茶籽油加工设备的探讨

一、引言

（一）研究背景

茶籽油是从山茶科植物种子中提取的油脂，富含不饱和脂肪酸、维生素E及甾醇等活性成分，具有较高的营养与保健价值，被列为我国重点发展的木本油料之一。据国家林业局数据，2024年我国茶籽油产量达65万吨，产值超300亿元，但加工环节存在设备技术参差不齐、生产效率差异大、产品品质不稳定等问题，制约了产业升级。

茶籽油加工设备是连接原料与成品的核心载体，其性能直接决定油脂提取率（差距可达10%-15%）、酸价（优质与劣质产品差值可达2mg KOH/g以上）及营养成分保留率（如维生素E损失率最高可达40%）。因此，深入研究加工设备的技术特性与优化策略，对提升茶籽油产业竞争力具有重要意义。

（二）研究意义

理论意义：构建茶籽油加工设备的技术分析框架，填补该领域系统研究的空白，为设备研发与工艺优化提供理论支撑。

实践意义：针对不同规模企业的设备选型与升级提供指导，助力中小企业提升生产效率，推动大型企业实现智能化转型。

二、茶籽油预处理设备的技术特性与应用

预处理是茶籽油加工的基础环节，目的是去除杂质、破坏原料结构，为后续提取工序创造条件，该阶段设备的核心要求是“高效除杂、低损伤处理”。

（一）清理设备

茶籽原料中混杂的泥沙、金属、枝梗等杂质会加剧后续设备磨损并影响油脂品质，清理设备需实现多级净化。

1. 振动清理筛：主流设备为三层偏心振动筛，上层筛网孔径8-10mm（去除大杂质），中层5-6mm（分离未成熟籽），下层2-3mm（筛除泥沙），配合风力分选装置（风速12-15m/s），可使杂质含量降至0.5%以下。某中型加工厂应用数据显示，该设备单台时处理量可达5-8吨，功率3-5kW，清理效率稳定在98%以上。

2. 磁选设备：采用永磁滚筒式磁选机，磁场强度8000-10000高斯，安装于清理筛之后，可吸附铁磁性杂质（如铁钉、铁屑），避免其进入破碎设备造成齿辊损伤。设备需定期清理磁面杂质，确保除铁率≥99%。

（二）剥壳与仁壳分离设备

茶籽外壳占比约30%-40%，含油量低且富含粗纤维，需通过剥壳设备分离。

1.齿辊式剥壳机：由一对反向旋转的橡胶齿辊（转速300-400r/min，线速度差1.5-2m/s）组成，利用挤压与剪切力使茶籽壳破裂，剥壳率可达95%以上。关键参数为齿辊间距（根据茶籽粒径调节至3-5mm），过宽会降低剥壳率，过窄则导致籽仁破碎（张伟等，2023）。

2. 风选分离机：基于壳与仁的密度差异（壳约0.3-0.5g/cm³，仁约0.8-1.0g/cm³），通过可调风速（8-10m/s）的气流将壳吹至沉降室，仁壳分离率≥95%，仁中含壳率≤3%，避免壳中色素对油脂色泽的影响。

（三）破碎与轧坯设备

破碎可增大籽仁表面积，轧坯则进一步将其制成薄片，便于油脂释放。

1. 锤片式破碎机：通过高速旋转的锤片（转速1000-1500r/min）将籽仁破碎成4-6瓣，破碎粒度均匀度≥90%。设备需配备分级筛网（孔径3-4mm），防止过度粉碎产生粉末（影响后续轧坯）。

2. 双辊轧坯机：轧辊采用冷硬铸铁材质（硬度HRC50-55），表面粗糙度Ra≤0.8μm，转速30-50r/min，转速差1：1.2，可将籽仁轧成0.3-0.5mm的坯片，坯片厚度偏差≤0.1mm。某案例显示，轧坯均匀的原料较未轧坯原料出油率提升8%-10%。

（四）蒸炒设备

蒸炒通过湿热作用破坏细胞结构、降低油脂黏度，为压榨提油做准备。

1. 滚筒式蒸炒机：倾斜角度3°-5°的蒸汽加热滚筒（温度105-110℃），内部安装抄板使坯片翻转均匀，蒸炒时间20-30分钟，控制出料水分8%-10%、温度95-100℃。采用PLC控制系统联动调节蒸汽量与滚筒转速，可避免局部过热导致的油脂酸价升高（酸价控制在1.0mg KOH/g以下）。

2. 多层蒸炒锅：适用于大规模生产，5-6层立式结构，每层配备搅拌装置，上层通入饱和蒸汽（湿度调节），下层电加热（温度提升），单台时处理量10-15吨，较滚筒式节能15%-20%。

三、茶籽油提取设备的技术对比与应用场景

提取是茶籽油加工的核心环节，设备选择需根据产能规模、产品定位（冷榨/热榨/浸出）确定，直接影响出油率与油脂品质。

（一）压榨设备

压榨法通过机械压力提取油脂，适合生产高品质茶籽油，主流设备分为螺旋榨油机与液压榨油机。

1. 螺旋榨油机：

结构特点：由进料斗、榨膛、螺旋轴、出饼机构组成，螺旋轴采用变径变距设计（进料段螺距40-50mm，压榨段逐步缩减至20-25mm），形成梯度压力（最高30-50MPa）。

技术参数：榨膛材质304不锈钢，转速30-50r/min，时处理量1-10吨（根据型号），出油率85%-90%，饼残油率6%-8%。冷榨机型配备水冷系统（榨膛温度≤60℃），可保留90%以上的维生素E（热榨损失率约30%）。

应用场景：中小型企业（日产能5-50吨）首选，尤其适合冷榨高端茶籽油生产，某企业应用数据显示，冷榨茶籽油酸价≤0.5mg KOH/g，过氧化值≤3.0meq/kg。

2. 液压榨油机：

工作原理：采用间歇式作业，将坯片装入饼圈，通过液压缸施加静压力（80-100MPa），保压时间15-20分钟，出油率90%-92%，饼残油率4%-5%。

优势与局限：压榨温度低（≤50℃），营养成分保留最佳，但单批次处理量小（50-100kg/批次），适合小批量高端定制生产（如有机茶籽油），设备投资约为同产能螺旋榨油机的1.5-2倍。

（二）浸出设备

浸出法利用有机溶剂（如六号溶剂油）萃取油脂，适合大规模工业化生产，核心设备为浸出器与脱溶系统。

1. 平转式浸出器：

结构与流程：环形槽体（直径5-8m）内装有转动的浸出格，坯片从进料口进入后，与逆流喷淋的溶剂（浓度60%-70%）接触，完成萃取后从出粕口排出，浸出时间90-120分钟。

技术指标：粕残油率≤0.5%，溶剂损耗率≤0.3kg/吨料，配备防爆电机与溶剂回收装置（冷凝效率≥98%），单台时处理量10-50吨。

2. 脱溶设备：

一蒸、二蒸塔：将混合油（油脂+溶剂）加热至80-100℃，使溶剂蒸发（浓度从20%提升至90%以上）；

◦ 汽提塔：在真空（残压5-10kPa）、温度110-120℃条件下，通过直接蒸汽汽提去除残留溶剂，使毛油中溶剂残留≤50mg/kg（国家标准GB 2716-2018要求）。

（三）提取设备对比分析

设备类型 出油率 产品品质 生产效率 能耗（吨油） 适用规模

螺旋榨油机 85-90% 较好（冷榨最优） 连续生产 80-100kW·h 中小规模

液压榨油机 90-92% 优 间歇生产 60-80kW·h 小批量

浸出设备 98-99% 一般（需精炼） 连续生产 120-150kW·h 大规模

四、茶籽油精炼设备的技术要求与应用效果

毛油中含有游离脂肪酸、胶质、色素等杂质，需通过精炼设备去除，提升油脂稳定性与感官品质，精炼设备需满足“精准除杂、低营养损失”的要求。

（一）脱胶设备

脱胶主要去除毛油中的磷脂（胶质），避免后续加工产生沉淀。

离心脱胶机：采用碟式分离机（转速3000-4000r/min），利用磷脂与油脂的密度差（磷脂约1.03g/cm³，油脂约0.92g/cm³）实现分离，处理时间15-20分钟，磷脂去除率≥95%，脱胶后油脂磷脂含量≤0.02%。较传统水化脱胶（静置法）效率提升10倍以上。

（二）脱酸设备

脱酸去除游离脂肪酸，降低油脂酸价，主流设备为连续脱酸塔。

蒸汽蒸馏脱酸塔：在高真空（残压≤5kPa）、温度240-260℃条件下，通过过热蒸汽（180-200℃）汽提游离脂肪酸，塔内停留时间30-40分钟，可将酸价从毛油的3-5mg KOH/g降至0.3-0.5mg KOH/g。设备采用填料塔结构（不锈钢波纹填料），增大气液接触面积，脱酸效率提升20%。

（三）脱色设备

脱色去除油脂中的色素（如类胡萝卜素、叶绿素），改善色泽。

板框式脱色过滤机：将毛油与活性白土（添加量2%-5%）在80-90℃下混合后，加压（0.3-0.5MPa）通过滤板，白土吸附色素后形成滤饼，脱色后油脂色泽（罗维朋比色槽133.4mm）可达Y30、R3以下。采用自动排渣装置，滤饼含水率≤30%，便于后续处理。

（四）脱臭设备

脱臭去除醛、酮等异味物质，延长保质期。

高真空脱臭塔：采用填料式结构，在残压≤1kPa、温度240-260℃条件下，通过直接蒸汽汽提60-90分钟，去除异味物质，使茶籽油风味纯净。设备配备高效冷凝器（冷凝温度≤40℃），回收甾醇等副产物（回收率≥80%）。

（五）精炼设备对品质的影响

某企业生产数据显示，经完整精炼流程（脱胶→脱酸→脱色→脱臭）后，茶籽油品质指标显著改善：酸价从4.2mg KOH/g降至0.4mg KOH/g，过氧化值从8.5meq/kg降至1.2meq/kg，色泽从R15、Y60变为R2、Y20，保质期延长至18个月以上。

五、副产物综合利用设备的技术创新

茶籽油加工副产物（茶籽壳、茶籽粕、精炼皂脚等）富含活性成分，其综合利用可提升产业附加值，相关设备正从粗放型向精细化发展。

（一）茶籽壳加工设备

茶籽壳富含膳食纤维与多酚，可用于生产功能性原料。

超微粉碎机：采用气流粉碎技术（风压0.6-0.8MPa），将茶籽壳粉碎至粒径10-50μm，粉碎效率≥90%，便于后续多酚提取。

超声波提取罐：在60-70℃、功率300-500W条件下，利用超声波破碎细胞，多酚提取率较传统浸提提升30%-40%，提取时间从2小时缩短至40分钟。

（二）茶籽粕加工设备

茶籽粕含蛋白质（20%-25%）与茶皂素（10%-15%），可用于饲料或化工原料。

脱毒设备：采用蒸汽爆破装置（压力1.0-1.2MPa，保压5-10分钟），破坏茶籽粕中的有毒成分（如皂苷），脱毒率≥95%，蛋白质保留率≥85%（适合饲料加工）。

膜分离设备：使用超滤膜（截留分子量10000Da）分离茶皂素提取液，纯度可达90%以上，较传统沉淀法提升20个百分点。

六、茶籽油加工设备的现存问题与优化策略

（一）主要问题

1. 自动化程度低：中小企业设备多为单机手动操作，参数波动大（如蒸炒温度偏差可达±10℃），导致产品品质不稳定。

2. 能耗较高：传统螺旋榨油机吨油耗电100-120kW·h，浸出设备溶剂回收能耗占总能耗的40%-50%。

3. 专用性不足：多数设备沿用大豆油、菜籽油加工设备，未针对茶籽（高含壳率、高黏度油脂）特性优化，如剥壳率、出油率低于设计值。

4. 智能化缺失：缺乏在线检测与反馈系统，无法实时监控油脂酸价、色泽等关键指标，需离线检测（滞后4-6小时）。

（二）优化策略

1. 智能化升级：

开发PLC联动控制系统，实现清理、轧坯、压榨设备参数的自动调节（如根据茶籽含水率自动调整蒸炒时间），参数波动控制在±2℃以内。

引入近红外在线检测仪（检测时间≤10秒），实时监测油脂酸价、水分等指标，数据反馈至控制系统实现动态调整。

2. 节能改造：

对螺旋榨油机采用变频电机（节电15%-20%），榨膛内壁喷涂耐磨陶瓷涂层（寿命延长30%）。

浸出设备采用热泵技术回收溶剂蒸发余热，用于原料预热，降低能耗30%以上。

3. 专用化设计：

针对茶籽壳硬特性，优化剥壳机齿辊材质（采用聚氨酯复合橡胶，耐磨性提升50%。

改进螺旋榨油机榨膛结构（增加导油槽深度至3-4mm），适应茶籽油高黏度特性，出油率提升3%-5%

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