專利名稱：超臨界多元流體精制稻米工藝及工業(yè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超臨界多元流體精制稻米領(lǐng)域，其特征是二氧化碳零
排放的超臨界多元流體工業(yè)裝置，在壓力低于22MPa溫度低于4(TC條件下，對 稻谷糙米層進(jìn)行預(yù)破壁后直接制備為高營養(yǎng)大米，同時并滅殺了有害細(xì)菌、霉 菌及蟲卵而延長保鮮期及倉儲中的損失，配合超聲波、微波萃取技術(shù)脫除稻谷 糙米中農(nóng)藥殘留物、重金屬與塵埃等雜質(zhì)，著色、加香，改善糙米的觀感與口 感，均勻添加抗自由基、抗衰老、抗輻射、提高機(jī)體免疫力的天然生物活性物 質(zhì)進(jìn)一步提高稻米的保健功能及附加值，和傳統(tǒng)大米工業(yè)化生產(chǎn)工藝相比，可 避免25%以上加工損失率，從而相當(dāng)于達(dá)到增產(chǎn)25%以上高營養(yǎng)、節(jié)水、免淘、 速煮、保鮮的美味糙米，本發(fā)明專利產(chǎn)業(yè)化在水稻產(chǎn)區(qū)全面的實施與推廣，將 可確保我國糧食安全和國際糧食安全。
背景技術(shù)：
我國年產(chǎn)稻谷近2億噸，占糧食總量的40%左右，占世界稻谷總 量的30%，我國是世界上最大的大米生產(chǎn)國和消費(fèi)國。全國65%以上的人口以 大米為主食。鮮為人知的是在大米精制加工過程中，卻有20%以上最富營養(yǎng)的 大米成分，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)米糠及含稻米胚芽的碎米粉，此外每年因發(fā)霉變質(zhì)、蟲吃、 鼠吃還損失掉10%大米，以上兩項相當(dāng)于損失了 30%的高檔商品糧。
據(jù)2008年11月13日，國務(wù)院發(fā)展和改革委員會，在中國政府網(wǎng)站公開公 布《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要(2008-2020年)》的這一文件指出，"全球 糧食產(chǎn)量增長難以滿足消費(fèi)需求增長的需要。據(jù)測算，近l 0年來全球谷物消 費(fèi)需求增加2 2 0 0億公斤，年均增長1 . 1 %;產(chǎn)量增加1 Q 0 0億公斤， 年均增長O. 5%。目前，世界谷物庫存消費(fèi)比已接近3 0年來最低水平。2 0 0 6年以來，國際市場糧價大幅上漲，小麥、玉米、大米、大豆和豆油價格 相繼創(chuàng)歷史新高。今后受全球人口增長、耕地和水資源約束以及氣候異常等因素影響，全球糧食供求將長期趨緊。我國利用國際市場彌補(bǔ)國內(nèi)個別糧油品種 供給不足的難度增大。"
目前國內(nèi)"受農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)退耕、自然災(zāi)害損毀和非農(nóng)建設(shè)占用等
影響，耕地資源逐年減少。據(jù)調(diào)査，2 0 0 7年全國耕地面積為1 8. 2 6億 畝，比l 9 9 6年減少1. 2 5億畝，年均減少l 1 0 0萬畝。目前，全國人 均耕地面積l. 3 8畝，約為世界平均水平的4 0%。受干旱、陡坡、瘠薄、 洪澇、鹽堿等多種因素影響，質(zhì)量相對較差的中低產(chǎn)田約占2 / 3。 土地沙化、 土壤退化、"三廢"污染等問題嚴(yán)重。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，耕地仍 將繼續(xù)減少，宜耕后備土地資源日趨匱乏，今后擴(kuò)大糧食播種面積的空間極為
有限。……此外，西部部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境較差、土地貧瘠，糧食生產(chǎn)水平較低， 存在供需缺口。"
全球稻米生產(chǎn)量連續(xù)4年下降，2008年世界稻米的儲備量已創(chuàng)歷史新低， 到2008年6月底降至1984年以來的最低點(diǎn)的7210萬公噸。而國際稻米期貨市 場價格卻創(chuàng)出了新高， 一噸大米的價格， 一夜之間從330美元漲到1000美元。 隨著世界人口不斷增長，全球大米消耗量持續(xù)攀升，大米市場容量還將不斷擴(kuò) 大，而次貸金融危機(jī)導(dǎo)致對農(nóng)業(yè)投資的緊縮，還將進(jìn)一步制約國際糧食產(chǎn)量的 增長。
我國以占世界7%的耕地養(yǎng)活了全球20%的人口，而耕地面積的不斷減少和 耕地質(zhì)量的下降將嚴(yán)重影響糧食產(chǎn)量的增長。單純依托農(nóng)業(yè)科技改善稻米品種， 開拓水稻耕種面積，增產(chǎn)水稻，需要一定的時間和大量資金投入，而其潛力也 是有限的。加之水稻生產(chǎn)存在受自然災(zāi)害等諸多不確定因素的影響更大，對水 稻增產(chǎn)的預(yù)期，會有更大的風(fēng)險性。
遵循《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要(2008-2020年)》指導(dǎo)大力發(fā)展糧油食品加工業(yè)，引導(dǎo)糧油食品加工業(yè)向規(guī)?；图s化方向發(fā)展的文件精神。按 照"安全、優(yōu)質(zhì)、營養(yǎng)、方便"的要求，推進(jìn)傳統(tǒng)主食食品工業(yè)化生產(chǎn)，提高 優(yōu)、新、特產(chǎn)品的比重。特予以申報自主創(chuàng)新的操作壓力低、二氧化碳零排放、 全部設(shè)備易于實現(xiàn)國產(chǎn)化、節(jié)能減排的《超臨界多元流體精制稻米的工藝及工 業(yè)裝置》發(fā)明專利。在水稻產(chǎn)區(qū)全面實施與推廣這一發(fā)明專利高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化， 將可確保我國糧食安全和國際糧食安全，為全球經(jīng)濟(jì)一體化全面協(xié)調(diào)持續(xù)性發(fā) 展提供有力的技術(shù)支撐。
從國內(nèi)外稻米加工技術(shù)文獻(xiàn)系統(tǒng)的檢索來看，采用超臨界C02加工稻米技
術(shù)，首先是1999年我國臺灣省臺北市義美食品股份有限公司己建成超臨界C02 流體凈米技術(shù)加工美味糙米一萬噸/年生產(chǎn)裝置，有效去除農(nóng)藥與重金屬殘留， 營養(yǎng)健康，免洗免浸省時方便，加速水分的滲透與淀粉的糊化口感也很接近精 白米。臺北市原零售價每公斤(折合人民幣)16元現(xiàn)已漲價到30元，北京與廣州 超市零售價每公斤30元市場看好供不應(yīng)求。其次是2005年6月16日韓國公開 了 GREENTEK21 CO LTD (KR)的《亞臨界、超臨界及超聲波加工大米的方法 與裝置》發(fā)明專利，專利號KR20050058152,其技術(shù)是二氧化碳在壓力5 80MPa 溫度20 8(TC的亞臨界、超臨界條件下，同時并在超臨界萃取槽上裝設(shè)了超聲 波發(fā)生器進(jìn)一步強(qiáng)化了操作，產(chǎn)品蒸煮后的米飯柔軟又富有彈性口感好，脫出 了大米表面脂肪不易陳化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
我國臺灣省與韓國現(xiàn)有超臨界C02加工大米技術(shù)，存在共同的缺點(diǎn)是所選 用的超臨界C02壓力高達(dá)25 32MPa，設(shè)備投資大，建設(shè)周期長，能耗高，生 產(chǎn)成本高，對我國年產(chǎn)兩億噸稻谷的產(chǎn)量來說很難實施推廣。再者由于臺灣與 韓國均采用單純的二氧化碳液態(tài)泵循環(huán)，為了避兔萃取槽裝卸料時，帶入系統(tǒng)
的空氣而產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，需排放大量的二氧化碳才能正常運(yùn)行，按《聯(lián)合國氣候變化框架公約》的《京都議定書》要求這將存在"叫停"的風(fēng)險。此外是不 能著色、加香改善觀感與口感，均勻添加抗自由基、抗衰老、抗輻射、提高機(jī) 體免疫力的天然生物活性物質(zhì)進(jìn)一步提高稻米的保健功能與附加值
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的特征是二氧化碳零排放的超臨界多元流體工業(yè)裝
置，在壓力低于22MPa溫度低于4(TC條件下，脫除稻谷糙米的游離脂肪、滅殺 稻谷糙米中的有害細(xì)菌、霉菌及蟲卵而延長保鮮期及倉儲中的損失；最大限度 的保留稻米中各種營養(yǎng)成分，和傳統(tǒng)大米工業(yè)化生產(chǎn)工藝相比，可避免25%以 上加工損失率，從而相當(dāng)于達(dá)到增產(chǎn)25%以上高營養(yǎng)、節(jié)水、免淘、速煮、保 鮮的美味糙米，配合超聲波、微波萃取技術(shù)脫除稻谷糙米中農(nóng)藥殘留物、重金 屬與塵埃等雜質(zhì)，而解決了長期進(jìn)食稻米對機(jī)體帶來的毒副作用；對稻谷糙米 層預(yù)破壁后直接制備為高營養(yǎng)商品糧，以食用安全經(jīng)超臨界多元流體萃取的天 然色素、天然香料、天然調(diào)味品進(jìn)行著色、加香，而改善觀感與口感；在分子 水平上對稻谷糙米均勻的添加經(jīng)超臨界多元流體萃取的抗自由基、抗衰老、抗 輻射、提高機(jī)體免疫力的天然生物活性物質(zhì)而進(jìn)一步提高稻米的保健功能與附 加值。
我國明代著名的醫(yī)藥學(xué)家李時珍在《本草綱目》 一書中，稱糙米有"和五臟、 好顏色"之妙用。近年來，日本、新加坡、菲律賓、泰國等國家，掀起了食用糙 米食品的熱潮。在國內(nèi)一些大中城市，很多消費(fèi)者也把吃糙米食品視為時尚。 糙米不僅營養(yǎng)價值高，而且還有神奇的治病防病、健身美容價值，這是古今醫(yī) 家所共識的。大戰(zhàn)后50年來的日本人，平均壽命大約延長了 30歲，日本醫(yī)學(xué) 界歷來就提倡吃玄米飯(即糙米米飯)，他們將糙米先用冷水浸漬一夜，翌曰用 高壓鍋煮燜一小時，據(jù)稱吃起來別有風(fēng)味，他們還對肺結(jié)核患者施行過所謂"玄 米飯療法"，稱有明顯療效，并在各療養(yǎng)院推廣實施。糙米具有神奇的治病防病、健身美容機(jī)理是在糙米的糠層和胚芽中，其含 有種子發(fā)芽所必須的營養(yǎng)素(維生素、礦物質(zhì)等)夕卜，還富含食物纖維、具有
抗氧化性的物質(zhì)肌醇(Inositol)、泛酸(PhiyticAcid)、不飽和酯(，Oryzanol) 等的功能性成分。通過對糙米和大米營養(yǎng)成分的比較，糙米的維生素B1是大米 的4倍，維生素B2是大米的2倍，維生素E是大米的6.5倍，鈣是大米的1.8 倍等，所以糙米比大米的營養(yǎng)價值高。
現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，糙米中米糠和胚芽部分含有豐富的維生素B和維生 素E，能提高人體免疫功能，促進(jìn)血液循環(huán)，還能幫助人們消除沮喪煩躁的情緒， 使人充滿活力。此外，糙米中鉀、鎂、鋅、鐵、錳等微量元素含量較高，有利 于預(yù)防心血管疾病和貧血癥。它還保留了大量膳食纖維，可促進(jìn)腸道有益菌增 殖，加速腸道蠕動，軟化糞便，預(yù)防便秘和腸癌；膳食纖維還能與膽汁中膽固 醇結(jié)合，促進(jìn)膽固醇的排出，從而幫助高血脂癥患者降低血脂。吃糙米對于糖 尿病患者和肥胖者特別有益，因為其中的碳水化合物被粗纖維組織所包裹，人 體消化吸收速度較慢，因而能很好地控制血糖；同時，糙米中鋅、鉻、錳、釩 等微量元素有利于提高胰島素的敏感性，對糖耐量受損的人很有幫助。日本研 究證明，糙米飯的血糖指數(shù)比白米飯低得多，在吃同樣數(shù)量時具有更好的飽腹 感，有利于控制食量，從而幫助肥胖者減肥。
常食糙米可預(yù)防癌癥、心臟病、高血壓、糖尿病等急劇增加的生活常見病， 糙米雖然具有很高的功能性營養(yǎng)保健價值，但普通糙米因為它的外圍被纖維組 織包裹起來，人體難以消化吸收，經(jīng)過長時間的加熱蒸煮，營養(yǎng)成分也會有所 損失，更為主要的還在于口感不好甚至難以下咽，特別是在急需補(bǔ)充營養(yǎng)的青 少年及亞健康的老年人群中很難推廣。
由于我國人多地少，以往在單位面積土地上，化肥與化學(xué)合成農(nóng)藥的施用量較高，而帶來大米農(nóng)藥及重金屬含量超標(biāo)的問題，我國化肥用量居世界首位，
每公頃施用量是日本2倍、美國2.4倍、加拿大4.4倍、澳大利亞8.2倍、俄羅 斯9倍，而化肥利用率只有30%左右。我國農(nóng)藥產(chǎn)量居世界第二位，以往在農(nóng) 藥結(jié)構(gòu)中，高毒品種比例大，殺蟲劑占70%,殺蟲劑中有機(jī)磷酸酯占70%,有 機(jī)磷酸酯中高毒品種占70%,而高效低毒低殘留制劑比例過小?；省⑥r(nóng)藥、 植物生產(chǎn)調(diào)節(jié)劑等在為大幅度提高農(nóng)作物產(chǎn)量上，作出巨大貢獻(xiàn)的同時，也造 成土壤中有機(jī)質(zhì)減少，保肥、保水能力下降，進(jìn)一步加劇了環(huán)境污染、水土流 失和旱澇災(zāi)害，對原有生態(tài)平衡造成了很大危害。要把我國2500萬公頃栽種水 稻的土地改造為栽種"有機(jī)稻谷"(泛指無公害污染的稻谷)，是難以做到的，最 現(xiàn)實的是直接脫除大米中的農(nóng)藥殘留物及部分重金屬有害成分，為稻米食用安 全考慮，脫出農(nóng)藥殘留物及部分重金屬不采用螯合劑、絡(luò)合劑萃取工藝，而選 取電解堿性功能水與電解酸性功能水交替連續(xù)洗滌、連續(xù)微波萃取、連續(xù)微波 干燥后，再進(jìn)行超臨界多元流體脫除稻谷糙米中農(nóng)藥殘留物與重金屬。
超臨界二氧化碳對稻谷糙米層預(yù)破壁的機(jī)理在于，當(dāng)超臨界二氧化碳以其 高擴(kuò)散性及高密度的特點(diǎn)，通過稻谷糙米層的呼吸孔進(jìn)入到稻谷糙米組織內(nèi)， 當(dāng)超臨界二氧化碳流體快速泄壓時，超臨界二氧化碳流體經(jīng)臨界點(diǎn)迅速進(jìn)入氣 相狀態(tài)，流體密度瞬間從0.5t/m3以上降至0.005t/m3，稻谷糙米組織內(nèi)的二氧化 碳流體迅速膨脹100倍以上而導(dǎo)致稻谷糙米層預(yù)破壁，由于在二氧化碳近臨界 點(diǎn)的壓力8 16MPa溫度32 4(TC條件下快速泄壓時，二氧化碳流體相對的瞬 間膨脹率較高，因此稻谷糙米層預(yù)破壁的優(yōu)選壓力溫度應(yīng)該選擇在壓力8 16MPa溫度32 4(TC條件下。由于稻谷糙米層預(yù)破壁的主要原因不是因為壁內(nèi) 壁外壓力差較大，稻谷糙米層預(yù)破壁的優(yōu)選壓力就不必選用30 40MPa，為此 可進(jìn)一步降低高壓設(shè)備投資，節(jié)能而降低生產(chǎn)成本。稻谷糙米層預(yù)破壁能使米粒外面堅硬的糙米層產(chǎn)生裂縫，加速水分的滲透與淀粉的糊化，使最難煮的糙 米也能快煮、免浸泡，當(dāng)超臨界二氧化碳流體快速泄壓后，糙米層產(chǎn)生的裂縫 又予以閉合，避免稻谷糙米組織的水份不易揮發(fā)，蒸煮時所需添加水份較少， 一些功能性營養(yǎng)成份不易氧化，而增加了保鮮度，當(dāng)超臨界二氧化碳快速泄壓 后，同時也滅殺了稻谷糙米中的有害細(xì)菌、霉菌及蟲卵。
以食用安全的天然色素、天然香料、天然調(diào)味品對稻谷糙米進(jìn)行著色、加
香改善觀感與口感，其所添加的品種、成份與劑量，均嚴(yán)格按我國及美國FDA 允許使用的天然食品添加劑，國際上目前暢銷的是茉莉香米，因此可開發(fā)茉莉 香米、玫瑰香米、桂花香米，鮮花先經(jīng)凍干后粉碎為20 40目在常溫條件下， 用超臨界流體萃取分離出精油，再均勻混合入超臨界多元流體內(nèi)，對稻谷糙米 均勻加香；對其他干基的天然色素、天然香料、天然調(diào)味品原料粉碎為20-60目 在常溫條件下，用超臨界多元流體萃取分離出有效成份，經(jīng)大孔吸附樹脂吸附、 離子膜、色層制備分離精制，再均勻混合入超臨界多元流體內(nèi)，對稻谷糙米均 勻加香。
在分子水平上對稻谷糙米均勻的添加抗自由基、抗衰老、抗輻射、提高機(jī) 體免疫力的天然生物活性物質(zhì)而進(jìn)一步提高稻米的附加值。其所添加的品種、 成份與劑量，均嚴(yán)格按我國及美國FDA允許使用的天然食品添加劑、藥食兩用 的中藥材原料粉碎為20 60目在常溫條件下，用超臨界多元流體萃取分離出有 效成份，經(jīng)大孔吸附樹脂吸附、離子膜、色層制備分離精制，再均勻混合入超 臨界多元流體內(nèi)，對稻谷糙米進(jìn)行均勻的添加。
二氧化碳零排放是可持續(xù)性發(fā)展超臨界流體應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了人 類免受氣候變暖的威脅，1 9 9 7年1 2月，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第3 次締約方大會在日本京都召開。1 4 9個國家和地區(qū)的代表通過了旨在限制發(fā)達(dá)國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》?！毒┒甲h定書》規(guī)定，
到2 0 1 0年，所有發(fā)達(dá)國家二氧化碳等6種溫室氣體的排放量，要比l 9 9 0年減少5. 2%。 1992年，中國簽署《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，1993年 批準(zhǔn)了這一公約。1998年，中國簽署《京都議定書》，2002年核準(zhǔn)了這一議定 書。我國稻谷產(chǎn)量兩億噸，對超臨界多元流體精制稻米4萬噸/年、8萬噸/年、 12萬噸/年的項目來說，按目前國內(nèi)外所開發(fā)的超臨界二氧化碳萃取裝置實際運(yùn) 行銷耗額計，每年需排放二氧化碳4萬噸、8萬噸、12萬噸，按《京都議定書》 要求這將存在"叫停"的結(jié)局。因此本發(fā)明專利選取二氧化碳零排放的創(chuàng)新技 術(shù)，利用本項目要求優(yōu)選壓力8 16MPa優(yōu)選溫度32 4(TC操作參數(shù)的特點(diǎn)，
選取二氧化碳相圖在三相點(diǎn)及臨界點(diǎn)之間連接而成的汽液平衡曲線上，壓力 3MPa溫度l(TC到壓力7MPa溫度30'C的操作條件下進(jìn)行精餾操作，選取主循 環(huán)壓縮機(jī)、C02精餾系統(tǒng)與循環(huán)液態(tài)泵相結(jié)合的流程。主循環(huán)壓縮機(jī)入口壓力2 4MPa溫10 15°C，出口壓力5.0 7.0MPa溫度30 40。C;組成二氧化碳零排放 的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是全部回收含二氧化碳的排放氣體，并經(jīng)連續(xù)或間隙式串聯(lián)的co2 精餾系統(tǒng)回收精制，初餾塔入口壓力5.0 7.0MPa溫度20 30。C回流比2 4:1， 初餾塔塔頂脫出沸點(diǎn)低于二氧化碳的氣體，二氧化碳主餾份進(jìn)入精餾塔，精餾 塔回流比4 6:1，高純C02從精餾塔塔頂回流比分配器流出，C02純度高于 99.9%，出口壓力5.0 7.0MPa溫度20 30°C ，沸點(diǎn)高于二氧化碳的氣體或液體， 從精餾塔塔底排出;液態(tài)二氧化碳加壓泵入口壓力5.0 7.0MPa溫度20 30°C， 經(jīng)液態(tài)二氧化碳加壓泵加壓，加熱器加溫，控制超臨界二氧化碳流體的壓力8 22MPa溫度30 40。C。


l二氧化碳儲罐、2二氧化碳?xì)鈾櫋?二氧化碳主循環(huán)壓縮機(jī)、4 二氧化碳冷卻器、5 二氧化碳初餾塔、6 二氧化碳精餾塔、7 二氧化碳精餾塔冷凝器、8液態(tài)二氧化碳儲槽、9液態(tài)二氧化碳加壓泵、IO加熱器、11多元溶媒 槽、12高效多元溶媒混合器、13-1與13-2高壓萃取槽、14 二氧化碳副循環(huán)壓縮 機(jī)、15高真空泵、16分離器、17干燥過濾器、18 二氧化碳回收球罐、V1-39 閥門。
第一次開車時二氧化碳?xì)庠从啥趸純?添加，正常生產(chǎn)時，先在高 壓萃取槽13-1與13-2內(nèi)裝入糙米后，整個二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)先用高真空泵15 分段抽空排除空氣，再逐步通入二氧化碳，系統(tǒng)加壓時先利用液態(tài)二氧化碳儲 槽8中儲存的液態(tài)二氧化碳，經(jīng)液態(tài)二氧化碳加壓泵9加壓，加熱器10加熱， 形成的超臨界二氧化碳，可分別從高壓萃取槽13-1與13-2的底部或頂部通入超 臨界二氧化碳，糙米預(yù)破壁時用高壓萃取槽13-1與13-2上部裝設(shè)的VC調(diào)節(jié)閥 快速減壓，對稻谷糙米層預(yù)破壁后的著色、加香、添加抗自由基、抗衰老、抗 輻射、提高機(jī)體免疫力的天然生物活性物質(zhì)時，則先把這些天然生物活性物質(zhì) 裝入多元溶媒槽11，排除空氣后，通入超臨界二氧化碳流體加壓，經(jīng)高效多元 溶媒混合器12，形成超臨界多元流體，對高壓萃取槽13-1與13-2內(nèi)預(yù)破壁后的 糙米，進(jìn)行著色、加香、添加抗自由基、抗衰老、抗輻射、提高機(jī)體免疫力的 天然生物活性物質(zhì)，二氧化碳零排放是通過二氧化碳回收球罐18集中回收含二 氧化碳?xì)怏w，經(jīng)二氧化碳主循環(huán)壓縮機(jī)3加壓、經(jīng)二氧化碳冷卻器4、進(jìn)入串聯(lián) 的二氧化碳初餾塔5、 二氧化碳精餾塔6、高效精餾回收二氧化碳循環(huán)利用。
實施方案
具體實施方案一對稻谷糙米層預(yù)破壁，將稻谷糙米的水份控制在15%，裝
入10M3的高壓萃取槽13-1與13-2中的物料框，稻谷糙米在物料框內(nèi)分層裝填預(yù) 留15%的微膨化空間，關(guān)閉槽蓋后，經(jīng)高真空泵15抽真空達(dá)10—2mmHg，排出空 氣，再經(jīng)液態(tài)二氧化碳加壓泵9與加熱器10通入C02置換空氣后加壓到12MPa控制溫度32。C，穩(wěn)壓30分鐘快速減壓至5. OMPa，循環(huán)三次振蕩預(yù)破壁，再緩 慢泄壓，讓微膨化的稻谷糙米緩慢閉合，經(jīng)超臨界流體振蕩預(yù)破壁處理滅殺稻 谷糙米中的有害細(xì)菌、霉菌及蟲卵而延長保鮮期及倉儲中的損失，把難以進(jìn)食 的稻谷糙米制備為高營養(yǎng)、節(jié)水、免淘、速煮、保鮮的美味糙米，煮出的美味 糙米柔軟富有一定的彈性，口感近于精制白米，經(jīng)超臨界流體振蕩預(yù)破壁處理 的稻谷糙米，糙米粒內(nèi)產(chǎn)生許多裂痕，在加溫蒸煮過程受熱膨化而改善了口感。 具體實施方案二桂花、玫瑰花、茉莉花香米的制備，按具體實施方案一， 先對稻谷糙米層預(yù)破壁后，穩(wěn)壓在12MPa控制溫度32t:，分別在多元溶媒槽11 內(nèi)，加入經(jīng)凍干后的桂花、玫瑰花、茉莉花用超臨界二氧化碳流體萃取的精油 及天然食品級的定香劑，在多元溶媒槽11內(nèi)通入超臨界二氧化碳流體，鮮花精 油及天然食品級的定香劑緩慢均勻的通過高效多元溶媒混合器12，形成超臨界 多元流體，對高壓萃取槽13-1與13-2內(nèi)預(yù)破壁后的糙米，進(jìn)行超臨界多元流體 的加香，加香壓力從12MPa加壓到22MPa，加香時間30分鐘，穩(wěn)壓時間30分鐘， 再緩慢泄壓，讓微膨化的稻谷糙米緩慢閉合，實現(xiàn)分子水平的加香，鮮花香味 不易揮發(fā)。
具體實施方案三紫甘薯紅色素、辣椒紅素、番茄紅素、槐花黃色素色素 米的制備，按具體實施方案一，先對稻谷糙米層預(yù)破壁后，穩(wěn)壓在12MPa控制 溫度32。C，分別在多元溶媒槽ll內(nèi)，加入經(jīng)超臨界多元流體制備的紫甘薯紅色 素、辣椒紅素、番茄紅素、槐花黃色素色素，在多元溶媒槽11內(nèi)通入超臨界二 氧化碳流體，這些天然色素緩慢均勻的通過高效多元溶媒混合器12，形成超臨 界多元流體，對高壓萃取槽13-1與13-2內(nèi)預(yù)破壁后的糙米，進(jìn)行超臨界多元流 體的著色，著色壓力從12MPa加壓到22MPa，著色時間30分鐘，穩(wěn)壓時間30分 鐘，再緩慢泄壓，讓微膨化的稻谷糙米緩慢閉合，實現(xiàn)分子水平的著色。具體實施方案四十全大補(bǔ)米的制備，按具體實施方案一，先對稻谷糙米
層預(yù)破壁后，穩(wěn)壓在12MPa控制溫度32'C，先在多元溶媒槽11內(nèi)，加入超臨界 多元流體制備的，經(jīng)脫色脫臭味的十全大補(bǔ)湯方劑成分并佐以少量米酒增香， 其配方為各等量的黨參、炙黃芪、肉桂、熟地、炒白術(shù)、炒川芎、當(dāng)歸、酒白 芍、茯苓、炙甘草，其功效是溫補(bǔ)氣血，在多元溶媒槽ll內(nèi)通入超臨界二氧化 碳流體，這些天然植物成分，緩慢均勻的通過高效多元溶媒混合器12，形成超 臨界多元流體，對高壓萃取槽13-1與13-2內(nèi)預(yù)破壁后的糙米，進(jìn)行超臨界多元 流體制備功能性保健糙米，制備壓力從12MPa加壓到22MPa，制備時間30分鐘， 穩(wěn)壓時間30分鐘，再緩慢泄壓，讓微膨化的稻谷糙米緩慢閉合，實現(xiàn)分子水平 的制備。
權(quán)利要求
1.超臨界多元流體精制稻谷糙米的工藝及工業(yè)裝置，其特征是二氧化碳零排放的超臨界多元流體工業(yè)裝置，在壓力低于22MPa溫度低于40℃條件下，脫除稻谷糙米的游離脂肪、滅殺稻谷糙米中的有害細(xì)菌、霉菌及蟲卵而延長保鮮期及倉儲中的損失，最大限度的保留稻米中各種營養(yǎng)成分，相當(dāng)于增產(chǎn)了25％以上的稻米產(chǎn)量，以超臨界多元流體萃取及連續(xù)超聲波、微波萃取技術(shù)脫除稻谷糙米中農(nóng)藥殘留物、重金屬與塵埃等雜質(zhì)，解決了長期進(jìn)食含農(nóng)藥殘留物、重金屬的稻米對機(jī)體帶來的毒副作用，對稻谷糙米層預(yù)破壁后，以食用安全并經(jīng)超臨界多元流體萃取的天然色素、天然香料、天然調(diào)味品進(jìn)行著色、加香而改善觀感與口感，在分子水平上對稻谷糙米均勻的添加經(jīng)超臨界多元流體萃取的抗自由基、抗衰老、抗輻射、提高機(jī)體免疫力的天然生物活性物質(zhì)而進(jìn)一步提高稻米的保健功能及附加值。
2.按權(quán)利要求1所述超臨界多元流體，其特征是由主溶媒:超臨界二氧化碳、超 臨界氬氣、亞臨界甲醚；付溶媒:食品級乙醇、食品級乙酸、食品級乙酸乙脂、 電解堿性功能水、電解酸性功能水；食品添加劑嚴(yán)格控制在我國及美國FDA 允許使用的范圍內(nèi)，并經(jīng)超臨界多元流體選擇性萃取的天然色素、天然香料、 天然調(diào)味品、藥食兩用的中藥有效成份。以上三類流體在高效均質(zhì)互溶或高效 均勻混合的多元溶媒組成超臨界多元流體，其中至少有一主要組份是處在超臨 界狀態(tài)下，而作用于稻谷糙米主載體。
3.按權(quán)利要求1所述二氧化碳零排放的超臨界多元流體工業(yè)裝置，其特征是選 取循環(huán)壓縮機(jī)、C02精餾系統(tǒng)與循環(huán)液態(tài)泵相結(jié)合的流程:循環(huán)壓縮機(jī)入口壓力 2 4MPa溫度10 15°C，出口壓力5. 0 7. 0MPa溫度20 30°C ;組成二氧化碳零排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是是全部回收含二氧化碳的排放氣體，并經(jīng)連續(xù)或間隙式串聯(lián) 的C02精餾系統(tǒng)回收精制，初餾塔入口壓力5.0 7.0MPa溫度20 30。C回流比2 4:1，精餾塔回流比4 6:1，高純0)2從精餾塔塔頂回流比分配器流出，C02 純度高于99.9%，出口壓力5.0 7.0MPa溫度20 30°C ;循環(huán)液態(tài)泵入口壓力 5.0 7.0MPa溫度20 30。C，經(jīng)加壓泵加壓加熱器加溫，得到壓力8-22MPa溫 度30 4(TC的超臨界二氧化碳流體。
4. 按權(quán)利要求1所述對稻谷糙米層預(yù)破壁，其特征是將稻谷糙米的水份控制在 10 25%，裝入高壓釜中，抽真空達(dá)10—2 10—3mmHg排出空氣，再通入0)2進(jìn)一步 置換空氣后加壓到8 22MPa控制溫度30 40°C，穩(wěn)壓10 30分鐘快速減壓至 5.0 7. OMPa，循環(huán)二 三次振蕩預(yù)破壁。
5. 按權(quán)利要求1所述脫除了稻谷糙米的游離脂肪、滅殺稻谷糙米中的有害細(xì)菌、 霉菌及蟲卵，其特征是經(jīng)權(quán)利要求4所述循環(huán)三次振蕩預(yù)破壁后，加壓到8 22MPa控制溫度30 40。C，在0)2循環(huán)量1 3%重量的食品級乙醇、食品級乙酸 或食品級乙酸乙脂，循環(huán)10 30分鐘滅殺有害細(xì)菌、霉菌及蟲卵。
6. 按權(quán)利要求1所述以食用安全經(jīng)超臨界流體萃取的天然色素、天然香料、天 然調(diào)味品進(jìn)行著色、加香而改善觀感與口感，其特征是經(jīng)權(quán)利要求4與權(quán)利要 求5所述的精制后，繼續(xù)在16 22MPa壓力溫度30 40。C的超臨界C02條件下， 脫除食品級乙醇、食品級乙酸或食品級乙酸乙脂10 30分鐘，再添加稻米重量 0.01 0.2%的超臨界流體萃取的天然色素、天然香料、天然調(diào)味品，均勻的混 合到16 22MPa壓力溫度30 4(TC的超臨界流體內(nèi)，循環(huán)10 30分鐘對稻谷糙 米著色、加香后，再緩慢減至常壓，并經(jīng)副循環(huán)壓縮機(jī)抽出萃取槽中的二氧化 碳進(jìn)行回收。
7. 按權(quán)利要求l所述對稻谷糙米均勻的添加抗自由基、抗衰老、抗輻射、提高 機(jī)體免疫力的天然生物活性物質(zhì)，其特征是經(jīng)權(quán)利要求4與權(quán)利要求5所述的 精制后，斷續(xù)在16 22MPa壓力溫度30 4(TC的超臨界C02條件下，脫除食品級乙醇、食品級乙酸或食品級乙酸乙脂10 30分鐘，再添加稻谷糙米重量0. 02 0.5%的超臨界流體萃取的藥食兩用的抗自由基、抗衰老、抗輻射、提高機(jī)體免 疫力的中藥成分，均勻的混合到16 22MPa壓力溫度30 40'C的超臨界多元流 體內(nèi)，循環(huán)10 30分鐘均勻添加到稻谷糙米中，再緩慢減至常壓，并經(jīng)副循環(huán) 壓縮機(jī)抽出萃取槽中的二氧化碳進(jìn)行回收。
8. 按權(quán)利要求l所述脫除農(nóng)藥殘留物與重金屬，其特征是當(dāng)?shù)竟炔诿變?nèi)農(nóng)藥殘 留物與重金屬嚴(yán)重超標(biāo)，并在完成按權(quán)利要求4所述的操作后仍不能達(dá)標(biāo)，則 在進(jìn)行超臨界多元流體精制稻谷糙米的工藝加工之前，選取在電解堿性功能水 與電解酸性功能水交替浸泡的條件下，進(jìn)行超聲波、微波連續(xù)萃取、微波連續(xù) 干燥。
9. 按權(quán)利要求8所述電解堿性功能水與電解酸性功能水或普通純凈水交替浸 泡，超聲波、微波萃取，其特征是在特制的高槽螺旋輸送機(jī)內(nèi)分步實施，螺旋 輸送機(jī)轉(zhuǎn)速30 40r/min，超聲波在常溫條件下萃取時間30分鐘，微波萃取及 微波干燥溫度40 60'C、微波萃取時間30分鐘、微波干燥后的糙米含水量控制 在15%以下。
10. 按權(quán)利要求8所述電解堿性功能水與電解酸性功能水或普通純凈水交替浸 泡的條件下，進(jìn)行超聲波、微波萃取，其特征是經(jīng)電解堿性功能水與電解酸性 功能水或普通純凈水中所含的農(nóng)藥殘留物與重金屬，選用憎水性陽離子吸附樹 脂吸附后，循環(huán)使用，憎水性陽離子吸附樹脂選用含有甲醇、乙醇、甲酸、乙 酸組成的超臨界二氧化碳多元流體、超臨界氬氣多元流體、亞臨界甲醚多元流 體，進(jìn)行解析再生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超臨界多元流體精制稻米工藝及工業(yè)裝置。本發(fā)明屬于超臨界多元流體精制稻米領(lǐng)域，其特征是二氧化碳零排放的超臨界多元流體工業(yè)裝置，在壓力低于22MPa溫度低于40℃條件下，對稻谷糙米層進(jìn)行預(yù)破壁后直接制備為高營養(yǎng)大米，同時并滅殺了有害細(xì)菌、霉菌及蟲卵而延長保鮮期及倉儲中的損失，配合超聲波、微波萃取脫除稻谷糙米中農(nóng)藥殘留物、重金屬與塵埃等雜質(zhì)，著色、加香改善糙米的觀感與口感，均勻添加抗自由基、抗衰老、抗輻射、提高機(jī)體免疫力的天然生物活性物質(zhì)進(jìn)一步提高稻米的保健功能及附加值，從而達(dá)到增產(chǎn)25％以上高營養(yǎng)、節(jié)水、免淘、速煮、保鮮的美味糙米，本發(fā)明產(chǎn)業(yè)化在水稻產(chǎn)區(qū)全面的實施與推廣，將可確保我國糧食安全和國際糧食安全。
文檔編號A23L1/015GK101554211SQ20091006041
公開日2009年10月14日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者王振錕, 王藝瑾 申請人:王藝瑾