压榨厂中油脂回收与豆粕质量的决定因素
食品与饲料行业中的大豆压榨从同一种豆子得到两种可销售物流：毛油和豆粕。溶剂浸出是当今最常用的取油工艺，在种子预处理和轧胚之后，包括油脂浸出、粕脱溶、粕干燥与冷却、混合油（miscella）蒸馏以及溶剂回收[1]。己烷是占主导地位的浸出溶剂；一篇对文献中 70 余种溶剂的全面综述指出，溶剂的选择取决于要优化的主要终产品是油还是粕[2]。
豆粕按成分进行交易。NOPA 交易规则给出的典型规格为：蛋白质 44.0–49.0 %、脂肪 0.5 %、纤维最高 3.5 %、水分最高 12.0 %，以上各项均可由买卖双方协商修改[3]。按照同一规则，蛋白质低于规格不超过 0.5 % 的批次不予扣罚，更大的蛋白质缺额则按每单位蛋白质交货发票价格的两倍结算[3]。因此，蛋白质和水分决定了每批货物的商业价值。
脱溶烤粕机：一台设备，多重目标
浸出之后，带溶剂的湿粕进入脱溶烤粕机（DT）。其主要目的是将己烷与粕分离；它必须尽可能多地回收己烷，并以低能耗生产营养质量良好的豆粕[4]。这些目标相互关联：Paraíso 等在工业 DT 的分级模型中考察了进料湿粕的己烷含量如何影响豆粕水分和直接蒸汽消耗[4]。Mustakas 等在 48 次以己烷浸出豆片为原料的中试运行中发现，豆粕质量随加热时间、夹套蒸汽压力和水分含量的增加而提高，烤粕过程中的水分水平直接受进入烤粕机物料中己烷水平的影响[5]。Mustakas 等还指出，加热不足和加热过度的豆粕营养价值都较低[5]。
参考方法与加工指标
成分由 AOCS 方法界定，见下表汇总；NOPA 按收货基和折算至 12 % 水分基报告各成分含量[3]，AOCS 针对未粉碎豆粕的能力验证计划还增加了测定脲酶活性的 Ba 9-58[6]。
DT 中的热处理只能间接评判。脲酶活性（AOCS Ba 9-58）和蛋白质在 0.2 % KOH 中的溶解度长期以来一直被采用，蛋白质分散指数（PDI）则被提出作为替代指标[7]。Batal 等将溶剂浸出豆片在高压釜中处理不同时长后饲喂雏鸡：脲酶指数在加热时间较短时保持较高（pH 升高 1.65 至 2.4），随后骤降至 0.3 或更低；KOH 溶解度有所下降，但往往不一致；PDI 则从 70 % 以上稳步降至一般低于 30 %。作者据此得出结论：PDI 是反映最低充分热处理程度的更一致、更灵敏的指标[7]。PDI 结果取决于方法：慢速搅拌的 AOCS Ba 10b-09 所得数值一般低于快速搅拌的 Ba 10-65，因此报告结果时必须注明方法[8]。
| 参数 | NOPA 典型规格 [3] | AOCS 参考方法 |
|---|---|---|
| 蛋白质 | 44.0–49.0 % [3] | Ba 4f-00（NOPA）[3]；Ba 4d-90 或 Ba 4e-93 测氮（AOCS LPP）[6] |
| 脂肪（油） | 0.5 % [3] | Ba 3-38 [3][6] |
| 纤维 | 最高 3.5 % [3] | Ba 6-84 [3][6] |
| 水分 | 最高 12.0 % [3] | Ba 2a-38 [3][6] |
| 脲酶活性 | — | Ba 9-58 [6] |
近红外测量的定位
NIR 在工艺起始环节具有官方地位。AOCS Am 1-92 规定了用近红外反射同时测定油料籽粒中油分、水分及挥发物和蛋白质的方法，适用于清理后的籽粒，或在杂质不超过 2.0 %（质量分数）的前提下适用于原样，且仅在分析仪的定标范围内有效[9]。这是一种籽粒方法；将 NIR 用于豆粕需要在豆粕上建立的定标。对于富含蛋白质的饲料原料，Fontaine 等在 1,000 多个样品上建立了氨基酸、蛋白质和水分的 NIRS 定标，并在独立的大豆和肉粉样品上验证，发现除少数例外，可解释 85–98 % 的氨基酸变异[10]。ISO 12099 规定了此类定标在动物饲料方面应如何建立和验证[11]。
加工指标是更难的目标。在堪萨斯州立大学一份关于高压釜处理 0 至 60 分钟豆片的研究报告中，NIRS 回归模型依据官方方法结果预测了总赖氨酸（r² 0.969）和活性赖氨酸（r² 0.988）；脲酶活性、胰蛋白酶抑制因子活性和 KOH 溶解度仅用官方方法测定，未报告相应的 NIRS 模型[12]。由此得出两点实际结论：
- 将成分与加工质量区分开来。豆粕水分和蛋白质的 NIR 模型有大量文献支持[10][11]；脲酶、PDI 和 KOH 溶解度应继续采用参考方法测定，除非某一工厂专用的 NIR 定标已依据 Ba 9-58 或 Ba 10b-09 完成验证[6][8][12]。
- 以工厂自己的参考数据进行定标。残油、水分和蛋白质模型应建立在贸易所采用的 AOCS 方法结果之上[3]，并按 ISO 12099 所述，在来自同一工厂的独立样品上确定其准确度[11]。
USTECH 的做法
USTECH 为这一工作流程提供以下支持：用于进厂大豆和豆粕样品的近线分析仪 MasterLine17EC；可安装在干燥冷却器之后溜槽输送机上的在线 NIR 分析仪 ProLine17EC；以及按照 ISO 12099 建立和验证上述 PLS 定标的 caliX 套件[11]。哪些豆粕参数能达到工厂所需的准确度，以及能否可靠预测任何加工指标，需通过使用贵方样品和 AOCS 参考分析的可行性研究来确定。
参考文献
- [1] Kemper, T.G. (2005). Oil Extraction. In: Shahidi, F. (ed.), Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 6th ed. John Wiley & Sons, Hoboken. doi:10.1002/047167849X.bio013
- [2] Johnson, L.A., Lusas, E.W. (1983). Comparison of alternative solvents for oils extraction. Journal of the American Oil Chemists' Society, 60(2), 229–242. doi:10.1007/BF02543490
- [3] National Oilseed Processors Association (2024). NOPA's Trading Rules for the Purchase and Sale of Soybean Meal, MY 2024/25 (as amended and adopted 24 September 2024), Rule 2, Rule 3 and Appendix A. NOPA, Washington, DC. nopa.org/wp-content/uploads/2025/04/UpdatedTradingRules-SBM.pdf
- [4] Paraíso, P.R., Cauneto, H., Zemp, R.J., Andrade, C.M.G. (2008). Modeling and simulation of the soybean oil meal desolventizing–toasting process. Journal of Food Engineering, 86(3), 334–341. doi:10.1016/j.jfoodeng.2007.10.010
- [5] Mustakas, G.C., Moulton, K.J., Baker, E.C., Kwolek, W.F. (1981). Critical processing factors in desolventizing-toasting soybean meal for feed. Journal of the American Oil Chemists' Society, 58(3), 300–305. doi:10.1007/BF02582363
- [6] American Oil Chemists' Society. Laboratory Proficiency Program: Unground Soybean Meal — determinations and recommended test methods (AOCS Ba 2a-38, Ba 3-38, Ba 4d-90/Ba 4e-93, Ba 5a-49, Ba 6-84, Ba 9-58). AOCS, Urbana, IL. aocs.org/laboratory-proficiency-program/unground-soybean-meal-laboratory-proficiency-testing
- [7] Batal, A.B., Douglas, M.W., Engram, A.E., Parsons, C.M. (2000). Protein dispersibility index as an indicator of adequately processed soybean meal. Poultry Science, 79(11), 1592–1596. doi:10.1093/ps/79.11.1592
- [8] AOCS Official Method Ba 10b-09. Protein Dispersibility Index (PDI). In: Official Methods and Recommended Practices of the AOCS, 7th ed. AOCS, Urbana, IL. Catalogue listing: sciinfo.dss.go.th/public/products/detail/171037/1
- [9] AOCS Official Method Am 1-92. Oil, Moisture and Volatile Matter, and Protein by Near-Infrared Reflectance. In: Official Methods and Recommended Practices of the AOCS, 7th ed. AOCS, Urbana, IL. Catalogue listing: sciinfo.dss.go.th/public/products/detail/171029/1
- [10] Fontaine, J., Hörr, J., Schirmer, B. (2001). Near-infrared reflectance spectroscopy enables the fast and accurate prediction of the essential amino acid contents in soy, rapeseed meal, sunflower meal, peas, fishmeal, meat meal products, and poultry meal. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49(1), 57–66. doi:10.1021/jf000946s
- [11] ISO 12099:2017. Animal feeding stuffs, cereals and milled cereal products — Guidelines for the application of near infrared spectrometry. ISO, Geneva. iso.org/standard/67352.html
- [12] Dunmire, K.M., Dhakal, J., Stringfellow, K., Stark, C.R., Paulk, C.B. (2019). Evaluating soybean meal quality using near-infrared reflectance spectroscopy. Kansas Agricultural Experiment Station Research Reports, 5(8). doi:10.4148/2378-5977.7864