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核桃剥壳及制取核桃油技术综述

已有 2006 次阅读 2019-12-4 17:09 |个人分类:科研报告|系统分类:论文交流| 核桃, 核桃油, 脱壳, 技术, 设备

核桃剥壳及制取核桃油技术综述

 

封斌奎,蒋新正

(1、陕西省核桃产业技术创新战略联盟,

2、陕西大统生态产业开发有限公司,西安市,710065)

 

摘要:在我国木本油料中,核桃的种植、生产、加工及开发利用链是相对完善的。在我国传统的核桃制品中,主要是以核桃仁为主,同时从核桃仁中提取核桃油。本文主要对核桃加工利用情况进行了综述,主要包括核桃剥壳、核桃仁、核桃榨油、核桃油的精制等的一些最新研究进展情况。

关键词:核桃;剥壳;核桃仁;核桃坚果;核桃油;加工 


核桃是我国重要的经济林,是重要的木本油料作物之一。我国是世界上最大的核桃生产大国,2017年末,全国实有核桃种植面积达800多万ha,实有结果面积为300多万ha,成为木本油料中产量最高和发展潜力最被看好的树种。据统计,2016年全球核桃市场产量为725.21万t,较2015年的692.55万t增长4.72%。2016年我国核桃产量365万t,同比2015年的330万t增长了10.6%,其中云南、新疆、陕西、四川、河北、山西等省种植较多。2017年陕西省种植核桃1080万亩,800万亩开始挂果,年产干核桃约72.5万t。陕西在发展核桃产业的同时,与当地农民脱贫致富和精准扶贫相结合,取得了显著成就。

核桃又名胡桃,是胡桃科核桃属多年生落叶乔木,有“木本油料王”之称。核桃的营养非常丰富,核桃仁中含有约65%的脂肪,其不饱和脂肪酸含量高,此外还含有维生素E、磷脂、核桃醌等多种生物活性成分和钾、锰等微量元素。因此,利用核桃资源开发核桃油,不仅提供了一种高级保健食用油,而且可促进核桃产业化的工业进程。

目前,核桃产业的加工利用还存在着许多问题,特别是传统手工作坊还比较普遍,为了适应工业化大生产加工,我们对核桃产业进行了综合利用及开发利用的调研。


1 核桃剥壳方法

1.1手工剥壳

核桃外壳比较坚硬,因而核桃的剥壳是比较困难的。核桃剥壳,最平常使用的方法是用铁锤或榔头砸开核桃的硬壳,家庭中也有用核桃夹子等方法进行剥壳。

由于工业和商品市场的需要,消费者都希望呈现在人们面前的核桃仁是相对完整的,这不仅需要操作时用力得当,同时还需要操作工人经过长时间摸索出一套手工砸核桃的专业技能。

人工剥核桃的生产效率是比较低的,据调查,每人每天手工剥核桃约15 kg左右,人工剥核桃仁约6 kg左右。采用人工手剥的方法现在还在一些地方流行,其理由是“有机+扶贫”,其优点是产品整仁率高、没有污染、人工挑拣、纯手工,其缺点是工人的劳动强度高、生产效率相对较低,可以作为作坊式生产,但不适合规模化大生产。

1.2 机械剥壳

近期,我们对国内核桃剥壳机械进行了实际调研,国内在核桃剥壳机械方面研究时间较长(上世纪七十年代初就开始),但真正能用到生产实际的生产设备相对比较少,且单机处理量小,产品性能不稳定。

目前,新疆农科院核桃剥壳机基本上属于工业化产品[1、2],有一定的生产规模和应用。辽宁庄河德泰机器制造有限公司生产的四辊破碎机在山核桃剥壳方面有一些可借鉴的经验,其设备在辽宁本溪市桓仁县一山核桃油的生产厂家使用效果比较好,这台设备对于制油用核桃仁的剥壳有一定优势,其生产的核桃仁相对较规整。

目前,国内上规模的核桃加工企业其处理量多在10-20 t/d核桃原料生产线,国内现代加工厂核桃剥壳车间通常经过分级、破壳、壳仁分离等工序,其工艺过程:原料核桃经计量后进入核桃分级机,原料被分成三级,分别装袋。分过级的原果核桃经提升机进入破壳机,破壳后落入振动筛,由振动筛将破壳后的核桃按大小分为1/2、1/4、1/8、1/16四个等级,再经壳仁分离系统,将核桃壳和仁完全分开,由出仁口和出壳口各自排出,脱壳率≥95%。

条件好一些的企业,可以加分选工序,实现核桃剥壳的连续脱壳,实现连续化、规模化、自动化流水作业,其显著特点是自动化程度高,工人劳动强度低、产量大。


2 核桃仁

核桃是四大坚果之首,传统的坚果有核桃、榛子、桃仁和腰果。核桃仁是人们喜欢的一种即食小食品,主要有:新鲜核桃仁、干核桃仁。

当今是一个多元化的社会,核桃产业如雨后春笋发展迅猛,除了传统的烘焙核桃、椒盐核桃外,现在最流行的是枣夹核桃、每日坚果、五仁坚果等即食坚果产品。

2.1 枣夹核桃

枣夹核桃是最简单的“强强联合”型核桃制品,在取掉枣核儿后把核桃仁夹到枣里,便形成了“枣夹核桃”的新态势、新产品,进而使枣和核桃的营养得到充分互补。

2.2 每日坚果

每日坚果是一款由坚果仁、风味果干为主要原材料的混合型休闲食品。一般由核桃仁、榛子仁、腰果仁、扁桃仁、蓝莓干、蔓越莓干等果仁果干混合搭配而成,其内含成员各具丰富的营养价值。

2016年中国营养学会发布第四版《中国居民平衡膳食宝塔》强调:中国居民每天膳食应食用大豆及坚果类食物25-35 g,每日坚果的出现符合现代人追求精致生活、崇尚健康均衡品质的理念。


3 核桃榨油技术

3.1 核桃制油技术方法

3.1.1 压榨法生产工艺  传统的机械压榨、冷榨法多采用液压榨油机进行生产[3],所生产的核桃油产品质量相对比较好。冷榨核桃油是近年来人们追捧的产品,其在加工过程中不炒焙,在低于65℃的环境下进行低温压榨。冷榨核桃油营养成份保留完整,色泽好,但出油率仅50%-60%,粕中残油比较高。

3.1.2 预榨-浸出生产工艺  由于核桃仁含油高达60%以上,工业化生产应采用预榨-浸出生产工艺,即通过榨油机先提取一部分核桃油,再经过六号溶剂浸出的方法把核桃饼粕里的核桃油提取出来,浸出核桃油必须经过精炼,精炼后的核桃油质量比较好;

3.1.3 水酶法生产工艺  利用水剂法和生物酶提取核桃油和核桃蛋白的一种新工艺,其特点是在低温环境下生产核桃油的同时,可以得到质量较好的核桃蛋白粉,同时,不产生废水,所生产的核桃油质量比较好; 

3.1.4 超临界CO2生产工艺  超临界CO2萃取核桃油生产工艺或亚临界萃取核桃油生产工艺[3],主要应用于5-20 t/d小型核桃加工生产线,其最大的特点是生产温度相对较低、核桃油品质好,核桃蛋白质量好;

核桃属于木本油料,应根据其特性选择合适的核桃油生产工艺和设备,在保证核桃油品质的同时,应避免核桃蛋白质的变性。前两者为生产中常用的生产工艺,操作过程简单、效率高,适合于工业化生产。

3.2 核桃油冷榨机的选择

国内没有核桃专用的冷榨设备,几乎所有的冷榨设备都适合冷榨核桃仁、油菜籽、花生仁、葵花籽、油茶籽、亚麻仁等油料作物。

国内用于油料冷榨的机器生产厂家比较多,但生产性能差异比较大,如处理量、生产的原料限制和对原料品质的要求等。而国外产品虽比较好,但价格是国产冷榨机产品的8-10倍。

国内油料冷榨机械的制造厂家主要有湖北安陆市天星粮油机械设备有限公司、武汉良龙机械有限公司、武汉新概念农机有限公司,以及河北定州市永胜粮油机械有限公司等。进口油料冷榨机主要是由德国CPM斯凯特公司生产,其产品性能稳定,出油率高,节约能源效果好。冷榨过程中可保证榨饼出口温度低于75℃。如有特殊的要求,可采用榨轴冷却方式,可保证连续压榨的温度低于45℃。

3.3 机榨核桃油和浸出核桃油的质量对比


表1 机榨核桃油和浸出核桃油的质量对比[4]

质量指标

机榨核桃油

浸出核桃油

一级

二级

色泽(罗维朋比色法25.4mm)≤

黄30,红4.0

-

黄30,红4.0

气味、滋味

正常、无异味

气味、正常

透明度

澄清、透明

水份及挥发物(%)≤

0.10

0.10

不溶性杂质(%)≤

0.05

0.05

酸值(KOH mg/kg)≤

3.0

0.6

3.0

过氧化值(mmol/kg)≤

6.0

6.0

含皂量(%)≤

-

0.03

溶剂残留量(mg/kg)

不得检出

50

铁(%)≤

5.0

1.5

铜(%)≤

0.4

0.1

   注:1、溶剂残留量检测值小于10 mg/kg视为未检出;

    2、一级浸出核桃油的色泽在罗维朋比色法133.4 mm时为黄20,红2.0。

 

从核桃油的国家标准中可以看出,只要符合国家标准的核桃油,无论是机榨法生产的,还是浸出法生产的,都是很好的食用植物油脂。

国内河南安阳祁鲲研制的亚临界萃取生产技术值得推广,此项技术的最大特点是低温萃取、溶剂馏程短,易脱除,因而粕残溶较低。同时,对于制取核桃蛋白粉和核桃蛋白多肽的生产加工厂来说,无疑是一项新技术和新工艺。


4 核桃油的精制

采用压榨、浸出等方法制取的核桃油叫毛油,未经过精炼的毛油是不能食用的。在这些毛油中含有大量杂质,如:水分、泥沙、饼粕粉末、纤维、游离脂肪酸、色素、含硫化合物、蜡质和胶质等等,有时还含有黄曲霉毒素、苯并芘等有害物质,经过精制后的核桃油才能食用。

4.1核桃油的精制方法

4.1.1简单的过滤或精滤,这种方法可用于一些核桃油的小作坊生产加工;

4.1.2 化学精炼,即碱炼,用氢氧化纳等进行的连续式化学精炼,脱除核桃油中的胶质、磷脂、色素和杂质等,达到脱酸、脱胶、脱色、脱臭和脱蜡等,这种精制方法适合工业化大型核桃加工厂采用;

4.1.3 物理精炼,即蒸馏脱酸,对酸值较高(30 KOHmg/kg左右)的核桃毛油可以采用物理的方法进行脱臭,在提取高品质核桃油的同时,不产生废水,油品质量比较高。这种精制方法特别适合大型核桃加工企业精制核桃油。

4.2核桃低温精制成套设备与关键技术

目前,国内对于核桃油的精制技术都是比较成熟的,国内核桃油精制设备的生产厂家也比较多,但从核桃低温精炼成套设备与关键技术的掌握情况分析,河南华泰机械股份有限公司、郑州良远科技有限公司的低温精制核桃油拥有其专利技术,在国内核桃制油工厂中应用要更多一些。

核桃油的营养价值及理化性质

核桃油中不饱和脂肪酸含量高达85%以上,如亚油酸,是合成二十碳四烯酸的主要原料,而二十碳四烯酸又是人体合成前列腺素的主要物质,具有防止血栓形成、扩张血管的作用。联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)提出膳食中ω-6/ω-3脂肪酸的合适比例为(5-10):1,核桃油的ω-6/ω-3 符合此要求。

表2 核桃油的脂肪酸组成 

名  称

含量(%)

名  称

含量(%)

棕榈酸

6.70

亚油酸

62.20

硬脂酸

0.31

亚麻酸

13.45

油  酸

17.18



在提取核桃油过程中核桃仁的多种生物活性成分也融入核桃油中,这些活性成分主要包括生育酚、黄酮、磷脂、甾醇、色素及烃类化合物等,是具有特殊生理功能作用的生物核心因子,有很好的营养功能作用。同时,还含有神经酸、鳕油酸、EPA、DHA、角鲨烯、褪黑素、胡萝卜素等多种微量功效成分,其中的微量功效成分是核桃油营养保健功能的重要组成部分。

核桃油具有降低血清胆固醇的作用[5],可药用和食用,具有营养脑神经细胞,调节植物神经的功效。还可作为老人和婴幼儿的营养油,以及高空作业和飞行人员的高级保健油。

核桃油脂不仅所含亚油酸、亚麻酸高于橄榄油,且核桃油脂中的必需脂肪酸含量约为66.3%-72.0%,油脂成分的2/3以上为人体必需,而橄榄油仅为11.5%-12.5%。同时,就ω-6:ω-3比例而言,核桃油为6:1,橄榄油约10-20:1,核桃油更易于人体吸收。因此,核桃油已成为我国核桃精深加工中的主要产品。

核桃油中的微量元素组成主要有Ca、Na、Fe、K、Zn、Mg、Cu等多种有益人体健康的微量元素,且含量适中。

表3  核桃油的微量元素组成(mg/100g)

元素

含量

元素

含量

元素

含量

Ca

138.50

Zn

25.32

Pb

0.05

P

254.47

Na

123.54

Ni

0.98

K

654.45

Cu

2.37

Cr

1.13

Fe

15.33

Mn

3.27



表4 核桃油的理化常数

项   目

测定值

项   目

测定值

酸值(KOH mg/g)

0.40

皂化值(KOH mg/g)

185.75

过氧化值(mmol/kg)

3.27

不皂化物(%)

3.59

碘值(I g/100g)

95.32



 

5 结束语

由于核桃是木本特种油料作物,核桃的生产量及加工利用率还不是太高,国内的一些核桃加工企业的生产规模都比较小,因而各加工厂的生产工艺和生产设备都因陋就简。

我们在借鉴国外先进技术和经验的基础上,采用现代加工企业连续化、规模化、工程化的生产新工艺和设备,对核桃剥壳及榨油技术进行了积极探索和研究,特别是机械化核桃剥壳、壳仁分离、核桃仁压榨,以及核桃饼粕浸出核桃油生产试验和精制技

术的应用,必将提高核桃加工企业的生产效率,减轻工人的劳动强度,提高国内核桃加工厂的生产技术水平和企业经济效益,为国内核桃产业闯出一条新路。


参考文献

[1] 李忠新,杨军,杨莉玲,等.核桃破壳、壳仁分离生产线的研发[J].新疆农机化,2010(4).

[2] 吴子岳.绵核桃剥壳机的研究设计[J].食品与机械,1995(3).

[3] 周伯川,高洪庆.核桃的特性及其制油工艺的研究[J].中国油脂,1994,19(6):3-5.

[4] 核桃油国家标准[N].GB/T22327-2008.

[5] 赵书岗,赵悦平,王红霞,等.核桃油脂理化特性与脂肪酸成分的研究[J].中国粮油学报,2008,21(2).


      本文原载《陕西省林业产业协会会刊》2019年第1期



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