專利名稱：一種水酶法提取蓖麻油的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種提取蓖麻油的方法及裝置，尤其是涉及一種水酶法提取蓖麻油的方法及裝置。
背景技術：
蓖麻、Ricinus communis L.)為大戟科蓖麻屬雙子葉一年生或多年生草本植物，世界十大油料作物之一，其種子油脂主要成分是12-羥基十八烯酸甘油酯，約占90%，是自然界中羥價很高的油脂，性質獨特，具有其他油脂所不及的特性:粘度高，凝固點低，既耐嚴寒又耐高溫，廣泛用于化工、輕工、冶金、機電、紡織、印刷等工業和醫藥行業，也是植物油中寶貴的工業用油。鑒于以上特性，蓖麻油被有關專家視為很有開發潛力、可以代替石油的可再生“綠色石油”資源。
蓖麻油現行的工業制備工藝為預榨-浸出法，運用冷榨法提取部分油脂，再運用化學溶劑浸出殘渣中的剩余油脂。預榨-浸出法在生產中存在溶劑價格昂貴、溶劑易揮發損失、有機溶劑易燃易爆造成環境污染和安全隱患的缺陷，這與當前倡導的“資源節約，環境友好”主題相悖。同時，浸出油中存在溶劑殘留、油脂品質下降等問題，不適宜作為高附加值原料油，比如精煉加工為醫用蓖麻油。預榨-浸出法另一個弊端是殘渣經過有機溶劑浸提后，基本完全喪失利用價值，餅柏中蛋白質完全變性，高溫脫溶后只能作為肥料，造成油料蛋白資源的浪費。
水酶法是以機械和酶解為手段降解植物細胞壁，使油脂釋放。在植物油料中，油脂存在于油料細胞內部，并通常與其他大分子(蛋白質和碳水化合物)結合，構成脂蛋白、月旨多糖等復合體。只有將油料組織的細胞結構及油脂復合體破壞，才能提取細胞內的油脂。采用對油料組織和對脂蛋白、脂多糖等 復合體有降解作用的酶(如蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶等)處理油料，可以達到油料預處理的目的。在機械破碎的基礎上，酶對細胞結構的進一步破壞，以及酶對脂蛋白、脂多糖等復合體的分解作用，可增加油料組織中油的流動性，從而提高出油率。另外，在油料提油過程中，部分磷脂轉移到油中，與蛋白質結合并吸附在油滴表面形成穩定的乳狀液，不利于油脂的分離提取，酶的作用可降低乳狀液的穩定性，提高油的得率。但是現有技術中還沒有將水酶法應用于提取蓖麻油的相關報道。發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種工藝簡單安全，設備簡單，易操作，提油率高，油品質好，制油周期短，成本低，且可以同時綜合利用蛋白質的水酶法提取蓖麻油的方法及裝置。
本發明之水酶法提取蓖麻油工藝路線如下: 種子一清理(去種皮)一破碎(磨漿)一酶解一離心分離一清油。
具體包括以下步驟:(1)粉碎與浸泡:將去殼脫種皮的蓖麻果仁加入粉碎機中粉碎后，送入浸泡罐加磷酸緩沖液或醋酸緩沖液，攪拌浸泡； 蓖麻果仁粉碎后不是粉狀，有部分油脂滲出，為粘糊狀，步驟I)中蓖麻果仁所用粉碎方法優選干法粉碎，可以避免嚴重乳化現象； 浸泡的條件為:料液質量體積比為l:2-7g/ml (優選l:4g/ml)，浸泡時間l_6h (優選4h)，溫度 20-50V (優選 30°C)； (2)酶反應:將經步驟(I)浸泡處理的物料送入酶反應器，調節浸泡后的漿液的pH值為5-8，加入相當于原料蓖麻果仁質量0.5-5% (優選3 — 4%)的酶，在40-60°C水浴中以100-150r/min的轉速攪拌酶解2_8小時； 調節浸泡后的漿液的PH值的酸液優選硫酸溶液或鹽酸溶液，堿液優選氫氧化鈉溶液或食用堿溶液； 所加入的酶為中性蛋白酶、或者中性蛋白酶與果膠酶的混合物(優選中性蛋白酶與果膠酶的質量比為3 — 4: I)、或者中性蛋白酶與纖維素酶的混合物(優選中性蛋白酶與纖維素酶的質量比為3 — 4:1); (3)過濾、離心分離:將經步驟(2)酶解后的混合料經壓濾機壓濾除渣，再將除渣后的濾液(即酶解液)送離心機離心分離，離心完畢后，分離出上層清油即為蓖麻油； 壓濾機過濾壓力3X 105-5X 105pa, 5min內從3X IO5增加5X 105，直至除盡殘渣； 離心機離心分離轉速為:4000-6000r/min (優選5000r/min)。
本發明之水酶法提取蓖麻油，原料蓖麻果仁為去殼脫種皮的白色果仁，去除種皮可以減少所提取清油的色素和雜質含量，簡化后續脫色、脫膠等環節，降低成本；粉碎后蓖麻果仁使用磷酸緩沖液或醋酸緩沖液浸泡，能泡軟果實，利于油脂滲出；可以減少后續酶解反應時間，提聞出油率。
本發明之實施水酶法提取蓖麻油的方法的裝置，包括粉碎機、浸泡罐、中間貯罐1、輸料泵1、酶反應器、中間貯罐I1、輸料泵I1、壓濾機、中間貯罐II1、輸料泵II1、轉子流量計、離心機、產品貯罐；所述粉碎機出口與浸泡罐進口相連，浸泡罐出口與中間貯罐I進口相連，中間貯罐I出口通過帶有輸料泵I的管道與酶反應器上部進口相連，酶反應器底部出口與中間貯罐II進口相連，中間貯罐II出口通過帶有輸料泵II的管道與壓濾機進口相連，壓濾機出口與中間貯罐I II進口相連，中間貯罐III底部出口通過帶有輸料泵II1、轉子流量計的管道與離心機的進口相連，離心機的下部油相出口與產品貯罐的進口相連。
所述粉碎機可為膠體磨、砂輪磨、輥式粉碎機或錘式粉碎機中的一種； 所述浸泡罐裝有攪拌器、溫度傳感器和pH傳感器，所述浸泡罐設有夾套，夾套用于加熱或冷卻，加熱熱源為蒸氣或導熱油，冷卻用冷卻水； 所述酶反應器可以是一個，也可為多個，當用多個酶反應器時，可以使生產流程趨向于連續化生產，酶反應器內部裝有攪拌器、溫度傳感器和pH傳感器，所述酶反應器設有夾套，用于加熱或冷卻，加熱熱源為蒸氣或導熱油，冷卻用冷卻水； 所述離心機可為碟片式離心機或管式離心機； 所述輸料泵為往復泵、齒輪泵或離心泵。
本發明工藝簡便，設備簡單，操作條件溫和，提取溫度低(40°C -60°c)，無需利用有機溶劑輔助提取，可以綜合利用蓖麻籽中的油脂和蛋白資源，提高蓖麻果實出油率和油脂質量。
圖1為本發明之水酶法提取蓖麻油的裝置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1 參見附圖，本實施例為實施水酶法提取蓖麻油的方法的裝置實施例，包括輥式粉碎機1、浸泡罐2、中間貯罐I 3、齒輪泵I 4、酶反應器5、中間貯罐II 6、往復泵II 7、壓濾機8、中間貯罐III 9、離心泵III 10、轉子流量計11、離心機12、產品貯罐13 ;所述粉碎機I出口與浸泡罐2進口相連，浸泡罐2出口與中間貯罐I 3進口相連，中間貯罐I 3出口通過帶有齒輪泵I 4的管道與酶反應器5上部進口相連，酶反應器5底部出口與中間貯罐II 6進口相連，中間貯罐II 6出口通過帶有往復泵II 7的管道與壓濾機8進口相連，壓濾機8出口與中間貯罐III 9進口相連，中間貯罐III 9底部出口通過帶有離心泵III10、轉子流量計11的管道與離心機12的進口相連，管式離心機12的下部油相出口與產品貯罐13的進口相連。
所述浸泡罐2裝有攪拌器、溫度傳感器和pH傳感器，所述浸泡罐2設有夾套，夾套用于加熱或冷卻，加熱熱源為蒸氣或導熱油，冷卻用冷卻水； 所述酶反應器5內部裝有攪拌器、溫度傳感器和pH傳感器，所述酶反應器設有夾套，用于加熱或冷卻，加熱熱源為蒸氣或導熱油，冷卻用冷卻水。
實施例2 本實施例采用實施例1之裝置提取蓖麻油，具體包括以下步驟: (1)粉碎與浸泡:將去殼脫種皮的蓖麻果仁加入粉碎機I中粉碎(干法粉碎)后，送入浸泡罐2，按蓖麻果仁與磷酸緩沖液的質量體積比為l:4g/ml的比例添加磷酸緩沖液，打開浸泡罐2內部的攪拌器以及夾套加熱或冷卻裝置，維持罐內溫度為30°C，浸泡時間4 h，浸泡后的物料送中間Itte I 3 ； (2)酶反應:用輸料泵I4將經步驟(I)浸泡處理的物料從中間貯罐I 3送入酶反應器5，用鹽酸溶液調節浸泡后的漿液的pH值至6.5，加入相當于原料蓖麻果仁質量3%的中性蛋白酶，開啟酶反應器5內部的攪拌器以及加熱或冷卻裝置，維持酶反應溫度為50°C，以100r/min的轉速攪拌酶解4h，然后將混合物料送中間貯罐II 6 ； (3)過濾、離心分離:用輸料泵II7將經步驟(2)酶解后的混合料從中間貯罐II 6送入壓濾機8過濾除渣，過濾壓力先小后逐漸加大，從3 X IO5 一直加壓到5 X IO5,直至將殘渣去除，然后將除渣后的濾液(即酶解液)送中間貯罐II 9，再用輸料泵II 10經轉子流量計11將過濾液送離心機12離心分離，離心機轉速5000r/min，分離出的油相即為蓖麻油，通過測定清油提油率可達62.1%，總油提取率為91.2%。
提油率參照行業標準，通過索氏提取法確定果實含油率，提油率=油脂質量/(蓖麻種仁質量X含油率)X 100%。
實施例3 本實施例采用實施例1之裝置提取蓖麻油，具體包括以下步驟: (I)粉碎與浸泡:將去殼脫種皮的蓖麻果仁加入粉碎機I粉碎(干法粉碎)后，送入浸泡罐2，按蓖麻果仁與磷酸緩沖液的質量體積比為l:3g/ml的比例添加磷酸緩沖液，打開浸泡罐2內部的攪拌器以及夾套加熱或冷卻裝置，維持罐內溫度為35°C，浸泡時間2 h，浸泡后的物料送中間貯罐I 3; (2)酶反應:用輸料泵I4將經步驟(I)浸泡處理的物料從中間貯罐I 3送入酶反應器5，用氫氧化鈉溶液調節浸泡后的漿液的pH至8，加入相當于原料蓖麻果仁質量2%的中性蛋白酶，開啟酶反應器5內部的攪拌器以及加熱或冷卻裝置，維持酶反應溫度為55°C，以150r/min的轉速攪拌酶解6h，酶解后混合物料送中間貯罐II 6 ； (3)過濾、離心分離:用輸料泵II7將經步驟(2)酶解后的混合物料從中間貯罐II 6送入壓濾機8過濾除渣，過濾壓力先小后逐漸加大，從3X IO5 —直加壓到5X 105，直至將殘渣去除，將除渣后的濾液送中間貯罐III 9，再用輸料泵III 10經轉子流量計11將過濾液送離心機離心分離，離心機轉速5000r/min，分離出的油相即為蓖麻油，通過測定清油提油率達48.4%，總油提取率為79.6%。
提油率參照行業標準，通過索氏提取法確定果實含油率，提油率=油脂質量/(蓖麻種仁質量X含油率)X 100%。
實施例4 本實施例采用實施例1之裝置提取蓖麻油，具體包括以下步驟: (1)粉碎與浸泡:將去殼脫種皮的蓖麻果仁加入粉碎機I中粉碎(干法粉碎)后，送入浸泡罐2，按蓖麻果仁與磷酸緩沖液的質·量體積比為1:4 g/ml的比例添加磷酸緩沖液，打開浸泡罐2內部的攪拌器以及夾套加熱或冷卻裝置，維持罐內溫度為35°C，浸泡時間2 h，浸泡后的物料送中間Itte 1 3 ； (2)酶反應:用輸料泵14將經步驟(I)浸泡處理的物料從中間貯罐I 3送入酶反應器5，用鹽酸溶液調節浸泡后的漿液的pH至6.8，加入相當于原料蓖麻果仁1.5wt%的中性蛋白酶和0.5wt%的果膠酶，開啟酶反應器5內部的攪拌器以及加熱或冷卻裝置，維持酶反應溫度為45°C，以130r/min的轉速攪拌酶解4h，酶解后混合物料送中間貯罐II 6 ； (3)過濾、離心分離:用輸料泵II7將經步驟(2)酶解后的混合物料從中間貯罐II 6送入壓濾機8過濾除渣，過濾壓力先小后逐漸加大，從3X IO5 —直加壓到5X 105，直至將殘渣去除，除渣后的過濾液送中間貯罐III 9，再用輸料泵III 10經轉子流量計11將過濾液送離心機離心分離，離心機轉速5000r/min，分離出的油相即為蓖麻油，通過測定清油提油率達36.7%，總油提取率為86.8%。
提油率參照行業標準，通過索氏提取法確定果實含油率，提油率=油脂質量/(蓖麻種仁質量X含油率)X 100%。
實施例5 本實施例采用實施例1之裝置提取蓖麻油，具體包括以下步驟: (1)粉碎與浸泡:將去殼脫種皮的蓖麻果仁加入粉碎機I中干法粉碎，送入浸泡罐2，按蓖麻果仁與磷酸緩沖液的質量體積比為1:4 g/ml的比例添加醋酸緩沖液，打開浸泡罐2內部的攪拌器以及夾套加熱或冷卻裝置，維持罐內溫度為35°C，浸泡時間2 h，浸泡后的物料送中間貯罐I 3; (2)酶反應:用輸料泵I4將經步驟(I)浸泡處理的漿液從中間貯罐I 3送入酶反應器5，用鹽酸溶液調節溶液pH至6.8，加入相當于原料蓖麻果仁1.5wt%的中性蛋白酶和0.5wt%的纖維素酶，開啟酶反應器5內部的攪拌器以及加熱或冷卻裝置，維持酶反應溫度為50°C，以150r/min的轉速攪拌酶解4h，酶解后混合物料送中間貯罐II 6 ； (3)過濾、離心分離:用輸料泵II 7將經步驟(2)酶解后的混合料從中間貯罐II 6送入壓濾機8過濾除渣，過濾壓力先小后逐漸加大，從3 X IO5 一直加壓到5 X 1O5,直至將殘渣去除，控制在3X 105-5X 105范圍，除渣后的過濾液送中間貯罐III 9，再用輸料泵III 10經轉子流量計11將過濾液送離心機離心分離，離心機轉速5000r/min，分離出的油相即為蓖麻油，通過測定清油提油率達40.6%，總油提取率為81.2%。
提油率參照行業標準，通過索氏提取法確定果實含油率，提油率=油脂質量/(蓖麻種仁質量X含油率)X 100%。
權利要求
1.一種水酶法提取蓖麻油的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)粉碎與浸泡:將去殼脫種皮的蓖麻果仁加入粉碎機中粉碎后，送入浸泡罐加磷酸緩沖液或醋酸緩沖液，攪拌浸泡； (2)酶反應:將經步驟(I)浸泡處理的物料送入酶反應器，調節浸泡后的漿液的pH值為5-8，加入相當于原料蓖麻果仁質量0.5-5%的酶，在40-60°C水浴中以100_150r/min的轉速攪拌酶解2-8小時； 所加入的酶為中性蛋白酶、或者中性蛋白酶與果膠酶的混合物、或者中性蛋白酶與纖維素酶的混合物； (3)過濾、離心分離:將經步驟(2)酶解后的混合料經壓濾機壓濾除渣，再將除渣后的濾液送離心機離心分離，離心完畢后，分離出上層清油即為蓖麻油； 壓濾機壓濾條件為:過濾壓力3X 105-5X 105pa ； 離心機離心分離轉速為:4000-6000r/min。
2.根據權利要求1所述的水酶法提取蓖麻油的方法，其特征在于，步驟(I)中，蓖麻果仁所用粉碎方法為干法粉碎。
3.根據權利要求1或2所述的水酶法提取蓖麻油的方法，其特征在于，步驟(I)中，浸泡的條件為:料液質量體積比優選l:2-7g/ml，浸泡時間l_6h，溫度20_50°C。
4.根據權利要求3所述的水酶法提取蓖麻油的方法，其特征在于，料液質量體積比為1: 4g/ml，浸泡時間4h，溫度30 0C ο
5.根據權利要求1或2所述的水酶法提取蓖麻油的方法，其特征在于，步驟(2)中，調節浸泡后的衆液的pH值的酸液為硫酸溶液或鹽酸溶液，堿液為氫氧化鈉溶液或食用堿溶液。
6.根據權利要求1或2所述的水酶法提取蓖麻油的生產方法，其特征在于，步驟(2)中，加入相當于原料蓖麻果仁質量3 - 4%的酶。
7.根據權利要求1或2所述的水酶法提取蓖麻油的方法，其特征在于，步驟(3)中，離心機離心分離轉速為4000 — 6000r/min。
8.根據權利要求1或2所述的水酶法提取蓖麻油的方法，其特征在于，步驟(2)中，中性蛋白酶和果膠酶的混合酶中，中性蛋白酶和果膠酶的質量比為3-4:1。
9.根據權利要求1或2所述的水酶法提取蓖麻油的方法，其特征在于，步驟(2)中，中性蛋白酶和纖維素酶的復 合酶中，中性蛋白酶和纖維素酶質量比為3-4:1。
10.一種實施權利要求1 一 7之一所述水酶法提取蓖麻油的生產方法的裝置，其特征在于，包括粉碎機、浸泡罐、中間貯罐1、輸料泵1、酶反應器、中間貯罐I1、輸料泵I1、壓濾機、中間貯罐II1、輸料泵II1、轉子流量計、離心機、產品貯罐；所述粉碎機出口與浸泡罐進口相連，浸泡罐出口與中間貯罐I進口相連，中間貯罐I出口通過帶有輸料泵I的管道與酶反應器上部進口相連，酶反應器底部出口與中間貯罐II進口相連，中間貯罐II出口通過帶有輸料泵II的管道與壓濾機進口相連，壓濾機出口與中間貯罐III進口相連，中間貯罐III底部出口通過帶有輸料泵II1、轉子流量計的管道與離心機的進口相連，離心機的油相出口與產品貯罐的進口相連； 所述浸泡罐和酶反應器裝有攪拌器、溫度傳感器和pH傳感器； 所述浸泡罐和酶反應器設有夾套，用于加熱或冷卻，加熱熱源為蒸氣或導熱油，冷卻用冷卻水。
全文摘要
一種水酶法提取蓖麻油的方法及裝置，該方法包括以下步驟(1)粉碎與浸泡；(2)酶反應；(3)過濾、離心分離。本發明還包括水酶法提取蓖麻油的裝置。本發明工藝簡便，設備簡單，操作條件溫和，提取溫度低，無需利用有機溶劑輔助提取，可以綜合利用蓖麻籽中的油脂和蛋白資源，提高蓖麻果實出油率和油脂質量。
文檔編號C11B1/00GK103146469SQ20131010457
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者蔣麗娟, 羅明亮, 李昌珠, 李培旺, 陳景震, 申愛榮, 楊艷, 劉強, 尹翔, 李熳, 易心鈺, 陳韻竹 申請人:中南林業科技大學