【文章內(nèi)容簡介】 泌激素促進(jìn)蛻皮，從而有利于對(duì)蝦的生長發(fā)育。據(jù)研究，使用濃度為 3 mg/ kg 的茶皂素溶液，對(duì)蝦攔網(wǎng)養(yǎng)殖每茬添加 3 次、池塘養(yǎng)殖每茬 2 次，施用茶皂素后敵害魚類殺滅率達(dá)到 95 %，投入產(chǎn)出比 1∶ 20，每畝增產(chǎn)對(duì)蝦 kg。根據(jù)茶皂素生物活性開發(fā)的對(duì)蝦養(yǎng)殖保護(hù)劑，不僅發(fā)揮茶皂素的魚毒作用，而且又發(fā)揮茶皂素對(duì)對(duì)蝦生長的促進(jìn)作用，在對(duì)蝦養(yǎng)殖中形成了綜合效應(yīng)。此外，茶皂素還可以防治對(duì)蝦黑鰓病的發(fā)生以及對(duì)寄生蟲的控制 。 膠粘劑 茶皂素是一種 復(fù)雜的化合物．含有豐富的有機(jī)糖，茶皂素用作煙草薄片的膠粘，其薄片具有趕好的拉力、耐破度，完全滿足切絲卷煙要求。同時(shí)該膠牯劑有吸潮保稠性，不需再加多元醇或糖作保濕劑，故可大大降低生產(chǎn)成本。 其他 茶皂素金屬切削劑，性能明顯優(yōu)于普通產(chǎn)品，并與國外同類產(chǎn)品相接近；茶皂素作為分散劑應(yīng)用于淀粉膠液，增加淀粉膠液的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，且具有粘結(jié)力強(qiáng)，固化速度快的特性，效果良好；茶皂素應(yīng)用于炭素墨水生產(chǎn)，分散效果明顯；茶皂素還可應(yīng)用于泡沫鉆井、泡沫排水等方面。 國內(nèi)外市場 需求 分析 茶皂素是由５種 三貼系皂結(jié)構(gòu)酸、結(jié)構(gòu)糖形成的復(fù)雜糖混和物，它是一種性年產(chǎn) 1800 噸高純度茶皂素建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 14 能優(yōu)良的天然非離子型表面活性劑，能夠顯著地降低液體表面張力，對(duì)疏水性固體表面具有顯著的濕潤作用。因此，茶皂素被廣泛應(yīng)于發(fā)泡劑、乳化劑、滅火劑、分散劑、防腐劑、洗潔劑等產(chǎn)品生產(chǎn)用原料。譬如，茶皂素作為可溶性粉劑或水劑型農(nóng)藥助劑，在乳油型農(nóng)藥中應(yīng)用能夠改善農(nóng)藥的理化性能，并可以減少農(nóng)藥的用量 5071%。我國正式生產(chǎn)的生物農(nóng)藥的品種達(dá) 40多種，產(chǎn)量達(dá) 10萬噸制劑，即使按 5％應(yīng)用，其使用量也十分巨大 ；利用茶皂素的生物活性，可開發(fā)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的清池劑、對(duì)蝦養(yǎng)殖的保 護(hù)劑、蟹類養(yǎng)殖的脫殼劑、作物和蔬菜種植的殺蟲劑等生物農(nóng)藥。 茶皂素市場前景看好， 產(chǎn)品市場容量非常大 。僅就洗發(fā)香波這一行業(yè)來說，我國洗發(fā)香波年總產(chǎn)值約 10 萬噸，其中一半需加調(diào)理劑，共需調(diào)理劑 1000 噸。我國年消耗洗滌劑 460萬噸，需表面活性劑 90萬噸，按 1％使用茶皂素則需要 。 2020 年 ，我國每年茶皂素的市場需求約 30萬噸，主要依靠國外進(jìn)口和人工合成來解決， 天然非離子表面活性劑的市場缺口約 15 萬噸，因此 國內(nèi)天然茶皂素的加工尚屬市場緊缺產(chǎn)品。 全世界 對(duì)茶皂素的年需求量達(dá)幾百萬噸， 市場 潛力看好 。 產(chǎn)品價(jià)格分析 茶皂素價(jià)格分析 我國油茶林面積和產(chǎn)量均居世界首位，全國現(xiàn)有油茶總面積約 5500 萬畝，全國每年有榨油后剩下的油茶餅粕約 50 萬噸，油茶餅粕中含茶皂素10℅ ～ 15%，提純后的茶皂素產(chǎn)量不能滿足國內(nèi)需求。近年來，由于市場緊俏，茶皂素的價(jià)格一直保持堅(jiān)挺， 其銷售價(jià)格近年來一 直保持在 28000元 /噸以上。 本項(xiàng)目生產(chǎn)的茶皂素參照 2020年 9月華東地區(qū)市場價(jià)格，擬定價(jià)格為25000元 /噸。（人民幣，下同） 飼用蛋白粉價(jià)格分析 脫皂茶粕蛋白質(zhì)含量高，營養(yǎng)價(jià)值高于玉米、小麥等， 蛋白質(zhì)含量是米 糠的2 倍， 是很好的飼料生產(chǎn)原料，全國每年需求量年遞增達(dá)到 28%，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，具有較強(qiáng)的市場競爭能力 。 本項(xiàng)目參照現(xiàn)米糠的市場價(jià)格，確定 飼用蛋白粉為 1300 元 /噸。 年產(chǎn) 1800 噸高純度茶皂素建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 15 3. 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 裝置組成及規(guī)模 裝置組成及產(chǎn)品方案 本項(xiàng)目包括浸提、干燥、溶劑回收等工序。主導(dǎo)產(chǎn)品為粉狀高純度茶皂素，副產(chǎn) 飼用蛋白粉和茶油。 建設(shè)規(guī)模 粉狀高純度茶皂素： 1800 噸 /年 飼用蛋白粉： 12750 噸 /年 副產(chǎn)茶油： 18 噸 /年 年操作時(shí)間 茶皂素裝置年操作時(shí)間為 7200 小時(shí)。 產(chǎn)品品種及規(guī)格 ： 茶皂素 產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 由于 茶皂素 產(chǎn)品目前無國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，參照目前市場上的產(chǎn)品性能，茶皂素 產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)見表 31。 表 31 茶皂素 產(chǎn)品執(zhí)行指標(biāo) 項(xiàng) 目 指 標(biāo) 粉（針）狀產(chǎn)品 液體產(chǎn)品 優(yōu)等品 合格品 外 觀 白色或黃色粉（針）狀，不結(jié)團(tuán) 橙紅色透明液體 皂苷含量（ %） ≥ ≥ ≥ 乙醇不溶物含量（ %） ≤ ≤ 水分（ %） ≤ ≤ pH值（ 1%水溶液） ～ ～ ～ 年產(chǎn) 1800 噸高純度茶皂素建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 16 本項(xiàng)目采用當(dāng)今國內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)生產(chǎn)，生產(chǎn)的茶皂素執(zhí)行表 31 中 粉(針 )狀產(chǎn)品 優(yōu)等品規(guī)格。 飼用蛋白粉 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 本項(xiàng)目副產(chǎn)的 飼用蛋白粉 規(guī)格見表 32。 表 32 飼用蛋白粉產(chǎn)品執(zhí)行指標(biāo) 項(xiàng)目 質(zhì)量指標(biāo) 粗蛋白質(zhì)， % ≥ 粗纖維， % ≤ 粗灰分， % ≤ 副產(chǎn)茶油 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 本項(xiàng)目副產(chǎn)的 茶油執(zhí)行 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB 117652020浸出成品油茶籽油三級(jí)質(zhì)量指標(biāo)。 具體指標(biāo)見表 33。 表 33 副產(chǎn)茶油產(chǎn)品執(zhí)行 指標(biāo) 項(xiàng)目 質(zhì)量指標(biāo) 色澤（羅維朋比色槽 ） ≤黃 35,紅 氣味 ,滋味 具有油茶籽油固有的氣味和滋味，無異味 水分及揮發(fā)物 ， % ≤ 不溶性雜質(zhì) ， % ≤ 酸值 ,(KOH)， % ≤ 過氧化值 ,mmol/kg ≤ 含皂量 , % ≤ 溶劑殘留量 ,mg/kg ≤ 50 年產(chǎn) 1800 噸高純度茶皂素建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 17 4. 工藝技術(shù)方案 從上世紀(jì)初，國外就開始了對(duì)茶籽皂素的研究工作。自從 1931年日本學(xué)者青山新次郎首先從茶籽中分離出茶籽皂素并給予命名后，國外學(xué) 者曾先后以類似方法分離得到茶皂素結(jié)晶或粉末，研究了其結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，并闡述了它在生理活性方面的作用。我國對(duì)茶皂素的研究始于 50年代末，但直到 80年代初才有較大進(jìn)展，開始實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但主要缺陷是產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，顏色深，質(zhì)量差，使用范圍受到限制。近年來．各地對(duì)茶皂素的生產(chǎn)及應(yīng)用研究越來越重視，提出了各種不同的生產(chǎn)方法及工藝。 歸納起來 ,常見茶皂素提取方法通常有 3 類 ,即水浸法、吸附法和有機(jī)溶劑提取法。 水浸法 我國早在 上 世紀(jì) 50 年代就有人對(duì)水浸法提取茶皂素進(jìn)行過研究。近年來廣西大學(xué)生物技術(shù)糖業(yè)工程學(xué)院等單 位將此法作了進(jìn)一步研究、改進(jìn)。其工藝流程如圖 41。 圖 41 水浸法工藝流程示意圖 將茶餅粕碾成粗粉 ， 將 5倍的熱水加入粗粉中 ， 在 30～ 35 ℃溫度下浸泡 2 h ,浸提次數(shù)為兩次。浸泡后離心分離 ， 殘?jiān)娓勺鞣柿稀：喜⒔嵋?， 加入 2%絮凝劑 ， 并加熱至一定溫度后靜置 ， 分離去除沉淀物 ， 采用真空濃縮的方法將浸提液濃縮至 30波美度 ， 得液體皂素。此法生產(chǎn)工藝、設(shè)備簡單 ， 生產(chǎn)成本較低 ， 投資少 ， 見效快 ， 是小型工廠易于接受的工藝。 吸附法 用水或溶劑浸提茶籽餅粕 ， 用無機(jī)物或有機(jī)樹脂吸附提取液中的糖脂 、 漿汁、色素等雜質(zhì) ， 再經(jīng)抽提 ， 濃縮得成品。此法在大型工業(yè)上尚未見應(yīng)用報(bào)道。 年產(chǎn) 1800 噸高純度茶皂素建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 18 有機(jī)溶劑提取法 雙溶劑分步提取分離工藝 先用油溶性溶劑除去餅粕中殘余的油脂 ， 脫脂餅粕再用 70%～ 95%的有機(jī)溶劑提取皂素 ， 提取液經(jīng)過過濾后減壓濃縮 ， 得粗皂素。 圖 42 溶劑法工藝流程示意圖 單溶劑提取分離工藝 此法用一套設(shè)備、一種溶劑同時(shí)得到茶油和茶皂素兩種產(chǎn)品。將油茶餅粕粉碎至一定的細(xì)度 ， 使皂素極易溶解浸出 ， 再用溶劑攪拌混合、萃取分離 ， 然后凈液分層 ， 分離出毛油 ， 剩下的液體經(jīng)濃縮、去雜、 再濃縮 ， 得粗皂素。 水浸法與溶劑浸出茶皂素的比較 表 41 水浸法、溶劑浸出茶皂素的比較 種類 浸出物 皂甙含量 干 ( %) 得率 ( %) 熔點(diǎn) ( ℃ ) 色度 (羅維朋法 ) 水分 ( %) 干質(zhì)量 ( %) 黃 紅 水浸法 溶劑法 從表 41 可以看出 :用溶劑法提取茶皂素其浸出速度、皂素含量和得率都比熱水法高 ,經(jīng)精制除雜后 ,可得較純的皂素。從 工業(yè)化角度考慮 ,其優(yōu)缺點(diǎn)在于 : 1)溶劑一次性提取可減少操作工序 ,降低勞動(dòng)強(qiáng)度 ,同時(shí)溶劑浸出粕中殘存的皂素含量低于熱水法 ,給粕的再利用提供方便。但溶劑法耗用的溶劑量大 ,皂素年產(chǎn) 1800 噸高純度茶皂素建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 19 的生產(chǎn)成本高。因此 ,溶劑法首要的任務(wù)是降低溶劑消耗。 2)熱水浸出皂素的成本較低 ,可適合農(nóng)村和小型企業(yè)推廣使用 ,但水提取過程中皂素的蛋白質(zhì)淀粉 (糖 )等雜質(zhì)含量較高。一般用水浸出的皂素粗品含皂苷量(干基 )為 %,而糖類等雜質(zhì)占 %,必須用溶劑將皂素和雜質(zhì)分離再回收利用 ,精制過程較復(fù)雜。另外粕中殘存的皂素過多 ,而粕中又含有大量 的水分給粕的再利用帶來困難。 雖然用水浸法和有機(jī)溶劑提取法均較為成熟 ,但有機(jī)溶劑提取法其過程能耗較水浸法小、出率高、產(chǎn)品純度高、顏色淺 ,便于生產(chǎn)粉劑 ,且易于純化得到高含量皂素。因此 ,有機(jī)溶劑提取法在工業(yè)上應(yīng)用較廣。 本項(xiàng)目經(jīng)過與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)調(diào)研，通過上述方法的比較，確定生產(chǎn)工藝采用有機(jī)溶劑提取法，該法具有產(chǎn)品純度高、顏色淺，原料出率高和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。 工藝流程 工藝流程圖 詳見附圖 1— 工藝流程圖。 工藝流程簡述 茶籽餅經(jīng)過餅類破碎機(jī)破碎后 ， 送至 蒸炒鍋 ， 烘干后進(jìn)入存料筒 , 再用螺旋機(jī)送至平轉(zhuǎn)浸出器與溶劑油逆向接觸 ， 進(jìn)行脫脂。浸出混合油經(jīng)水洗、預(yù)熱后進(jìn)入長管蒸發(fā)器 ， 回收溶劑 ， 再經(jīng)汽提得到毛油 ， 毛油經(jīng)精制后 ， 包裝出售。脫脂后的茶粕經(jīng)烘干脫出殘余溶劑后 ， 用有機(jī)溶劑 A 浸取 ， 然后經(jīng)過濾去粕 ， 提取液經(jīng)真空濃縮后 ， 加入無機(jī)脫色劑 ,除去糖及蛋白質(zhì) ， 脫除色素 ， 再加入溶劑 B、 C 進(jìn)行精制 ， 結(jié)晶干燥后 ， 得到精皂素成品 ， 包裝出廠。 工藝參數(shù)的確定 粕的粒度及水分含量 粕中水分過高會(huì)明顯降低溶劑濃度 ， 使皂素和溶劑親合力減低 ， 影響浸出效果 ， 而且混 合液水分高 ， 勢必要提高濃縮溫度 ， 耗費(fèi)能源。另外 ， 粕的粒度應(yīng)適當(dāng) ， 粒度太大 ， 皂素提取速度慢 ； 粒度太小 ， 吸附粘結(jié)性大 ， 分離困難。生產(chǎn)中一般控制粕中的含水量不超過 7%， 粒度在 1～ 3mm， 使皂素極易溶解析出。 溶劑溫度、濃度及用量 溶劑含水量越大 ， 原料的粘稠性越大 ， 液固分離越困難 ， 起泡現(xiàn)象越嚴(yán)重 ，年產(chǎn) 1800 噸高純度茶皂素建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 20 產(chǎn)品純度越低 ， 但溶劑純度高 ， 則損耗率也增大。研究表明 ： 溶劑濃度為 85%時(shí)有最大提取率。 浸泡溫度的改變會(huì)影響到茶皂素在固液的分配平衡 ， 由于溶劑提取皂素的速率較快 ， 如提高溶劑溫度 ， 可加速色素的溶解速度。研究表明 ： 溶劑溫度提高 到45～ 50 ℃為佳。 從皂素收率和成本等因素綜合考慮 ， 溶劑用量與粕的配比宜控制在 ∶ 1 左右。 溶劑損耗率隨溶劑溫度和濃度及用量的提高而增大 ， 溶劑損耗率的大小是決定溶劑法成本的關(guān)鍵?？刂迫軇p耗率除采用合理的工藝參數(shù)外 ， 工業(yè)化有效的辦法是改罐組式生產(chǎn)為平轉(zhuǎn)式浸出。 浸提時(shí)間 茶籽餅在浸提過程中 ， 茶皂素從固相轉(zhuǎn)向液相 ， 經(jīng)過一段時(shí)間后 ， 茶皂素在固液相中的分配達(dá)到平衡。實(shí)驗(yàn)表明 ： 茶籽餅經(jīng)過 4 h的浸泡后 ， 茶皂素在固液相中的傳質(zhì)已基本上達(dá)到平衡。生產(chǎn)中 ,一般浸泡時(shí)間宜控制 4～ 5 h。 浸泡次數(shù)與收率的關(guān)系 由于物料中皂素與溶劑滲透壓的關(guān)系 ,適當(dāng)增加浸泡次數(shù)皂素收率相應(yīng)提高 ,試驗(yàn)結(jié)果見表 42。 表 42 浸泡次數(shù)與皂素收率表 浸提次數(shù) 一次浸提 二次浸提 茶皂素收率 ( %) 由上表可知 ， 一次浸提就可以把大部分的茶皂素提取出來 ， 二次浸提的茶皂素收率增加 %， 茶皂素得率增加十分明顯。實(shí)際操作中 ， 為求得最佳的經(jīng)濟(jì)效果 ， 在浸出時(shí)最好要提取 2～ 3 次。因此 ， 生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用罐組串聯(lián)或平轉(zhuǎn)器連續(xù)浸出的方法 ， 以提高浸出效率 ， 增加皂素含量。 工藝參數(shù)的確定 本項(xiàng)目所選用的工藝參數(shù)為 ： 餅粕粒度 1～ 3 mm， 提取溫度為 50 ℃ ， 溶劑 A 濃度為 80%， 配比為 ， 浸泡時(shí)間為 4h。 年產(chǎn) 1800 噸高純度茶皂素建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 21 、輔助材料、公用項(xiàng)目技術(shù)要求和消耗 茶皂素主要原、輔材料，動(dòng)力技術(shù)要求 茶粕 皂素含量 ≥ 10％ 殘留茶油 ≤ 2% 水 分 ≤ 12% 單 耗 工業(yè)乙醇 純 度 ≥ 90％ 單 耗