積極引進技術做好棉籽深加工

■馮強

〔新疆棉花產業集團有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830015〕

0.言

籽棉的收購、檢驗、加工、儲運、營銷、安保等環節是棉花經營企業的主要工作。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、新設備以適應不斷發展和變化的棉花市場和質量要求，確保優質、高產、低耗、安全、環保、增效的生產理念和發展思路。

做深、做細、做好、做強棉副產品精深加工，一直是棉麻人追求的目標。計劃經濟時期，長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，但因粗放經營導致績效不佳。

新疆是我國第一大產棉區，棉花（皮棉）年總產量280萬～320萬t；2011/2012年度截止到5月31日累計加工皮棉約350萬t，其中地方217萬t，兵團133萬t。棉籽年產量420萬～480萬t，2011/2012年度達到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、羊反芻畜類動物飼料中也限量添加。現在國家每年進口大豆都在3000 萬t以上，用于補充食用植物油料和養殖業原料缺口；還要進口大量的高蛋白魚粉（蛋白含量大于60%）用于飼料行業。新疆棉籽總產量占全國的43.3%左右，因地制宜、合理利用、綜合開發、創收增效是棉籽原料大省應考慮的問題。

1.統的棉籽加工工藝

圖1.統榨油加工工藝產品結構圖

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

1.1 高溫壓榨、預榨使棉籽變性

傳統高溫壓榨（125℃～128℃）、預榨及浸出工藝是將坯料經高溫蒸炒后，通過壓榨機、預榨機進行榨油，預榨餅進入浸出器提取剩余棉籽油（新疆及全國廣泛應用這種浸出法制油工藝）。

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

1.2 高溫壓榨、預榨使餅（粕）飼喂效果差

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

2.酚中毒

棉酚急性中毒一般發生在進食后0.5～72 h內，首先出現的癥狀是胃內灼熱、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉，隨后頭痛、下肢麻痹，危急時昏迷、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，用傳統工藝加工棉籽所生產的棉餅（粕）是無法解決脫酚脫毒的問題。

3.籽脫酚技術

3.1 化學法

用化學法脫除粕中的棉酚，主要是在高溫預榨浸出工藝產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合物，達到脫毒目的。因經高溫加工后的棉粕，其蛋白質已經變性，加之該方法所形成的絡合物仍留在棉粕中，粕的營養價值和適口性都比較差，因而難以得到良好的喂養效果。

3.2 生物發酵法

采用微生物發酵的方法將棉酚轉化為其他物質，達到脫毒的目的。由于轉化機理不明，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榨浸出后的棉粕，蛋白質已嚴重變性，經微生物發酵后變性更加嚴重，其營養價值亦較差。此外，菌種提純復雜、項目投資大、生產成本高。

以上兩種方法僅強調脫除棉酚，而忽視了棉粕營養效價的保護，難以取得良好的喂養效果，影響其使用價值和經濟效益。

3.3 混合溶劑萃取法

溶劑萃取法是根據“相似相溶”原理，相同極性的溶劑萃取相同極性的物質。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），改變溶劑的極性（ε值），兼顧油和酚的極性特征，在一個浸出器中同時提取棉籽油和棉酚。

如采用乙醇、水、己烷體系，雖然提取設備簡單，但在生產實踐中出現了較多問題。如溶劑共沸現象嚴重，造成溶劑分離和回收困難，溶劑消耗大、成本高，溶劑配比復雜。由于萃取出的毛油中含有大量的棉酚和色素使油品質量下降，因此無法實現工業化生產。

3.4 液-液-固法

液-液-固法，也稱“液-液-固三相萃取法”，它是根據溶劑萃取法“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。它既能發揮6#溶劑的提油性能，又能使甲醇萃取棉酚的效果達到最佳狀態。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-固法是油脂工業幾代人經過多年努力與科研院所、企事業單位聯合研發攻關的成果，是集體智慧的結晶。它標志著油脂工業領域開辟了一個新的行業，解決了制約棉籽精深加工脫酚脫毒的難題，形成工業化生產；為飼料行業補充了必需的植物蛋白原料（脫酚飼用棉籽蛋白含量≥50%）；為油脂加工企業技術改造引領了方向。液-液-固法獲得“中國專利優秀獎”、被列入“十一五”國家科技支撐計劃——成套設備研發項目、國家火炬計劃項目。

4.1 新棉集團推廣應用實例

1999年5月，新疆率先引進首臺（套）液-液-固法生產脫酚飼用棉籽蛋白生產工藝和成套設備，并在塔城地區的烏蘇市銀星棉蛋白加工有限責任公司破土建廠，2000年5月建成投產，設計產能為100 t/d，成為全國第一家用此法工業化生產的試驗基地，也是全國再建同類企業為其培訓新人的搖籃。

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任公司對廠區內傳統的工藝實施技術改造，引進第2條生產線和成套設備，2001年1月建成投產，設計產能100 t/d。

2002年5月，哈密中棉紫光銀星棉業科技有限公司新上了第3條生產線和成套設備，2003年6月建成投產，設計產能150 t/d。

2003年6月，喀什地區澤普縣的新疆銀星金谷棉蛋白有限公司新上了第4條生產線和成套設備，2004年3月建成投產，設計產能150 t/d。

回顧所建的4條液-液-固法生產線，新棉集團在制定產品標準、修訂技術參數、增補必需設備、完善加工工藝、規范操作規程、量化考核指標、提高產品質量、實施節能減排、崗位員工培訓等諸多方面都有重要建樹。目前，全國已推廣應用40多臺（套）此專利設備，設計產能也由當初的100 t/d提高到300 t/d，形成了初具規模的新興產業。

5.統工藝與新工藝加工經濟效益比較

傳統工藝與新工藝的效益由表1得知，一般傳統工藝加工與新工藝加工相比，每年同樣加工35000 t，按2008年9月份價格計算，傳統工藝合計銷售收入6720 .4萬元，而新工藝合計銷售收入7980 .4萬元，考慮到棉籽加工新工藝因脫酚增加成本315萬元，實際收入7665 .4萬元。新工藝比傳統工藝加工凈增收入（含稅）945萬元，由于每噸新工藝加工出的棉籽比傳統工藝多盈利270元，因此，棉籽新工藝實現了產品價值的提升，企業也因精深加工創造出更多的經濟效益。

表1.統工藝與液-液-固法經濟效益對比表

6.束語

新疆維吾爾自治區棉麻公司（新棉集團）通過2013年對液-液-固法新工藝的使用及生產發現：在經營好主業的同時抓好現有資源的開發利用，一業為主、多種經營；瞄準市場、準確定位；依靠科技、搶占潮頭；集約發展、規模經營是發展壯大的重要內容和制勝法寶。

通過棉籽精深加工，企業棉副產品產業鏈逐步形成，并隨著產業鏈的延伸和產品價值的提升，實現了生產技術及產品的差異化，增強了核心競爭力和后續盈利能力，可為企業和社會創造更多的價值。