新型混合溶剂菜籽油浸出关键技术及设备的开发与转化

发布时间:2015-04-17

　　所属高新技术领域：  先进制造

　　属其他学科、专业领域：  油脂加工

　　单位名称：  国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院

　　单位性质：  企业

　　推荐单位：  国家粮食局

　　成果简介：

　　1.1科技成果简介

　　课题名称：新型混合溶剂菜籽油浸出关键技术及设备的开发与转化；

　　课题立项编号：2011GB24490002；

　　研究日期：2011年4月至2013年4月

　　本项目从2011年6月22日国家科技部国科发农字（2011）237号文件批复立项以来，经过二年的实施，已经全面完成了项目合同要求的各项技术经济指标，对新型混合溶剂浸出菜籽饼油的相关技术及设备，通过不断试验，并对设备进行优化设计及改进，已经具备开发10吨/日菜籽饼浸出生产线的关键技术及装备的能力，可以达到浸出粕残油≤1.0%，浸出粕残溶≤500ppm，溶剂消耗≤5.2kg/t料，蒸汽消耗≤560kg/t料。本课题在执行期间获得《混合溶剂萃取冷榨脱皮菜籽饼油的方法》（专利号ZL200810150450.3）国家技术发明专利1项，发表论文《异丙醇-环己烷-水混合溶剂浸出菜籽饼溶剂的分离回收工艺研究》1篇。该项目并于2012年被科技部评为“国家火炬计划产业化示范项目”。

成果创新性：

　　1.2创新性

　　本项目将连续化新型混合溶剂浸出菜籽饼油技术和设备、高效异丙醇浓缩技术和设备相结合，在生产菜籽油的同时得到高质量的菜籽粕。该技术具有以下创新性：

　　（1） 采用连续化新型混合溶剂浸出技术生产出高质量的菜籽油的同时得到高质量的菜籽粕，有效提高了菜籽的综合利用效力。

　　（2） 采用自主开发设计的薄料层脱溶技术，可在脱除菜粕中的溶剂的同时，有效减少了蛋白的热变性，极大改善了菜籽粕的色泽，为扩展菜籽粕应用提供了保证。

　　（3）将二次长管蒸发设备与外循环浓缩设备相结合应用于溶剂回收工艺，溶剂回收能力和效率显著提高。

　　（4）采用液液萃取技术对混合油进行初步分相除杂，不但使异丙醇和环己烷得到初步分离，同时除去了环己烷混合油杂质，提高了浸出毛油的质量。

　　（4）采用盐效萃取新工艺取代传统的精馏工艺回收利用异丙醇，不但降低了能耗，而且节省了设备投资，使该工艺更具推广应用价值。

成果独占性：

　　1.3独占性

　　采用新型混合溶剂浸出菜籽饼油的技术是国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院自主开发的，并且已获得了一项国家发明专利（混合溶剂萃取冷榨脱皮菜籽饼油的方法：专利号ZL200810150450.3）。本项目技术通过陕西省科学技术信息研究所科技查新中心进行了技术查新， 查新结果表明，在国内相关的文献报道中，除了我院发表的相关文献及专利公告外，国内还没有采用新型混合溶剂-异丙醇与环己烷混合溶剂浸出菜籽饼油的相关研究和文献报道。

　　该项目知识产权归国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院所有。

　　成果盈利性：

　　1.4盈利性

　　该工艺选用的新型混合溶剂具有安全、无毒性，来源广泛，具有可再生性，解决了目前浸出溶剂存在的安全性问题，同时具有浸提效率高等诸多优点，是一种理想的浸出工艺。

　　成果持续性：

　　1.5持续性

　　该工艺选用的新型混合溶剂，在满足浸出生产要求、提高了生产效率，为油脂浸出工艺提供了一种安全、有效的浸提方法。具有广阔的推广前景和良好的社会效益、生态效益。

成果先进性：

　　1.6先进性

　　植物油浸出技术的发展从19世纪中叶至今已有150多年的历史，一个世纪以来，多种油脂浸出溶剂曾因其毒性问题，或安全卫生问题，或对食品品味影响，或废气排放等原因被剔除并严格禁止使用，符合理想条件浸出溶剂至今仍未能找到。目前，全球制油厂大多采用正己烷作为浸出溶剂，因其溶解度优异，且价格低廉，供作植物油浸出之用，虽仍不理想，但尚可接受。然而，随着科技进步，经济发展，人们对自身生存环境和生活质量有更新更高要求，越来越重视食品品质和作业安全及环境保护等问题。近年来，人们对现行使用溶剂，因其对人类健康和环境影响，正不断提出质疑。例如，其闪火点较低，易引起爆炸与灾害，影响作业安全性；或因废气排放而污染大气，影响人体健康等。经多年调查研究之后，l990年美国清洁空气法案(Clean Air Act)已正式将浸出用的正己烷列为l89项污染空气有害物质(Hazard Air Pollutants，HAPs)之一，认定人体暴露于正己烷蒸汽下，会影响中枢神经系统及运动神经细胞。美国环保局(EPA)已提议自2004年始限制溶剂浸出油厂排放正己烷量，传统的油脂浸出技术正因此受到严峻挑战。正己烷是由石油馏分中分出的，伴随着全球石油资源的日益缺乏，作为一种不可再生的资源，正己烷也会越来越珍贵。因此各国都在积极寻找符合浸出要求、安全、经济、环保且为可再生资源的新型浸出溶剂。

　　国内外在新型浸出溶剂的选择上已作出了大量的研究并取得了一定的成果。例如，美国研究机构在新型溶剂选择方面，已对65种可选择的溶剂作了比较，主要侧重于短碳链的醇类（乙醇与异丙醇）与正己烷以外的短侧链的烃类化合物（如异己烷）。美国食品和药物管理局(FDA)更倾向于采用醇类作为浸出用溶剂。在加工工艺方面，美国德克萨斯大学进行以异丙醇作为替代溶剂工艺的可行性研究取得突破性成果，其相关内容已在美国油脂化学学会(AOCS)会刊曾有多次报导和评论。目前国内对新型浸出溶剂选择上主要还处于研究性阶段，然而伴随着我国经济的发展，人民健康意识的不断提高，对生存环境更加关注，对绿色食品有了更高的要求，我国新型油脂浸出技术的发展必然会加快进行。

　　本技术是根据异丙醇安全、无毒性，为可再生能源，且对油脂的溶解性较强的特点，同时吸收醇类和烷烃类溶剂的浸提优点，选择异丙醇与环己烷混合溶剂为浸出溶剂对菜籽饼油进行浸出。这是因为异丙醇具有良好的可再生性，可以直接从植物中制取。在醇类中，异丙醇具有气化潜热最低、对油脂溶解度较高、溶解度随温度变化的幅度比乙醇小、易于采用冷却分离的方法分离混合油和回收溶剂、能耗较低等优点。油菜籽中含有菜籽多糖等极性物质，异丙醇极性较强，经异丙醇浸出，菜籽多糖等极性物质会随油脂进入混合油中，混合油中糖等物质大量的存在将给混合油的蒸发分离带来极大困难，而非极性溶剂能减少此类物质的浸出并提高浸出效率。并且用异丙醇作替代溶剂，蒸发条件与现有油脂浸出蒸发设备差别较大，需要对设备进行大的改造。因此，选择一种适合现有浸出设备，有较高浸出效率，对糖份等极性物质具有较低浸出能力的溶剂成为研究的重点。经大量试验研究发现，采用异丙醇和环己烷的混合溶剂对菜籽饼进行浸提，所得毛油中的杂质较单一使用异丙醇减少2.6%；残油率较单一使用正己烷减少0.56%，较异丙醇减少0.17%。这说明极性溶剂和非极性溶剂的混合使用能很好的抑制饼粕中极性物质的浸出，减轻实际生产中的工作负荷，且能有效提高浸出油产量。本项目以异丙醇与环己烷混合溶剂为浸出溶剂，特定条件下，可使菜籽饼的含油降到1%以下，且毛油品质好，饼粕残油低，即提高了生产效率，节约了能源，同时为油脂浸提工业提供了一种安全的、有效的浸提方法，为新型溶剂的选择提供了一种新的思路和方向。

　　成熟度：  其他

　　市场分析：

　　2.1市场分析

　　本技术是根据异丙醇安全、无毒性，为可再生能源，且对油脂的溶解性较强的特点，同时吸收醇类和烷烃类溶剂的浸提优点，选择异丙醇与环己烷混合溶剂为浸出溶剂，在一定工艺条件下，可使菜籽粕中残油降到1%以下，且浸出油品质量较佳。该技术采用的新型混合溶剂，在满足浸出生产要求、提高了生产效率、为油脂浸出工艺提供了一种安全、有效的浸提方法，与传统浸出工艺相比较具有很强的市场竞争力。该技术的突出优点体现在对目前传统的浸出工艺和设备没有较大的变化，只是在溶剂分离、回收等方面进行了改进和创新即可实现，易于今后在油脂行业进一步推广和应用；该工艺选用的新型混合溶剂具有安全、无毒性，来源广泛，具有可再生性，解决了目前浸出溶剂存在的安全性问题，同时具有浸提效率高等诸多优点，是一种理想的新型浸出工艺。

　　商业模式分析：

　　2.2商业模式分析

　　我院自主研发且获得了国家专利的新型混合溶剂浸出菜籽饼油的技术成果如在我国油脂行业得到有力推广，实现大规模工业生产，将为消费者提供更安全、健康、营养、优质的食用油，对于促进我国油脂行业向安全、健康、环保的方向发展具有重大意义，同时有利于促进油脂加工企业降低加工成本，提高市场竞争力。因此，社会效益十分显著。

营销状况：

　　2.3营销状况

　　新型溶剂浸出制油技术是油脂加工业向安全、健康、营养、绿色、环保方面发展的必然趋势，是建设和谐社会的需要，近年来正处于迅速优化发展阶段。该项目成果如在我国油脂行业得到推广，一旦实现大规模工业生产，将为消费者提供更安全、健康、营养、优质的食用油，为油脂加工企业找到了可替代传统浸出溶剂的一种新的思路和方向，为促进我国油脂行业向安全、健康、环保等方向发展具有很好的促进作用。

　　由于该项目的技术优势和可观的环保效益，转化成功后将成为油脂浸出新技术的示范生产线，为该技术在油脂加工中的广泛应用提供工业化生产经验，并将在油脂加工企业中推广应用。

　　拟采取的转化方式：  技术转让

　　应用推广的已投入情况：  292.52万元

　　资金需求额：  500-1000万元

　　融资用途：  其他：技术及设备开发

　　核心管理团队人员情况：

　　核心管理团队人员情况

　　曹万新，院长，48岁，硕士，研究员，国家注册咨询(投资)工程师，现任国家粮食局西安油脂科研设计院副院长，主管科研开发工作。《中国油脂》杂志编委，中国粮油学会油脂专业分会常务理事。     

　　曹万新研究员一直在科研一线从事研究工作，特别是在科研成果尽快转化生产力方面，积极实践，不断探索，积累了丰富的经验。其参与项目取得了很好的经济效益和社会效益，走出了加快科研成果产业化实施的路子。较典型的项目主要有：

　　主持完成的《超滤膜法提取精制茶皂素技术》获得国家发明专利。该成果首创了将高新技术超滤膜法应用于提取精制油茶皂甙。该技术简化流程，不采用有机溶剂，不污染环境，节约能源，提高了油茶皂甙的纯度和操作安全性，降低了设备投资和运行成本，符合绿色食品研究方向，应用前景良好。

　　主持完成《利用豆粕提取高含量的大豆异黄酮、大豆皂甙》技术。该项目优化低温动态提取，树脂吸附溶剂萃取工艺，特别在溶剂选用，分离精制上有创新，具有能耗低、溶耗小、得率高、操作简便、安全性好、资源利用率高等优点，各项指标达到国际先进水平。此项技术在国内开发较早，并在一定时间内领导了国内大豆综合研发的方向，深得业内注目。

　　主持完成《异构化法合成共轭亚油酸工艺技术研究》。该技术水平国内领先，现已产业化实施，目前正在进行产品出口工作。1996年完成的《大豆蛋白氨基酸粉生产工艺》技术，获得了国内贸易部科技进步三等奖，并在无锡产业化实施，年产大豆氨基酸300吨。主持开发了保健油生产技术，微胶囊化粉末油脂生产等技术，目前已转让至内蒙古包头金鹿油脂公司、湖南金健米业股份公司、新加坡郭兄弟粮油私人有限公司等企业，产品已上市。该开发研究项目在国内进行的较早，并很成功。

　　曹万新研究员具有深厚的油脂专业理论基础，思维敏捷，能把握科研选题，引导科研方向。十分注重对青年技术人员的培养和指导。在他的带领下，西安院已形成了一支有合理的专业结构、善于解决复杂技术问题、人人奋发向上的科研群体，目前西安院油脂研发能力和水平处于行业领先地位。

　　治理结构：

　　5.1治理结构

　　国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院属于科研院所整体转制企业，目前隶属于中粮集团有限公司。

　　管理结构：

　　5.2管理结构

　　单位根据现代企业的运行原理，实行了责权明晰，充分调动人主观能动性的管理体系。以管理科学化、规范化、制度化、现代化为指导思想建立了完善的管理制度，现有财务部、办公室、后勤保障部、油料加工研究所、油脂深加工研究所、检测中心、土建设计所、杂志社等业务部门。各部门内部建立了规范的规章制度，部门之间相互合作，实现单位良好的管理运行体制。

　　单位属科研院所整体转制企业，无银行贷款。

　　经过我院科研人员的共同努力，所完成的科技成果中近百项获得国家、省部和地市级以上各类科技奖励。如核桃制油新工艺获得国内贸易部科技进步奖三等奖，YJHT系列环型油脂浸出及负压蒸发工艺成套设备获国内贸易部科技进步奖三等奖，300T/D环型浸出器负压蒸发新工艺及其成套设备获河南省科技进步奖三等奖，沙棘籽油制取方法获得陕西省专利金奖等。

　　评价机构：  国家粮食局

　　评价方式：  验收

　　评价日期：  2013年12月5日

　　评价意见：

　　7.3评价意见

　　2013年12月5日，受科技部委托，国家粮食局流通与科技发展司组织专家在西安市对西安油脂科学研究设计院承担的2011年农业科技成果转化资金项目“新型混合溶剂菜籽油浸出关键技术及设备的开发与转化”（2011GB24490002）进行了验收。专家组听取了项目组的汇报，审阅了有关资料，考察了生产现场，经过质询、讨论，形成验收意见如下：

　　一、项目组提供的验收材料齐全，符合验收要求。

　　二、项目实施期间采用连续化新型混合溶剂浸出生产工艺，建成一条日处理10吨菜籽饼中试生产线并进行了批量生产；通过对新型混合溶剂菜籽油浸出关键技术及设备的开发与转化，主要技术指标和产品指标达到了项目合同书的要求；本项目在新型混合溶剂菜籽饼浸提、反萃取混合油分离、盐效萃取溶剂回收技术方面的研究与转化具有创新性。项目开发的新型混合溶剂油脂浸出工艺是一种安全有效的油脂制取技术，推广应用前景广阔。

　　三、项目执行期内，经济效益已达到合同书要求，经济效益前景良好。

　　四、项目资金使用和管理规范，符合国家有关财务规定。

　　专家组认为，该项目已经完成了合同书规定的各项任务和考核目标，一致建议通过验收。