CN102669411A - 一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺，它包括以下步骤：A、向动物全血内加入抗凝剂和防溶血剂；B、冷藏运输，过筛，离心分离；C、鼓氮脱氧；D、超滤膜连续式脱水除杂浓缩；E、喷雾干燥；F、无菌包装。本发明的有益效果是：提升了蛋白含量，降低了灰分含量，采用连续式的脱水运行工艺，降低了喷雾干燥环节中的消耗，避免了膜通量的迅速衰减而需要频繁地再生的现象，提高了设备的使用效率，生产效率高、产品品质好、降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及血浆蛋白粉生产技术领域，特别是一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺。
背景技术
猪血是生猪屠宰加工过程中的主要副产物之一，其中富含大量营养物质。蛋白质含量18.9%，还含多种生物酶、低分子氨化物、葡萄糖、维生素（B1、B2、B6、B12、D）、微量矿物质元素（Ca 18.1mg/L、P 98.8mg/L、Fe 1.08mg/L）。2010年，国内生猪出栏超过6亿头以上，猪血总量保守估计达到200万吨，是世界上猪血资源极为丰富的国家。国内大型屠宰场少，猪血运输、保存及检测比较困难，导致我国猪血资源利用率很低，仅有一部分得到有效利用，其余作为污水形式排放，既浪费宝贵营养资源，又造成严重环境污染，带来了经济和环境的双重损失。
现常见的血浆蛋白粉生产工艺主要有以下两类：
1、传统工艺：向猪血中加入猪血质量的0.5%的复合抗凝剂（一般采用柠檬酸与柠檬酸钠的混合物），防止猪血凝结成块。加入复合抗凝剂后的猪血采用不高于15℃的低温保存。在此温度下，进入管式离心机，分离猪血中已析出的纤维蛋白等杂质。经离心分离后的猪血清液，直接泵入喷雾干燥塔干燥成粉，干燥塔的蒸发温度为110～120℃，干燥温度为80～100℃。
2、将传统工艺同膜分离技术相结合，对猪血离心分离去除血红细胞后，进行超滤浓缩，进一步脱出杂质，同时进行浓缩，减轻后一步喷雾干燥的能耗负荷。如中国专利：201010525103.1所公开的一条工艺：在新鲜猪血中加入0.7～1%的柠檬酸钠或EDTA作抗凝剂，再加入4～5%的防溶血剂；4～6℃下冷藏运输；过筛后用高精度桶式离心机分离；对血浆进行氮气鼓泡脱氧，加入3～4%的活性炭脱色处理；超滤膜选取截留分子量为85000Da～100000Da的高分子膜，操作温度为45～60℃，进料PH控制在7～10，压力为0.2MPa～0.3MPa;经超滤后的血浆液最后使用喷雾干燥塔制成血浆蛋白粉。
传统生产工艺存在着以下的一些缺点：（1）对血浆的处理属于全血干燥工艺，存在较大的营养缺陷，未能有效将血浆中的蛋白和血细胞中的蛋白分离。这两种蛋白从结构组分与功能上有本质的区别：红血球中的蛋白主要是血红蛋白（Hb），是引起血液外观深红色的主要物质。由于细胞膜结构的存在，其作为饲料蛋白的消化率低下，适口性不好。血浆中则含有纤维蛋白、白蛋白、球蛋白以及其它少量脂蛋白、糖蛋白等，这些蛋白是血浆蛋白粉中重要的营养成分。为提高血浆蛋白粉的质量，分离去除血细胞、充分保留血浆蛋白就显得尤为关键。（2）为防止鲜血凝固，在其中加入大量的抗凝剂，后期工艺无法有效去除，导致血浆蛋白粉的灰分含量高，而且蛋白粉的溶解性也不好。（3）在浓缩过程中采用蒸煮浓缩，以及在干燥过程中高温对氨基酸的破坏导致营养价值降低、可消化性变差。
现有膜分离工艺法则由于直接用离心分离后的血浆液超滤膜处理，在超滤的过程中采用全循环浓缩方式，在膜浓缩过程中，随着血液浓度的提高，极化浓差现象很严重，膜通量会迅速衰减，使膜易受堵污染，设备清洗频繁，生产连续性差；且传统的膜浓缩设备，在清洗时，不能在线进行生产，因此造成膜浓缩设备的使用效率低；同时选用大分子量的超滤膜作一次分离，其分离精度低，浓缩倍数较小，加重了后续喷雾干燥的生产负荷，导致能耗高，生产时间长，产品长期处于高温状态易变质。
膜分离以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差、电位差等）时，料液组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯目的。膜分离过程具有无相变，能耗低，可以实现分离与浓缩同时进行，大大提高效率，还特别适用于热敏性物质的分离、浓缩等优点，该技术已广泛地应用于医药、化工、电子、食品、环保等领域，成为21世纪最重大产业技术之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种生产效率高、产品品质好、降低生产成本的新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺，它包括以下步骤：
A、向收集的新鲜动物全血内加入添加量为动物全血的0.3～0.6%的抗凝剂，再加入添加量为动物全血的1～2%的防溶血剂，所述的抗凝剂为食品级柠檬酸钠；
B、将血浆在4～6℃下冷藏密闭运输，过筛后选用GF血液型管式离心机，去除绝大部分的红血球、血小板和一些大颗粒、大分子量的蛋白质；
C、对血浆进行氮气鼓泡脱氧；
D、脱氧后的血浆清液经进入超滤膜装置进行分离、浓缩，操作温度为10～20℃，进料PH控制在5～7，压力为0.6～1.5MPa，所述的超滤膜装置采用分子量在500～5000Da范围的具有选择性的管式、卷式、中空纤维等结构的半透膜，所述的超滤膜装置采用连续式脱水运行工艺，进入膜设备的血液直接被分为浓血液和透析水两种物料形式并同时排出膜设备，膜截留了血液中的目标蛋白、多肽等有效成分，同时使小分子物质和无机盐等灰分物质透过，使浓血液中的固型物含量达到16～20%；
E、经超滤后的血浆液最后使用喷雾干燥塔制成血浆蛋白粉，血浆蛋白粉中蛋白含量大于80%，灰分含量小于8%；
F、将血浆蛋白粉制成无菌包装，即得成品。
本发明具有以下优点：本发明解决了传统的血浆蛋白粉生产工艺中能耗过高、产品品质差以及超滤膜循环浓缩工艺中清洗频繁，生产效率低下的问题，结合现代膜分离及应用集成技术，提升了产品品质，解决了原有工艺生产效率低下的问题。
本发明中采用分子量在150～5000Da范围的具有选择性的管式、卷式、中空纤维等结构的半透膜，实现了蛋白在总固形物中含量的提升以及灰分在总固形物中含量的下降，蛋白含量可达80%，灰分可降至8%以下。
本发明中采用的膜设备在截留蛋白、多肽等有效成分的同时，能脱除血液中的部分水分，使血液中的固型物含量从原血的6～8%提高到16～20%，使得进入喷雾干燥塔蒸发的总水量下降，进而相比现有工艺大大降低了喷雾干燥环节中的消耗。
本发明中采用的膜设备是一种连续式的脱水运行工艺，将进入膜设备的血浆液直接分为浓血液和透析水两种物料形式并同时排出膜设备，跟传统的膜浓缩设备相比，本发明中采用的是连续式脱水工艺，膜截留下来的物质在设备内不做停留，避免了膜截留的物质在设备内越积越多，最大限度地避免浓差极化造成膜通量的迅速衰减而需要频繁地再生，提高了生产效率。
传统的膜浓缩设备在清洗时，不能在线进行生产，因此造成膜浓缩设备的使用效率低，本发明中采用的膜浓缩设备，可分为几个独立并行运行的模块，因此在该设备某一模块需要清洗时，其他模块仍可进行正常生产，大大提高了设备的使用效率。
下面结合实验数据进一步说明本发明的效果：
分子量150～300Da膜实验运行数据
| 运行时间/min | 滤速mL/min | P/Mpa | 温度/℃ |
| 0 | 500 | 1.20 | 12 |
| 4 | 465 | 1.50 | 14 |
| 10 | 450 | 1.35 | 18 |
| 15 | 435 | 1.55 | 19 |
| 18 | 430 | 1.50 | 21 |
| 25 | 415 | 1.48 | 21 |
| 33 | 410 | 1.40 | 22 |
| 35 | 420 | 1.52 | 17.5 |
| 40 | 460 | 1.50 | 18.5 |
| 45 | 430 | 1.48 | 19 |
| 55 | 435 | 1.45 | 20.5 |
| 60 | 420 | 1.50 | 21.5 |
| 65 | 430 | 1.48 | 18 |
| 70 | 410 | 1.48 | 20 |
| 76 | 440 | 1.50 | 21.5 |
分子量150～300Da膜实验检测结果
| 样品名称 | 蛋白含量 | 灰分含量 | 总固形物含量 |
| 原血 | 71% | 13.8% | 7.5% |
| 膜浓缩液 | 80% | 7.9% | 14% |
| 膜透析液 | 0.01% | 0.13% |
分子量5000Da膜实验运行数据
| 运行时间/min | 滤速mL/min | P/Mpa | 温度/℃ |
| 0 | 100 | 0.56 | 12 |
| 5 | 95 | 0.60 | 14 |
| 10 | 97 | 0.60 | 18 |
| 15 | 98 | 0.60 | 19 |
| 20 | 94 | 0.58 | 21 |
| 25 | 90 | 0.62 | 21 |
| 30 | 90 | 0.59 | 22 |
| 35 | 85 | 0.60 | 17.5 |
| 40 | 85 | 0.56 | 18 |
| 45 | 86 | 0.60 | 19 |
| 55 | 85 | 0.61 | 21 |
| 60 | 80 | 0.60 | 21 |
| 65 | 81 | 0.58 | 18 |
| 70 | 82 | 0.60 | 20 |
| 75 | 80 | 0.60 | 21.5 |
分子量5000Da膜实验检测结果
| 样品名称 | 蛋白含量 | 灰分含量 | 总固形物含量 |
| 原血 | 72% | 14.2% | 7.50% |
| 膜浓缩液 | 81.5% | 7.4% | 20% |
| 膜透析液 | 0.03% | 0.35% |
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1：
一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺，如图1所示，它包括以下步骤：
A、向收集的新鲜动物全血内加入添加量为动物全血的0.3%的抗凝剂，再加入添加量为动物全血的1%的防溶血剂，所述的抗凝剂为食品级柠檬酸钠；尽量减少带入无机灰分；
B、将血浆在4℃下冷藏密闭运输，过筛后选用GF血液型管式离心机，去除绝大部分的红血球、血小板和一些大颗粒、大分子量的蛋白质；
C、对血浆进行氮气鼓泡脱氧处理；
D、脱氧后的血浆清液进入超滤膜装置进行分离、浓缩，操作温度为10℃，进料PH为7，压力为1.5MPa，所述的超滤膜装置采用分子量为500Da的具有选择性的管式结构的半透膜，所得浓血液中的固型物含量为的16%；
所述的超滤膜装置采用连续式脱水运行工艺，进入膜设备的血液直接分为浓血液和透析水两种物料形式并同时排出膜设备，膜截留了血液中的目标蛋白、多肽等有效成分，同时使小分子物质和无机盐等灰分物质透过；
E、经超滤后的血浆液最后使用喷雾干燥塔制成血浆蛋白粉，血浆蛋白粉中蛋白含量为80%，灰分含量为7.8%；
F、将血浆蛋白粉制成无菌包装，即得成品。
实施例2：
一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺，如图1所示，它包括以下步骤：
A、向收集的新鲜动物全血内加入添加量为动物全血的0.6%的抗凝剂，再加入添加量为动物全血的2%的防溶血剂，所述的抗凝剂为食品级柠檬酸钠；尽量减少带入无机灰分；
B、将血浆在6℃下冷藏密闭运输，过筛后选用GF血液型管式离心机，去除绝大部分的红血球、血小板和一些大颗粒、大分子量的蛋白质；
C、对血浆进行氮气鼓泡脱氧处理；
D、脱氧后的血浆清液进入超滤膜装置进行分离、浓缩，操作温度为15℃，进料PH为5，压力为3MPa，所述的超滤膜装置采用分子量为1000Da的具有选择性的卷式结构的半透膜，所得浓血液中的固型物含量为原血的18%；
所述的超滤膜装置采用连续式脱水运行工艺，进入膜设备的血液直接分为浓血液和透析水两种物料形式并同时排出膜设备，膜截留了血液中的目标蛋白、多肽等有效成分，同时使小分子物质和无机盐等灰分物质透过；
E、经超滤后的血浆液最后使用喷雾干燥塔制成血浆蛋白粉，血浆蛋白粉中蛋白含量为80.3%，灰分含量为7.9%；
F、将血浆蛋白粉制成无菌包装，即得成品。
实施例3：
一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺，如图1所示，它包括以下步骤：
A、向收集的新鲜动物全血内加入添加量为动物全血的0.5%的抗凝剂，再加入添加量为动物全血的1.5%的防溶血剂，所述的抗凝剂为食品级柠檬酸钠；尽量减少带入无机灰分；
B、将血浆在5℃下冷藏密闭运输，过筛后选用GF血液型管式离心机，去除绝大部分的红血球、血小板和一些大颗粒、大分子量的蛋白质；
C、对血浆进行氮气鼓泡脱氧处理；
D、脱氧后的血浆清液进入超滤膜装置进行分离、浓缩，操作温度为20℃，进料PH为6，压力为6MPa，所述的超滤膜装置采用分子量为5000Da的具有选择性的中空纤维结构的半透膜，所得浓血液中的固型物含量为20%；
所述的超滤膜装置采用连续式脱水运行工艺，进入膜设备的血液直接分为浓血液和透析水两种物料形式并同时排出膜设备，膜截留了血液中的目标蛋白、多肽等有效成分，同时使小分子物质和无机盐等灰分物质透过；
E、经超滤后的血浆液最后使用喷雾干燥塔制成血浆蛋白粉，血浆蛋白粉中蛋白含量为81.5%，灰分含量为7.4%；
F、将血浆蛋白粉制成无菌包装，即得成品。
实施例4：
一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺，如图1所示，它包括以下步骤：
A、向收集的新鲜动物全血内加入添加量为动物全血的0.3%的抗凝剂，再加入添加量为动物全血的1%的防溶血剂，所述的抗凝剂为食品级柠檬酸钠；尽量减少带入无机灰分；
B、将血浆在4℃下冷藏密闭运输，过筛后选用GF血液型管式离心机，去除绝大部分的红血球、血小板和一些大颗粒、大分子量的蛋白质；
C、对血浆进行氮气鼓泡脱氧处理；
D、脱氧后的血浆清液进入超滤膜装置进行分离、浓缩，操作温度为10℃，进料PH为7，压力为1.5MPa，所述的超滤膜装置采用分子量为150Da的具有选择性的管式结构的半透膜，所得浓血液中的固型物含量为的16%；
所述的超滤膜装置采用连续式脱水运行工艺，进入膜设备的血液直接分为浓血液和透析水两种物料形式并同时排出膜设备，膜截留了血液中的目标蛋白、多肽等有效成分，同时使小分子物质和无机盐等灰分物质透过；
E、经超滤后的血浆液最后使用喷雾干燥塔制成血浆蛋白粉，血浆蛋白粉中蛋白含量为80%，灰分含量为7.8%；
F、将血浆蛋白粉制成无菌包装，即得成品。
实施例5：
一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺，如图1所示，它包括以下步骤：
A、向收集的新鲜动物全血内加入添加量为动物全血的0.6%的抗凝剂，再加入添加量为动物全血的2%的防溶血剂，所述的抗凝剂为食品级柠檬酸钠；尽量减少带入无机灰分；
B、将血浆在6℃下冷藏密闭运输，过筛后选用GF血液型管式离心机，去除绝大部分的红血球、血小板和一些大颗粒、大分子量的蛋白质；
C、对血浆进行氮气鼓泡脱氧处理；
D、脱氧后的血浆清液进入超滤膜装置进行分离、浓缩，操作温度为15℃，进料PH为5，压力为3MPa，所述的超滤膜装置采用分子量为300Da的具有选择性的卷式结构的半透膜，所得浓血液中的固型物含量为原血的18%；
所述的超滤膜装置采用连续式脱水运行工艺，进入膜设备的血液直接分为浓血液和透析水两种物料形式并同时排出膜设备，膜截留了血液中的目标蛋白、多肽等有效成分，同时使小分子物质和无机盐等灰分物质透过；
E、经超滤后的血浆液最后使用喷雾干燥塔制成血浆蛋白粉，血浆蛋白粉中蛋白含量为80.3%，灰分含量为7.9%；
F、将血浆蛋白粉制成无菌包装，即得成品。
Claims (1)
1.一种新型的高品质血浆蛋白粉生产工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
A、向收集的新鲜动物全血内加入添加量为动物全血的0.3～0.6%的抗凝剂，再加入添加量为动物全血的1～2%的防溶血剂，所述的抗凝剂为食品级柠檬酸钠；
B、将血浆在4～6℃下冷藏密闭运输，过筛后选用GF血液型管式离心机，去除绝大部分的红血球、血小板和一些大颗粒、大分子量的蛋白质；
C、对血浆进行氮气鼓泡脱氧；
D、脱氧后的血浆清液进入超滤膜装置进行分离、浓缩，操作温度为10~20℃，进料PH控制在5～7，压力为0.6～1.5MPa，所述的超滤膜装置采用分子量在500～5000Da范围的具有选择性的管式、卷式、中空纤维等结构的半透膜，所述的超滤膜装置采用连续式脱水运行工艺，进入膜设备的血液直接分为浓血液和透析水两种物料形式并同时排出膜设备，膜截留了血液中的目标蛋白、多肽等有效成分，同时使小分子物质和无机盐等灰分物质透过，使血液中的固型物含量为16~20%；
E、经超滤后的血浆液最后使用喷雾干燥塔制成血浆蛋白粉，血浆蛋白粉中蛋白含量大于80%，灰分含量小于8%；
F、将血浆蛋白粉制成无菌包装，即得成品。
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