作者：徐忠、赵丹 编著
出版社：化学工业出版社
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食品工业固体废物资源化技术试读：
前言
我国是全球第一大食品工业国，食品产业已成为我国国民经济最具活力的新的增长点和发展现代农业的新空间，也是拉动内需、增加就业、促进经济增长与社会发展、大量转化农产品和增加农民收入的支柱产业。食品工业固体废物是食品加工企业在以动植物为原料进行粮食加工、食品加工、食品制造、餐饮加工等过程中产生的被抛弃或者放弃的固体、半固体废物的总称，我国每年包括秸秆在内的粮食加工废物产量达到12.5亿吨，食品加工、食品制造等行业废物达到4.6亿吨， 餐饮废物达0.6亿吨。为减少食品工业固体废物的污染、保护环境、保障食品安全、提高加工产品的附加值，食品工业固体废物的资源化利用研究已成为目前国内相关企业及研究单位关注的热点问题。
目前已有很多科研单位、高等院校、生产企业科技人员加入了食品工业固体废物资源化研究及生产的行列，使得食品工业固体废物资源化加工的品种和生产工艺研究有了较大的突破，但与国外发达国家相比，无论是在生产技术、工艺装备和管理水平上，还是在产品质量和品种上，我国都还存在着一定的差距。因此我国食品加工业的科研机构和生产企业有必要研究和掌握食品工业固体废物的性质和资源化新的要求，不断调整、开发新的工艺和产品，以提高产品的生产效益和附加值。
我们结合多年来的教学与研究成果，收集并参考了国内外的文献资料，编著了本书。其中，徐忠编著第1章、第2章、第4章、第7章、第10章，赵丹编著第3章、第5章、第6章、第8章、第9章。本书内容反映了国内外学者及生产企业关于食品工业固体废物资源化研究成果以及研究动态，为国内食品工业固体废物新产品的进一步研究和开发提供参考。全书共分10章，第1、第2章分别介绍了食品工业固体废物的基本概念和固体废物预处理和资源化的基本方法，第3～10章分别介绍了谷物加工固体废物、淀粉加工固体废物、酒类加工固体废物、大豆加工固体废物、餐饮加工固体废物、畜产品加工固体废物、水产品加工固体废物和农作物秸秆的资源化利用和研究实例。
限于作者水平及编著时间，书中不妥和遗漏之处在所难免，恳请各位读者批评指正。编著者2018年10月第1章 食品工业固体废物概述1.1 我国食品工业的发展概况
我国是全球第一大食品工业国，食品产业已成为我国国民经济最具活力的新的增长点和发展现代农业的新空间。食品产业是产业原料牵着千家万户农民、产品质量关系着千家万户居民的民生保障基础产业，也是拉动内需、增加就业、促进经济增长与社会发展，大量转化农产品和增加农民收入的支柱产业。
按照国民经济发展规划指标要求，食品工业主动适应经济发展新常态，坚持稳中求进的总基调，以提质增效为中心，以消费增长为推动力，以科技创新为支撑，不断优化和调整产业结构，加快转型升级，2015年食品工业企业实现主营业收入10.4万亿元，同比增长4.5%，实现利润总额6807.4亿元，同比增长7.4%，上交税金总额3435.4亿元，同比增长4.9%，发挥了国民经济支柱产业的重要作用。1.2 食品工业固体废物的概念1.2.1 固体废物的概念《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》明确提出：固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。1.2.2 食品工业固体废物的概念
广义上的食品工业固体废物是指食品加工企业在以动植物为原料进行的粮食加工、食品加工、林副产品加工业等过程中产生的被抛弃或者放弃的固体、半固体废物的总称。1.3 食品工业固体废物的分类和来源1.3.1 食品工业固体废物的分类
按固体废物性质分类，食品工业固体废物属于有机固体废物，按我国食品加工业特点，食品工业固体废物主要可分为粮食加工固体废物、食品加工固体废物、食品制造固体废物、餐厨固体废物、林副产品固体废物等。1.3.2 食品工业固体废物的来源
食品工业废物主要来源于粮食加工业如水稻、小麦、大豆、玉米等加工业，食品制造业如制酒、制糖等行业，餐饮加工业，林副产品加工业等产生的下脚料、废渣等如稻壳、麦麸、胚芽、秸秆、淀粉渣、酒糟等固体废物。1.4 食品工业固体废物的特性1.4.1 食品工业固体废物都含有有机成分
从来源上看，食品工业固废物与农业生产和居民生活密切相关，食品工业固体废物主要成分为纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、淀粉、多糖、单糖、脂肪等有机成分，这些成分是固体废物资源化利用的基础。1.4.2 食品工业固体废物具有可再利用性
利用物理、化学方法可以将食品工业固体废物中的有机成分提取出来，或通过生物酶技术将有机成分降解为可发酵成分，通过微生物发酵技术转化为可利用的食品基料、饲料等，实现固体废物减量化和资源化的目标。1.5 食品工业固体废物的危害1.5.1 对土壤、水及大气环境造成危害
我国食品工业固体废物种类多、来源广、产量大，固体废物放置及填埋会占用大量的土地资源，尤其食品加工和制造业固体废物，有机成分高、湿度大、热值低，不利于焚烧处理，夏季长期放置，可溶成分随雨水从地表向下渗透，向土壤转化，会对土壤造成污染。固体废物渗滤液除了可通过土壤渗入地下水外，还可通过风吹、雨淋或人为因素进入地面水和流入江河湖海，有些企业将食品废渣直接倒入河流、湖泊或沿海海域中，都会造成水体严重污染与破坏。食品工业固体废物在堆放过程中，在温度、水分作用下，某些有机物质发生分解，产生有害气体，如一些腐败的垃圾废物散发出腥臭味，农作物秸秆焚烧等对空气环境造成污染。1.5.2 对居民生活造成影响
一些食品工业固体废物如餐厨固体废物的处理与居民生活密切相关，近年来地沟油事件及利用餐厨废弃物直接作为饲料的事件等对居民食品安全造成很大影响，食品工业固体废物的处理及资源化利用要依法依规进行，不能对环境产生二次污染，更不能对居民生活和饮食安全造成不利影响。1.6 食品工业固体废物的管理法规与标准1.6.1 固体废物的管理法规
1995年10月30日第八届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议通过、2004年12月29日第十届全国人民代表大会常务委员会第十三次会议修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》对“固体废弃物”做了明确的定义和分类。国家对固体废物污染环境的防治，实行减少固体废物的产生量和危害性、充分合理利用固体废物和无害化处置固体废物的原则，促进清洁生产和循环经济发展。国家采取有利于固体废物综合利用活动的经济、技术政策和措施，对固体废物实行充分回收和合理利用。国家鼓励单位和个人购买、使用再生产品和可重复利用产品。
2008年8月29日中华人民共和国第十一届全国人民代表大会常务委员会第四次会议通过的《中华人民共和国循环经济促进法》，提出了发展循环经济的战略，对固体废物减量化、再利用、资源化活动进行了界定。国家制定产业政策，应当符合发展循环经济的要求，国家鼓励和支持开展循环经济科学技术的研究、开发和推广，鼓励开展循环经济宣传、教育、科学知识普及和国际合作，鼓励企业事业单位建立健全管理制度，采取措施，降低资源消耗，减少废物的产生量和排放量，提高废物的再利用和资源化水平。国家鼓励和引导公民使用节能、节水、节材和有利于保护环境的产品及再生产品，减少废物的产生量和排放量。1.6.2 食品工业固体废物的管理法规
2009年2月28日第十一届全国人民代表大会常务委员会第七次会议通过，2015年4月24日第十二届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议修订的《中华人民共和国食品安全法》对食品生产和加工、食品销售和餐饮服务、食品相关产品的生产经营和安全管理、食品的贮存和运输提出了明确的规定和要求。国家建立食品安全风险监测制度，对食源性疾病、食品污染以及食品中的有害因素进行监测。国家鼓励和支持开展与食品安全有关的基础研究、应用研究，鼓励和支持食品生产经营者为提高食品安全水平采用先进技术和先进管理规范，国家建立食品安全风险评估制度，运用科学方法，根据食品安全风险监测信息、科学数据以及有关信息，对食品、食品添加剂、食品相关产品中生物性、化学性和物理性危害因素进行风险评估。食品工业固体废物的资源化利用也应遵守《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》《中华人民共和国循环经济促进法》和《中华人民共和国食品安全法》的规定和要求，开展相关生产及经营活动。1.6.3 固体废物的管理标准
管理标准是管理法规体系中一个独立的、特殊的、重要的组成部分，是一种具有规范性的行为规则，同样具有法律的约束力，由国家机关按照法定程序进行制定和颁发。相应的管理标准分为强制性国家标准（GB）、推荐性国家标准（GB/T）和行业标准（HJ/T）等，食品工业固体废物的资源化利用应当遵循相关的食品行业标准和环境标准。1.7 食品工业固体废物资源化技术及途径1.7.1 食品工业固体废物处理及资源化技术
根据不同种类食品工业固体废物资源化利用所需要的技术方法，食品工业固体废物资源化利用技术主要包括物理法资源化技术、化学法资源化技术、生物酶技术和微生物发酵技术等。1.7.2 食品工业固体废物资源化途径
来自于植物源食品加工废物如粮食加工、果蔬加工、酿造发酵等加工业产生的糠皮、麦麸、糟渣、饼粕、种子壳、皮、秸秆等废物可再度利用生产膳食纤维、植物蛋白、饲料蛋白、植物多肽、植物油、低聚糖、乙醇、乳酸、活性炭、果胶等产品。动物源食品加工废物如动物屠宰产生的毛、皮、骨、内脏等废物，水产品加工产生的虾壳、贝壳类废物可以再利用生产动物蛋白、壳聚糖、动物油脂、肝素钠、明胶、酶制剂等产品。第2章 固体废物预处理及资源化技术2.1 物理法处理技术2.1.1 固态气爆技术（1）固态气爆技术原理
主要应用于含纤维固体废物的预处理，原理是物料在气流膨化机中瞬间由高温、高压突然降到常温、常压，原料内部的水分突然气化，气体突然膨胀，发生喷爆，产生爆破效果，固态气爆处理可使物料组织呈海绵状，体积增大，一些结构组织如纤维素等被破坏，内含物暴露，有利于目的物的溶出，也有助于提高原料进一步生物转化的效率。（2）固态气爆工艺
物料清理除杂后，以适宜粒度采用浸泡或喷洒方式提高物料含水量，沥水后密封，进行一定时间的均湿，使其内部水分均衡，将调整好水分的物料装入气爆设备、密封，采用电加热或直接明火加热，在一定时间升压至预设压强，保压一定时间后瞬间卸压，完成气爆并收集物料。2.1.2 微波技术（1）微波提取原理
微波是一种高频率的电磁波，其频率范围在300MHz～300GHz之间（相应的波长为0.1～100cm），它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性，微-25-22波量子的能量为1.99×10～1.99×10J，它与生物组织的相互作用主要表现为热效应和非热效应。微波的热效应是指能够透射到生物组织内部使偶极分子和蛋白质的极性侧链以极高的频率振荡引起分子的电磁振荡等作用增加分子的运动导致热量的产生。微波的非热效应是指除热效应外的其他效应如电效应、磁效应及化学效应等。微波提取主要是利用其热效应，由于被提取物细胞内含水和极性有效成分，在微波电磁场作用下，极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向，产生类似摩擦热，这些物料含水和极性有效成分大量吸收热量，内部产生热效应，导致细胞结构发生破裂，溶剂容易进入细胞内，溶解并释放出细胞内物质，从而可以提高固体废物中某些组分的提取率。（2）微波提取工艺
固体废物物料经清理除杂和清洗后粉碎，以适宜粒度采用浸泡方式提高物料含溶剂量，使物料更好地吸收微波能，将物料和溶剂放入微波设备中，在微波设备中辐照一定时间后取出，液固分离、浓缩、干燥处理后，得到所需要的产品。2.1.3 超声波技术（1）超声波提取原理与特点
超声波是指频率为20kHz～50MHz的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体和介质来进行传播。超声波在传递过程中存在正负压强交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。超声波并不能使样品内的分子产生极化，而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用和搅拌作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大物料与提取溶剂之间的接触面积，破坏物料的细胞，使溶剂渗透到细胞中，提高目标物从固相转移到液相的传质速率，缩短提取时间，提高提取率。
超声波提取特点是提取效率高，超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形，使有效成分提取更充分；提取时间短，超声波强化中药提取通常在24～40min即可获得最佳提取率，提取时间较传统方法缩短2/3以上，原材料处理量大；提取温度低，超声提取中药材的最佳温度在40～60℃，对遇热不稳定、易水解或氧化的有效成分具有保护作用，同时大大节约能耗；适应性广，超声提取中物料不受成分极性、分子量大小的限制，适用于各类物料有效成分的提取；提取液杂质少，有效成分易于分离、纯化，提取工艺运行成本低，综合经济效益显著。（2）超声波处理工艺
固体废物物料经清理除杂和清洗后粉碎，与适宜的溶剂混合、浸泡，使物料更好地吸收超声波，将物料放入超声波设备中，超声提取一定时间后取出，液固分离后，浓缩、干燥，得到所需要的产品。2.1.4 挤压膨化技术2.1.4.1 挤压膨化原理
生产中最常使用的是单螺杆挤压机和双螺杆挤压机，挤压膨化是借助挤压机螺杆的推动力，将物料向前挤压，物料受到混合、搅拌、摩擦以及高剪切力作用而获得并积累能量达到高温高压，并使物料膨化的过程。连续挤压蒸煮工艺的核心设备是挤压机。挤压机具有压缩、混合、混炼、熔融、膨化、成型等功能。挤压机的腔体可以分成3～5个区，各区可以通过蒸汽或电加热，也可通过挤压摩擦加热，从而达到蒸煮物料的目的。当含有一定水分的原料通过供料器进入套筒后，随着螺杆的转动而向前输送，当物料逐渐受到机头的阻力作用时而被压缩，通过压延效应和吸收机筒外部所加热量，以及物料在螺杆与套筒间的强烈搅拌、混合、剪切等作用下而产生的高温、高压，物料在挤压腔内成熔融状态；在腔体中高温、高压的作用下，物料含有的化学成分内部结构发生变化，在挤压腔体的末端，熔融的物料在高压的作用下通过模板的模孔挤出，由于压力的突然下降、水蒸气的迅速膨胀和散失，产品形成质构疏松多孔的结构，然后膨化的物料被旋转刀切成一定大小的产品。2.1.4.2 挤压膨化工艺
根据膨化过程的不同，挤压膨化工艺分为直接挤压膨化和间接挤压膨化2种。（1）直接挤压膨化工艺
具有一定水分含量的物料，在挤压机的套筒内受到螺杆的推动作用和卸料模具（或套筒内的节流装置）的反向阻滞作用，以及受到来自外部的加热或物料与螺杆、物料与物料、物料与套筒内部的摩擦热的加热作用，使物料处于高达3～8MPa的高压和200℃左右的高温状态。压力超过了挤压温度下的饱和蒸汽压，因而物料在挤出机套筒内水分不会沸腾蒸发，在高温下，物料呈现熔融状态。物料一旦经模具口挤出，压力骤然降低，水分急剧蒸发，产品随之膨胀。水分的散失带走大量热量，使物料的温度在瞬间骤降到80℃左右，从而使产品固化定型，得到直接挤压膨化产品。（2）间接挤压膨化工艺
原料在挤压机内蒸煮，并在温度低于100℃时推进通过模板，原料在低温时成型，这样可防止物料中水分瞬间变为蒸汽而产生膨化。产品的膨化工艺主要靠挤出之后的烘烤等加热方式来完成。间接挤压膨化物料一般具有较均匀的组织结构，膨化度较易控制。2.1.5 热解技术2.1.5.1 热解原理
热解法是利用废物中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对物料进行加热，使有机物产生裂解，通过热化学反应将大分子物质（木质素、纤维素和半纤维素等）分解成较小分子的燃料物质（固态炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方法。2.1.5.2 热解工艺分类
热解工艺按供热方式分为直接加热、间接加热；按热解温度不同分为高温热解、中温热解、低温热解；按热解炉结构不同分为固定床、移动床、流化床和旋转炉；按产物物理形态不同分为气化方式、液化方式、炭化方式；按热解燃烧位置不同分为单塔式和双塔式；按是否生成炉渣分为造渣型和非渣造型。2.1.5.3 热解工艺与设备
一个完整的热解工艺包括进料系统、反应器、回收净化系统、控制系统几个部分。其中反应器是整个工艺的核心，热解过程就在反应器内发生，不同的反应器类型决定了整个热解反应的方式以及热解产物的成分。（1）立式炉热解法
反应器结构相对简单，由于热气体通过整个燃烧床，其显热对物料有导热和干燥作用，气体离开反应器时温度较低，热损失小，系统热效率高，但气体中易夹带挥发性物质。（2）双塔循环流态化热解法
燃烧的废气不进入产品气体中，可得高热值燃料气，在燃烧炉内热媒体向上流动，可防止热媒体结块，流化床内温度均一，可以避免局部过热，燃烧温度低，产生的氮氧化物少。（3）回转窑热解法
采用间接加热，主设备为一个略微倾斜、可以旋转的滚筒，通过滚筒的转动，使物料从进料端通过蒸馏容器段慢慢向卸料端移动，并在此过程中发生分解反应。分解反应产生的气体，一部分被引导到蒸馏容器外壁与燃烧器内壁之间的空间燃烧，用以加热物料，为分解反应提供热量，另一部分则被导出以作他用。2.1.6 超临界技术2.1.6.1 超临界技术原理
根据温度和压力的不同，单组分体系呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，观察状态的变化，当体系达到特定的温度、压力点时，会出现液体与气体界面消失的现象，该点被称为临界点。超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体，它具有十分独特的物理化学性质，密度接近于液体，黏度接近于气体，扩散系数大、黏度小、介电常数大。因此，在提取、精制、反应等方面，可以用作代替化学溶剂的新型溶剂使用，提取分离物料组分。2.1.6.2 超临界提取工艺与设备（1）超临界提取工艺
将需要提取的物料经除杂及粉碎，称取300～700g装入提取器中，用CO反复冲洗设备以排除空气。操作时先打开阀及气瓶阀门进气，2再启动高压阀升压，当压力升到预定压力时再调节减压阀，调整好分离器内的分离压力，然后打开放空阀接转子流量计测的通过各个调节阀门流量，使萃取压力、分离压力及提取过程中通过的CO流量均稳2定在所需操作条件，半闭阀门；打开阀门进行全循环流程操作，萃取过程中从放油阀把提取液提出。（2）超临界提取设备
超临界萃取装置可以分为两种类型：一是研究分析型，主要应用于小量物质的分析，或为生产提供数据；二是制备生产型，主要是应用于批量或大量生产。超临界萃取装置从功能上大体可分为萃取剂供应系统、低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机8部分控制系统，具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等设备。2.1.6.3 超临界技术的特点
①可以在接近室温（35～40℃）及CO气体笼罩下进行提取，有2效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。
②由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留溶媒，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，安全性好。
③传热速率快，提取效率高，能耗较少，温度易控制；适于挥发性物质、固态物质的分离提取。
④CO价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，2从而降低成本。2.2 化学法预处理和资源化技术2.2.1 固体废物化学法处理技术原理
食品工业固体废物尤其粮食加工废物如麦麸、稻壳、玉米皮等主要化学成分都是有纤维素、半纤维素及木质素，纤维素是由葡萄糖通过β-1，4糖苷键脱水聚合而成，也称为葡聚糖。半纤维素是由木糖、阿拉伯糖、半乳糖和甘露糖脱水聚合而成，其中木糖残基在半纤维素中所占比例最高，为方便分析，半纤维素这部分也常常称为木聚糖。木质素是含苯环的一类大分子物质，通过醚键和酯键与半纤维结合。纤维素是结晶物质，半纤维素是非结晶物质，半纤维素和木质素在外层包裹住纤维素，形成结构紧密的复合物，使纤维素和半纤维素转化为可发酵性糖；实现后续资源化利用需要对物料进行预处理，打开复合物结构，减小纤维素的结晶性，以利于后续的生物转化。2.2.2 酸法处理技术
稀酸预处理是比较普遍应用的预处理方法，常用的无机酸有硫酸、盐酸、硝酸、磷酸，有机酸有乙酸、草酸、富马酸、马来酸，在酸的作用下，部分半纤维素溶解，纤维素和木质素溶解较少，可以得到高木糖浓度的预处理液和高纤维素和木质素含量的预处理固体。2.2.3 碱法处理技术
碱法预处理使用的强碱类有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙，弱碱类常用氨水，在碱作用下部分木质素降解，纤维素和半纤维素溶解较少，得到高木质素浓度的预处理液和高纤维素和半纤维素含量的预处理固体。2.2.4 盐法处理技术
盐法也被用于物料中木质素的脱除处理、低酯果胶制备的脱酯处理以及活性炭制备的活化剂预处理，如硫化钠、亚硫酸钠处理纤维物料可以有效脱除木质素，复合磷酸盐处理果蔬废物可以得到低酯果胶，氯化锌、氯化钾、草酸钾、碳酸钠等处理有机固体废物可以起到活化作用，辅助固体废物制备活性炭。2.2.5 有机溶剂处理技术
有机溶剂预处理是脱除木质素的有效方法，常用的有机溶剂有甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、过乙酸、丙酮等试剂，有机溶剂可以回收，而且在有机溶剂中加入硫酸、磷酸等作为催化剂可提高木质素的去除率，同时还能移除部分半纤维素，得到纤维素含量较高的固体。2.3 生物法资源化技术2.3.1 酶法水解工艺
预处理后的纤维物料可以通过酶解处理得到可发酵性糖，常用的商品酶类有纤维素酶、葡糖苷酶及木聚糖酶，得到的产物主要成分是葡萄糖、纤维二糖和木糖等。含有蛋白成分的固体废物料可以用酸性、碱性及中性蛋白酶处理，得到多肽溶液。含有淀粉成分的固体废物料可以利用淀粉酶和糖化酶处理得到葡萄糖溶液。2.3.2 微生物发酵工艺
预处理后得到的糖液可以通过微生物发酵转化为有机醇、有机酸等化工产品，实现固体废物的资源化利用，如利用大肠杆菌、酿酒酵母及运动单孢菌等可以转化得到乙醇，利用德氏乳杆菌、乳酸链球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌等可以发酵得到乳酸。此外一些食品加工及饮食固体废物还可通过微生物作用进行堆肥处理，生产生物饲料蛋白等。第3章 谷物加工固体废物资源化技术及应用实例3.1 稻谷加工行业概述
在稻谷制米过程中，除得到成品大米外，还会获得稻壳、米糠和米胚等固体废物，这些固体废物均含有较丰富的营养物质、多种微量元素和生物活性物质，通过物理、化学、生物等加工方法，充分利用固体废物的化学成分制成各种新产品，既可以增加稻谷加工品种，延长稻谷加工产业链条，又可以提高稻谷资源利用率和产品附加值，在降低生产成本的同时，实现经济效益的最大化。3.2 稻谷加工固体废物的来源与特点3.2.1 稻壳的来源与性质（1）稻壳的来源
稻壳又名砻糠、毛糠或大糠，约占稻谷质量的20%，我国每年的拥有量在3500万吨以上，是一种量大、面广、价廉的可再生资源，稻壳坚韧粗糙，磨磋性强，木质化程度高，营养价值低。稻壳由内颖及较大的外颖组成，内外颖通过两个钩状结构彼此连接，起保护糙米的作用。稻壳长5～10mm、宽2.5～5mm、厚25～30μm，外表粗糙且3不规则，流动性差，其容重（96～160g/L）、密度（0.2g/cm）和悬浮速度（2～3m/s）都比稻谷、糙米轻，因而不便于机械输送和堆放。（2）稻壳的性质
稻壳的主要化学成分见表3-1。稻壳中的碳水化合物主要有纤维素和半纤维素，半纤维素是一种木聚糖，主要为多缩戊糖，木聚糖可水解生成木糖。稻壳中不含淀粉，含20%～22%的半纤维素，木质素是由半纤维素化合而成的。稻壳中粗蛋白平均含量一般在3%左右，粗脂肪平均含量一般在1%左右。稻壳含可燃物约为83%，具有较好的燃烧性质，其发热值约为12558kJ/kg。稻壳燃烧失去有机物质后，剩下的稻壳灰一般为稻壳量的20%左右。稻壳中主要维生素的品种与含量见表3-2。稻壳中灰分含量很高，其主要成分是二氧化硅，稻壳的灰分组成见表3-3。表3-1 稻壳的主要化学成分 单位：%表3-2 稻壳中主要维生素品种与平均含量 单位：μg/g注：括号中为食量范围。表3-3 稻壳的灰分组成 单位：%3.2.2 米糠的来源、分类与性质（1）米糠的来源
米糠是糙米碾制过程中的碾下物，它包含了糙米皮层中大部分的果皮、种皮、外胚乳和糊粉层及少量的胚乳，占稻谷质量的5%～7%。我国是世界第一的大米生产国，每年的米糠产量达1500万吨以上。米糠数量的多少和各组成部分的比例取决于大米的加工精度（去皮程度）和净糙含谷率。一般来说，大米加工精度越高，粒面留皮越少，米糠数量随之增加，米糠各组成部分的比例也相应增加。（2）米糠的分类
通常按以下3种方式对米糠进行分类。
①全脂米糠和无胚米糠 全脂米糠是指未经提取米胚的米糠，而无胚米糠是指提取米胚后剩余的米糠。
②全脂质米糠、低脂米糠、脱脂米糠 全脂质米糠是指经提取米糠油的米糠，其含脂量保持米糠固有的含量。低脂米糠是指提取米糠油后的饼粕，其含量一般在7%左右。脱脂米糠是指经有机溶剂浸出制取米糠油后的饼粕，其含脂量一般在1%以下。
③精糠和精白米糠 稻米的加工精度高低直接反映米粒的碾磨深度。加工特等米以上的高精度大米时，多采用多级碾白、分层碾磨工艺，因而各道米机排出的米糠有所不同。所谓精糠是指头道或二道米机碾下的米糠，其碾磨深度一般为碾米至米粒的外胚乳或糊粉层，业内习惯称米糠。所谓精白米糠是指二道或三道、四道米机碾下的米糠，其碾磨深度一般已深及糊粉层或糊粉层内侧的淀粉细胞，业内习惯称白糠，米糠和精白米糠的主要特点是前者含脂质高，后者含脂质低但蛋白质含量高。（3）米糠的性质3
米糠的容重为0.2～0.4kg/L，体积质量为272～275kg/m，酸价为3～10mg KOH/g，静止角在稻谷和大米静止角之间，一般为38°。米糠吸水性强，具有吸湿和散湿的性质。新鲜的米糠呈黄色，呈鳞片状的不规则结构，具有米香味。米糠的化学成分随稻谷品种和成品米精度的不同而有较大差异，一般变化范围见表3-4。表3-4 米糠的化学成分 单位：%
米糠蛋白质中，清蛋白约占37%，球蛋白约占36%，谷蛋白约占22%，醇溶蛋白约占5%。米糠中脂肪的含量较高，约为20%，米糠脂肪的主要成分为中性脂质及磷脂，此外还有一定的糖脂。中性脂质以三脂为主，磷脂中含有8种物质，其中卵磷脂、脑磷脂及肌醇磷脂含量最多。米糠中无氮浸出物的大部分为纤维素和半纤维素，含量分别为8.7%～11.4%和9.6%～12.8%，半纤维素分为水溶性和碱溶性两种，米糠中水溶性半纤维素很少，主要为碱溶性半纤维素。3.3 稻壳的资源化利用实例3.3.1 生产稻壳饲料（1）膨化稻壳饲料
由于稻壳的饲用营养成分含量很低，再加上稻壳表面木质素排列整齐密实，将粗纤维素紧紧包围住，因而动物吃了不易消化，总消化率只能达到5%～8%。为此，可将稻壳进行膨化处理，使其纤维组织完全溃散成膨松状态，并使紧紧包围在纤维素外面的木质素全部被撕裂而脱落。这种立体组织之间很容易含水，最大容水量可达415%。由于吸水性提高，各种营养成分的溶水机会也增多，故易被畜禽消化吸收，总消化率达17%～20%。
膨化稻壳的常用方法有以下几种。
①放入密闭容器中，边从外部加热边压缩，使内部压力上升，然后迅速解除内部压力，恢复常压。
②将稻壳放入密闭容器中，从外部加热使内部压力上升，或从外部直接接入热源（如压入蒸汽或热空气），使内部温度和压力上升，然后迅速解除压力。
③将稻壳在特定温度下加热压缩或只加压压缩，利用水分蒸煮稻壳，使稻壳发生强烈摩擦，然后迅速解除压力。
膨化处理时，稻壳水分含量一般为10%～60%，最好是30%～50%。如水分含量不足10%，在压缩时稻壳易蒸煮不透或发生炭化或在急剧解除压力后膨化不彻底；如水分含量高于60%，则稻壳的膨化温度难以控制，影响膨化效果。稻壳加热可采用多种方法，如蒸汽加热、电加热、燃烧加热和电子加热等，也可直接利用压缩时的机械摩擦进行加热。无论哪种方法，加热温度均应在150℃以上，最好在200～300℃（该温度下的蒸汽压力为1.5～8.7MPa）。稻壳边加热边压缩时，加压的时间因温度不同而异，在200～300℃时为5～20s，然后立刻解除压力。这种膨胀力能使稻壳膨胀软化，成为松软的网片状。（2）稻壳发酵饲料
稻壳发酵饲料是在以稻壳为主的原料中，添加适量的米糠、纤维素分解酶、种曲和无机氮化合物（磷酸铵等），经过发酵糖化而成的一种含高蛋白和高碳水化合物的新型饲料，它的生产工艺简单，成本低廉，不仅适口性好，增重快，而且既适用于饲养反刍动物，也可作为猪、鸡饲料的原料。稻壳发酵饲料的生产工艺流程如下：（3）稻壳浓缩饲料
利用稻壳作为蘑菇菌的培养基，在栽培蘑菇的同时，使培养基富化，稻壳的营养价值和消化率也随着明显提高。由此，富化了的稻壳可加工成浓缩饲料。工艺方法：稻壳粉碎后，添加少量石灰氮（CaCN）和适量清水，搅拌调匀，放入料仓发酵5～10d，然后在这2种发酵过的稻壳混合物中，添加米糠、玉米麸皮等糠皮、少量腐殖酸和适量清水，充分搅拌均匀，再置于温度120℃蒸汽锅中灭菌1h，以减少杂菌污染。糠皮和水的添加量分别为稻壳质量的10%和70%，腐殖酸的添加量通常是加水量的0.1%～1.0%。把这种经过灭菌处理的稻壳混合物作为培养基来接种蘑菇菌，在适宜的温度、湿度条件下，蘑菇菌迅速生长繁殖，同时使培养基明显富化，培养基的不消化物质被分解、代谢，其营养价值和消化率得以显著提高，这样便把稻壳加工成了消化率高达80%的畜禽浓缩汁。3.3.2 稻壳生产燃料棒（炭棒）
稻壳的容重小，如果加入黏结剂或助燃剂，通过压缩成型制成燃料棒，则能降低运输和贮存成本，方便使用并大大提高其燃烧效率。（1）燃料棒的生产原理
稻壳细胞中的木质素是具有芳香族特性的结构单体，为丙烷型的立体结构高分子化合物。当温度为70～110℃时，木质素的黏合力开始增加，温度为200～300℃时，会软化、液化，此时加以一定的压力，使其与纤维素紧密黏结并与相邻颗粒互相胶结，经冷却后即可固化成型。（2）燃料棒的加工方法
燃料棒的成型方法主要有螺旋挤压棒状成型、活塞式挤压圆柱状成型、内压环模块状成型三种，相应得到六角柱形、圆柱形、块状的燃料棒产品。无论哪种成型方法，均需固化成型后炭化。燃料棒的生产工艺过程如下：
原料→原料干燥→挤压成型（燃料棒）→炭化处理（炭化棒）
操作要点如下。
①原料准备 一般情况下，因稻壳体积小，无需经过粉碎和筛选。进机时原料的含水量应在6%～20%，含水量过高，在机内压缩时会产生高压水蒸气，导致棒料离机时出现裂缝，太湿的原料事前要经过风干或烘干。
②原料挤压 用挤压成型机压缩时要注意温度、压力和速度，三者都是压缩成型的关键条件，尤其是温度与压力要配合得当。一般通过控制温度来调节压力，压力不足应增温，压力太大要降温。挤压速度与产品质量也有较大关系，速度越慢，蒸汽越易排出，从而减少棒料开裂，速度以每根10～30s为宜。
③炭化处理 目前多采用干馏法来进行燃料棒的炭化。方法为：将燃料棒放入直立式干馏器中，密封后间接加热，逐渐升温至350～500℃，干镏5～6h，待达到最高温度时，迅速把棒料转移到与空气中的氧隔绝的冷却窑中，消火冷却约10h取出，获得成品炭棒。炭化时要注意不能过度，残留有机物不能过多，否则燃烧时会冒烟。3.4 米糠的资源化利用实例3.4.1 生产米糠油
米糠油的制取主要有压榨法和浸出法两种。压榨法是目前国内主要采用的一种方法，它具有适应性强、工艺简单、设备和技术要求低、操作方便、生产成本低和安全等特点，但该法生产效率低，出油率只有8%～10%，饼粕不仅残油率高（7%～8%），而且由于受到高温影响而降低了使用价值。浸出法是利用有机溶剂（如己烷等）将米糠中的油脂浸出，其优点是出油率高，达12%～15%，饼粕的残油率低，只有1.5%～2%，不仅糠饼品质好，而且劳动强度低，生产效率高，有机溶剂可以回收循环使用；其缺点是技术复杂，生产安全性差。3.4.1.1 压榨法制取毛糠油
压榨法是采用机械的方法，通过油压机、水压机、螺旋榨油机等产生的压力压榨米糠，取得毛糠油。其工艺过程如下：
操作要点如下。（1）清理去杂
用圆筒筛、振动筛来处理米糠，除去米粞、糠片、碎米和其他杂质。碎米在烘炒过程中会糊化而发黏，以致与米糠黏在一起，压榨时造成油路阻塞，使出油率降低，有条件的工厂应将混入的米胚芽压碎。（2）蒸炒
油料的蒸炒是保证油、饼质量和提高出油率的重要一环，蒸炒起软化米糠的作用，创造最合适的入榨条件。
米糠内的油与其他油料一样，也是与蛋白质混合成为胶体后存在含油细胞中的，在碾米时，米糠受到挤压和摩擦，其含油细胞已基本上被破坏，但胶体尚未被破坏，破坏胶体的方法之一就是蒸炒。
蒸炒时采用平底锅蒸炒，装料厚度在13cm左右，蒸炒开始时，待水分大量蒸发后，再采用小火慢炒。每锅蒸炒15～20min，蒸炒温度控制在125～130℃。在料坯炒至深黄色，手抓不黏手、不成团时，拌入毛油中沉淀一点点下来的油渣，做到均匀不结团。拌渣后再炒几分钟，即可出锅。米糠出锅时的温度在100～105℃，水分在9.5%～11%。（3）压榨
压榨分预压和压榨两个过程。预压是指将熟料坯预压成饼形，以便搬运、装垛和压榨。压榨时，为了缩短压榨时间，提高出油率，可在米糠中掺入5%～15%的稻壳，并翻拌均匀。掺入粗糠有助于疏通油路，增加榨膛压力，缩短压榨时间，提高出油率。
此外，原料米糠的新鲜程度对压榨取油影响极大，因为米糠中的解脂酶在存放过程中，若温度、水分适宜，则易使米糠酸败，所得糠油质量差，精炼率低。3.4.1.2 浸出法制取毛糠油
浸出法是利用有利溶剂（如己烷等），将米糠油中的油脂浸出。其工艺流程如下：
米糠经过清理除杂，并辅以风选，将米粞分离（米粞占米糠的1%～3%），米糠粒度很细，如果直接用溶剂浸出，溶剂渗透料层很困难，浸出效果不均匀。为防止这种现象，在风选以后，将米糠进行加热润水（温度80～90℃），使淀粉糊化，再粒化处理。这样做的好处是降温、去水，使料坯松散，利于渗透。最后进行干燥，促使蛋白质进一步变性，油滴的黏度降低，有利于提高出油率，使其水分达到浸出要求；间歇浸出为5%～8%，连续浸出为8%～10%，干燥后的米糠用溶剂己烷浸出其中的油分。浸出毛油为米糠的17%～18%，所得糠粕约为米糠的80%，糠粕水分为12%～13%，如果超过此范围，糠粕要腐败变质，所以还需干燥。3.4.1.3 毛糠油的精炼
用米糠直接制取的米糠油为毛糠油。毛糠油中常会有很多杂质，如水分、糠蜡、磷脂、色素、有臭物质和较多的游离脂肪酸，不仅影响食用价值，还影响人体对它的消化吸收，而且保存时容易变质。因此，在食用前必须进一步提纯精炼。毛糠油精炼工艺过程如下：
毛糠油→过滤→水化→碱炼→水洗→脱水→脱色→脱臭→精糠油（1）过滤
将毛糠油加热到85～90℃，此时已达到糠蜡熔点，过滤除去杂质，可用压滤机或布袋进行过滤，过滤时温度不宜过高，否则会使油色变深。经过加热过滤的糠油，冷却至20℃，此时油中的糠蜡已凝固，再进行过滤可提出糠蜡。（2）水化
将毛糠油泵入水化罐中，加热至65～70℃，边搅拌边加入约等于油质量5%的同温度热水，搅拌40～60min。当温度升高到80℃时，即停止升温，勿使水分蒸发。然后再搅拌25min左右，速度由慢至快，再缓慢下来，静置4～6h，使油中胶凝性杂质凝聚，沉淀分离。（3）碱炼
碱炼的目的是中和毛糠油中的游离脂肪酸，使其生成皂脚从油中沉淀分离。碱炼前先测定毛糠油的酸值，按下式算出加碱量：固体碱的用量（kg）=糠油质量（t）×酸值×0.713
然后配成18～20°Bé的稀碱液。将水化合的糠油送入碱炼罐内升温至35～40℃，把18～20°Bé的稀碱液均匀地喷入糠油中，持续搅拌1h，搅拌速度为60r/min。（4）水洗
水洗的目的是洗去糠油中悬浮的微量皂粒。将碱炼后的糠油，升温至80～90℃，边搅拌边加入占油质量10%～15%的沸水，搅拌15min后，静置1～2h。当废水的pH值接近7时，即可放掉。当废水在酚酞指示剂中显示红色时，尚需继续洗涤几次，直到酚酞指示剂不显红色为止。（5）脱水
将油加热到105～110℃，不停地搅拌，直至油面无泡沫出现为止。脱水可在普通大锅中进行，脱水后糠油的水分应低于0.2%。（6）脱色
脱水后的糠油进入脱色罐内，加热至95～100℃，边搅拌边加入干燥的活性炭或酸性白土。加入量约为糠油的2%，搅拌20～30min后，取样观察，质量符合标准后，就可进入下一道工序。否则仍需重新脱色几次，直至糠油呈黄色、透明时为止。（7）脱臭
将脱色的糠油吸至臭罐内，在真空（93.3kPa以上）状态下通入蒸汽，使油温升至220℃以上。处理4～6h，在油温降至40～60℃时，转入冷却油罐内，自然冷却，即得精炼米糠油。
精炼油质量标准：色泽为橙黄色、透明、无酸败和异味，水分0.2%以下，杂质0.3%以下，酸值以3mgKOH/g为宜。3.4.2 提取米糠蛋白
米糠蛋白的营养价值较高，但它与米糠中的植酸、半纤维素等结合会影响其消化与吸收（天然米糠中蛋白质的功效比为1.6～1.9，消化率为73%，但经稀碱液提取的米糠浓缩蛋白的功效比与牛奶中的酪蛋白接近，可达2.0～2.5，消化率高达90%）。因此，为了提高米糠蛋白的利用价值，可从米糠中进行蛋白提取。米糠蛋白的提取方法有化学法、酶法及物理法。（1）化学法提取
传统米糠蛋白的提取法是采用碱法提取，其工艺流程如下：
米糠、水→调节pH值和温度→离心过滤→提取清液→调节等电点→离心过滤→干燥→米糠蛋白
由于米糠中蛋白质组分间存在较强凝结作用和广泛二硫键交联，所以米糠蛋白较难被普通溶剂（如盐、醇和弱酸等）提取出来。碱熔法提取米糠蛋白的原理是高浓度碱可水解米糠中氢键、酰胺键、二硫键，从而释放更多的蛋白质。有研究表明，pH值是影响米糠蛋白溶解度的最重要因素之一。米糠蛋白的等电点在pH值4～5之间，低于此pH值范围，米糠蛋白的溶解度仅有小幅上升，但在pH值大于7时，米糠蛋白的溶解度可显著上升；pH值大于12时，90%以上的米糠蛋白可溶出。因此，过去米糠蛋白的提取中常用较高浓度的NaOH溶液。碱法提取虽然简便可行，但在碱液浓度过高的情况下，不仅影响到产品的风味和色泽（蛋白提取物的颜色深暗），而且蛋白质中的赖氨酸与丙氨酸或胱氨酸还会发生缩合反应，生成有毒的物质赖丙氨酸（对肾脏有害），使米糠蛋白丧失食用价值。（2）酶法提取
近年来，采用酶法提取米糠蛋白的研究报道较多。酶法提取反应条件温和，不产生有害物质，能更多地保留蛋白质营养价值。酶法提取工艺比碱法增加添酶和灭酶两道工序，所采用的酶主要有糖酶、植酸酶、蛋白酶3类。研究表明，蛋白酶是提高米糠蛋白提取率的有效手段。在pH值为9、温度45℃作用条件下，水解度（DH）为10%时，米糠蛋白的提取率可达90%左右。同时，米糠的功能性质也发生有利变化，如溶解性增强，乳化性和乳化稳定性有所提高。（3）物理法提取
物理法是采用胶体磨、均质或超微粉碎的方式，通过破坏米糠细胞结构，使米糠蛋白溶出而提取米糠蛋白的方法。其工艺流程如下：
米糠浆料→胶体磨研磨→均质→离心→提取上清液→浓缩干燥→米糠蛋白
物理法的缺陷是提取率低，设备投资大，故常与碱法或酶法结合使用。3.4.3 制备米糠食品
挤压稳定化后的米糠组织结构疏松，具有微甜滋味并略有坚果风味，已不具有米糠所特有的令人难以接受的口感，是一种营养丰富、生理功能卓越的食品原料。目前，米糠除用于酿酒、制醋和生产饴糖外，还可生产米糠饮料及制取米糠营养素、米糠营养纤维、米糠蛋白等。3.4.3.1 水溶性米糠营养素
水溶性米糠营养素也称为米糠精或全能稻米营养素，它富含了米糠中水溶性的营养素，其制取工艺流程如下：3.4.3.2 米糠营养纤维
米糠营养纤维也称为米糠浓缩纤维，主要含有米糠中的膳食纤维。其制取工艺如下：
米糠渣→淀粉糊化→过滤→气流干燥→成品3.4.3.3 功能性米糠添加剂
利用稳定化米糠产品可以开发出新的第二代功能性添加物，如天然低脂米糠、组织状天然米糠、稳定天然米糠等。（1）天然低脂米糠
稳定米糠处理（不用化学物质和添加剂）后，可使自身脂肪含量降低约60%，可增加维生素B含量约15%，还增加了自身的纤维和蛋白质含量，降低了热量。天然低脂米糠不仅具有柔和的、类似烤面包片的、甜的及果仁的风味，还具有柔和的棕黄色泽，其较好的膨胀特性在谷物配方中也很重要。在饼干、油料土豆片、营养饮料及面条等食品的应用中，米糠的良好颗粒结构使产品具有光滑的组织。由于低脂米糠具有柔和的风味，易于处理，因此允许在加工食品中多使用，这样可以使产品中的纤维含量增加。大致来说，这类产品有如下优点：高纤维、低脂肪、低热量、光滑的结构、理想的风味。（2）组织状天然米糠
组织状天然米糠，这种添加物主要由稳定米糠和挤压得到的纯大米粉末混合而成，可给食品提供理想的风味、组织结构和外观。（3）稳定天然米糠
将糙米直接研磨成粉，因米糠的不稳定性很容易使产品变质，如把稳定化米糠和大米粉按天然糙米的比例混合制成糙米粉，则可使产品的稳定性提高。稳定糙米粉的营养价值比白米粉有明显提高，它包含皮层中的所有维生素和矿物质，另外，它还含有较多的蛋白质和纤维素，货架寿命至少有12个月。这种添加物尤其适于松脆卷曲的大米食品以及各种挤压产品。3.5 小麦加工固体废物的来源与特点3.5.1 小麦麸皮的来源与性质（1）小麦麸皮的来源
麸皮也称麦麸，主要由麦粒的皮层所组成，由于制粉工艺的限制，其中还混有一些麦胚和少量未剥刮干净的胚乳。一般来说，麸皮中麦胚含量的多少与制粉过程中是否提胚有关，而胚乳含量的多少则由面粉加工的精度决定。麸皮的出品率一般为小麦的10%～25%，年产量在2000万吨以上，是我国大宗农副产品资源之一。（2）小麦麸皮的性质
麸皮的主要营养成分是碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等，见表3-5。表3-5 麸皮的营养成分
麸皮的各种营养成分含量因小麦种类、品质、制粉工艺条件、面粉出率的不同而有所差异。一般在生产较低等级的面粉或同时生产次粉时，麸皮的粗纤维含量较高。制粉过程不提取麦胚时，麦胚都混在麸皮内，因而脂肪含量较高。生产高等级面粉而不提取次粉时，麸皮中无氮抽出物较多，粗纤维含量相对较低。
麸皮中的蛋白质含量较高而且质量较好，氨基酸组成较平衡，其中赖氨酸、色氨酸和苏氨酸含量均较高，特别是赖氨酸含量较高。小麦籽粒中，B族维生素和维生素E大部分集中在糊粉层和麦胚中，所以麸皮中B族维生素和维生素E的含量也相当高。另外，小麦皮层中矿物质的含量也较多。麸皮蛋白的氨基酸组成及麸皮、面粉及大米的营养成分对照见表3-6和表3-7。表3-6 麸皮蛋白的氨基酸组成 表3-7 麸皮、面粉及大米营养成分对照表 单位：%
麸皮中富含纤维素、半纤维素、木质素，而这些均是构成膳食纤维的成分，见表3-8。表3-8 麸皮中膳食纤维的含量 单位：%（以干物质计）
虽然麸皮具有丰富的膳食纤维，但麸皮的食感、口味均不佳，且其所含植酸能与矿物质元素形成螯合物，会影响人体的吸收，故必须经适当处理，除掉麸皮本身气味，提高食用性后，才能配于各种食品中，麸皮的添加不仅增加了食品膳食纤维含量，而且可使制成的食品改善风味。3.5.2 小麦胚芽来源与性质（1）小麦胚芽来源
小麦胚芽存于小麦籽粒中，所占比例为1.4%～3.8%，制粉时进入麸皮和次粉中，再经分离提纯。小麦胚芽集中了小麦籽粒的大部分营养精华，含有极其丰富而优质的蛋白质、脂肪、多种维生素、矿物质及多肽等生理活性组分，小麦胚芽可以直接食用，可以作为营养强化添加剂添加于多种食品。（2）小麦胚芽的性质
小麦胚芽位于麦粒的基部，与麦粒主体连接较松，在小麦加工过程中，经撞击、破碎，易从基部脱落。脱落下的完整小麦胚芽呈扁圆形，长1.7～2.5mm，宽1～1.2mm，厚0.5～0.7mm，视小麦品种的不同而有差异。小麦胚芽的脂肪含量较高，性软黏，在研磨过程中呈塑性变形，不易碾压成粉，常被压扁扩展成直径1.5～3mm的较大片状。3.6 小麦麸皮资源化利用实例3.6.1 提取麦麸蛋白
麸皮中含有较多的蛋白质，其质量分数在12%～18%，是一种资源丰富的植物蛋白资源。麸皮中的蛋白质组成和面粉中的不同，如表3-9所列。表3-9 麸皮及面粉中的蛋白质组成
从表3-9可以看出，面粉的蛋白质组成主要是谷蛋白和醇溶蛋白，而麸皮中4种蛋白质分布较均匀。麸皮蛋白质的营养价值较高，生理价值也相当高，是一种优质蛋白，可与鸡蛋蛋白媲美。从麸皮中提取蛋白的方法有化学提取法（碱法）、物理提取法（捣碎法）和酶提取法。碱法提取主要是用水浸泡麸皮，加入碱后使蛋白溶解，然后分离得到蛋白液，再加入酸中和，最后沉淀掉而得到蛋白。碱法提取的工艺流程如下：
小麦麸皮→加水、湿筛去除淀粉→分离筛上物→加碱水浸泡→离心分离→分离上清液→用酸沉淀→离心分离→洗涤调pH至中性→匀质→干燥→小麦麸皮蛋白3.6.1.1 碱法麦麸蛋白质提取影响因素研究（1）pH值对麸皮蛋白质提取率的影响
在温度为50℃、固液比为1∶15、提取时间为2h、pH值范围为10～12的条件下，研究pH值与麸皮蛋白质提取率的关系，实验结果如图3-1所示。图3-1 pH值对麸皮蛋白质提取率的影响
由图3-1可以看出，pH值在10～11时，蛋白质的提取率随pH值增加而增加，pH值到12时，提取率有所下降，而pH值到达13时，提取率下降的幅度较快，并且当pH值大于12时，随着pH值的增大，提取液的颜色也逐渐加深，呈棕黄色，碱度过小，蛋白质与淀粉分离不完全，碱度过大，会导致淀粉糊化，使产品纯度与提取率下降，也容易使蛋白质产生变性，因此分步提取时确定pH值为11左右。（2）温度对麸皮蛋白质提取率的影响
将固液比固定为1∶15，提取时间为2h，调整pH值到12，温度在40～60℃，研究提取麸皮蛋白质与温度的影响，实验结果如图3-2所示。图3-2 温度对麸皮蛋白质提取率的影响
由图3-2可以看出，当提取温度低于60℃时，提取率随温度的升高而升高，当温度到达70℃时，提取率突然下降很快，可能是温度过高使溶液的黏度变大，分子的运动速度减慢，阻止蛋白质溶解到溶液中，从而使提取率下降。而且，蛋白质在长时间热的影响下易变性，由于疏水基团的暴露和展开，蛋白质分子聚集，使蛋白质溶解度下降，导致碱提取时蛋白质原有的提取率下降，因此，碱提取温度不宜过高。提取时以温度为60℃为最佳提取条件。（3）提取时间对麸皮蛋白质提取率的影响
将固液比定为1∶15，pH值确定为12，温度为60℃条件下，研究提取时间对麸皮蛋白质提取率的影响，实验结果如图3-3所示。图3-3 提取时间对麸皮蛋白质提取率的影响
由图3-3可以看出，提取时间短，麸皮不能与碱性物质充分接触，使蛋白质不易与纤维素等成分分离，从而提取物少，但提取时间过长则会增加非蛋白成分与蛋白成分共沉的机会，降低产品的质量，从蛋白质提取率等多方面来看，提取时间应选择在2h左右。（4）固液比对麸皮蛋白质提取率的影响
提取麸皮蛋白质时，固液比范围确定为1∶10～1∶25，pH值为12，温度为50℃，提取时间为1h的条件下，研究固液比对麸皮蛋白质提取率的影响，实验结果如图3-4所示。图3-4 固液比对麸皮蛋白质提取率的影响
由图3-4可以看出，固液比在1∶15～1∶20之间，蛋白质的提取率较高，在这个范围之外，提取率都有所下降；在固液比较低时，溶液与麸皮接触不充分，固液比较高，用水量大，提取蛋白质的浓度低，回收较为困难，所以提取麸皮蛋白质的固液比应定于1∶15附近。3.6.1.2 正交实验水平及结果
经过对影响麸皮蛋白质提取率的各因素做初步分析，找出其中的4个主要影响因素，即提取溶液的pH值、温度、提取时间及固液比，从中选出适合的水平。碱法提取麦麸蛋白质正交实验表如表3-10所列。表3-10 碱法提取麦麸蛋白质正交实验表
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