蓖麻籽单轴压榨制油临界压缩比模型构建及计算

蓖麻籽是一种重要的高含油(约50%)、高含蛋白(约15%)和低含水(约6%)的工业油料,采用单轴冷态压榨制油的方式能保证饼中蛋白质的低变性程度,其后续环节多辅以溶剂浸提,以提高油料的出油率。对于冷态压榨过程,其中的临界压缩比一定程度上反映了预压制油的极限能力。直筒压榨时,受到轴向压力的作用不断被压缩,使其细胞被破坏,最终油从细胞中迁移析出并不断聚集,当油的数量达到某一临界值时便从榨筒孔壁中渗出并逐渐成股连续流出,榨筒底部流出的量远多于上部,压榨完成后,榨饼成为固结体系,成为半固态饱和物料,残余应力的存在导致榨饼与榨筒壁间存在极大的摩擦力,是影响低功耗、机械化分离的关键所在。笔者应用自制带压力数据采集系统的微型直筒式压榨试验装置,研究压榨压力、压榨速度和保压时间对蓖麻籽压榨出油率的影响;在此基础上,依据产油价值等于耗能价值,分别构建了蓖麻籽单轴压榨制油临界压缩比模型;根据出油率结果,求解得到完整蓖麻籽的临界压缩比为6.2,碾碎蓖麻籽的临界压缩比为3.6。研究结果可为蓖麻压榨机的设计及压榨实践操作提供可靠的数据支撑。     

温度对蓖麻籽压榨制油的影响

以蓖麻籽为原料进行螺旋压榨,研究了入料温度对其出油率及粘度的影响。结果表明:入料温度对蓖麻油的动力粘度及油脂品质均有显著影响,理论最佳入料温度为70.8℃,此时蓖麻籽出油率可达62%;当入料温度达到70℃时,蓖麻油粘度很低,饼残油率较低,油脂颜色变浅及酸值降低。因此,入料温度的调控对于提高油料压榨制油的效率及其质量具有重要意义。     

蓖麻籽单轴压榨制油过程中压缩比与残油率曲线拟合及其数学模型

蓖麻籽是一种重要的高含油、低含水工业油料,粉碎后进行单轴压榨时,随着压缩比增大或压榨速度的降低,饼粕的残油率总体呈降低趋势。压榨速率对蓖麻籽饼粕残油率影响较大,一定压缩比时,速率越大残油率越高;在相同压缩比下,多次压榨相对单次压榨可以达到更低的残油率。通过压榨曲线拟合,建立了压缩比与残油率的数学模型,确定了模型参数并进行误差分析。结果表明,模型模拟值与实测值在一定程度上是吻合的,平均误差约为1%。     

油料冷态压榨过程中油脂迁移速率影响因素分析

针对油料压榨制油过程中的流体流速模型,分析了宏观轴向应力对油脂流动速率的影响。结果表明:油料压榨过程中,油脂逐渐流出油料散体,导致油料孔隙中油脂越来越少,使得孔隙流体的压力逐渐降低并趋于水平,总体上表现为孔隙流体压力随着时间的增长而逐渐减小。因此,合理控制保压时间和压力是提高压榨效率的重要手段。     

蓖麻籽冷态压榨制油过程中油料散体固相力学模型及其参数求解

以蓖麻籽为原料,采用自制的轴向—侧向压力测量试验装置获取压榨过程中上端应力、侧向应力和底部应力,建立了油料固相应力模型,并求解得到了模型参数,相对误差为9.80%,可用于描述蓖麻籽压榨过程中沿榨筒轴向固相颗粒应力分布。根据油料固相应力模型可知,在压榨油料确定的情况下,油料散体轴向应力主要受榨筒内圈半径r、油料散体高度H影响,即轴向应力随物料高度的增加逐渐减小,随榨筒半径增大而增大。同时,结合流体力学可知,半径越大,油料流动阻力越大,因此榨筒半径不宜过大。     

蓖麻籽压榨制油过程中的压缩比与残油率曲线拟合

研究了蓖麻籽压榨过程中油料自身特性及压榨方式等要素对压榨效果的影响,结果表明:采用单螺旋压榨和液压压榨这两种方式均可以实现对蓖麻籽油的提取。单纯从降低饼残油率的角度考虑,采用单螺旋压榨法更有优势。螺旋压榨前,蓖麻籽是否进行破碎化预处理对压榨后的饼残油率影响不大。     

利用野生榛树资源,发展木本油料生产

榛子(Corylus heterophylla Fiseh)是我省珍贵的乡土油料树种,综合利用价值较高,榛仁含油50.6—54.4%,蛋白质16.2—23.6%,淀粉6.65%,碳水化合物16.5%,以及维生素等其它营养物质,榛仁出油率可达30%左右,相当于大豆出油率的二倍多,并且油香可食。榛仁味甜,细腻可口,糖果点心也广泛使用。在近一个世纪以来,国外把榛树发展到栽培经营,尤其是土耳其,面积为五万五千垧,年产36万吨,占世界总产量的61%,但在我国榛树均为野生。在文化大革命以前,有许多科研部门开展了栽培试验,为开发利用野生榛树打下了良好的基础。从我省来看,利用野生榛树发展油料生产,有利条件是很多的。     

小型植物油料加工机

该机首次在植物油料常压蒸炒及油脂精炼低气压脱臭万面取得技术空破，为高级烹调油的生产提供了一套完善的、成熟的小型机组工艺与设备，与同类设备相比出油率提高1%～2％。其优点是投资小、出油率高、油品好、占地面积小。该项目97年获得省教委科技二等奖，为星火计划项目，巳通过部省级鉴定，技术水平国内首创。工艺流程：投料→筛选→风选→破碎→软化→轧胚→蒸炒→压榨→过滤→水化→碱炼→水洗→干燥→真空脱色→高真空脱臭→安全过滤→成品。技术经济指标：出油率：≥87％；精炼率：≥94％；煤耗：≤100千克／吨料；电耗：≤54度／吨…     

蓖麻籽冷榨制油过程压缩比与残油率关系拟合模型

应用双视窗单轴压榨试验装置,开展不同压榨速率、物料形态、压榨次数和压榨方式等条件下的蓖麻籽一维压榨试验,研究不同压榨条件下的压缩比与榨饼残油率的关系。结果表明:多次压榨较单次压榨可以达到更大的压缩比,进而降低压榨后的饼粕残油率。同时,采用Kawakita方程,建立压缩比-残油率关系拟合模型,应用最小二乘法对试验数据进行参数反演,求得模型参数,并进行误差分析。建立的压缩比-残油率关系拟合模型为W=a_1+a_2e~(a_3ε_n)。该模型平均误差e相差不大,在5.08%~6.67%,模型参数准确。     

-羟基熊果酸

在单因素试验的基础上,采用正交试验法对2α-羟基熊果酸的提取工艺进行优选,选用L9(34)进行正交试验,以2α-羟基熊果酸的得率为指标,考察常温(25℃)下超高压压力、保压时间、乙醇体积分数及其固液比(g∶mL)对2α-羟基熊果酸得率的影响。得到的最佳工艺条件为超高压压力300 MPa,保压时间5 min,乙醇体积分数90%,固液比1∶15,提取3次。2α-羟基熊果酸的提取得率可达0.415%。     

萃取及化学成分分析

研究了超临界CO2流体萃取柑橘皮精油的工艺条件并对其化学成分进行了分析。考察了在超临界CO2条件下,萃取时间、萃取压力、萃取温度、CO2流量和分离温度等因素对精油得率的影响,并通过正交试验优化得到最佳工艺条件,用GC-MS法测定柑橘皮精油的化学组成。结果显示最佳工艺条件为:萃取温度40℃,萃取压力20 MPa,分离温度50℃,萃取时间60 min,CO2流量25 kg/h。在此条件下,精油得率为0.86%。GC-MS测定结果显示柑橘皮精油主要由5,5’-二甲氧基-3,3’-二甲基-2,2’-联二萘-1,1’,4,4’-四酮组成(35.54%),其次还含β-羟基-甲基炔诺酮-甲基肟(24.60%)。     

超临界CO2 流体萃取 - 分子蒸馏提取丁香精油的研究

用超临界CO2流体萃取技术(SCDE)萃取丁香精油,然后用分子蒸馏技术(MD)进行精制,所得精油经气相色谱 - 质谱(GC - MS)分析并与传统提取方法比较.正交试验分析结果显示,SCDE最佳工艺条件为:萃取温度45℃、萃取压力12MPa、解析温度50℃.SCDE得油率达到21.04%,经GC - MS分析共检测出22种成分,主要成分丁香酚GC含量为67.56%,经MD精制后,尽管丁香酚、β - 石竹烯、乙酰基丁香酚3种有效成分的总含量与水蒸气蒸馏法和有机溶剂回流法相差不大,但精油中丁香酚提高至68.75%,精油色泽和流动性明显改善,品质明显提高.SCDE - MD技术萃取丁香精油的得油率为19.18%,高于水蒸气蒸馏法(11.38%)和正己烷回流法(17.40%),而且萃取时间短,色素、树脂含量低.     

不同月份对互叶白千层精油得油率及主要化学成分含量的影响

为探究互叶白千层(Melaleuca alternifolia)无性系植株精油的品质,选择合适的收获时间,连续15个月取2年生互叶白千层无性系植株带叶枝条,采用水蒸气蒸馏法提取精油,采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析不同月份精油得油率及主要化学成分含量的变化。结果表明,该无性系植株为4-松油醇型优良品系,4-松油醇平均含量高达38.39%,1,8-桉叶素含量仅为1.05%。随砍伐时间间隔的延长,得油率、4-松油醇、γ-松油烯和α-松油烯含量呈上升趋势,1,8-桉叶素含量则呈下降趋势,间隔5个月后各成分指标均符合ISO 4730:2017标准,因此建议砍伐间隔至少保持5个月以上。得油率和主要化学成分含量受收获时间影响,9月至次年2月得油率较高,尤其是次年1-2月,此时4-松油醇含量高,1,8-桉叶素含量低,所得油的品质最佳。     

山桐子优良无性系选择初步评价

以20个山桐子无性系为研究对象,通过分析其生长量、结实量、含油率等性状差异进而评价筛选优良无性系。结果表明:不同无性系间的果穗性状、果实表型、果实含油率存在显著差异;果穗长宽与果穗重相关性极显著,果实大小显著影响单果重量的大小;利用主成分分析法,综合评选出6个优良无性系,入选率30%,入选无性系具有含油率高、结实量大、树体健壮等特点。本研究筛选的山桐子优良无性系为四川地区选育良种或品种提供良好物质基础。     

Influence of pulping variables on the properties of Elaeis guineensis soda pulp as evaluated by response surface methodology

Response surface methodology with central composite design was used to investigate the influence of pulping conditions, viz. cooking temperature, time-at-temperature and alkali charge for alkaline pulping of oil palm empty fruit bunch fibres, on the properties of the pulp and paper obtained (screened yield, Kappa number, tensile and tear indices). Quadratic models consisting of the three independent variables were found to accurately describe the pulping of this material with correlation between the actual and predicted values of the response variables having a relatively good degree of R². The delignification of oil palm empty fruit bunch fibre can be achieved with ease using sodium hydroxide as the sole cooking agent to about 30–45% yield with the process greatly enhanced by an increase in temperature. Although, a relatively low temperature (about 160°C) within the limits of pulping time (60–120 min) and of alkali charge between 20 and 30% is generally sufficient.     

微波辅助提取香附精油的条件优化研究

进行了微波辅助提取香附精油的研究。应用单因素试验和正交试验,考察了提取剂类型、微波功率、微波辐射时间、液料质量比、液料湿度和物料粒度对提取效果的影响,得到了微波辅助提取香附精油的最佳条件:以环己烷为溶剂,物料粒度0.28 mm,微波功率450 W,提取两次,每次90 s,每次用液料质量比为6∶1。提取液进行真空浓缩至不再有溶剂蒸出,得精油粗产品。往精油粗产品中加入乙醇溶解,放入-15℃冰箱中冷冻48 h,离心分离去除树脂状物质,过滤,滤液进行真空浓缩后,即得香附精油,产率约1.24%,纯度97.3%。     

白龙江干旱河谷常见灌木树种叶片持水性能

【目的】以白龙江干旱河谷20种常见灌木树种为材料,研究其叶片形态与持水之间的关系,更好地了解其叶片持水能力,为灌木树种在干旱河谷区的生态适应、优化群落结构提供科学依据,更好地发挥其水土保持、防风固沙的作用。【方法】通过简单的室内浸泡法对叶片持水状况进行测定,测定出每种树种叶片持水量的相关数据及叶片的形态特征,通过因子分析、冗余分析、聚类分析对持水指标与叶片形态指标进行分析。【结果】叶片最大持水率是自然持水率的2.59~5.34倍,不同灌木树种叶片持水量随浸水时间的增加而增加,呈对数关系;持水速率随吸水时间的增加而降低,存在显著的幂函数关系,在浸水初始期的0.25 h,叶片吸水速率最大,其中勾儿茶最大,刺鼠李最小;对灌木树种叶片的形态特征和持水能力的数据进行了FA分析,反映出3个主成分,计算出树种叶片持水能力的综合得分,得分最高为构树1.88,最低为川陕花椒-0.74;通过因子分析、冗余分析、聚类分析对白龙江干旱河谷划分为3类持水功能群。【结论】不同灌木树种叶片的自然含水率不等于最大持水率;叶片持水变化的趋势相同,持水量达到饱和的时间点分别为3个:8、12、24 h;随着叶片持水过程时间的延长,吸收水分增多,植物叶片细胞膨大,达到最大持水量过程中,持水速率逐渐减缓,在截留降雨时叶片可能不具备继续持水的能力或持水能力减弱。根据FA分析,得出的3个主成分,与叶片大小、叶质状况、绒毛状况有关。根据综合持水性能可以将白龙江干旱河谷的20个灌木树种划分为3类持水功能群:PFGⅠ高持水功能群2种、PFGⅡ中持水功能群8种和PFGⅢ低持水功能群10种。     

高亚油酸含量油茶优良无性系的选育

在全国油茶优良无性系评选鉴定标准和方法的基础上,开展油茶产量和油脂品质及其相关特征性状的研究.结果表明:油茶产量和品质没有明显的相关性.油茶无性系间主要经济性状指标具有差异性和遗传稳定性,产油量与鲜果含油率和种仁含油率成极显著正相关,与脂肪酸组分间无明显相关,油酸与亚油酸、亚麻酸和棕榈酸成极显著负相关,亚油酸与鲜出籽率和棕榈酸成极显著正相关.本研究在茶油产量(750 kg·hm-2以上)和油脂品质(亚油酸含量8.5%以上)双重指标体系控制下,从60个油茶无性系中选育出赣石848,赣6,赣68,赣兴46,赣石834,赣71等6个高亚油酸油茶优良无性系,入选无性系产油量平均为1 063.1 kg·hm-2,油酸含量80.0%,亚油酸含量9.7%.     

腾冲红花油茶产量及脂肪酸组成的变异研究

对腾冲红花油茶3个天然林种群和3个人工林种群的产量和脂肪酸组成进行了研究。结果为:腾冲红花油茶天然林和人工林种群间各产量指标、脂肪酸组成的差异较小;在天然林种群、人工林种群内却存在不同程度的变异,其中天然林种群内的茶油脂肪酸中的亚麻酸含量变异系数高达182.33%,单株产量变异系数高达96.16%;6个种群间产量指标存在极显著差异,脂肪酸组成存在不同程度的变异;相关性分析表明:油酸含量与亚油酸含量相关性不显著。总体上产量指标与茶油脂肪酸中的油酸和亚油酸含量存在较低的相关性,即可选育出果量和果质均较高的腾冲红花油茶新品种。以此提出在腾冲红花油茶的选育过程中应以天然林种群为主,人工林种群为辅。