大豆脫皮技術研究進展

黃 鑫，白宏偉，王 強，周 杰

(無錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無錫 214035)

大豆皮占大豆的5%～8%，主要成分是纖維素類物質，含脂肪一般不超過0.7%[1]。基于大豆皮成分的特性，一方面，大豆皮進入油脂提取工藝對提高油脂提取率無實際意義；另一方面，由于雞、豬等單胃動物不能消化纖維素類物質，只有牛、羊等反芻動物通過瘤胃可以利用大豆皮，大豆皮在飼料中的應用也受限。因此，越來越多的工廠采用大豆脫皮技術。本文介紹了大豆脫皮的意義，對比分析了不同大豆脫皮工藝的流程、原理、優缺點，介紹了大豆脫皮機種類及優缺點，同時給出了工藝和設備優化建議，以期為同行提供參考。

1 大豆脫皮的意義

1.1 生產高蛋白粕，獲得較好的經濟效益

在飼料行業，高蛋白粕是指蛋白質含量在47.5%～49%之間的豆粕；低蛋白粕是指蛋白質含量在44%～45%之間的豆粕。如果不采用大豆脫皮工藝，無論采用國內大豆還是進口大豆為原料，生產的豆粕蛋白質含量都達不到47.5%的標準[2]。對于大部分動物來說(反芻動物除外)，豆粕中蛋白質含量提高，可提高消化率和吸收率[3]。市場上高蛋白豆粕的價格比低蛋白豆粕高5個百分點以上。加工相同質量的豆粕，高蛋白粕的經濟價值高于低蛋白粕，再加上粕中殘油率下降、溶劑和電能消耗下降、設備處理量增大，設備磨損減少，采用脫皮工藝生產高蛋白粕能夠獲得更高的經濟效益[1]。

1.2 控制豆粕蛋白質含量，使產品多樣化

我國油脂生產過程中產生的豆粕，除一小部分用于食品行業，大部分都應用在飼料行業。不同動物或者同一種動物的不同成長時期對豆粕的蛋白質含量有不同的要求。幼兒期的禽類、豬，產蛋和母仔類需要高蛋白豆粕作飼料，成年期的禽類、豬和反芻動物需要低蛋白豆粕作飼料。這就要求飼料生產商提供不同蛋白質含量的豆粕，以滿足不同種類、不同成長時期動物需要，促進資源合理利用。在大豆品質較為穩定的情況下，脫皮量的多少，關系到最終生產的豆粕中蛋白質含量。一般脫去1.7%的豆皮，可以使豆粕蛋白質含量增加約1個百分點[4]。因此，可以根據市場對蛋白質含量的要求，將脫皮工藝設計為可連續調節或者可回兌的形式。

1.3 得到反芻動物所需豆皮產品

反芻動物的飼料中增加豆皮含量可以提高消化率1%～3%[4]。對乳牛來說，豆皮是具有高消化率的消化源，可以在第一胃中幫助生成醋酸，大幅提高泌乳量[5]。生產脫皮豆粕過程中產生的豆皮，可以單獨作為乳牛等反芻動物的飼料加以利用，達到高蛋白豆粕和豆皮均被高效利用的效果。除此之外，還可以利用豆皮開發高纖維產品。

1.4 提高出油率，減少豆粕殘油

浸出法提取油脂工藝中，如果不采用脫皮工藝，在軋坯工段，豆仁表面容易與豆皮結合或者粘連，相當于在溶劑和豆仁之間形成了隔離膜，阻礙了溶劑和豆仁中脂肪的直接接觸，影響浸出效果，導致油脂提取不夠徹底，豆粕中殘油率高。試驗表明，其他條件相同的情況下，是否采用脫皮工藝，豆粕中殘油率之差在0.25%左右[1]。水酶法提取油脂工藝中，脫皮大豆油脂提取率和破乳率均高于未脫皮大豆[6-7]。

1.5 增加設備處理量，降低消耗，減少設備磨損

豆皮含脂肪一般不超過0.7%，進入浸出工段，對提取油脂沒有實際幫助，卻浪費設備的有效浸出空間。如將大豆脫皮可增加4%～7%的設備處理量，同時能減少生產過程中的電能消耗，減少浸出溶劑消耗，減少豆皮對設備的磨損[2]。大豆經脫皮后，豆粕中豆皮減少，吸附的溶劑量也隨之減少，可以減少濕粕脫溶和溶劑回收過程中的能量消耗。

2 大豆脫皮的方法

2.1 按脫皮溫度分類

2.1.1 冷脫皮

大豆冷脫皮工藝是對前清后的大豆在烘干塔內烘干，使之水分降至10%左右，并在筒倉內停留24～72 h，冷卻至室溫進行脫皮的一種方法。工藝流程為：大豆—磁選—清理—去石—烘干—緩蘇—破碎—皮仁分離—調質—軋坯—膨化。

此工藝優點:經烘干再冷卻后，豆皮與豆仁的結合變弱，容易脫皮。缺點：①破碎豆的粉末度大，約為5%，豆皮中所含豆仁屑不容易分離干凈，豆皮含豆仁率高；②脫皮后的冷豆仁還需重新加熱軟化，經過熱-冷-熱的交替作業，蒸汽消耗量增加；③需要足夠的調質倉，投資大，占地面積大，多用于大豆油廠改造工程中[2]；④作業時間較長(48～72 h)，影響生產連續性。

2.1.2 熱脫皮

大豆熱脫皮工藝是對前清后的大豆在烘干塔內烘干，使之水分降至10%左右，然后直接對熱大豆進行破碎脫皮的一種方法。工藝流程為：大豆—磁選—清理—去石—調質—破碎—皮仁分離—二次破碎—皮仁分離—軋坯—膨化。

較為流行的熱脫皮方法有3種：Escher-Wyss、Buhler和Crown。Escher-Wyss、Buhler采用流化床干燥器干燥大豆，Crown則采用專門設計的噴風干燥器干燥大豆，Buhler、Crown在大豆干燥前對大豆進行預熱[8]。

此工藝的優點：①脫皮率高，可達90%[3]；②與冷脫皮相比，脫皮后的熱豆仁直接進入軋坯工序，沒有二次調質加熱，大大降低了生產過程中的熱量消耗，節約能源，有利于生產連續性；③作業時間較短(20～25 min)，由于高溫處理的時間較短，大豆中蛋白質的變性較小，可以較好地保持大豆粉氮溶解指數；④粉末度小，約為1%，有利于皮仁的分離，豆皮含豆仁率低，豆皮中的脂肪含量在2%以下，浸出混合油較清。缺點：工藝復雜，瞬間加熱器風溫較高，風管里積塵易著火，對操作者責任心要求高[9]。

生產實踐中部分原料水分較低，在進入調質塔前水分已經為8%左右。這類原料自然脫皮率已然很高，采用熱脫皮工藝，會在清理、去石工序吸出大量豆皮，這樣既增加了灰間工人作業的勞動強度，也造成了大量豆皮損耗。在這種情況下，建議在清理、去石之前添加一道豆皮風選器，此風選器不宜加熱，以免造成大豆水分不必要的流失。

2.1.3 溫脫皮

大豆溫脫皮是生產次高蛋白粕的一種脫皮方法，利用低溫逐漸加熱大豆來脫皮。在國內此方法還比較少用，其工藝流程與熱脫皮相似，只是加熱程度緩和[2]。工藝流程為：大豆—磁選—清理—去石—調質—破碎—皮仁分離—二次破碎—皮仁分離—軋坯—膨化。

相較而言，冷脫皮和熱脫皮工藝脫皮效率都比較高，對生產低溫豆粕和高蛋白豆粕來說，是很好的工藝選擇。如果生產一般飼料中用的豆粕，不強調很高的脫皮率和蛋白質含量的情況下，可以采用較為簡單的溫脫皮工藝，節約生產成本，降低設備投資。

此工藝優點：①工藝簡單，設備投資小，生產費用低；②作業時間較短，可較好保持大豆粉氮溶解指數；③破碎時粉末度較小，有利于皮仁分離，豆皮含豆仁率低，同時避免了粉塵著火的風險。缺點：脫皮率較低，適用于對脫皮率要求不高的豆粕生產。

2.2 按加工流程分類

2.2.1 前脫皮

預處理部分的脫皮是前脫皮。大豆的冷脫皮、熱脫皮和溫脫皮都屬于前脫皮。

前脫皮是在豆粒最多破碎成4～8瓣的情況下脫皮。新建的大型壓榨廠傾向前脫皮工藝。

2.2.2 后脫皮

后脫皮是指對脫脂豆粕進行脫皮[8]。工藝流程為：大豆—磁選—清理—去石—調質—破碎—軋坯—膨化—浸出—蒸脫—干燥—皮仁分離。

后脫皮是根據豆粕與豆皮的密度、外形尺寸的不同進行篩選，對篩出的豆皮粉碎、風選。后脫皮的產品分為高蛋白豆粕和低蛋白豆粕。后脫皮僅適用于生產飼料用豆粕，且隨著膨化工藝在大豆預處理中的廣泛應用，使后脫皮相當困難。目前，后脫皮已很少使用[8]。

2.2.3 簡易脫皮

工藝流程為：大豆—磁選—清理—去石—流化床干燥—破碎—皮仁分離—軟化—軋坯—膨化。

大豆經流化床干燥后用齒輥破碎機破碎，或再經錘片粉碎機處理，使粘連碎豆上的豆皮與豆仁分離，然后用豆皮風選器從破碎豆粒中吸出大部分豆皮，再用平面回轉篩將豆皮中的碎豆屑分出與破碎豆一起送軟化工序，豆皮按蛋白質含量需求粉碎后添加到豆粕中。

2.3 先進的大豆脫皮技術

2.3.1 整粒脫皮

整粒脫皮是指大豆不經浸泡、破碎等工藝，可直接進行脫皮。工藝流程為：大豆—磁選—清理—去石—調質—皮仁分離。

此工藝的優點：①采用純干法脫皮，脫皮效果好，脫皮率可達到95%以上，豆皮、子葉、豆臍三者分離徹底，篩分效果好；②脫皮率可以根據需要調節，操作簡便；③破碎時粉末度小，物料損失少；④能耗低，節約生產成本；⑤脫皮大豆不局限于油脂加工，可以應用于多種豆制品加工。缺點：①單機產量低，最大產量約為240 t/d，不適用于大型工廠使用；②在油脂加工行業還未大規模使用。

2.3.2 微波-真空脫皮

工藝流程為：大豆—磁選—清理—去石—大豆精選—微波—真空破殼—風選脫皮—脫皮大豆。

此工藝的優點：①在快速變化的高頻電磁場作用下，大豆短時間內被加熱，效率極高，大豆能夠迅速破殼；②可以降低大豆內有害酶的活性；③真空條件下，脫皮溫度低，蛋白質變性程度小；④真空條件下，氧濃度小，油脂的氧化程度顯著降低[10]。缺點：將微波、真空技術引入大豆脫皮工藝中的研究較少，工業生產不成熟。

2.3.3 預凍脫皮

工藝流程為：大豆—預凍—烘焙—離心—脫皮大豆。

大豆在-20～-25℃預凍30～50 min，之后在150～160℃下烘焙2～2.5 min，然后在80～85 Pa真空度下，以6 000～8 000 r/min的轉速離心2～3 min[11]，得到脫皮大豆。

此工藝的優點：①脫皮率高，可以達到99.8%以上；②經過脫皮后的豆仁香味濃郁，口感醇香；③豆仁完整率達到100%。缺點：①對設備要求較高；②能耗大；③未見工業生產中的相關報道。

3 大豆脫皮機

對現有的大豆脫皮機種類及優缺點進行介紹，具體見表1。

表1 現有大豆脫皮機種類及優缺點[12-15]

續表1

4 脫皮工藝及設備的優化

4.1 傳統雙對輥(鋼輥)破碎

橡皮輥產生的粉末很少，但磨損較大，增加了后期維修養護的成本。建議采用傳統的雙對輥(鋼輥)進行兩道破碎脫皮，同樣可以較好地去掉豆皮，脫皮率在75%左右。這樣可能會增加粉末度，但可以通過調節破碎機的輥間距使其從常規破碎的6～8瓣變為4～6瓣來改善。

4.2 二次膨化

膨化工序設計二次膨化，以解決前道工序破碎度不夠、坯片變大變厚的問題，便于后續浸出提取油脂。同時，二次膨化，還可以有效降低脲酶的活性，使脫皮大豆粕能更好地應用于反芻動物的飼料中。

4.3 改良風選機

將風選機中的格柵欄所使用的鋼筋換為無縫鋼管，在風選機外部接入進出回水管，利用蒸汽對風選機中的物料進行二次加熱，大豆脫皮率可以由70%提高到89%，每小時可以節約3.4 kg飽和蒸汽[16]。

5 結束語

(1)在生產低溫食用豆粕時，大多數廠家采用脫皮技術，但是在生產飼料用豆粕時廠家對大豆脫皮技術的應用較少，究其原因是對大豆脫皮優點、方法等了解較少。通過本文，希望能讓更多廠家重視大豆脫皮技術的應用，積極應用新技術，提高經濟效益，節約能源、資源。

(2)熱脫皮工藝是目前生產中最常用的方法，有脫皮率高、能耗小、作業時間短、豆皮中含仁率低等優點，該工藝已經相當成熟，但還可以在現有基礎上開發優質設備，優化工藝參數。

(3)整粒脫皮、微波-真空脫皮、預凍脫皮、離心機脫皮等先進技術的研究不斷發展，越來越多應用到生產實踐中，將會使大豆脫皮高效化、便捷化、節能化。

(4)脫皮技術的發展依賴于脫皮設備的發展，除了開發新設備外，其他領域、其他產品的先進設備都可以積極引進到大豆脫皮中。此外，對于成熟的脫皮設備，機器的質量、零部件可以形成統一標準，以便后期的維修保養。