积极引进技术做好棉籽深加工

■冯强

〔新疆棉花产业集团有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830015〕

0.言

籽棉的收购、检验、加工、储运、营销、安保等环节是棉花经营企业的主要工作。棉花加工厂围绕轧花、打包、剥绒、下脚料回收四要素不断地探索，采用新工艺、新技术、新设备以适应不断发展和变化的棉花市场和质量要求，确保优质、高产、低耗、安全、环保、增效的生产理念和发展思路。

做深、做细、做好、做强棉副产品精深加工，一直是棉麻人追求的目标。计划经济时期，长江流域的棉花加工厂在下脚料回收（不孕籽棉、车肚绒、尘塔绒）等方面做得好，棉绒比高（江苏省最有代表性）；黄河流域的棉花加工厂在棉籽榨油方面做得多，效益好（山东省最具特色）。新疆的棉花加工厂虽然上述特色兼而有之，但因粗放经营导致绩效不佳。

新疆是我国第一大产棉区，棉花（皮棉）年总产量280万～320万t；2011/2012年度截止到5月31日累计加工皮棉约350万t，其中地方217万t，兵团133万t。棉籽年产量420万～480万t，2011/2012年度达到525万t。

棉籽中含棉仁50%～55%，棉仁中含油30%～35%，棉仁中含蛋白35%～45%。棉籽不仅是很好的油料资源，也是一种亟待开发利用的重要蛋白资源。棉籽蛋白的氨基酸组成平衡，接近理想模式。普通棉粕的必需氨基酸（EAA）/非必需氨基酸（NEAA）为1:1.35，豆粕的EAA/NEAA为1:1.25，棉籽蛋白的EAA/NEAA为1:1.09，而理想蛋白质模式的EAA/NEAA为1:1，可见棉籽蛋白与理想蛋白模式十分接近，饲喂效果良好。但是，一直以来由于棉酚的存在，传统的棉籽榨油（高温）加工工艺无法脱酚脱毒，榨油后的棉饼（粕）在禽、鱼、虾饲料中的添加量受限；在牛、羊反刍畜类动物饲料中也限量添加。现在国家每年进口大豆都在3000 万t以上，用于补充食用植物油料和养殖业原料缺口；还要进口大量的高蛋白鱼粉（蛋白含量大于60%）用于饲料行业。新疆棉籽总产量占全国的43.3%左右，因地制宜、合理利用、综合开发、创收增效是棉籽原料大省应考虑的问题。

1.统的棉籽加工工艺

图1.统榨油加工工艺产品结构图

从图1中可以看出，棉籽除一部分用于种子外，其余均按传统的棉籽加工工艺，即用螺旋压榨、预榨浸出等方法制取油脂，其产品为：棉籽油、棉饼（棉粕）、棉籽壳、油脚（皂脚）。

1.1 高温压榨、预榨使棉籽变性

传统高温压榨（125℃～128℃）、预榨及浸出工艺是将坯料经高温蒸炒后，通过压榨机、预榨机进行榨油，预榨饼进入浸出器提取剩余棉籽油（新疆及全国广泛应用这种浸出法制油工艺）。

由于采用了高温蒸炒、高温压榨和预榨工艺，棉籽中的游离棉酚与蛋白质中氨基酸结合形成结合棉酚，因此用传统工艺制油后的棉饼（粕）中结合棉酚的含量很高，每千克可达几千甚至上万毫克，且其游离棉酚含量仍然很高。

1.2 高温压榨、预榨使饼（粕）饲喂效果差

因棉饼（粕）中含有大量的结合棉酚和变性棉酚，高温工艺使得大量色素固化以及糖类和磷脂类物质焦化，造成棉粕呈棕褐色，影响产品外观，在饲料中的添加量受到了限制。有些企业采用中、低温加工方法，生产浅褐色或黄色的产品，但如只采用中、低温而不进行脱酚，粕中游离棉酚含量每千克将高达几千甚至上万毫克，根本不能在饲料中使用。

2.酚中毒

棉酚急性中毒一般发生在进食后0.5～72 h内，首先出现的症状是胃内灼热、恶心、呕吐、腹痛、腹泻，随后头痛、下肢麻痹，危急时昏迷、抽搐、便血、呕血，最后呼吸衰竭而死亡。慢性中毒的症状为皮肤有烧灼感、心慌、体倦乏力、口渴、喜冷饮料。由此可见，棉酚是棉籽中的有害物质，用传统工艺加工棉籽所生产的棉饼（粕）是无法解决脱酚脱毒的问题。

3.籽脱酚技术

3.1 化学法

用化学法脱除粕中的棉酚，主要是在高温预榨浸出工艺产出的棉粕中添加硫酸盐（硫酸亚铁、硫酸铜），其金属离子与粕中游离棉酚形成络合物，达到脱毒目的。因经高温加工后的棉粕，其蛋白质已经变性，加之该方法所形成的络合物仍留在棉粕中，粕的营养价值和适口性都比较差，因而难以得到良好的喂养效果。

3.2 生物发酵法

采用微生物发酵的方法将棉酚转化为其他物质，达到脱毒的目的。由于转化机理不明，工艺条件的控制难度大，脱毒效果无法保证。使用原料也是高温预榨浸出后的棉粕，蛋白质已严重变性，经微生物发酵后变性更加严重，其营养价值亦较差。此外，菌种提纯复杂、项目投资大、生产成本高。

以上两种方法仅强调脱除棉酚，而忽视了棉粕营养效价的保护，难以取得良好的喂养效果，影响其使用价值和经济效益。

3.3 混合溶剂萃取法

溶剂萃取法是根据“相似相溶”原理，相同极性的溶剂萃取相同极性的物质。利用棉酚在醇类溶剂中的溶解特性，采用两种或两种以上溶剂通过不同比例混合后（6#溶剂和含水乙醇、甲醇或丙酮等极性溶剂水溶液），改变溶剂的极性（ε值），兼顾油和酚的极性特征，在一个浸出器中同时提取棉籽油和棉酚。

如采用乙醇、水、己烷体系，虽然提取设备简单，但在生产实践中出现了较多问题。如溶剂共沸现象严重，造成溶剂分离和回收困难，溶剂消耗大、成本高，溶剂配比复杂。由于萃取出的毛油中含有大量的棉酚和色素使油品质量下降，因此无法实现工业化生产。

3.4 液-液-固法

液-液-固法，也称“液-液-固三相萃取法”，它是根据溶剂萃取法“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。它既能发挥6#溶剂的提油性能，又能使甲醇萃取棉酚的效果达到最佳状态。具体的工艺流程见图2。

图2.-液-固法工艺流程图

4.-液-固法的意义

液-液-固法是油脂工业几代人经过多年努力与科研院所、企事业单位联合研发攻关的成果，是集体智慧的结晶。它标志着油脂工业领域开辟了一个新的行业，解决了制约棉籽精深加工脱酚脱毒的难题，形成工业化生产；为饲料行业补充了必需的植物蛋白原料（脱酚饲用棉籽蛋白含量≥50%）；为油脂加工企业技术改造引领了方向。液-液-固法获得“中国专利优秀奖”、被列入“十一五”国家科技支撑计划——成套设备研发项目、国家火炬计划项目。

4.1 新棉集团推广应用实例

1999年5月，新疆率先引进首台（套）液-液-固法生产脱酚饲用棉籽蛋白生产工艺和成套设备，并在塔城地区的乌苏市银星棉蛋白加工有限责任公司破土建厂，2000年5月建成投产，设计产能为100 t/d，成为全国第一家用此法工业化生产的试验基地，也是全国再建同类企业为其培训新人的摇篮。

2000年6月，在昌吉回族自治州玛纳斯县，新疆玛纳斯银星棉蛋白加工有限责任公司对厂区内传统的工艺实施技术改造，引进第2条生产线和成套设备，2001年1月建成投产，设计产能100 t/d。

2002年5月，哈密中棉紫光银星棉业科技有限公司新上了第3条生产线和成套设备，2003年6月建成投产，设计产能150 t/d。

2003年6月，喀什地区泽普县的新疆银星金谷棉蛋白有限公司新上了第4条生产线和成套设备，2004年3月建成投产，设计产能150 t/d。

回顾所建的4条液-液-固法生产线，新棉集团在制定产品标准、修订技术参数、增补必需设备、完善加工工艺、规范操作规程、量化考核指标、提高产品质量、实施节能减排、岗位员工培训等诸多方面都有重要建树。目前，全国已推广应用40多台（套）此专利设备，设计产能也由当初的100 t/d提高到300 t/d，形成了初具规模的新兴产业。

5.统工艺与新工艺加工经济效益比较

传统工艺与新工艺的效益由表1得知，一般传统工艺加工与新工艺加工相比，每年同样加工35000 t，按2008年9月份价格计算，传统工艺合计销售收入6720 .4万元，而新工艺合计销售收入7980 .4万元，考虑到棉籽加工新工艺因脱酚增加成本315万元，实际收入7665 .4万元。新工艺比传统工艺加工净增收入（含税）945万元，由于每吨新工艺加工出的棉籽比传统工艺多盈利270元，因此，棉籽新工艺实现了产品价值的提升，企业也因精深加工创造出更多的经济效益。

表1.统工艺与液-液-固法经济效益对比表

6.束语

新疆维吾尔自治区棉麻公司（新棉集团）通过2013年对液-液-固法新工艺的使用及生产发现：在经营好主业的同时抓好现有资源的开发利用，一业为主、多种经营；瞄准市场、准确定位；依靠科技、抢占潮头；集约发展、规模经营是发展壮大的重要内容和制胜法宝。

通过棉籽精深加工，企业棉副产品产业链逐步形成，并随着产业链的延伸和产品价值的提升，实现了生产技术及产品的差异化，增强了核心竞争力和后续盈利能力，可为企业和社会创造更多的价值。