一种超声波辅助萃取管束装置及萃取大豆分离蛋白的方法 |
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| 申请号 | CN201610037174.4 | 申请日 | 2016-01-20 | 公开(公告)号 | CN105660987A | 公开(公告)日 | 2016-06-15 |
| 申请人 | 山东禹王生态食业有限公司; | 发明人 | 刘汝萃; 王彩华; 牛祥臣; 李顺秀; 时玉强; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 超 声波 辅助萃取大豆蛋白的 管束 及方法，所述装置萃取管束装置包括： 豆粕 预混罐、湿法超微 粉碎 机、 超声波 辅助管束，所述预混罐上端包括 碱 水 管道、纯净水管道、豆粕输送管道，下端通过预混料输送管道与湿法 超微粉碎 机上端相连；湿法超微粉碎机下端通过粉碎物料输送管道连接至超声波辅助管束底部，管束内部设有搅拌器，外部设有超声波发生器，并设有萃取物输送管道。利用本发明萃取管束装置的提取 大豆分离蛋白 的方法提取效率高，操作简单，可以兼顾提取率与提取效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种超声波辅助萃取管束装置，所述萃取管束装置包括：豆粕预混罐、湿法超微粉碎机、超声波辅助管束，所述预混罐上端包括碱水管道、纯净水管道、豆粕输送管道，下端通过预混料输送管道与湿法超微粉碎机上端相连；湿法超微粉碎机下端通过粉碎物料输送管道连接至超声波辅助管束底部，管束内部设有搅拌器，外部设有超声波发生器，并设有萃取物输送管道。 |
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| 说明书全文 | 一种超声波辅助萃取管束装置及萃取大豆分离蛋白的方法技术领域背景技术[0002] 随着人们生活水平的提高，大豆分离蛋白成为越来越普遍的膳食。大豆分离蛋白是以低温脱溶大豆粕为原料生产的一种全价蛋白类食品添加剂。大豆分离蛋白中蛋白质含量在90％以上，氨基酸种类有近20种，并含有人体必需氨基酸。其营养丰富，不含胆固醇，是植物蛋白中为数不多的可替代动物蛋白的品种之一。 [0003] 大豆蛋白的生产工艺原理：低温脱脂豆粕中的蛋白质大部分能溶于稀碱溶液。将低温脱脂豆粕用稀碱液浸提后，用离心分离可以除去豆粕中的不溶性物质(主要是多糖和一些残留蛋白质)，然后用酸把浸出液的PH值调至4.5左右时，蛋白质由于处于等电点状态而凝聚沉淀下来，经分离可行到蛋白沉淀物，再经洗涤、中和、干燥即得分离大豆蛋白。 [0004] 现有技术中，目前大豆分离蛋白萃取的方法为，将豆粕置于配制好40-55℃的碱水的萃取罐中，PH调整到7.0-9.0之间，经过45-70分钟的萃取时间，应用转子泵或是螺杆泵输送至离心分离机，经离心分离机分离出豆渣和蛋白液，分离出的豆渣再次加水后调整料液状态，再次应用离心分离机，经离心分离机分离出豆渣和蛋白液，两次的蛋白液混合后输送至酸沉工序。然而该方案间歇式萃取，低温脱脂豆粕萃取时间有20-30分钟的差异，造成豆粕萃取不均匀，生产时间长，萃取罐处于敞口状态，每做完一罐后需要对其进行清洗，微生物控制困难，萃取得率低。 [0005] 现有技术中，目前大豆分离蛋白萃取的另一种方法为，低温脱脂豆粕经过粉碎后，经过碱水萃取，辅助超声波处理，提高蛋白萃取效果，经过45-70分钟的萃取时间，经过离心分离，取上清液酸沉。然而该方案仅停留在实验室阶段，不能工业化生产处理量低。豆粕粉碎后变性，提取率下降，且萃取时间长。 [0006] 因而，研究一种提取过程中降低蛋白的萃取时间，控制微生物生长，提高萃取效果的提取大豆分离蛋白的方法，是本发明的研究目标。 发明内容[0007] 为了解决现有技术中提取大豆分离蛋白过程中豆粕粉碎后变性，提取率下降，且萃取时间长、微生物控制困难的问题，本发明通过了研究提供一种提取过程中降低蛋白的萃取时间，微生物生长可控，萃取效果提高、适用于工业化生产的大豆分离蛋白提取方法。 [0008] 本发明通过下述技术方案实现： [0009] 本发明提供了一种超声波辅助萃取管束装置，所述萃取管束装置包括：豆粕预混罐h、湿法超微粉碎机d、超声波辅助管束i，所述预混罐上端包括碱水管道a、纯净水管道b、豆粕输送管道c，下端通过预混料输送管道k与湿法超微粉碎机上端相连；湿法超微粉碎机下端通过粉碎物料输送管道e连接至超声波辅助管束底部，管束内部设有搅拌器g，外部设有超声波发生器f，并设有萃取物输送管道j。 [0010] 上述萃取管束装置，超声波辅助管束直接为400mm-800mm，优选400mm-600mm。 [0011] 上述萃取管束装置，所述超声波发生器频率20-50KHZ,声强1-60W/cm2。 [0012] 上述萃取管束装置，所述搅拌器采用轴向流浆式搅拌或轮盘式搅拌，搅拌速度35-120r/min。 [0013] 上述萃取管束装置，所述湿法超微粉碎机粉碎细度40-200目，优选60-150目。 [0014] 本发明还提供了一种利用所述的萃取管束装置萃取大豆分离蛋白的方法，包括如下步骤： [0015] 将低温豆粕与碱水溶液按照的质量比7:1-11:1混合均匀，预混5-30min后连续出料，经湿法超微粉碎机粉碎到40-200目，粉碎后的物料经超声波辅助管束在搅拌器和超声波发生器的作用下萃取15-30min后，进入卧式螺旋离心分离机分离得到豆乳，豆乳经过酸沉后卧式螺旋离心分离机，得到蛋白固体，后加碱水调PH值6.9-8.5后喷雾干燥得大豆分离蛋白。 [0017] 所述的萃取大豆分离蛋白的方法中，萃取温度20-60℃，优选30-45℃。 [0018] 所述的萃取大豆分离蛋白的方法中，低温豆粕与碱水溶液的质量比优选8:1。 [0019] 所述的萃取大豆分离蛋白的方法中，卧式螺旋离心分离机采用连续处理，流量22-25m3/H，离心力2500-3600G；转速，2500-3200r/min。 [0020] 本发明的有益效果主要体现在以下几个方面： [0021] (1)本发明的管束装置是由豆粕预混罐，湿法超微粉碎机，超声波辅助管束三部分组成，在预混罐中连续加入纯净水、碱水和豆粕，经过预混后，用湿法超微粉碎机粉碎，粉碎后的物料从管束底部进入，经管束搅拌和超声波辅助复合作用提高萃取速度和萃取率，利用超声波的杀菌作用杀灭微生物，经过萃取后进入卧式螺旋离心分离机； [0022] (2)将预混、粉碎、超声辅助萃取紧密结合，相比现有技术，操作简单，大大降低了提取过程中对操作条件控制的严格程度，既缩短萃取时间、提高萃取率，同时降低微生物数量、提高产品色泽和口感，同时降低劳动强度，适用于工业化生产。 [0023] (3)通过采用超声波辅助技术，有效加快溶质的提取过程，使得提取率大大提高，这是由于超声波辅助技术的空穴效应，可增大溶剂向原料细胞的渗透量并破坏细胞壁，强化传质。同时超声波辅助提取可使部分分子内的糖苷键断裂，生成的游离-OH数增多，赋予了产品更强的物化性质。 [0025] 图1：本发明中超声波辅助萃取管束装置。 具体实施方式[0026] 以下将结合附图，对本发明进行进一步详细说明。 [0027] 实施例1 [0028] 一种超声波辅助萃取管束装置，所述萃取管束装置包括：豆粕预混罐h、湿法超微粉碎机d、超声波辅助管束i，所述预混罐上端包括碱水管道a、纯净水管道b、豆粕输送管道c，下端通过预混料输送管道k与湿法超微粉碎机上端相连；湿法超微粉碎机下端通过粉碎物料输送管道e连接至超声波辅助管束底部，管束内部设有搅拌器g，外部设有超声波发生器f，并设有萃取物输送管道j。上述萃取管束装置，超声波辅助管束直接为400mm-800mm，优选400mm-600mm，其中超声波发生器频率20-50KHZ，声强1-60W/cm2。 [0029] 实施例1中萃取管束装置，搅拌器采用轴向流浆式搅拌或轮盘式搅拌，搅拌速度35-120r/min，湿法超微粉碎机粉碎细度40-200目，优选60-150目。 [0030] 作为可替换的装置，湿法超微粉碎机可选用其他粉碎设备，如多级均质机，高压均质泵等；超声波的位置可根据管束的位置合理配置；管束进出料位置可改变。 [0031] 实施例2 [0032] 萃取大豆分离蛋白的方法，将低温豆粕与PH为11.0±0.4的30％氢氧化钠淡碱水溶液按照的质量比在预混罐中8:1混合，预混25min后连续出料，经预混料输送管道输入至湿法超微粉碎机，粉碎到200目，粉碎后的物料经粉碎料输送管道输送至超声波辅助管束，在搅拌器和超声波发生器的作用下萃取20min，温度30℃，搅拌速度50r/min，萃取后进入卧式螺旋离心分离机分离得到豆乳，豆乳经过酸沉后卧式螺旋离心分离机，得到蛋白固体，离心分离机采用连续处理，流量22-25m3/H，离心力2500-3600G；转速，2500-3200r/min，后加碱水调PH值6.9后喷雾干燥得大豆分离蛋白。经检测，产品理化、微生物等指标都符合国家标准，蛋白得率(蛋白得率以每公斤豆粕生产得到的蛋白粉计算。即：蛋白粉量/豆粕量)为46.2％。其中萃取糖度(豆粕：工艺水＝8:1时料液进入分离机前时的白利糖度)为10.5。 [0033] 实施例3 [0034] 萃取大豆分离蛋白的方法，将低温豆粕与PH为11.0±0.4的30％氢氧化钠淡碱水溶液按照的质量比在预混罐中8:1混合，预混15min后连续出料，经预混料输送管道输入至湿法超微粉碎机，粉碎到40目，粉碎后的物料经粉碎料输送管道输送至超声波辅助管束，在搅拌器和超声波发生器的作用下萃取30min，温度45℃，搅拌速度70r/min，萃取后进入卧式螺旋离心分离机分离得到豆乳，豆乳经过酸沉后卧式螺旋离心分离机，得到蛋白固体，离心分离机采用连续处理，流量22-25m3/H，离心力2500-3600G；转速，2500-3200r/min，后加碱水调PH值7后喷雾干燥得大豆分离蛋白。经检测，产品理化、微生物等指标都符合国家标准，蛋白得率(蛋白得率以每公斤豆粕生产得到的蛋白粉计算。即：蛋白粉量/豆粕量)为48.2％。其中萃取糖度(豆粕：工艺水＝8:1时料液进入分离机前时的白利糖度)为11.0。 [0035] 实施例4 [0036] 萃取大豆分离蛋白的方法，将低温豆粕与PH为11.0±0.4的30％氢氧化钠淡碱水溶液按照的质量比在预混罐中8:1混合，预混20min后连续出料，经预混料输送管道输入至湿法超微粉碎机，粉碎到100目，粉碎后的物料经粉碎料输送管道输送至超声波辅助管束，在搅拌器和超声波发生器的作用下萃取15min，温度40℃，搅拌速度110r/min，萃取后进入卧式螺旋离心分离机分离得到豆乳，豆乳经过酸沉后卧式螺旋离心分离机，得到蛋白固体，离心分离机采用连续处理，流量22-25m3/H，离心力2500-3600G；转速，2500-3200r/min，后加碱水调PH值7后喷雾干燥得大豆分离蛋白。经检测，产品理化、微生物等指标都符合国家标准，蛋白得率(蛋白得率以每公斤豆粕生产得到的蛋白粉计算。即：蛋白粉量/豆粕量)为47.6％。其中萃取糖度(豆粕：工艺水＝8:1时料液进入分离机前时的白利糖度)为10.8。 [0037] 对比例1 [0038] 采用现有技术中大豆分离蛋白萃取的方法，将豆粕置于配制好40-55℃的碱水的萃取罐中，PH调整到7.0-9.0之间，经过45-70分钟的萃取时间，应用转子泵或是螺杆泵输送至离心分离机，经离心分离机分离出豆渣和蛋白液，分离出的豆渣再次加水后调整料液状态，再次应用离心分离机，经离心分离机分离出豆渣和蛋白液，两次的蛋白液混合后输送至酸沉工序。 [0039] 对比例2 [0040] 采用现有技术中大豆分离蛋白萃取的方法，低温脱脂豆粕经过粉碎后，经过碱水萃取，辅助超声波处理，提高蛋白萃取效果，经过45-70分钟的萃取时间，经过离心分离，取上清液酸沉。 [0041] 按照实施例2、对比例1、对比例2中的方法，其萃取后的酸沉步骤条件均相同。每试验组重复3次取平均值，研究不同条件下对大豆分离蛋白提取方法的影响，结果见表1。 [0042] 表1.不同条件下对大豆分离蛋白提取方法的提取率 [0043] 实施例2 对比例1 对比例2 萃取时间(min) 15-30 45-75 45-75 萃取糖度(BX) 11.2 9.2 8.3 蛋白得率 48.2％ 44.2％ 39.6％ 蛋白粉质感 细致 稍粗 细致 色泽 白 白 微黄 [0044] 由表1结果可知，实施例2分别采用了本发明所述管束装置对豆粕中大豆分离蛋白进行提取，对比例1或对比例2中未采用上述管束装置的方法相比，无论从蛋白粉质感、色泽或者提取率、萃取糖度等方面，均明显不及实施例2更优，说明采用本发明所述管束装置并采用所述操作参数得到的蛋白粉的方法更佳，蛋白粉质感细腻，色泽较白，萃取时间短，萃取糖度高，蛋白得率高，且微生物指标、理化指标符合国家标准。 |
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