CN101914129A - 一种提取可溶性蛋白质及戊聚糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种针对三相卧螺小麦淀粉生产工艺，对三相卧螺机分离出的淀粉黄浆水进行废物利用，提取可溶性蛋白质及戊聚糖的方法。步骤包括：使用小麦淀粉生产过程中提取淀粉和谷朊粉后剩余的工业黄浆水作为原料，原料经离心泵输送到一级刮板薄膜蒸发器进行三级蒸发；蒸发后的原料经离心泵输送到均质罐进行搅拌均质和暂存；均质后的原料在螺杆输送泵的作用下输送到雾化干燥塔，干燥后的原料在输送风机的作用下输送到旋风分离器进行离心卸料，与空气分离后的原料经闭风器后通过输送绞龙输送到成品仓。本发明使淀粉黄浆水变废为宝，保护生态环境实现废水零排放。本发明生产过程简单、工艺设计简洁、节约投资。
Description
(一)技术领域
本发明涉及农产品加工技术，具体说就是一种提取可溶性蛋白质及戊聚糖的方法。
(二)背景技术
小麦蛋白粉、戊聚糖作为一种可再生的聚合物，是通过湿法加工小麦淀粉等中获得。小麦蛋白粉可用于生产食品、饲料、水产养殖、素食品加工、保健食品等。戊聚糖可使用保健品、食品、饲料、肠类制品等保湿保水剂，其吸水量是其本身重量的五倍。近年来由于食品、化工和医药行业的发展，蛋白粉、戊聚糖的用量也在逐年增加。
工业化生产小麦淀粉是一种湿法物理分离过程，根据分离方法的不同，生产方法常有马丁法、瑞休法、旋流法和三相卧螺法等。目前提取小麦淀粉比较先进的方法为三相卧螺法，三相卧螺工艺是德国开发的一种较新型的小麦淀粉与谷朊粉分离方法。它因工艺中采用了独特的专利技术--三相卧螺分离机而得名。无论哪一种分离方法均先将面粉加水混合形成微米至毫米级大小的蛋白质聚合物，利用面粉与水混合形成的面浆混合物中淀粉和蛋白质物理性质的不同将其分开。它们在分散体系中聚集成小颗粒的蛋白质基质，然后淀粉和蛋白质的分离通过卧式螺旋离心机实现。
可溶性蛋白质及戊聚糖作为淀粉生产加工中产生的附属物质——淀粉黄浆，长期以来没有受到足够的重视和利用。个别大型厂如莲花集团利用黄浆水进行辅助发酵制作味精，也有的厂家用作酒精发酵，但是往往黄浆水的产量非常的大，无论作任何方面的使用都限制淀粉厂的生产率，其结果就是较大规模的生产企业为了处理淀粉黄浆确保生产不得不另外购置水处理系统，花费很多人力、物力、资金等建立污水处理系统，将淀粉黄浆以污水的形式进行处理，最后达到环保要求再进行排放。还有一些小规模厂将黄浆液体直接做饲料以特别低的价格卖给养猪场其获得的利润和直接卖水加运费相当，不值得提倡。个别规模更小的厂直接私自进行了排放，污染了环境并且违反了有关法律法规。所以目前处理淀粉黄浆是淀粉生产企业比较头疼的事情。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种针对三相卧螺小麦淀粉生产工艺，对三相卧螺机分离出的淀粉黄浆水进行废物利用，提取可溶性蛋白质及戊聚糖的方法。
本发明的目的是这样实现的：一种提取可溶性蛋白质及戊聚糖的方法，步骤如下：
步骤一：使用小麦淀粉生产过程中提取淀粉和谷朊粉后剩余的工业黄浆水作为原料，原料经离心泵输送到一级刮板薄膜蒸发器进行一级蒸发，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，一级蒸发后的原料含水量为83％，一级蒸发后的原料经离心泵输送到二级刮板薄膜蒸发器，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，二级蒸发后的原料含水量为77％，二级蒸发后的原料经离心泵输送到三级刮板薄膜蒸发器，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，三级蒸发后的原料含水量为70％，三级蒸发后的原料以能满足离心干燥条件为准，含水量过小会影响离心干燥效果；
步骤二：蒸发后的原料经离心泵输送到均质罐进行搅拌均质和暂存，目的是为下一步干燥创造良好的工艺条件，同时还有稳定调节流量的作用；
步骤三：均质后的原料在螺杆输送泵的作用下输送到雾化干燥塔，塔体内通经蒸汽换热后的干燥热空气，空气进口温度控制在170℃，原料在雾化干燥器离心盘的作用下分散成极小的液滴，与干燥空气混合后在1.5秒时间内完成干燥过程，干燥器出口温度控制在75-80℃；
步骤四：干燥后的原料在输送风机的作用下输送到旋风分离器进行离心卸料，与空气分离后的原料经闭风器后通过输送绞龙输送到成品仓。
本发明一种提取可溶性蛋白质及戊聚糖的方法，针对三相卧螺小麦淀粉生产工艺，对三相卧螺机分离出的淀粉黄浆进行废物利用，从而可实现小麦可溶性蛋白质和戊聚糖的提取，而且保证了淀粉厂的连续运行，经过检测成品中含可溶性蛋白质26％、戊聚糖24％，其成品可应用于食品、饲料、副食品加工、保健食品、建筑等多个行业，不仅需求量大而且价格可观，使淀粉黄浆水变废为宝，保护生态环境而且还增加了企业效益，实现了废水零排放。本发明针对三相卧螺小麦淀粉生产工艺，针对三相卧螺机分离出的淀粉黄浆水进行废物利用，从而可实现小麦可溶性蛋白和戊聚糖的提取，减少废水排放，保护生态环境，增加企业效益。本发明生产过程简单、工艺设计简洁、节约投资。在处理小麦淀粉生产过程中产生的工业废水方面实现了技术创新，并且提高了资源利用率，增加了小麦粉的经济效益，对发展高新技术产业有着重要的现实意义和广阔的应用前景。
(四)附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1：结合图1，本发明一种提取可溶性蛋白质及戊聚糖的方法，步骤如下：
步骤一：使用小麦淀粉生产过程中提取淀粉和谷朊粉后剩余的工业黄浆水作为原料，原料经离心泵输送到一级刮板薄膜蒸发器进行一级蒸发，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，一级蒸发后的原料含水量为83％，一级蒸发后的原料经离心泵输送到二级刮板薄膜蒸发器，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，二级蒸发后的原料含水量为77％，二级蒸发后的原料经离心泵输送到三级刮板薄膜蒸发器，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，三级蒸发后的原料含水量为70％，三级蒸发后的原料以能满足离心干燥条件为准，含水量过小会影响离心干燥效果；
步骤二：蒸发后的原料经离心泵输送到均质罐进行搅拌均质和暂存，目的是为下一步干燥创造良好的工艺条件，同时还有稳定调节流量的作用；
步骤三：均质后的原料在螺杆输送泵的作用下输送到雾化干燥塔，塔体内通经蒸汽换热后的干燥热空气，空气进口温度控制在170℃，原料在雾化干燥器离心盘的作用下分散成极小的液滴，与干燥空气混合后在1.5秒时间内完成干燥过程，干燥器出口温度控制在75-80℃；
步骤四：干燥后的原料在输送风机的作用下输送到旋风分离器进行离心卸料，与空气分离后的原料经闭风器后通过输送绞龙输送到成品仓。
实施例2：小麦淀粉的生产过程：
通过研究不同加水量对三相卧螺分离机分离效果的影响及面浆调制过程中和面时不同加水量进行测试，确定和面时面粉和水的比例为1∶2.5。通过调整和面时水温的不同，从室温到45℃，研究不同温度对三相卧螺分离机分离效果影响，确定和面时水温为35℃。通过调整和面时间，从2min到10min，研究不同的和面时间对三相卧螺分离机分离效果影响，确定和面时间为6min，可使面浆有效形成，并且具有好的分离效果。通过测定在面粉加水和面过程中研究是否加入盐以及添加量多少(0.5～5％)对分离效果影响，得出加入1.5％NaCl可使面浆充分形成，有助于淀粉和蛋白质的分离。矿物盐可通过促进麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的凝结作用增强面团的延伸特性，在低离子强度下，盐离子可降低面筋蛋白之间的排斥，增强凝聚作用，因此提高淀粉与面筋的分离效果。
三相分离过程：
经过调制、均质、熟化后的面浆用偏心螺杆泵输送到三相卧螺离心机，进行各成分的分离。进机前可加入一定量的新鲜水或工艺水来稀释面糊，每吨面浆需要0.3-0.9吨水。三相卧螺离心机是一种卧式离心机，内部安装有螺旋，螺旋的转速与转鼓的转速稍有不同，速差为60r/min.这种离心机的分离因素在2000-4000之间。三相卧螺采用双电机双减速器技术使得螺旋与转鼓的速差可以随时调节。同时，在溢流出口端设有喷嘴，可以分离出第三相——中相，这是三相卧螺离心机与普通卧螺离心机的重要区别之处。其他两相为轻相和重相，重相即A淀粉，是进料中密度最大的部分，经卧螺分离后由螺旋推进器推进，作为底流排出。进行精制、干燥后得到A淀粉。中相为谷朊粉和B淀粉，是三相卧螺离心机与普通卧螺离心机分离的区别之处，中相的流量可以通过调节喷嘴的数量和位置来调节。中相液再经过筛理和分离分别得到谷朊粉和B淀粉。轻相液即黄浆水，主要含有可溶性蛋白质、可溶性淀粉、及戊聚糖，因为戊聚糖的密度比较小，所以它主要分布在轻相液中，轻相液从三相离心机直接排出到工艺水处理系统，所以在工艺的前端将这种黏稠的物料与面筋分离开，使工艺中所用的新鲜水量减少，而且后续面筋分离和产品的品质都不会再受影响。
黄浆水加工处理研究：将充分分离后的黄浆液体，进行收集分析主要成分如下：
(1)、淀粉(2)、可溶性蛋白质(3)、戊聚糖(4)、灰分(5)、水在实验室进行浓缩、雾化干燥
取样：黄浆水20kg，干基含量约14％
浓缩：采用沉淀浓缩的方法，将黄浆水20kg放入冷藏容器中沉淀8小时，从上层液体中剽去10.5kg。剩余9.5kg作为喷雾干燥原液。
干燥：采用15型喷雾干燥机进行喷雾试验。喷雾流量1.0-2.0L每小时，进口温度30-280℃可调，出口温度30-140℃可调，干燥时间1-1.5S，加热方式220V电加热。
经小样试验确定喷雾干燥加热进口温度为170℃，出口温度控制在75-80℃，干燥后成品水分在10％。取得的产品比较理想。
喷雾实验：
浓缩原液9.2kg，其中干基30％，含水量70％。
温度调整：进口温度设定为170℃，出口温度控制在75-80℃
干燥：浆料经蠕动泵输送至喷嘴，在塔内形成微小的液滴在热风气流的作用下完成干燥过程，成品在塔底和收集器内回收。完成干燥过程。得到成品3.1kg
成品分析：
主要成份为：可溶性淀粉38％、可溶性蛋白质26％、戊聚糖24％、
灰份1.1％、水份10.5％。
实验分析：(取其中一组数据进行分析)
黄浆液20kg，喷雾干燥后得到成品3.1kg，实验测得水份10.5％，计算得干基2.77kg，计算得干基约89.5％，水份10.5％，水重0.33kg。
实验数据分析
| 项目 | 总重量kg | 干基％ | 干基重kg | 水分％ | 水重kg |
| 原液 | 20 | 13.85 | 2.77 | 86.15 | 17.32 |
| 浓缩目标 | 30 | 2.77 | 70 | ||
| 浓缩后 | 9.23 | 30 | 2.77 | 70 | 6.46 |
| 干燥成品 | 3.1 | 89.5 | 2.77 | 10.5 | 0.33 |
通过几次实验得出在黄浆液含固量14％，含水量86％的情况下，将浆液浓缩到含水量70％后进行喷雾干燥，干燥温度设定在170℃的时候可以得到比较理想的成品。成品指标分析如下：
可溶性淀粉38％、可溶性蛋白质26％、戊聚糖24％、灰份1.1％、水份10.5％。
通过实验室试验得到喷雾干燥的基本条件，整个实验过程和结果达到了预期的目标，技术方案合理，适用于工业化生产。
干燥过程：
将三项卧螺机分离谷朊粉和淀粉过程中产生的含淀粉黄浆工艺水收集预浓缩，此时物料含固量一般为12-14％左右。选用设备为刮板薄膜蒸发器并配套真空泵辅助蒸发，它主要由加热夹套和刮板组成，夹套内通高压蒸汽，旋转刮板和加热夹套内壁保持很小间隙，通常为1mm左右。料液经预热后由蒸发器上部沿切线方向加入，在重力和旋转刮板的作用下，分布在内壁形成下旋薄膜，在下降过程中在温度和真空效应的作用下被高效蒸发浓缩，浓缩液由底部排出。经三级浓缩后含固量为30％、含水量70％的物料进行雾化干燥，选用的设备为高速离心雾化干燥机，雾化干燥是液体工艺干燥工业中应用最广泛的方法，它的特点是干燥速度快，料液经离心雾化器后表面积大大增加，在热风气流中，瞬间就可蒸发95％-98％的水份，完成干燥时间仅需几秒钟。浓缩原浆在离心式雾化器的作用下借助雾化轮旋转所产生的离心力作用将料液分散成直径20～100μm的雾状液滴，当与热空气并流接触后在极短的时间内完成了干燥过程，干燥后的物料连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，废气由风机经除尘器排空。
实施例3：下面结合在无锡三灵干燥设备厂进行的中试实验对本发明方法作进一步说明：使用的干燥设备为该厂生产的LPG-500型高速离心喷雾干燥机，设备主要技术参数：(1)物料含固量：≤25％(2)成品水份：10-14％，(3)进口温度：160-180℃，(4)出口温度：75-80℃，(5)加热方式：蒸汽，(6)材质：与物料接触的部分均为US304不锈钢，(7)工作方式：并流式高速离心。其它辅助设备为：刮板薄膜蒸发器、真空泵、输送泵、浓浆泵、旋风分离器、布袋除尘器、风机、闭风器、换热器等。
具体实施：
准备黄浆水1500kg，经搅拌均质、粗滤后取1000kg准备干燥。剩余浆水在正式雾化干燥前用于设备试运转，即设备状态调试和小样实验。设备联动及工艺参数设置，进口温度调整为170℃，蒸汽压力控制在0.9-1.0Mpa，出口温度控制在75-80℃。经小样实验调整后设备运行正常，取得的成品感官评价合格。
中试数据
1、黄浆水1000kg，干基12％，水份88％。
2、浓缩后水份73％，干基27％，干基重120kg，水重324.4kg
3、物化干燥后得到成品134.7kg，含水量11％。
| 项目 | 总重量kg | 干基％ | 干基重kg | 水份％ | 水重kg |
| 原液 | 1000 | 12 | 120 | 88 | 880 |
| 浓缩目标 | 30 | 120 | 70 | ||
| 浓缩后 | 444.4 | 27 | 120 | 73 | 324.4 |
| 干燥成品 | 134.7 | 89 | 120 | 11 | 14.7 |
检验后成品主要成分为，可溶性淀粉40％、可溶性蛋白质23％、戊聚糖23％、灰分1.2％、水分11％、其它成分约1.8％。
4、中试分析：(1)通过实验及中试得出浓缩及干燥的工艺参数在预先设定的范围内进行干燥得到的产品质量变化不大。(2)通过化验内在成分中各项比例，稍有变化分析原因应该是淀粉生产时所使用的小麦粉内在指标不同所显示出的区别。(3)干燥后成品得率与浆液中的干基含量成正比。(4)通过调整进口温度可以控制成品水分。(5)出口温度控制在75-80℃的时候对成品质量基本没有影响。(6)所设计的工艺流程能满足可溶性蛋白质及戊聚糖的提取。
5、经中试后得出：(1)进一步巩固了理论基础，此方法操作及工艺过程控制简单，可行性大。(2)可以进行大规模工业化生产。(3)可以直接利用小麦淀粉生产过程中产生的黄浆水进行生产，无需经特殊处理。(4)产品质量能达到预期要求。
Claims (1)
1.一种提取可溶性蛋白质及戊聚糖的方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一：使用小麦淀粉生产过程中提取淀粉和谷朊粉后剩余的工业黄浆水作为原料，原料经离心泵输送到一级刮板薄膜蒸发器进行一级蒸发，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，一级蒸发后的原料含水量为83％，一级蒸发后的原料经离心泵输送到二级刮板薄膜蒸发器，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，二级蒸发后的原料含水量为77％，二级蒸发后的原料经离心泵输送到三级刮板薄膜蒸发器，设备使用蒸汽压力为10公斤，对应温度为170℃--180℃，三级蒸发后的原料含水量为70％，三级蒸发后的原料以能满足离心干燥条件为准，含水量过小会影响离心干燥效果；
步骤二：蒸发后的原料经离心泵输送到均质罐进行搅拌均质和暂存，目的是为下一步干燥创造良好的工艺条件，同时还有稳定调节流量的作用；
步骤三：均质后的原料在螺杆输送泵的作用下输送到雾化干燥塔，塔体内通经蒸汽换热后的干燥热空气，空气进口温度控制在170℃，原料在雾化干燥器离心盘的作用下分散成极小的液滴，与干燥空气混合后在1.5秒时间内完成干燥过程，干燥器出口温度控制在75-80℃；
步骤四：干燥后的原料在输送风机的作用下输送到旋风分离器进行离心卸料，与空气分离后的原料经闭风器后通过输送绞龙输送到成品仓。
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