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茶籽壳的加工应用

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油茶是我国特有的木本油料,据统计,全国现有油茶面积347多万公顷,年产油茶籽566亿kg。在茶籽壳中,含木质素52.15%、多缩戊糖30.27%、皂素5.43%、鞣质2.47%、水0.43%、油分0.13%、其他成分9.12%。由于茶籽壳中木质素和多缩戊糖的含量较高,因此针对茶籽壳的利用研究目前还集中在糠醛、活性炭与木糖醇的制备上。

1.茶籽壳制备糠醛 

(1)糠醛的性质和用途 糠醛是一种用途广泛的化学物品,为浅黄色至琥珀色透明液体,贮藏中色泽逐渐加深,直至变为棕褐色,具有苦杏仁的气味。糠醛是有机化工原料,主要用于润滑油精制与糠醇的生产,还可以生产医药和兽药,以及防腐剂、消毒剂、杀虫剂和除锈剂等产品,在食品香料、染料等:正业中也均有应用。

(2)糠醛的制备 糠醛是一种用途广泛的化学物品,用茶籽壳提取糠醛,其理论产量为47%,而实际产量为19%,是所有农作物中得率最高的。其生产工艺为:酸水解→中和→蒸发→粗馏→中和→精制→成品。 

(3)糠醛下游衍生产品应用 ①糠醇。糠醇是糠醛加氢产物中最重要的产品,主要用于制备呋喃树脂,可用作汽车、拖拉机等内燃机铸造工业的黏合剂,以提高铸件质量和促进铸造过程的机械化和自动化水平。此外还可用作清漆、颜料的溶剂和火箭燃料,以及用于合成营养药物果糖酸钙的中间体乙酰丙酸等。②富马酸及其二甲酯。糠醛经氯酸钾氧化可制得富马酸,再经甲醇酯化得到富马酸二甲酯。富马酸主要用于生产不饱和聚酯树脂,其耐化学腐蚀性及耐热性能好。富马酸二甲酯是国外20世纪80年代开发的一种高效、低毒、pH值适用范围广的新型食品和饲料防腐防霉保鲜剂,使用效果优于苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、丙酸及其盐类防腐剂,可广泛用于食品、饲料、化妆晶、水果、蔬菜等产品的防腐保鲜。③糠酸。糠酸可由糠醛经空气氧化制得,主要用于合成四氢呋喃、糠酰胺和糠酸酯及其盐类。在塑料工业中用作增塑剂,在食品工业中用作防腐剂,此外还可用作涂料添加剂及医药、香料等的中间体。④呋喃。呋喃可由糠醛脱羰基制得,主要用于有机合成,是生产呋喃丙胺、呋喃西林、呋喃坦丁和痢特灵等药物的主要原料,也可以用来制备噻吩、吡咯、四氢噻吩、四氢呋喃、四氢吡咯等市场前景看好的化工产品。⑤四氢糠醇。四氢糠醇又名四氢呋喃甲醇,是由糠醛在镍、铬、铜系催化剂存在下气相加氢制得,是一种重要的化工原料,可用于丁二酸、戊二酸、二氢呋喃、赖氨酸、吡喃和吡啶等的合成。四氢糠醇油脂五色,对光、热的稳定性好,是聚氯乙烯的优良增塑剂,其沸点高、难挥发,可用作树脂、涂料和油脂的溶剂,也可用作脂肪酸及一些药品的脱色脱臭剂。⑥2-甲基呋喃。2-甲基呋喃由糠醛在Cu-Cr-A1催化剂作用下高温加压制得。它是重要的有机合成中间体,可制备戊二醇、乙酰丙醇、戊二烯以及酮类和甲基四氢呋喃等,也是生产维生素B1、磷酸氯喹和磷酸伯胺喹不可缺少的原料。此外,2-甲基呋喃也是合成食用香料2-甲基-5-酰基呋喃类、2-甲基-3-呋喃硫醇、2-甲基-5-烷硫基呋喃类的重要母体。 

2.茶籽壳制备活性炭 

(1)活性炭的性质 活性炭的表面具有很多微孔,性能良好的活性炭每1kg的表面面积可达到2500万平方米,一般的也有1000万平方米。利用茶籽壳及其生产糠醛的残渣作为原料生产的活性炭,其综合性能好,各项质量指标完全可以达到其他果壳活性炭的水平,且活性得率高,原料消耗以及生产成本也接近或优于其他木质素原料。其外表又黑又亮,质地坚硬,呈不规则颗粒状,放在显微镜下观察会看到有许多微孔。这种活性炭可吸附水中的微小颗粒及细菌,能够起到杀菌、去除毒素、脱色和软化水质的作用,是一种良好的化学过滤材料。

(2)活性炭的制备 茶籽壳→炭化→水冷→煮沸→过滤→调整pH值→活化→冷却→粉碎→成品。 

(3)活性炭的应用 活性炭主要应用于空气净化、污水处理场排气吸附、饮料水处理、电厂水预处理、废水回收前处理、生物法污水处理、有毒废水处理、石化无碱脱硫醇、溶剂回收、化工催化剂载体、过滤毒罐、黄金提取、化工品储存排气净化、食品脱色、汽车尾气净化、PTA氧化装置净化气体等。 

(4)活性炭产品的再生 目前活性炭在环境保护、工业与民用方面己被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活性炭在吸附饱和被更换后,使用单位均将其废弃、掩埋或烧掉,造成资源的浪费和对环境的再污染。活性炭吸附是一个物理过程,因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内的杂质进行脱附,并使其恢复原有活性,以达到重复使用的目的,具有明显的经济效益。再生后的活性炭仍可连续重复使用及再生利用。

3.茶籽壳制备木糖醇 

(1)木糖醇的性质 木糖醇,又称戊五醇。其味甜,外观呈白色结晶粉末状,甜度相当于蔗糖,溶解度、溶液密度和折光系数等理化指标与蔗糖基本相同,是蔗糖的理想替代品。木糖醇是一种天然存在的五碳糖醇,是人与动物碳水化合物代谢的普遍中间产物,广泛存在于各种果蔬中,但其含量很少。 

(2)发酵法制木糖醇 茶籽壳→粉碎→预处理→水解(酸催化剂)→水解产物→提纯→木糖溶液→解毒→发酵→精制→成品。 


(3)木糖醇的功能 作为一种甜味剂,木糖醇市场消费量的逐年增加与其自身的特点紧密相关。①防止龋齿。据全国口腔健康流行医学抽样调查,我国有一半人患有龋齿。龋齿已成为口腔常见病、多发病之一。龋齿产生的原因是由于人们经常食用蔗糖或含糖高的食物,残余在口腔中的蔗糖在细菌的作用下产生酸性物质,从而使矿物质流失,腐蚀牙齿,形成龋齿。经常食用木糖醇能有效地防止龋齿,这主要是由于木糖醇在口腔中不会被细菌发酵利用。②降低血糖。木糖醇进入人体内不需要胰岛素的帮助就可以透过细胞膜而被吸收利用,并且不增加血糖和尿糖。食用木糖醇后12h以内,有50%~60%的木糖醇氧化生成二氧化碳和水,放出热量,被人利用;有2%~10%的木糖醇从尿和粪便排出;有20%~30%的木糖醇以肝糖元或其他中间产物存在体内,不会增加血糖值。③木糖醇的其他保健功能。木糖醇能调节人体脂肪代谢,降低血液中游离脂肪酸的含量,从而减少脂肪组织的形成,其低热性不会提高人体脂肪酶的活性,可降低体内脂肪的积蓄。木糖醇还能促进肝糖元的合成,降低转氨酶,提高葡萄糖的氨基酸利用率,使肝脏受到保护和修复。木糖醇还能消除血液中有害酮体的生成,可以作为抗酮药物。木糖醇可以促进肠道内有益菌群的增殖,达到调节肠胃功能的作用。木糖醇作为新型改善肠胃功能的因子,有很高的功能活性,是一种有前途的功能性添加因子。由于木糖醇的优良性能,可被广泛应用于食品、酒类、饮料等产品中,1973年木糖醇被国际食品添加剂会议正式列为A级食品添加剂。 

综上所述,茶籽壳全身是宝,无论其经济价值,还是其利用前景都是十分诱人的,但是我国油茶籽加工一般都不进行脱壳处理,而是直接带壳制油,由于壳中含有较多的色素和少量的蜡质,这些成分在制油时溶于茶籽油中,不仅影响了茶籽油和茶籽粕的质量,而且造成了资源的极大浪费。出现这种现象的根本原因是茶籽壳的可利用价值没有受到人们的重视。其实只要在油茶籽压榨之前增加一道剥壳工序,就可获得茶籽壳,因此原料易得,加工工艺简单,投资少,见效快,是典型的短、平、快项目,特别适用于油茶产地中小企业生产,是山区茶农尽快脱贫致富的一条捷径。因此,只要我们充分认识茶籽壳的利用价值,重视开展对茶籽壳开发与利用的科学研究,就能发挥出油茶籽副产品资源在增加企业效益和农民收入中的积极作用。