铁核桃深加工中试生产工艺实践

　　摘要: 铁核桃具有较高的营养和商业价值，然而目前缺少对其深加工的生产工艺。以铁核桃为试验材料，结合我院已建立的铁核桃粉碎脱壳、压榨制油及速溶蛋白粉制备的中试生产线进行工艺实践。结果表明，铁核桃出仁率达 95% 以上，压榨出油率达 85% 以上，脱脂粕粉中残油降至 1% 以下，制备的铁核桃速溶蛋白粉的蛋白质含量达 82% 。生产过程中的副产物可直接应用于其他相关产品的研发，提高了铁核桃资源的综合利用水平。

　　本文源自缪福俊; 魏冰; 刘润民; 邱立明; 宁德鲁， 中国油脂 发表时间：2021-05-20

　　关键词: 铁核桃; 核桃油; 速溶蛋白粉; 中试生产线

　　铁核桃( Juglans sigillata) 主要分布于我国西南地区，为优质的食用油原料[1]。铁核桃仁含油脂 50% ～ 60% 、蛋白质 15% ～ 20% ，铁核桃油中富含多种生理活性物质，如功能性脂肪酸、维生素 E、磷脂、褪黑素、黄酮、角鲨烯等，具有抗氧化、抗炎、预防心脑血管疾病、健脑等功效[2 - 5]。然 而，铁核桃果壳坚硬，果仁不易取出，限制了铁核桃资源的综合利用。在民间，一般通过手工去除铁核桃壳后进行螺旋压榨制油，不能规模化生产，而且压榨后的饼常被作为饲料、肥料或丢弃，附加值较低。若能解决铁核桃脱壳问题，其压榨制油经济效益可观[6]。研究表明，核桃饼中蛋白质含量达 50% ，富含 18 种氨基酸( 有 8 种为必需氨基酸) ，为优质的植物蛋白资源[7 - 8]。铁核桃蛋白酶解后的多 肽 具 有 多 种 药 理 作 用，具备一定的商业价值[9 - 10]。

　　目前对于大豆、花生等油料的压榨制油及其分离蛋白的规模生产技术已成熟，但对于铁核桃的综合利用开发还缺少相关技术支撑。因此，本文以铁核桃为原料，结合我院已建立的中试生产线，形成了铁核桃粉碎脱壳、压榨制油、精炼、亚临界萃取、速溶蛋白粉制备等关键工艺技术。通过实践，提高了铁核桃资源的综合利用水平。

　　1 铁核桃原料及深加工中试生产线

　　铁核桃原料购于云南省大理市当地市场，铁核桃的含油率为 16% ，含水率为 4. 05% 。铁核桃深加工中试生产线在云南省林业和草原科学院云南省木本油料工程技术研究中心，包括铁核桃原料粉碎脱壳、压榨制油和蛋白粉制备工艺，主要由粉碎脱壳机、油脂压榨、亚临界萃取、蛋白粉制备等成套设备组成。

　　2 铁核桃深加工中试生产工艺实践

　　2. 1 工艺流程( 见图 1)

　　2. 2 铁核桃压榨制油及精炼工艺实践

　　2. 2. 1 铁核桃粉碎脱壳

　　针对铁核桃壳坚硬，仁不易取出，本团队设计并研发了适用于铁核桃的粉碎脱壳机，见图 2。

　　铁核桃粉碎脱壳机主要由进料槽、粉碎室、传动装置、内筛板、出料口、电机室等部件构成。通过电机带动旋转传输装置带动旋转刀片组，当铁核桃原料经进料槽进入粉碎室后，通过高速旋转的旋转刀片组和粉碎室内固定刀片之间( 间距可根据铁核桃大小进行调节) 剪切对物料进行粉碎，之后粉碎铁核桃在重力和旋转离心力的作用下通过内筛板进行筛分，仁将会被完全粉碎通过内筛板( 孔径口大小可调换) 经铁核桃仁出料口流出，未被完全粉碎的壳大颗粒不能排出，当打开铁核桃壳出料口上固接有的活动挡板，在旋转力的作用下铁核桃壳颗粒流向铁核桃壳出料口排出。通过该粉碎脱壳机，铁核桃的出仁率达 95% 以上，处理能力为 200 kg /h，粉碎后的铁核桃仁中残留的果壳颗粒很少，可直接进行压榨制油。调整粉碎室内固定刀片与旋转刀片间距，进一步将铁核桃碎壳粉碎成细粉，可用于活性炭、培养基质、摩擦剂、黄酮提取等相关产品的研发。

　　2. 2. 2 铁核桃低温压榨

　　为了保证铁核桃蛋白不变性，采用全自动立式液压榨油机( 6YY - 280 型，山东沂水阳东机械有限公司) 对粉碎脱壳后的铁核桃仁进行低温压榨制油 ( 温度为室温，压力 48 MPa，包饼厚度 8 ～ 10 cm，时间 2 ～ 4 h) ，为进一步减少饼中残油，将饼粉碎后可进行二次压榨，出油率达 85% 以上。压榨后的毛油经压滤机( BMY5 /500 - UB 型，杭州科滤机械制造有限公司) 过滤去除杂质后暂存于油罐。

　　2. 2. 3 铁核桃油精炼

　　首先对铁核桃毛油含水量、酸值、过氧化值、皂化值等理化指标进行检测，根据核桃油质量标准进行相关精炼工艺设计。采用本中心木本油脂精炼中试生产线对铁核桃毛油进行精炼，主要包括脱酸 ( 食品级 NaOH，60 ℃，搅拌反应 30 ～ 60 min，沉降 10 ～ 12 h) 、脱胶( 食用盐，80 ℃，20 ～ 30 min) 、脱水 ( 85 ℃，真 空 度 0. 09 MPa，20 ～ 30 min ) 、脱 臭 ( 220 ℃，2 ～ 4 h) 、脱蜡( 4 ℃，48 ～ 72 h) ，精炼完成后，进行相关指标检测，合格后进行充氮包装。

　　2. 3 铁核桃饼残油亚临界萃取工艺实践

　　一般经液压榨油机压榨制油后的饼残油较高 ( 10% ～ 15% ) ，会影响蛋白粉的提取，在提取蛋白粉之前需将饼中的残油去除。采用本中心亚临界萃取中试生产线对铁核桃饼进行残油提取。首先，将饼粉碎并过筛( 孔径≤3 mm) ，按一定的料液比放入萃取罐中进行萃取( 溶剂为丁烷，温度 45 ℃，压力 0. 4 MPa，时间 30 min，次数 3 次) ，然后进行真空脱溶，对萃取获得的毛油按 2. 2. 3 精炼工艺进行精炼。经亚临界萃取后获得铁核桃脱脂粕粉，其残油为 0. 84% ，蛋白质含量为 52. 34% 。

　　2. 4 铁核桃速溶蛋白粉制备工艺实践

　　为进一步获得铁核桃速溶蛋白粉，采用本中心设计建立的核桃蛋白粉制备中试生产线对铁核桃脱脂粕粉进行蛋白粉制备工艺实践。该中试生产线由中粮工科( 西安) 国际工程有限公司安装完成，主要包括萃取罐、胶体磨、浆液罐、中和罐、卧螺离心机、 均质机、浓缩罐和喷雾干燥器等设备( 见图 3) 。

　　2. 4. 1 萃取

　　铁核桃脱脂粕粉( 过 0. 250 mm( 60 目) 筛) ，与水按一定料液质量比( 1∶ 10 ～ 1∶ 12) 加入萃取罐中，打开胶体磨进行循环磨浆，增加蛋白质溶出率，通过食品级碱液( NaOH) 调节萃取罐中溶液 pH 至 9. 0 进行碱溶( 搅拌速度 60 r/min，温度 45 ℃，时间 30 min) 。

　　2. 4. 2 离心

　　泵入浆液罐中，经卧螺离心机进行固液分离，液相流入中和罐，固相从卧螺离心机底部排出。

　　2. 4. 3 中和

　　对中和罐中的蛋白溶液进行中和( 搅拌速度 60 r/min，食品级盐酸调节 pH 至 7. 0，温度 45 ℃，时间 20 min) 。

　　2. 4. 4 脱色

　　加入脱色剂( 膨润土、活性炭或硅藻土) 进行脱色 ( 温 度 50 ℃ ，搅 拌 速 度 60 r/min，时 间 30 min) 。

　　2. 4. 5 过滤、浓缩

　　通过压滤机过滤。将过滤后的溶液泵入浓缩罐中进行浓缩( 温度 80 ℃，真空度 - 0. 08 MPa，时间 2 ～ 5 h) ，固形物含量在 20% ～ 30% 时停止浓缩。

　　2. 4. 6 均质

　　浓缩液经高压均质机进行均质( 时间 30 min) 。

　　2. 4. 7 喷雾干燥

　　均质液经加料蠕动泵，按一定流量泵入喷雾干燥器内( 进风温度 180 ℃，排风温度 80 ℃ ) 进行喷雾干燥，获得铁核桃速溶蛋白粉。经测定，所得铁核桃速溶蛋白粉的蛋白质含量为 82% ，速溶性好，可广泛应用于饮料及速溶产品中。

　　3 铁核桃综合利用经济效益分析

　　目前，市场上铁核桃价格为 3 000 元/t，每吨原料可得压榨铁核桃油 110 kg、速溶蛋白粉 25 kg、渣粉 40 kg、铁核桃壳粉 700 kg。按目前市场价计算，铁核桃油 150 元/kg，铁核桃速溶蛋白粉 120 元/kg，渣粉 10 元/kg，铁核桃壳粉 3 元/kg，铁核桃经综合利用后产生的价值为 22 000 元/t，铁核桃原料加工的相关成本为 6 000 元/t，毛利润可达 16 000 元/t。可见，综合利用后可提高铁核桃附加值，经济效益可观。

　　4 结 论

　　本文通过铁核桃压榨制油及速溶蛋白粉生产工艺实践，给出了适用于铁核桃综合利用的相关生产工艺流程及成套设备。所设计的铁核桃粉碎脱壳机，实现了铁核桃壳仁快速分离，使铁核桃出仁率达 95% 以上。铁核桃仁经低温压榨后，出油率达 85% 以上。亚临界低温萃取铁核桃饼中油脂，使其残油降至 1% 以内。碱溶萃取制备的铁核桃速溶蛋白粉的蛋白质含量达 82% 。通过该工艺实践，提高了铁核桃综合利用的经济效益，解决了铁核桃资源浪费、附加值低等问题，为后期相关产品的研发提供了依据。