米糠是稻米加工中的副產物,一般為稻谷量的4%~6.5%,為糙米量的6%~8%[1]。作為稻谷加工過程中的副產物米糠,每年的產量達1400萬t以上。米糠含油量為15%~22%,相當于大豆的含油量。米糠油是一種營養豐富的食用油,是國內外公認的營養保健油[2]。然而,目前我國的米糠油年產量不足12萬,t大部分米糠資源用作畜禽飼料,造成了資源的極大浪費。因此,大力開發利用米糠資源,對于我國增產油脂,緩解食用油供需矛盾以及增加米糠的附加值都有著十分重要的現實意義。

1、米糠的物理特性

      米糠富含脂質、蛋白質、礦物質、維生素、菲汀、胰蛋白酶抑制劑、脂肪酶和植物凝血素(血細胞凝血素),是一種寶貴的油料資源。米糠非常容易變質,儲存性極差,主要原因是米糠中含有多種酶,而脂肪酶及脂肪氧化酶則是影響米糠穩定性的兩種主要酶類[2]。在適宜的條件下,脂肪酶可促使米糠中的油分解成甘油和游離脂肪酸,導致米糠酸值升高,進而由于脂肪氧化酶催化游離不飽和脂肪酸引起氧化變質,產生哈喇味。研究結果表明,脂肪酶在水分12%~15%,溫度35~40e,pH7~8時表現出較強的活性[3]。米糠新鮮程度與出油率和精煉率有如表1所示的關系。

2、米糠的穩定化預處理

      由于新鮮米糠極易氧化酸敗,進而影響其綜合利用價值,所以必須先進行穩定化預處理,以有效抑制和鈍化米糠解脂酶的活性,同時減少營養成分的損失。其穩定化處理方法包括冷藏法、微波法、輻射法、介電加熱法、化學處理法、熱處理法和膨化法等。根據國內外資料報道,利用膨化法抑制和鈍化解脂酶,穩定米糠酸值已成為唯一可行的工業化技術,并可保持其營養價值。經膨化法處理的米糠,保質期可達到1年。常溫下存放2~3個月,酸值(KOH)升高不超過3mg/g,常溫下存放1年,酸值(KOH)穩定在10mg/g以下,解脂酶的殘酶活力小于4%[3]。

3、米糠膨化工藝及操作要點

3.1 工藝流程[4,5]

3.2操作要點

3.2.1  糠粞分離  

      稻谷在加工過程中或米糠在運輸過程中經常會混入一些鐵釘、螺絲、鐵屑等金屬雜質,這些鐵雜會使后續工序中的膨化機榨螺造成嚴重的磨損甚至損壞,并可能堵塞膨化機出料模孔的孔隙,造成榨膛壓力極度升高,從而影響膨化效果,嚴重時還可能造成安全事故。因此,物料在進膨化機前必須將鐵雜除凈。無動力永磁筒是具有高磁場強度的永磁體,除鐵效率高,當物料從進料口進入時,鐵類雜質能夠自動被吸附到永磁體表面,從而達到分離目的,是當前油料加工中的首選除鐵設備。

      從膨化機出來的米糠水分太大,溫度太高,需要將水分調整至7%~9%,溫度50~60e,以滿足浸出的要求,平板烘干機是目前常用的設備。

4、膨化米糠的浸出工藝及操作要點

      膨化米糠浸出的工藝與設備和其他油料類似,整個過程也分為物料浸出、濕粕脫溶、混合油蒸發和溶劑回收4大工段,下面對各工段的操作要點分別加以說明。

      由于膨化米糠在烘干及后續的刮板機輸送過程中易被鏈條磨碎,產生大量的粉末,從而大大降低溶劑的滲透率,使粕中殘油率升高。因此,在設計平轉浸出器時,料格不宜過高,料層一般控制在1.3m左右,而且浸出時間要延長,一般要大于2h。設計處理量相當于加工大豆坯的113~115倍。另外,在料坯浸出過程中,粉末不可避免地會通過柵板間隙進入到油斗中,如果長時間積聚,會造成出油口混合油管堵塞,抽不出混合油,影響生產的正常進行。針對這一問題,可在浸出器的每個油斗內安裝一個反沖管,與每臺循環泵的出口管路相連接,在生產過程中,經常打開反沖管的控制閥門,將油斗內的粉末沖起來,與混合油一起通過循環泵打入浸出器料層上面,通過料層的自濾作用,減少粉末進入油斗的量,從而保證生產的正常進行。

4.2.2  脫溶工段

      從浸出器出來的米糠濃混合油中一般含有3%~5%的固體雜質(主要是粕粉),這些固體雜質會在蒸發器的管壁上形成污垢,降低傳熱效果,在蒸發和汽提的過程中容易產生大量的泡沫而引起液泛現象,同時由于高溫的作用,容易炭化,使毛油色澤加深,降低精煉率。因此,混合油中的粕粉應在蒸發前盡可能的除去。目前通常先采用兩臺立式混合油罐串聯的方式,利用粕粉與混合油密度的不同,依靠重力作用自然沉降而得以分離。一般沉降時間大于40min。經沉降分離后的混合油再由泵打入連續式過濾器進一步分離,從而保證混合油的含雜量達到要求。由于浸出米糠的浸出器比處理其他同等規模油料的浸出器要大,相應的循環量也應增大,這就要求增大新鮮溶劑噴淋量,從而使混合油濃度相應降低,因此在設計蒸發器時其面積也要相應增大。另外,很重要的一點就是由于混合油濃度較稀,當受熱時,溶劑會急劇蒸發膨脹而快速上升,因此蒸發器的列管不宜過長,一般為4~5m,否則不利于升膜,影響蒸發效果。在具體蒸發操作時,還應保證混合油連續而穩定的流量,并且保證進入蒸發器的混合油的溫度接近于開始沸騰產生氣泡時的溫度(即泡點),這樣有利于拉膜,增強蒸發效果,使蒸發系統達到最佳的工作狀況。