CN102850428B

CN102850428B - 利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法及装置

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Publication number: CN102850428B
Application number: CN201210097106.9A
Authority: CN
Inventors: 张祥成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: CN102850428A

Abstract

一种利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法及装置，其方法是：向浸出器的上层容室送料，并先用正己烷溶剂对蛋白原料胚片喷淋和浸泡，萃取出油脂，得到蛋白胚片；然后，将得到的蛋白胚片送入到浸出器的下层容室，在48℃-52℃的温度下，用乙醇液喷淋和浸泡，萃取豆粕中低聚糖成分；沥干后再脱水；分离后最终得到大豆蛋白；所述正己烷溶剂的体积分数浓度大于或等于60%；所述乙醇体积分数浓度大于或等于65%。实现该方法的装置为混合型拖链浸出器，是在现有拖链浸出器本体的上层增加沥干段及配设独立的循环系统；还配备了配套的沉淀分离系统装置。该方法及装置可以实现脱脂、脱糖一次性完成；从而提高萃取效果，增加蛋白得率。

Description

利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种提炼萃取的方法及设备；尤指一种利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法及实现该方法的混合型拖链浸出器。

背景技术

传统的（大豆）蛋白生产工艺是用脱溶厚（后）的白豆片作为生产原料，白豆片经过脱溶工序会产生一定量的粕末，这样的原料如果直接进入醇提工序，会影响渗透，达不到醇提工艺要求，所以必须经过再次筛选，才能进行醇提，这样就会很大程度上降低原料的利用率，相对也就降低了蛋白得率，而且还增加了固定资产投入和能源消耗。

在现油脂萃取的过程中，一般都要用到浸出器，浸出器是用溶剂浸泡固体，使其中的组分溶解出来。现各类浸出器中，拖链浸出器比较适用于适用于各种油料的预榨或直接浸出制油，这种链式浸出器是以刮板链载料移动运行的一种连续萃取设备，在萃取过程中，组合了喷淋与浸泡的一些优点，使整个浸出过程兼有流态并流、喷淋、流态逆流、翻身喷淋浸出和自挤压沥干五个阶段，具有料层薄、料层彻底翻转、浸得透、沥得干等优点。其基本工作原理是：经轧成的原料胚片进入浸出器内，并形成一定的料层高度，此时，60%正己烷溶剂经喷淋管对油料进行大量喷淋，并在料层上表面建立一定的液位，与此同时，通过传动装置驱动的链条刮板将蛋白油料均匀缓慢向前推动。当油料受到溶剂（混合油）反复不断地喷淋、浸泡，蛋白原料内的油脂被慢慢溶解析出，并溶于正己烷溶剂中（俗称混合油）。混合油则通过栅板过滤流入集油斗，然后用混合油泵将浓度较高的混合油打入暂存罐，并输送至蒸发汽提工段。浓度较低的混合油继续参与循环喷淋。当油料经过近1至2个小时（左右时间）的萃取后，其油分完全提取。经过浸出后的饼渣由链条刮板推入浸出器的出粕口，并通过湿粕刮板送入蒸脱机进行溶剂回收。

在蛋白生产过程中，溶剂损耗是一个重要的问题，他在加工成本中占有较大比重，且更重要的是对他的处理方式会直接关系着工作人员的健康，故而在浸出生产中，千方百计减少溶剂损耗具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用两种介质混合浸出实现大豆蛋白分离的方法，其可以实现低成本、高产率的蛋白产出。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法，使用拖链浸出器完成大豆蛋白的分离；其特征在于方法步骤如下：

1）向浸出器的上层容室送料，并先用正己烷溶剂对蛋白原料胚片喷淋和浸泡，萃取出油脂，得到蛋白胚片；

2）然后，将上步骤得到的蛋白胚片送入到浸出器的下层容室，在低温下，用乙醇液喷淋和浸泡，萃取豆粕中低聚糖成分；

3）沥干后再脱水；分离后最终得到大豆蛋白。

所述利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法中，所述正己烷溶剂的体积分数浓度大于或等于60%；所述乙醇体积分数浓度大于或等于65%。

上述利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法中，在步骤1萃取出油脂后，在得到蛋白胚片的同时，生成了含有正己烷和油脂的混合油；在步骤3沥干脱水后，最终得到大豆蛋白的同时，亦生成了含有乙醇、低聚糖为主的混合液；在完成步骤3后，同时对前述的混合油和混合液体采用蒸发冷凝方法进行正己烷和乙醇溶剂的共同回收，再利用比重差进行沉淀分离，沉淀分离后的正己烷和乙醇溶剂分别通过对应的真空泵泵进相应的储存罐储存，以备再进行重复使用；并同时将蒸发后所产生的浓液体通过气动隔膜泵泵入卧式螺旋沉降分离机进行分离，以分离得到油脂或低聚糖为主的杂质残渣，将这些分离出的油脂或低聚糖在内的杂质残渣分别泵送至相应的沉淀罐。

所述利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白的分离方法具体步骤如下：

a）把轧好的蛋白原料胚片通过刮板输送机向浸出器的上层容室送料，在装满所有刮板的料时，开始用体积分数浓度不小于60%的正己烷溶剂对蛋白原料胚片进行喷淋；

b）蛋白原料胚片在浸出器上层容室的水平舢板上浸泡90～120分钟后，进入浸出器的沥干室，该蛋白原料胚片受重力作用在该沥干段运行15～25分钟后进入浸出器中下层容室的乙醇萃取工段；

c）在乙醇浸出时段, 所用乙醇体积分数浓度不小于65%；浸出时间为90～120分钟；

d）萃取后的胚片通过沥干段沥干15---25分钟后进入湿粕刮板,并由湿粕刮板把浸出后的胚片输送到下一板块脱水工段；

e）胚片在板块脱水器中脱水，至胚片含水率达50%以下，由输送刮板输送至浸出器的蒸发器进行乙醇脱溶，温度为78℃---84℃,脱溶后送检；

f）检测的胚片合格后，直接用刮板输送机输送至磨粉车间进行磨粉,筛选后即成大豆浓缩蛋白粉。

所述利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法中，利用γ射线料位变频自动控制系统控制刮板输送机向浸出器上层容室送料。

本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的混合型拖链浸出器，其可以在实现大豆蛋白分离的过程中，更好、更彻底的回收溶剂，以保护生产环境，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种混合型拖链浸出器，包括拖链浸出器的本体，在拖链浸出器本体的上层增加沥干段及配设独立的循环系统；还配备两个沉淀罐及两个储罐、三台真空泵、一台气动隔膜泵、一台卧式螺旋沉降分离机、一台蒸发器和一台冷凝器，所述拖链浸出器上层容室收集萃取油脂的一组集油斗及下层容室的一组排液口分别经一真空泵依序接蒸发器和冷凝器，冷凝器的一用做输出分离蒸发后所产生的浓液体的端口经气动隔膜泵接入卧式螺旋沉降分离机，该螺旋沉降分离机的下口经一台真空泵分别联通两个沉淀罐的输入口，螺旋沉降分离机另有两个输出口再经两台真空泵接两个储罐的输入口。

所述的混合型拖链浸出器中，增设了可控制刮板输送机的γ射线料位变频自动控制系统。

本发明根据正己烷能够与油脂互溶的性质，对油料喷淋和浸泡，把蛋白原料胚片中的油脂萃取出来；根据低温豆粕中的可溶性蛋白能溶于水，但不能溶于乙醇，而且当浓度为65%体积分数时，可溶性蛋白的溶解度最低，与此相反，乙醇对豆粕中低聚糖类、一些异味成分和色素却有较好的溶解性；利用低温豆粕中的低聚糖、皂甙、异黄酮、脂类、多酚类物质、乙醛、酸类物质易溶解在65%的乙醇溶液中，而这时可溶性蛋白的溶解度又最低的原理，通过喷淋和浸泡作用把大豆蛋白分离出来；通过过滤、脱水、脱溶、干燥、粉碎、蒸发、分离、回收等工艺，即可得到大豆蛋白制品。根据萃取原理和正己烷与乙醇这两种液体的不容性，设计一种混合型拖链浸出器。把浸出器的上层增加沥干段，使用正己烷脱脂工段在这一环节完成，在这一层有独立的循环系统。浸出器的下一层使用乙醇浸出淬取，来完成蛋白与低聚糖的分离。

本发明的优点是：

1)脱脂、脱糖可以一次性完成，可以减少厂房、设备等固定资产的投入，充分利用好土地资源;

2)软化好的胚片进入浸出器后，利用浸出器刮板使胚片在浸出器舢板上缓慢移动，在进行整个浸出过程中不会生一点粕末，所以就不会产生影响正己烷及乙醇的渗透现象，从而提高萃取效果，增加蛋白得率；

3)能降低能耗，充分利用原生产线的能源，比传统蛋白加工节能50%左右；

4)另外在一次性产出的过程中，同时完成（正己烷）溶剂（和乙醇）的回收，通过配套的设备直接回送循环使用，可以大大保护工作场所的环境，利于工作人员的身心健康。

附图说明

图1是本发明混合型拖链浸出器结构示意图。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

具体实施方式

本发明利用两种介质混合浸出实现大豆蛋白分离的方法是根据固---液萃取的原理研制而成，他是根据正己烷能够与油脂互溶这一性质，用正己烷溶剂经过对蛋白原料胚片的喷淋和浸泡作用，把蛋白原料胚片中的油脂萃取出来。

豆粕胚片中的可溶性蛋白能溶于水，但不能溶于乙醇，而且当乙醇浓度大于65%体积分数时，可溶性蛋白的溶解度最低，与此相反，乙醇对豆粕胚片中低聚糖类、一些异味成分和色素却有较好的溶解性。利用低温豆粕中的低聚糖、皂甙、异黄酮、脂类、多酚类物质、乙醛、酸类物质易溶解在体积分数浓度大于65%的乙醇溶液中，而这时可溶性蛋白的溶解度又最低的原理，通过喷淋和浸泡作用把大豆蛋白分离出来。

故而，本发明先用正己烷溶剂对蛋白原料胚片喷淋和浸泡，萃取出油脂，得到蛋白豆粕胚片；然后，在低温下，用大于65%体积分数的乙醇喷淋和浸泡，浸出豆粕中低聚糖成分；沥干后，再脱水；分离后最终得到大豆蛋白。

分离出的大豆蛋白通过过滤、脱水、脱溶、干燥、粉碎、蒸发、分离、回收等工艺，即可得到大豆蛋白制品,其为现有技术可实现,此处不赘述。

利用正己烷和粗脂肪的混合液与乙醇和低聚糖的混合液的比重不同，又互相不会溶解的特性，采用沉淀（静态）分离法进行分离。在装有混合油和混合液的沉淀罐的上下分别装有出口，当罐内的正己烷混合油和乙醇混合液的液面达到一定标高时，可以分别启动设备进行蒸发回收这两种介质。

正己烷和乙醇都是挥发性很强的介质，沸点有差不多（正己烷大于或等于60摄氏度，乙醇大于或等于75摄氏度），所以也可以进行共同蒸发、冷凝回收，回收后进行沉淀分离回用。蒸发冷凝后的正己烷溶剂液体和乙醇液体由于比重不同又不能相互溶解，在同一个容器内可以分上、下液面，故而可以分离出来。

本发明根据以上萃取原理和正己烷与乙醇这两种液体的不溶性，设计了一种混合型拖链浸出器，参见图1, 其只是借助于现有拖链浸出器的结构，在现有拖链浸出器的上层容室增加了沥干段，使用正己烷脱脂工段在这一环节完成，在这一层有独立的循环系统。在浸出器的下层容室中使用乙醇浸出淬取，来完成蛋白与低聚糖的分离。

如图1所示，本混合型拖链浸出器的上、下方分别开有原料胚片下料口A1和原料胚片出料口A2，设计B1为正己烷和油脂的混合液入口，B2为新鲜正己烷入口，C1为新鲜乙醇入口，C2为乙醇和低聚糖混合液入口；上层容室的一组下开口（A、B、C、D、 E）是混合油的出口，位于D、 E出口的上方是沥干段区域；下层容室的一组下开口（F、G、H、I、J）为乙醇混合液出口；上层容室的喷管1、2、3、4、5、6、7、8、9为混合油喷淋管，喷管10、11、12、13为新鲜正己烷喷淋管；下层容室的喷管14、15、16、17为新鲜乙醇喷淋管，喷管18、19、20、21、22、23、24为乙醇混合液喷淋管；D、E出口的混合油直接接回进B1循环进行喷淋，F、G出口的混合乙醇直接接回进C2循环进行喷淋；本发明同时为新设计的混合型拖链浸出器增加两个沉淀罐，两个储罐，三台真空泵，一台气动隔膜泵，一台卧式螺旋沉降分离机，一台蒸发器，配套后的系统不仅可以完成蛋白的纯提工艺，还可以将上层容室萃取油脂的一组集油斗A、B、C排出的混合油的液体和下层容室的一组排液口H、I、J出口排出的混合乙醇液导进混合沉淀罐进行沉淀分离，从而将沉淀分离后的溶剂进行再循环使用，及有利于环保，又能节省生产的成本。

脱溶后的白豆片胚片可以直接输送进入磨粉车间进行磨粉，加工成终端产品----浓缩蛋白。

为实现高效的生产，把轧好的胚片通过刮板输送机利用γ射线料位变频自动控制系统进行对浸出器给料，可以精准的控制料位及启动工作的时间，实现油脂的萃取和低聚糖的萃取共同完成，提高蛋白得率，降低消耗。

下面结合一具体实施例对本发明做进一步说明。

1、启动混合型拖链浸出器和γ射线料位变频自动控制系统，将轧好的白豆片胚片通过刮板输送机向混合型拖链浸出器的上层容室给料，在装满四块刮板时开始用正己烷溶剂对胚片逐步进行喷淋浸出；

2、胚片在浸出器水平舢板上浸出约90--120分钟后，进入浸出器上层沥干段，胚片由于重力作用在沥干段运行约15--25分钟后进入浸出器下一乙醇浸出工段；

3、在乙醇浸出工段，将乙醇液继续喷淋浸泡胚片，浸出时间以及工艺要求与上步骤中的基本相同；

4、乙醇浸出工段的胚片通过沥干段沥干后，进入湿粕刮板并由湿粕刮板，把浸出后的胚片输送到下一工段---板块脱水工段；

5、胚片在板块脱水器中进行简单脱水后（使胚片含水率45%左右），由输送刮板输送至蒸脱机进行低温脱溶（78℃—82℃）（正己烷和乙醇），脱溶后的胚片水分8.0%左右，残油0.8%左右，残溶0.02PPM左右，合格后的胚片直接用刮板输送机输送至磨粉车间进行磨粉,筛选后即成大豆浓缩蛋白粉；

6、乙醇浸出工段所产生的混合液体用真空泵泵入蒸发器进行蒸发冷凝回收沉淀后分别泵入相应的储存罐储存备用；

7、沉淀分离后的正己烷和乙醇溶剂通过两台真空泵分别泵进相应的储存罐以进行重复使用；

8、蒸发后所产生的浓液体通过气动隔膜泵泵入卧式螺旋沉降分离机进行分离，分离后就可以得到低聚糖和杂质残渣，以用作饲料原料。

上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。

Claims

1.一种利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法，使用混合型拖链浸出器完成大豆蛋白的分离，其是在现有拖链浸出器的上层容室增加沥干段及配设独立的循环系统；其特征在于方法步骤如下：

1）向浸出器的上层容室送料，并先用正己烷溶剂对蛋白原料胚片喷淋和浸泡，浸泡后进入浸出器的沥干室，该蛋白原料胚片受重力作用在该沥干段运行，萃取出油脂，得到蛋白胚片；

2）然后，将上步骤得到的蛋白胚片送入到浸出器的下层容室，在48℃--52℃的温度下，用乙醇液喷淋和浸泡，萃取豆粕中低聚糖成分；

3）沥干后再脱水；分离后最终得到大豆蛋白；

4）萃取出油脂后，得到蛋白胚片的同时，生成含有正己烷和油脂的混合油；在步骤3沥干脱水后，最终得到大豆蛋白的同时，亦生成含有乙醇、低聚糖为主的混合液；在完成步骤3后，同时混合油和混合液体采用蒸发冷凝方法进行正己烷和乙醇溶剂的共同回收，再利用比重差进行沉淀分离，沉淀分离后的正己烷和乙醇溶剂分别通过对应的真空泵泵进相应的储存罐储存，以备再进行重复使用。

2.根据权利要求1所述的利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法，其特征在于：所述正己烷溶剂的体积分数浓度大于或等于60%；所述乙醇体积分数浓度大于或等于65%。

3.根据权利要求1所述的利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法，其特征在于：将蒸发后所产生的浓液体通过气动隔膜泵泵入卧式螺旋沉降分离机进行分离，以分离得到油脂或低聚糖为主的杂质残渣，将这些分离出的油脂或低聚糖在内的杂质残渣分别泵送至相应的沉淀罐。

4.根据权利要求1所述的利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白的分离方法，其特征在于具体方法步骤如下：

5.根据权利要求1所述的利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离的方法，其特征在于：在步骤1）中，利用γ射线料位变频自动控制系统控制刮板输送机向浸出器上层容室送料。

6.一种实现权利要求1所述的利用两种介质混合浸出以实现大豆蛋白分离方法的混合型拖链浸出器，包括拖链浸出器的本体，其特征在于：在拖链浸出器本体的上层增加沥干段及配设独立的循环系统；还配备两个沉淀罐及两个储罐、三台真空泵、一台气动隔膜泵、一台卧式螺旋沉降分离机、一台蒸发器和一台冷凝器，所述拖链浸出器上层容室收集萃取油脂的一组集油斗及下层容室的一组排液口分别经一真空泵依序接蒸发器和冷凝器，冷凝器的一用做输出分离蒸发后所产生的浓液体的端口经气动隔膜泵接入卧式螺旋沉降分离机，该螺旋沉降分离机的下口经一台真空泵分别联通两个沉淀罐的输入口，螺旋沉降分离机另有两个输出口再经两台真空泵分别接两个储罐的输入口。

7.根据权利要求6所述的混合型拖链浸出器，其特征在于：增设可控制刮板输送机的γ射线料位变频自动控制系统。