CN102516354B - 一种淀粉糖液化液中蛋白的分离方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淀粉糖液化液中蛋白的分离设备，结构中包括依次相接的层流罐系统、蛋白分离贮箱和蛋白分离筛；层流罐系统包括2-6个依次串接的层流罐，最末端的层流罐通过管道与蛋白分离贮箱底端的进料口接通，蛋白分离贮箱顶部设置溢流口，蛋白分离筛设置在溢流口下方。利用此设备进行淀粉糖液化液中蛋白分离的方法，其步骤包括：A、淀粉糊化液的制备；B、淀粉糊化液经层流罐系统处理得一次液化液；C、一次液化液从层流罐溢流进入蛋白分离贮箱进行分层；D、一次液化液从蛋白分离贮箱溢流到蛋白分离筛面上进行蛋白分离。本发明，首先对淀粉糖液化液进行一系列针对性的处理，并通过合理设置蛋白分离筛的筛孔大小和筛孔密度，实现淀粉糖液化液中蛋白的高效分离。

Description

一种淀粉糖液化液中蛋白的分离方法及设备

技术领域

本发明涉及淀粉糖液化液中蛋白的分离去除技术。

背景技术

淀粉在α-淀粉酶的作用下进行水解由大分子变成相对小的分子(糊精)，淀粉中的蛋白就会游离出来，因为液化液中的蛋白基本是可溶性的，形成的蛋白成絮状，粘度也很大。目前，大部分淀粉糖生产厂家采用液化液不处理的做法，到糖化后再经过预涂层真空过滤机或板框等过滤设备处理除去。这样不但经常堵塞液化液降温设备(板式换热器等)，减少降温设备寿命，而且还多消耗糖化酶，多消耗过滤助剂(硅藻土、珍珠岩、活性炭)等。也有厂家采用板框压滤机对液化液进行压滤处理，由于液化液DE值不高(一般在15％左右)，糖液粘度大，过滤非常困难，不得不把过滤面积设的很大，投入设备和厂房面积过大，一般年产3万吨糖产量的液化液过滤需要120平方米过滤面积的过滤机需要6到8台，占用面积90到120平方米。因此，如何有效地解决淀粉液化液中蛋白分离去除，成为淀粉糖行业亟需解决的重大技术难题。

为此，中国专利《淀粉糖生产中的蛋白回收装置》，专利号：200920215818.X，公开了一种利用重力筛分离淀粉糖液化液中蛋白的装置。但是，由于此专利仅笼统的给出了一种重力筛设备，至于此重力筛的具体技术信息，以及为了实现重力筛分离蛋白所需的配套设备及其前处理工艺，均没有公开。而如果没有适当的前处理工艺，从而使得淀粉糖料液具有合适的浓度、粘度、ph值以及进行合适的分层化等等，是无法真正在产业上实现利用重力筛进行蛋白分离的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种淀粉糖液化液中蛋白的分离设备及利用此设备进行淀粉糖液化液中蛋白分离的方法，首先对淀粉糖液化液进行一系列针对性的处理，并通过合理设置蛋白分离筛的筛孔大小和筛孔密度，实现淀粉糖液化液中蛋白的高效分离。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种淀粉糖液化液中蛋白的分离设备，结构中包括依次相接的层流罐系统、蛋白分离贮箱和蛋白分离筛；所述层流罐系统包括2-6个依次串接的层流罐，按照料液流向前一层流罐顶端与后一层流罐底端通过管道相接通；最末端的层流罐通过管道与蛋白分离贮箱底端的进料口接通，蛋白分离贮箱顶部设置溢流口，溢流口与进料口相对设置，蛋白分离筛设置在溢流口下方，承接从溢流口流出的料液。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离筛的筛孔规格为0.045毫米×4毫米。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离筛的筛孔分布密度为每平方米均布10-13万个。

作为本发明的一种改进技术方案所述蛋白分离贮箱内部底端靠近进料口处设置有布料管；此布料管与蛋白分离贮箱上进料口所在的贮箱侧壁的宽度相当，布料管管体中部设置进料开口，此进料开口与蛋白分离贮箱的进料口接通；沿布料管管壁轴向开设有出料缝，布料管的两管头封闭；料液从蛋白分离贮箱直接进入此布料管，并从其出料缝流进蛋白分离贮箱。

作为本发明的一种改进技术方案，所述层流罐系统中每一个层流罐的底端设置开口并连接有管道，每一管道上分别设置阀门，这些管道汇集后末端开口在所述蛋白分离贮箱的溢流口处，且在汇集后的管道上设置离心泵。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离贮箱的底端设置开口并连接有管道，此管道上设置有离心泵，且此管道的末端开口在所述蛋白分离贮箱的溢流口处。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离筛曲度规格为R＝600mm。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离筛一体化成型，没有后期加工连接点。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离筛的筛孔分布密度为每平方米均布11.64万个。

作为本发明的一种改进技术方案，所述筛孔长边的分布方向与料液在蛋白分离筛上的流向垂直；所述蛋白分离筛的曲度规格为R＝600mm。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离筛倾斜设置在所述溢流口下方，蛋白分离筛一端与溢流口相接。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离贮箱和蛋白分离筛上方设置有吸风罩。

作为本发明的一种改进技术方案，蛋白分离筛末端设置蛋白输送螺旋。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离贮箱与蛋白分离筛等宽。

作为本发明的一种改进技术方案，所述层流罐系统中共包括4个层流罐。

作为本发明的一种改进技术方案，所述蛋白分离贮箱的体积不小于料液的10分钟流量。

作为本发明的一种改进技术方案，所述层流罐底端的管道汇集后，除了通往蛋白分离贮箱的溢流口外，另设分支并开口于下水道。

利用上述设备进行淀粉糖液化液中蛋白分离的方法，其步骤包括：

A、淀粉糊化液的制备；

B、淀粉糊化液经层流罐系统处理得一次液化液；

C、一次液化液从层流罐溢流进入蛋白分离贮箱进行分层；

D、一次液化液从蛋白分离贮箱溢流到蛋白分离筛面上进行蛋白分离。

作为上述方法的一种改进技术方案，步骤A中，所述淀粉糊化液的制备方法是：淀粉调浆至18.5-20.5波美度，同时调节PH值为5.5-6.0，然后加入α-淀粉酶，添加量为每吨淀粉干物加350-500毫升α-淀粉酶，再经喷射液化器对淀粉乳进行105-110℃液化，得淀粉糊化液。

作为上述方法的一种改进技术方案，淀粉的具体调浆浓度为19.5波美度；调节PH值为5.5-5.8，具体采用食用碳酸钠进行调节；α-淀粉酶采用百奥·格林公司生产的BiotherMosizeFC型号的α-淀粉酶；所述喷射液化器为高温喷射液化器。

作为上述方法的一种改进技术方案，步骤B中，淀粉糊化液经汽液分离后依次流经2-6个串接的层流罐，从每个层流罐底端流入、顶端流出；淀粉糊化液进入层流罐后在95-97℃温度下保温1.5-2.5小时，得一次液化液。

作为上述方法的一种改进技术方案，当层流罐系统中或者蛋白分离贮箱中的料液停车时，通过离心泵直接将料液打到蛋白分离筛上。

作为上述方法的一种改进技术方案，所述层流罐系统中共包括4个层流罐。

作为上述方法的一种改进技术方案，步骤C中，一次液化液从层流罐溢流进入蛋白分离贮箱内的布料管，并从其出料缝平稳流出，在蛋白分离贮箱内形成层流，料液在蛋白分离贮箱中静置5-15min后蛋白从料液中析出，漂浮在料液表面。

作为上述方法的一种改进技术方案，步骤D中，一次液化液从蛋白分离贮箱进料相对方向的顶部溢流到蛋白分离筛面上，液体通过筛孔落下，蛋白无法通过筛孔，实现分离。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

利用本发明的设备和工艺能够真正实现淀粉糖液化液中蛋白的高效分离，液化液中蛋白含量从0.5％降为0.1％，蛋白去除率在80％以上；与糖化后再去除蛋白的工艺相比，减少了蛋白对生产设备造成的损害，提高了设备寿命，同时节省了后续糖化酶耗量和脱色过滤辅材耗量，还将原来的蛋白废料成功分离作为蛋白副产品；由于蛋白在中和冷却之前已经分离去除，中和用的食用盐酸(浓度31％)可一节省5％左右；同样由于蛋白在中和冷却之前已经分离去除，物料从85℃降到65℃，物料冷却设备(板式换热器)不堵塞，降温幅度小、水温不高于40℃，不结垢，因此不用经常清理，设备(换热器板)使用寿命从一年延长到五年；利用本发明工艺后，液化液不需要使用大面积板框过滤，不需投用过滤机，因而无需动力，也不需要占用大量建筑面积；利用本发明工艺后，糖化液不需要投用预涂层真空转鼓过滤机，因而节省硅藻土和珍珠岩等过滤辅料；利用本发明工艺后，糖化液不需要投用预涂层真空转鼓过滤机，因而节省设备投资；利用本发明工艺后，糖化液不需要投用预涂层真空转鼓过滤机，因而无需动力(真空泵动力都在50千瓦/小时)；利用本发明工艺后，糖化液过滤用活性炭可以节省20％；利用本发明工艺后，液化液分离出的蛋白形成副产品，直接向市场销售，现在含水47％的糖蛋白每吨销售650元，一万吨生产能力的生产线每天生产糖蛋白0.23吨，年可创利4.94万；本发明提供的设备及工艺方法还具有操作简便、稳定性高、对环境友好、不增加动力设施等优点，其中最为突出的是：极大的提高了产品的成品质量和成品率。

对于上述有益效果的具体分析如下：

(1)在淀粉糊化液的制备步骤，本工艺将淀粉调浆至18.5-20.5波美度，同时调节PH值为5.5-6.0，然后加入百奥·格林公司生产的BiotherMosizeFC α-淀粉酶，通过多次对比试验显示，在这样的处理规格下，利用蛋白分离筛进行蛋白分离的效果最佳。

(2)在本发明中，由2-6个串接的层流罐(优选4个)形成层流罐系统，淀粉糊化液依次流经串接的层流罐，从每个层流罐底端流入、顶端流出，且淀粉糊化液进入层流罐后在95-97℃温度下保温1.5-2.5小时，此时得到的一次液化液中蛋白絮状物与料液会发生分层化，为下一步的分离处理做好了准备，如果没有这样的分层化预处理，在利用蛋白分离筛进行蛋白分离时，效果很差；除此之外，多个串接层流罐也有利于料液De值的控制，尤其是在制作麦芽糊精和高果糖浆以及结晶葡萄糖时，这一点尤为关键。

(3)蛋白分离贮箱的设置，进一步提高了料液中淀粉糊与蛋白絮状物的分层程度，参看附图3，本发明设计的布料管，使得料液从蛋白分离贮箱底部平稳的流进，形成层流，料液在蛋白分离贮箱中静置几分钟，蛋白絮状物就会从料液中析出，漂浮在料液表面，使得后续的蛋白分离进行的更加彻底。

(4)本发明中，蛋白分离筛的筛孔规格为0.045毫米×4毫米，筛孔分布密度为每平方米均布10-13万个，优选为11.64万个，经过多次生产试验的对比显示，上述规格的蛋白分离筛具有最优的蛋白分离效果；如果超出上述规格范围，蛋白分离效果将大大降低。导致这样的情况的原因主要在于：在蛋白分离之前，本发明的设备和工艺步骤已经对淀粉糖料液进行了一系列的处理，使其处于特定的浓度、粘度、酸碱度以及特定的分层状态，上述规格的蛋白分离筛正好与上述前处理工艺相适应，从而能够达到最佳的蛋白分离效果。

(5)当层流罐系统中或者蛋白分离贮箱中的料液停车时，能够通过离心泵直接将料液打到蛋白分离筛上进行蛋白分离。

(6)在蛋白分离贮箱和蛋白分离筛上装有吸风罩，这样使淀粉糖料液的温度从97℃降到了75℃，一万吨生产能力的液化系统，每年可节省一次冷却水(18℃井水)30000吨以上。

(7)淀粉糖料液中的蛋白去除以后：降温设备不易堵塞，使用寿命加长，板式换热器可从一年延长到三年；后续糖化工序糖液清澈透亮，不需要预涂层转鼓过滤机，不需要硅藻土或珍珠岩；活性炭用量可减少20％，糖化酶加量可以减少10％；减少设备投资和厂房面积，不需要大量面积的过滤设备，减少动力消耗；淀粉糖料液中分离出的蛋白形成副产品糖蛋白，是饲料中极佳的蛋白质添加剂。

附图说明

图1是淀粉糖液化液中蛋白分离设备的结构示意图。

图2是蛋白分离筛的结构示意图。

图3是蛋白分离贮箱内布料管的结构示意图。

图中：1、层流罐；2、蛋白分离贮箱；21进料口、；22、溢流口；23、布料管；231、出料缝；3、蛋白分离筛；31、筛孔；4、阀门；5离心泵；6、吸风罩；7、蛋白输送螺旋。

具体实施方式

以下实施例详细说明了本发明。本发明所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，均能够通过市场购买直接获得。

实施例1

参看附图，本发明淀粉糖液化液中蛋白的分离设备，其结构中包括依次相接的层流罐系统、蛋白分离贮箱2和蛋白分离筛3；层流罐系统包括4个依次串接的层流罐1，按照料液流向前一层流罐1顶端与后一层流罐1底端通过管道相接通；最末端的层流罐1通过管道与蛋白分离贮箱2底端的进料口21接通，蛋白分离贮箱2顶部设置溢流口22，溢流口22与进料口21相对设置，蛋白分离筛3设置在溢流口22下方，承接从溢流口22流出的料液；蛋白分离贮箱2的体积不小于料液的10分钟流量，且蛋白分离贮箱2与蛋白分离筛3等宽；

蛋白分离筛3的筛孔31规格为0.045毫米×4毫米；蛋白分离筛3的筛孔31分布密度为每平方米均布11.64万个；蛋白分离筛3曲度规格为R＝600mm；蛋白分离筛3一体化成型，没有后期加工连接点；

层流罐系统中每一个层流罐1的底端设置开口并连接有管道，每一管道上分别设置阀门4，这些管道汇集后末端开口在蛋白分离贮箱2的溢流口22处，且在汇集后的管道上设置离心泵5；层流罐1底端的管道汇集后，除了通往蛋白分离贮箱2的溢流口22外，另设分支并开口于下水道；蛋白分离贮箱2的底端设置开口并连接有管道，此管道上设置有离心泵5，且此管道的末端开口在蛋白分离贮箱2的溢流口22处；通过管道合理布局，使蛋白分离贮箱2与层流罐1共用一个离心泵5；

蛋白分离贮箱2内部底端靠近进料口21处设置有布料管23；此布料管23与蛋白分离贮箱2上进料口21所在的贮箱侧壁的宽度相当，布料管23管体中部设置进料开口，此进料开口与蛋白分离贮箱2的进料口21接通；沿布料管23管壁轴向开设有出料缝231，布料管23的两管头封闭；料液从蛋白分离贮箱2直接进入此布料管23，并从其出料缝231流进蛋白分离贮箱2；

蛋白分离贮箱2和蛋白分离筛3上方设置有吸风罩6；蛋白分离筛3末端设置蛋白输送螺旋7。

实施例2

参看附图，利用上述设备进行淀粉糖液化液中蛋白分离的方法，其步骤包括：

A、淀粉糊化液的制备：淀粉调浆至19.5波美度，同时用食用碳酸钠调节PH值为5.5-5.8，然后加入百奥·格林公司生产的BiotherMosizeFC α-淀粉酶，添加量为每吨淀粉干物加425毫升α-淀粉酶，再经高温喷射液化器对淀粉乳进行105-110℃液化，得淀粉糊化液；

B、淀粉糊化液经层流罐系统处理得一次液化液：淀粉糊化液依次流经4个串接的层流罐1，淀粉糊化液从每个层流罐1底端流入、顶端流出；淀粉糊化液进入层流罐1后在95-97℃温度下保温1.5-2.5小时，得一次液化液；

C、一次液化液从层流罐1溢流进入蛋白分离贮箱2进行分层2一次液化液从蛋白分离贮箱2底部的布料管23进入，由于布料管23出料缝231的设计，形成层流，料液在蛋白分离贮箱2中静置10min后，蛋白会从料液中析出，漂浮在料液表面；

D、一次液化液从蛋白分离贮箱2进料相对方向的顶部溢流到蛋白分离筛3面上，液体通过筛孔落下，蛋白无法通过筛孔，实现分离，分理处的蛋白经蛋白输送螺旋7送走，分离出的料液进入下道工序；

当层流罐系统中或者蛋白分离贮箱2中的料液停车时，通过离心泵5直接将料液打到蛋白分离筛3上；制备工艺过程中，利用蛋白分离贮箱2和蛋白分离筛3上方的吸风罩6对料液进行降温处理。

上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (5)

1.一种淀粉糖液化液中蛋白的分离设备，其特征在于：结构中包括依次相接的层流罐系统、蛋白分离贮箱（2）和蛋白分离筛（3）；所述层流罐系统包括2-6个依次串接的层流罐（1），按照料液流向前一层流罐（1）顶端与后一层流罐（1）底端通过管道相接通；最末端的层流罐（1）通过管道与蛋白分离贮箱（2）底端的进料口（21）接通，蛋白分离贮箱（2）顶部设置溢流口（22），溢流口（22）与进料口（21）相对设置，蛋白分离筛（3）设置在溢流口（22）下方，承接从溢流口（22）流出的料液；所述蛋白分离筛（3）的筛孔（31）规格为0.045毫米×4毫米；所述筛孔（31）长边的分布方向与料液在蛋白分离筛（3）上的流向垂直；所述蛋白分离筛（3）的曲度规格为R=600mm；所述蛋白分离筛（3）的筛孔（31）分布密度为每平方米均布10-13万个。

2.根据权利要求1所述的淀粉糖液化液中蛋白的分离设备，其特征在于：所述蛋白分离筛（3）倾斜设置在所述溢流口（22）下方，蛋白分离筛（3）一端与溢流口（22）相接。

3.根据权利要求1所述的淀粉糖液化液中蛋白的分离设备，其特征在于：所述蛋白分离贮箱（2）内部底端靠近进料口（21）处设置有布料管（23）；此布料管（23）与蛋白分离贮箱（2）上进料口（21）所在的贮箱侧壁的宽度相当，布料管（23）管体中部设置进料开口，此进料开口与蛋白分离贮箱（2）的进料口（21）接通；沿布料管（23）管壁轴向开设有出料缝（231），布料管（23）的两管头封闭；料液从蛋白分离贮箱（2）直接进入此布料管（23），并从其出料缝（231）流进蛋白分离贮箱（2）。

4.利用权利要求1所述的设备进行淀粉糖液化液中蛋白分离的方法，其特征步骤包括：

A、淀粉糊化液的制备；

B、淀粉糊化液经层流罐系统处理得一次液化液；

C、一次液化液从层流罐（1）溢流进入蛋白分离贮箱（2）进行分层；

D、一次液化液从蛋白分离贮箱（2）溢流到蛋白分离筛（3）面上进行蛋白分离；

其中，步骤B中，淀粉糊化液经汽液分离后依次流经2-6个串接的层流罐（1），从每个层流罐（1）底端流入、顶端流出；淀粉糊化液进入层流罐（1）后在95-97℃温度下保温1.5-2.5小时，得一次液化液；

步骤C中，一次液化液从层流罐（1）溢流进入蛋白分离贮箱（2）内的布料管（23），并从其出料缝（231）平稳流出，在蛋白分离贮箱（2）内形成层流，料液在蛋白分离贮箱（2）中静置5-15min后蛋白从料液中析出，漂浮在料液表面。

5.根据权利要求4所述的淀粉糖液化液中蛋白分离的方法，其特征在于：步骤A中，所述淀粉糊化液的制备方法是：淀粉调浆至18.5-20.5波美度，同时调节PH值为5.5-6.0，然后加入α-淀粉酶，添加量为每吨淀粉干物加350-500毫升α-淀粉酶，再经喷射液化器对淀粉乳进行105-110℃液化，得淀粉糊化液。

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