年产1800吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告(编辑修改稿)

年产1800吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

泌激素促进蜕皮，从而有利于对虾的生长发育。 据研究，使用浓度为 3 mg/ kg 的茶皂素溶液，对虾拦网养殖每茬添加 3 次、池塘养殖每茬 2 次，施用茶皂素后敌害鱼类杀灭率达到 95 %，投入产出比 1∶ 20，每亩增产对虾 kg。 根据茶皂素生物活性开发的对虾养殖保护剂，不仅发挥茶皂素的鱼毒作用，而且又发挥茶皂素对对虾生长的促进作用，在对虾养殖中形成了综合效应。 此外，茶皂素还可以防治对虾黑鳃病的发生以及对寄生虫的控制。 胶粘剂 茶皂素是一种 复杂的化合物．含有丰富的有机糖，茶皂素用作烟草薄片的胶粘，其薄片具有赶好的拉力、耐破度，完全满足切丝卷烟要求。 同时该胶牯剂有吸潮保稠性，不需再加多元醇或糖作保湿剂，故可大大降低生产成本。 其他 茶皂素金属切削剂，性能明显优于普通产品，并与国外同类产品相接近；茶皂素作为分散剂应用于淀粉胶液，增加淀粉胶液的流动性和稳定性，且具有粘结力强，固化速度快的特性，效果良好；茶皂素应用于炭素墨水生产，分散效果明显；茶皂素还可应用于泡沫钻井、泡沫排水等方面。 国内外市场 需求 分析 茶皂素是由５种 三贴系皂结构酸、结构糖形成的复杂糖混和物，它是一种性年产 1800 吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告 14 能优良的天然非离子型表面活性剂，能够显著地降低液体表面张力，对疏水性固体表面具有显著的湿润作用。 因此，茶皂素被广泛应于发泡剂、乳化剂、灭火剂、分散剂、防腐剂、洗洁剂等产品生产用原料。 譬如，茶皂素作为可溶性粉剂或水剂型农药助剂，在乳油型农药中应用能够改善农药的理化性能，并可以减少农药的用量 5071%。 我国正式生产的生物农药的品种达 40多种，产量达 10万吨制剂，即使按 5％应用，其使用量也十分巨大 ；利用茶皂素的生物活性，可开发用于水产养殖的清池剂、对虾养殖的保 护剂、蟹类养殖的脱壳剂、作物和蔬菜种植的杀虫剂等生物农药。 茶皂素市场前景看好， 产品市场容量非常大。 仅就洗发香波这一行业来说，我国洗发香波年总产值约 10 万吨，其中一半需加调理剂，共需调理剂 1000 吨。 我国年消耗洗涤剂 460万吨，需表面活性剂 90万吨，按 1％使用茶皂素则需要。 2020 年 ，我国每年茶皂素的市场需求约 30万吨，主要依靠国外进口和人工合成来解决， 天然非离子表面活性剂的市场缺口约 15 万吨，因此 国内天然茶皂素的加工尚属市场紧缺产品。 全世界 对茶皂素的年需求量达几百万吨， 市场 潜力看好。 产品价格分析 茶皂素价格分析 我国油茶林面积和产量均居世界首位，全国现有油茶总面积约 5500 万亩，全国每年有榨油后剩下的油茶饼粕约 50 万吨，油茶饼粕中含茶皂素10℅ ～ 15%，提纯后的茶皂素产量不能满足国内需求。 近年来，由于市场紧俏，茶皂素的价格一直保持坚挺， 其销售价格近年来一 直保持在 28000元 /吨以上。 本项目生产的茶皂素参照 2020年 9月华东地区市场价格，拟定价格为25000元 /吨。 （人民币，下同） 饲用蛋白粉价格分析 脱皂茶粕蛋白质含量高，营养价值高于玉米、小麦等， 蛋白质含量是米 糠的2 倍， 是很好的饲料生产原料，全国每年需求量年递增达到 28%，质优价廉，具有较强的市场竞争能力。 本项目参照现米糠的市场价格，确定 饲用蛋白粉为 1300 元 /吨。 年产 1800 吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告 15 3. 产品方案及生产规模 装置组成及规模 装置组成及产品方案 本项目包括浸提、干燥、溶剂回收等工序。 主导产品为粉状高纯度茶皂素，副产 饲用蛋白粉和茶油。 建设规模 粉状高纯度茶皂素： 1800 吨 /年 饲用蛋白粉： 12750 吨 /年 副产茶油： 18 吨 /年 年操作时间 茶皂素装置年操作时间为 7200 小时。 产品品种及规格 ： 茶皂素 产品执行标准 由于 茶皂素 产品目前无国家和行业标准，参照目前市场上的产品性能，茶皂素 产品执行标准见表 31。 表 31 茶皂素 产品执行指标 项 目 指 标 粉（针）状产品 液体产品 优等品 合格品 外 观 白色或黄色粉（针）状，不结团 橙红色透明液体 皂苷含量（ %） ≥ ≥ ≥ 乙醇不溶物含量（ %） ≤ ≤ 水分（ %） ≤ ≤ pH值（ 1%水溶液） ～ ～ ～ 年产 1800 吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告 16 本项目采用当今国内最先进的技术生产，生产的茶皂素执行表 31 中 粉(针 )状产品 优等品规格。 饲用蛋白粉 执行标准 本项目副产的 饲用蛋白粉 规格见表 32。 表 32 饲用蛋白粉产品执行指标 项目 质量指标 粗蛋白质， % ≥ 粗纤维， % ≤ 粗灰分， % ≤ 副产茶油 执行标准 本项目副产的 茶油执行 中华人民共和国国家标准 GB 117652020浸出成品油茶籽油三级质量指标。 具体指标见表 33。 表 33 副产茶油产品执行 指标 项目 质量指标 色泽（罗维朋比色槽 ） ≤黄 35,红 气味 ,滋味 具有油茶籽油固有的气味和滋味，无异味 水分及挥发物 ， % ≤ 不溶性杂质 ， % ≤ 酸值 ,(KOH)， % ≤ 过氧化值 ,mmol/kg ≤ 含皂量 , % ≤ 溶剂残留量 ,mg/kg ≤ 50 年产 1800 吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告 17 4. 工艺技术方案 从上世纪初，国外就开始了对茶籽皂素的研究工作。 自从 1931年日本学者青山新次郎首先从茶籽中分离出茶籽皂素并给予命名后，国外学 者曾先后以类似方法分离得到茶皂素结晶或粉末，研究了其结构和化学组成，并阐述了它在生理活性方面的作用。 我国对茶皂素的研究始于 50年代末，但直到 80年代初才有较大进展，开始实现工业化生产，但主要缺陷是产品杂质含量高，颜色深，质量差，使用范围受到限制。 近年来．各地对茶皂素的生产及应用研究越来越重视，提出了各种不同的生产方法及工艺。 归纳起来 ,常见茶皂素提取方法通常有 3 类 ,即水浸法、吸附法和有机溶剂提取法。 水浸法 我国早在 上 世纪 50 年代就有人对水浸法提取茶皂素进行过研究。 近年来广西大学生物技术糖业工程学院等单 位将此法作了进一步研究、改进。 其工艺流程如图 41。 图 41 水浸法工艺流程示意图 将茶饼粕碾成粗粉 ， 将 5倍的热水加入粗粉中 ， 在 30～ 35 ℃温度下浸泡 2 h ,浸提次数为两次。 浸泡后离心分离 ， 残渣烘干作肥料。 合并浸提液 ， 加入 2%絮凝剂 ， 并加热至一定温度后静置 ， 分离去除沉淀物 ， 采用真空浓缩的方法将浸提液浓缩至 30波美度 ， 得液体皂素。 此法生产工艺、设备简单 ， 生产成本较低 ， 投资少 ， 见效快 ， 是小型工厂易于接受的工艺。 吸附法 用水或溶剂浸提茶籽饼粕 ， 用无机物或有机树脂吸附提取液中的糖脂 、 浆汁、色素等杂质 ， 再经抽提 ， 浓缩得成品。 此法在大型工业上尚未见应用报道。 年产 1800 吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告 18 有机溶剂提取法 双溶剂分步提取分离工艺 先用油溶性溶剂除去饼粕中残余的油脂 ， 脱脂饼粕再用 70%～ 95%的有机溶剂提取皂素 ， 提取液经过过滤后减压浓缩 ， 得粗皂素。 图 42 溶剂法工艺流程示意图 单溶剂提取分离工艺 此法用一套设备、一种溶剂同时得到茶油和茶皂素两种产品。 将油茶饼粕粉碎至一定的细度 ， 使皂素极易溶解浸出 ， 再用溶剂搅拌混合、萃取分离 ， 然后净液分层 ， 分离出毛油 ， 剩下的液体经浓缩、去杂、 再浓缩 ， 得粗皂素。 水浸法与溶剂浸出茶皂素的比较 表 41 水浸法、溶剂浸出茶皂素的比较 种类 浸出物 皂甙含量 干 ( %) 得率 ( %) 熔点 ( ℃ ) 色度 (罗维朋法 ) 水分 ( %) 干质量 ( %) 黄 红 水浸法 溶剂法 从表 41 可以看出 :用溶剂法提取茶皂素其浸出速度、皂素含量和得率都比热水法高 ,经精制除杂后 ,可得较纯的皂素。 从 工业化角度考虑 ,其优缺点在于 : 1)溶剂一次性提取可减少操作工序 ,降低劳动强度 ,同时溶剂浸出粕中残存的皂素含量低于热水法 ,给粕的再利用提供方便。 但溶剂法耗用的溶剂量大 ,皂素年产 1800 吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告 19 的生产成本高。 因此 ,溶剂法首要的任务是降低溶剂消耗。 2)热水浸出皂素的成本较低 ,可适合农村和小型企业推广使用 ,但水提取过程中皂素的蛋白质淀粉 (糖 )等杂质含量较高。 一般用水浸出的皂素粗品含皂苷量(干基 )为 %,而糖类等杂质占 %,必须用溶剂将皂素和杂质分离再回收利用 ,精制过程较复杂。 另外粕中残存的皂素过多 ,而粕中又含有大量 的水分给粕的再利用带来困难。 虽然用水浸法和有机溶剂提取法均较为成熟 ,但有机溶剂提取法其过程能耗较水浸法小、出率高、产品纯度高、颜色浅 ,便于生产粉剂 ,且易于纯化得到高含量皂素。 因此 ,有机溶剂提取法在工业上应用较广。 本项目经过与相关研究机构调研，通过上述方法的比较，确定生产工艺采用有机溶剂提取法，该法具有产品纯度高、颜色浅，原料出率高和节能等优点。 工艺流程 工艺流程图 详见附图 1— 工艺流程图。 工艺流程简述 茶籽饼经过饼类破碎机破碎后 ， 送至 蒸炒锅 ， 烘干后进入存料筒 , 再用螺旋机送至平转浸出器与溶剂油逆向接触 ， 进行脱脂。 浸出混合油经水洗、预热后进入长管蒸发器 ， 回收溶剂 ， 再经汽提得到毛油 ， 毛油经精制后 ， 包装出售。 脱脂后的茶粕经烘干脱出残余溶剂后 ， 用有机溶剂 A 浸取 ， 然后经过滤去粕 ， 提取液经真空浓缩后 ， 加入无机脱色剂 ,除去糖及蛋白质 ， 脱除色素 ， 再加入溶剂 B、 C 进行精制 ， 结晶干燥后 ， 得到精皂素成品 ， 包装出厂。 工艺参数的确定 粕的粒度及水分含量 粕中水分过高会明显降低溶剂浓度 ， 使皂素和溶剂亲合力减低 ， 影响浸出效果 ， 而且混 合液水分高 ， 势必要提高浓缩温度 ， 耗费能源。 另外 ， 粕的粒度应适当 ， 粒度太大 ， 皂素提取速度慢 ； 粒度太小 ， 吸附粘结性大 ， 分离困难。 生产中一般控制粕中的含水量不超过 7%， 粒度在 1～ 3mm， 使皂素极易溶解析出。 溶剂温度、浓度及用量 溶剂含水量越大 ， 原料的粘稠性越大 ， 液固分离越困难 ， 起泡现象越严重 ，年产 1800 吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告 20 产品纯度越低 ， 但溶剂纯度高 ， 则损耗率也增大。 研究表明 ： 溶剂浓度为 85%时有最大提取率。 浸泡温度的改变会影响到茶皂素在固液的分配平衡 ， 由于溶剂提取皂素的速率较快 ， 如提高溶剂温度 ， 可加速色素的溶解速度。 研究表明 ： 溶剂温度提高 到45～ 50 ℃为佳。 从皂素收率和成本等因素综合考虑 ， 溶剂用量与粕的配比宜控制在 ∶ 1 左右。 溶剂损耗率随溶剂温度和浓度及用量的提高而增大 ， 溶剂损耗率的大小是决定溶剂法成本的关键。 控制溶剂损耗率除采用合理的工艺参数外 ， 工业化有效的办法是改罐组式生产为平转式浸出。 浸提时间 茶籽饼在浸提过程中 ， 茶皂素从固相转向液相 ， 经过一段时间后 ， 茶皂素在固液相中的分配达到平衡。 实验表明 ： 茶籽饼经过 4 h的浸泡后 ， 茶皂素在固液相中的传质已基本上达到平衡。 生产中 ,一般浸泡时间宜控制 4～ 5 h。 浸泡次数与收率的关系 由于物料中皂素与溶剂渗透压的关系 ,适当增加浸泡次数皂素收率相应提高 ,试验结果见表 42。 表 42 浸泡次数与皂素收率表 浸提次数 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来 ， 二次浸提的茶皂素收率增加 %， 茶皂素得率增加十分明显。 实际操作中 ， 为求得最佳的经济效果 ， 在浸出时最好要提取 2～ 3 次。 因此 ， 生产设备应用罐组串联或平转器连续浸出的方法 ， 以提高浸出效率 ， 增加皂素含量。 工艺参数的确定 本项目所选用的工艺参数为 ： 饼粕粒度 1～ 3 mm， 提取温度为 50 ℃ ， 溶剂 A 浓度为 80%， 配比为 ， 浸泡时间为 4h。 年产 1800 吨高纯度茶皂素建设项目可行性研究报告 21 、辅助材料、公用项目技术要求和消耗 茶皂素主要原、辅材料，动力技术要求 茶粕 皂素含量 ≥ 10％ 残留茶油 ≤ 2% 水 分 ≤ 12% 单 耗 工业乙醇 纯 度 ≥ 90％ 单 耗。