进口大豆有机杂质灭活系统的研究和应用

摘要： 介绍了进口大豆有机杂质灭活系统的研究和应用情况，包括有机杂质灭活工艺、有机杂质灭 活设备、有机杂质灭活系统的应用及经济效益等。在满足有机杂质中可能含有的检疫性有害生物 灭活的条件下，确保灭活后的有机杂质通过出入境检验检疫局的检测且脲酶低于 0.1 U /g，达到添加到豆粕中的标准，实现提升企业经济效益和保护生态环境的双赢。

关键词: 进口大豆; 有机杂质; 灭活; 脲酶

随着经济的快速发展，我国已经成为世界上最 大的大豆进口国，同时也是最大的大豆加工国之一， 其中进口大豆加工量占国内大豆总加工量的 90% 以上。 我国进口大豆量不断增加，并一直持续处于 高位，进 口 大 豆 以 巴 西、美 国、阿 根 廷 等 国 家 为主［1］。  

入境的大豆必须经过筛选去除大豆中的杂质， 才能去生产线生产。这些杂质主要分为无机杂质、 有机杂质和含油杂质。无机杂质主要有石子、泥土、 金属等; 有机杂质主要有豆荚、秸秆、皮壳等; 含油杂 质主要有炭化豆、霉变豆、半粒豆、其他油料等［2］。

国内大豆加工厂对于进口大豆杂质的处理方式 大多为在当地出入境检验检疫部门备案，在环保部 门及出入境检验检疫部门的监督下运到指定地点进 行焚烧，这不仅对环境造成污染，且自费焚烧可回收 利用的有机杂质也属于双重浪费。针对这些问题， 依照出入境检验检疫行业标准的要求，设计进口大 豆有机杂质灭活系统，以达到降低加工运营成本，回 收可用杂质，提升经济效益的目的，并对已建的、在 生产中的有机杂质灭活系统的应用状况进行介绍， 便于行业内推广。 

1 有机杂质的处理现状 

目前，国内的油脂加工厂大多在大豆存储前进 行初次清理，主要清理石块、金属、木块等大块的杂 质，在大豆进入生产线时，会再次清理，去除豆荚、秸 秆、皮壳等比大豆颗粒大的杂质和泥土、灰尘、种子等比大豆颗粒小的杂质，两次清理的杂质会集中一 起送去指定地点焚烧，每吨杂质焚烧的费用为 400 元左右，不仅对环境造成污染，也是工厂的一项开 支，还会损失有营养成分的有机杂质。有机杂质主 要由豆荚、秸秆组成，豆荚中粗蛋白质含量 12． 4% ， 中性洗涤纤维含量 51． 1% ，酸性洗涤纤维含量 37. 3% ，木质素含量 6． 8% ，可作为粗饲料进行开发 应用［3］，例如 Sruamsiri［4］用大豆豆荚替代部分稻草 饲喂奶牛，结果表明奶牛的采食量和 4% 标准乳产 量均升高。秸秆中粗蛋白质含量 13． 98% ，中性洗 涤纤维含量 61. 96% ，酸性洗涤纤维含量 49． 97% ， 木质素含量 3． 47% ，可以直接作为 牛、羊 的 粗 饲 料［5］。在油脂加工厂，有机杂质最直接的回收途径 是通过粉碎后回掺到豆粕中，用于调节豆粕中的蛋 白质含量。

但是，进口大豆中因为含有重要的检疫性有害 生物和有害植物［6］，清理出的有机杂质也难免会存 在这些有害物质，所以有机杂质必须经过充分的消 杀灭活后才能够应用。基于 SN /T 4716—2016《进 境粮食加工副产品湿热处理方法》和 SN /T 4861— 2017《进境粮食蒸热处理设施设备基本要求》，我们 研发出了针对进口大豆有机杂质灭活的工艺和设 备，并已经在市场上得到了应用和验证。 

2 有机杂质灭活系统的工艺及设备 

2.1 有机杂质灭活工艺 

通过调研 3 条 5 000 t / d 大豆加工工厂近 3 年 筛出杂质的情况，得到大豆杂质成分占比，如图 1 所示。

大豆杂质中的少量大豆需要清理出来并送回生 产线，由于其直径为 8 ～ 11 mm，颗粒度较均匀，可以 通过分级筛分离; 铁杂由于可被磁铁吸附的特性，可 以由磁 选 器 进 行 分 离; 石杂的悬浮速度达到 19 m / s，而有机杂质的悬浮速度不超过 8 m / s，差别很 大，因此可以通过风选器将石杂分离［7］，异种粒主 要由玉米粒、油菜籽、杂草种子等组成，这些异种粒 的颗粒度要么比大豆大很多，要么比大豆小很多，通 过调整筛孔，可以全部去除。由于来自境外，有造成物种入侵的危险，所以分离出的异种粒须进行焚烧 处理。铁杂和石杂也须进入锅炉进行焚烧。 

大豆杂质经过回收大豆、去铁、去石以及去异种 粒后，剩下有机杂质( 秸秆和豆荚) 。有机杂质的尺 寸大小不一，不容易灭活，且如需将灭活后的有机杂 质回掺至豆粕中，则需要将其粉碎成与豆粕一致的 3 mm 左右的颗粒度。粉碎后的有机杂质进入立式 熟化机灭活。立式熟化机灭活的主要原理是将热饱 和水蒸气与有机杂质搅拌混合，使有机杂质的温度、 湿度提升到规定的水平，并维持一定的时间; 通过水 蒸气冷凝作用释放的潜热，均匀而迅速地使有机杂 质升温，使可能存在于其中的检疫性有害生物和其 他有害生物完全致死［8］。灭活后的有机杂质由于 经过高温高湿处理，水分和温度都很高，需要进行干 燥、冷却后才能使用。 

2. 2 有机杂质灭活设备 

根据 SN /T 4716—2016《进境粮食加工副产品 湿热处理方法》中对于进境粮食携带的检疫性有害 生物蒸热处理的要求，在满足灭活的温度、湿度以及 时间的同时，考虑有机杂质灭活后需要干燥、冷却， 我们研发了集灭活、干燥、冷却功能于一体的立式熟 化机，如图 2 所示。

从图 2 可以看出，立式熟化机分为 4 层: 第一层 为预热层，通过底夹加热与直接蒸汽的共同作用，将 有机杂质温度升到 80 ～ 90 ℃，物料在第一层的加热 时间可以调整，一般约为 10 min，通过气动料门进入 第二层。预热层配有连续料位传感器，可实时反映 内部料位的高度，便于后续操作控制。第二层为直 接汽层，通过加入直接蒸汽与有机杂质搅拌混合，将 有机杂质温度升到 105 ℃，水分达到 17% ，有机杂质在第二层中停留约 15 min，超过检验检疫规定的灭 活温度、湿度、时间要求，再经下料旋转阀进入第三 层。第二层的下料旋转阀为变频控制，与预热层的 连续料位传感器连锁，控制有机杂质在预热层和直 接汽层的料位高度，以保证有机杂质在立式熟化机 中有足够的灭活时间，同时该层配有湿度传感器、温 度传感器和机械温度表，在控制室可以直接查看该 层的环境湿度，且在现场和控制室都能够查看有机 杂质的温度。温度传感器设置中低温和低温报警， 当有机杂质温度低于 100 ℃ 时，控制室会收到中低 温报警，这时操作人员需要通过调整料层高度以延 长停留时间的方式进行升温处理; 当有机杂质温度 低于 95 ℃时，系统会发出低温报警，这时操作人员 需要减少系统的进料量，调整料层高度以延长停留 时间的方式进行升温处理，同时需要增加直接蒸汽 的供汽量，确保温度回升至 105 ℃后再停留 10 min。第三层为干燥层，干燥层的圆形干燥料床上均匀分 布有多个热风喷孔，干燥过程中，80 ～ 120 ℃ 的热风 通过这些孔喷出，将有机杂质悬浮、翻转、沸腾，与有 机杂质进行充分接触，达到均匀、高效的烘干效果， 最终将有机杂质水分降至 7% ～ 10% ，温 度 降 至 60 ～ 100 ℃，整个干燥过程约为 10 min，通过下层控 制上层的机械料门进入第四层。干燥层设置有连续 料位传感器，可以直接显示内部有机杂质的料层高 度，并且与设备下料旋转阀进行连锁。第四层为冷 却层，该层的圆形冷却料床上均匀布有多个冷风喷 孔，与干燥层的原理一样，但是冷却层是用自然风对 有机杂质进行冷却处理，整个冷却过程约为 10 min， 确保有机杂质的出机温度不高于环境温度 10 ℃ 或 不高于 40 ℃。立式熟化机采用变频下料旋转阀出 料，且与干燥层的连续料位计连锁，控制有机杂质在 干燥层和冷却层的料位高度，保证有机杂质有足够 的时间进行干燥、冷却［9 － 10］。冷却层出口设有水分 传感器和温度传感器，同时现场有温度表，能够同时 在现场和控制室查看物料温度。 

2. 3 有机杂质灭活系统的应用和经济效益 

目前，这套有机杂质灭活系统已经在国内外多 个项目上运行，并均通过了当地出入境检验检疫局 的验收。以国内一个已建并已运行的辽宁汇福荣兴 蛋白科技有限公司 5 000 t / d 大豆生产线项目为例， 2019 年共计处理 112 万 t 进口大豆，清理出的有机 杂质共计 2 320 t，为配合出入境检验检疫局的检测 要求，我们配套了 3 t / h 的有机杂质灭活系统，进行 每周 70 t 的批次化生产，目前该系统已经运行一年 多，每批次的成品经出入境检验检疫局的检测均为 合格，其中成品的 脲 酶 为 0． 05 ～ 0． 09 U /g，达 到GB /T 19541—2017 对饲料要求的小于等于 0． 3 U /g，可以回添到豆粕中。 

在建设有机杂质灭活系统之前，油脂加工生产 线分离的有机杂质均按照出入境检验检疫局的规 定，送去指定地点焚烧，焚烧每吨有机杂质的费用为 400 元，按 2019 年有机杂质的产量 2 320 t 计算，全 年则需要支出 928 000 元，而 2019 年运行有机杂质 灭活系统的总支出仅为 467 520 元( 蒸汽消耗为 200 kg /t × 0． 2 元/ kg × 2 320 t = 92 800 元; 电耗为 71 kW·h /t × 1 元/( kW·h) × 2 320 t = 164 720 元; 员 工费用为 150 000 元; 修理费为 60 000 元; 总费用为 92 800 + 164 720 + 150 000 + 60 000 = 467 520 ( 元) ) 。相比之下，运行有机杂质灭活系统的总支 出全年可节省 460 480 元。 

灭活后的有机杂质经出入境检验检疫局检验合 格后，可以回添到豆粕中进行售卖，这项经济收益也 很高，豆粕价格按照 2 800 元/t 计算，2019 年全年回 收了 2 320 t 有机杂质，则共计收益 6 496 000 元，加 上加工运营节省的 460 480 元，全年可增加经济收 入6 956 480 元，对于油脂加工厂来说，收入可观。 

3 结束语 

随着进口大豆的数量逐年增加，外来病菌、物种 入侵的风险越来越高，出入境检验检疫局的压力也越 来越大，这就需要每个大豆加工企业对入境大豆进行 严格处理。我们研发了针对进口大豆有机杂质灭活 的工艺和设备，全年可增加经济效益 6 956 480 元。 

参考文献: 

［1］United States Department of Agriculture ( USDA) ． World Agricultural Supply and Demand Estimates ［EB/OL］． ( 2020 － 01 － 10) ［2020 － 10 － 24］． http: / /www． usda． gov /oce /commodity /wasde /． 

［2］刘玉兰． 油脂制取与加工工艺学［M］． 2 版． 北京: 科学 出版社，2009． 

［3］张磊． 大豆豆荚作为奶牛饲料的研究［D］． 合肥: 安徽农 业大学，2012． 

［4］SＲUAMSIＲI S． Agricultural wastes as dairy feed in Chiang Mai［J］． Animal Sci J，2007，78( 4) : 335 － 341． 

［5］范华，裴彩霞，董宽虎． 豆秸营养价值的研究［J］． 畜牧与 饲料科学，2007( 6) : 28 － 29，34． 

［6］郭成亮，宋志刚，颜利，等． 一种大豆检疫性有害生物的 蒸汽湿热灭活方法: CN102150787A［P］． 2011 － 08 － 17． 

［7］张继成，陈海涛，纪文艺，等． 大豆脱出物悬浮速度试验 研究［J］． 农机化研究，2013( 4) : 127 － 131． 

［8］进境粮食加工副产品湿热处理方法: SN/T 4716—2016 ［S］． 北京: 中国标准出版社，2017． 

［9］方世文，陈杉，尹越峰，等． 一种豆皮熟化灭菌的方法: ZL201510290401 X［P］． 2018 － 03 － 20． 

［10］方 世 文，陈 杉，尹 越 峰，等． 豆皮熟化灭菌系统: ZL201 510291378 X［P］． 2018 － 04 － 13．

转自 ：《中国油脂》2021 年 第 46 卷 第 8 期

作者 ：方世文1 ，钱 雨1 ，刘文文1 ，张玉琛1 ，张桢琦1 ，王兴国2 ( 1． 迈安德集团有限公司，江苏 扬州 225127; 2． 江南大学 食品学院，江苏 无锡 214122)

作者简介 : 方世文( 1985) ，男，高级工程师，硕士，主要从事 油料加工工程设计和技术研究( E-mail) fsw@ myande． com。

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