìn)行浸出操作，然后過(guò)濾分離得麻瘋樹生物航空燃料毛油和餅柏。
全文摘要
本發(fā)明公開的麻瘋樹航空燃料毛油，其特征在于該毛油外觀色澤清澈透明，其中的磷含量＜500ppm，鈣含量＜16ppm，鎂含量＜8 ppm，鐵含量≤3 ppm，酸值＜6 mgKOH/g，水分含量≤1000ppm。本發(fā)明還公開了該毛油的制備方法。本發(fā)明提供的毛油中酸值、水分、磷含量以及鈣、鎂、鐵含量都較低，能夠?yàn)楹罄m(xù)加工獲得高品質(zhì)生物航空燃油提供了一種品質(zhì)良好的基礎(chǔ)油品，加之低溫加工蛋白質(zhì)變性少，活性物質(zhì)可得以更多的保留，使所得餅粕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也有很大提高，綜合利用價(jià)值高。本發(fā)明方法可使麻瘋樹仁在微觀生態(tài)、化學(xué)組成以及物理狀態(tài)等方面發(fā)生變化，不僅提高了壓榨的出油率，還改善了油脂和餅粕的質(zhì)量，且工藝簡(jiǎn)單、成熟，易于操作控制。
文檔編號(hào)C11B1/06GK102899157SQ20121041460
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者陳放, 張志林, 大久保健, 唐琳, 徐鶯 申請(qǐng)人:四川大學(xué), 銳威(上海)生物化工科技有限公司