CN102850448B - 利用浸泡清洗虾仁、去头虾等制品的废弃液提取虾蛋白的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用浸泡清洗虾仁（去头虾等制品）的废弃液提取虾蛋白的工艺方法，根据pH值离蛋白质的等电点越近时溶解、分散在溶液中的蛋白质越易凝固，以及蛋白质在加热的条件下蛋白质呈现脱水析出絮状沉淀等特性。将从水产加工厂回收的对虾加工过程中清洗浸泡的废弃用水（以下称简原料液），采用调PH值或加热的工艺方法，同时向原料液中加入凝固剂（氯化镁），利用氯化镁与虾蛋白作用使溶液中的蛋白质快速凝固，析出水份，沉清分离、提取虾蛋白质，再经浓缩（或过滤）、干燥、粉碎制成粉末状虾蛋白产品。本发明充分利用废弃资源，既能减少废弃液对生态环境的危害，又能从回收废水中提取虾蛋白产品，显著提高经济效益。

Description

利用浸泡清洗虾仁、去头虾等制品的废弃液提取虾蛋白的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种提取虾蛋白的工艺方法，属于水产品加工技术领域，特别是涉及一种利用浸泡清洗虾仁（包括去头虾等制品）的废水提取虾蛋白的工艺方法。

背景技术

湛江地处南亚热带地理气候条件得天独厚，拥有2000多公里海岸线，海、陆、空交通便利，是我国乃至全世界最大的对虾养殖、加工、贸易集散地，还带动其周边省（区）的养殖对虾运送来湛江东风水产市场进行交易。据不完全统计，在湛江实现交易的对虾量约占全国年养殖100万吨的40％份额，由对虾的养殖交易带动了产业链下游的加工、储藏、运输等相关产业。

目前，遍布于湛江四区五县（市）的水产对虾加工冷冻厂近三百家，仅市区及周边就有100多家，这些企业规模大小不等，加工技术水平参差不齐，但它们都有一个相同的环境问题：即对虾加工（去虾头、剔除虾壳制作虾仁和凤尾虾以及面包虾等）产品过程中，用于浸泡清洗虾仁（去头虾等制品）时产生的大量废弃用水，生产旺季每天数以千吨计，大部份工厂虽然建有过滤、沉清、微生物分解的净化池，这些设施在日常的运转使用、维护需要投入人力、物力，对企业来说既是一项长期的经济负担又是一份社会责任。一些企业在权衡环保责任和自身利益时，由于利益的驱动大多十分看重自身的经济效益、而忽视了社会责任。

综上，由于客观、人为等方面的原因导致已有的废水处理装置运转效果很差，甚至事实上成为应付环保检查的形象摆设工程。生产车间富含蛋白质的废水未经任何处理直接排放，在自然环境中发生恶臭的同时，也是对珍贵的蛋白资源的极大浪费。因而，如何才能做到对企业有收益、而对环境的影响更小的废水利用，是当前领域技术人员首要攻克的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用浸泡清洗虾仁（去头虾等制品）的废弃用水提取虾蛋白的工艺方法，不仅消除了水产品加工厂（场）加工对虾过程中排放的废水污染环境的危害，还能为饲料工业提供新型蛋白质原料。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种利用浸泡清洗虾仁（包括去头虾等制品）的废弃液提取虾蛋白的工艺方法，包括以下步骤：1）将回收的原料液集中存放，测试、记录其干物含量、PH值，备用；2）将原料液定量输送至夹套式不锈钢反应罐中，加入一定量的盐酸调整料液PH值至接近混合蛋白液的等电点；3）在测试原料液达到PH值=5时，加入20-50毫升/升氯化镁溶液，边搅拌边加入使之混合均匀，然后再将料液转入沉清槽静置，1-3小时后弃去上清液，得到较高蛋白含量的沉淀混合液；4）将所述沉淀混合液转移至蒸发浓缩器中，进行真空浓缩至干物含量为30-50%的浆状或膏状虾蛋白半成品，再转至调和罐中，用塑料桶定量包装。

本发明的工艺方法，步骤2）中，所述用离心水泵将原料液定量输送（或利用储罐液位差）流入至夹套式不锈钢反应罐中，采用边搅拌边加入的方式加入一定量的盐酸调整料液PH值通常控制PH值在5左右范围。

本发明的工艺方法，步骤3）中，如对混合液需加快沉清，操作过程中可向不锈钢反应罐的夹套内通入热水或蒸汽加热，边搅拌边升温让罐内的混合液升温至50-60℃静置，蛋白质絮凝、沉清速度加快。

本发明的工艺方法，步骤4）中，将所述沉淀混合液是通过离心水泵或以真空吸料的方式转移至蒸发浓缩器中浓缩成浆状或膏状虾蛋白半成品。

本发明的工艺方法，其还进一步包括步骤5）干燥和粉碎工序，将浓缩成膏状虾蛋白半成品经热风干燥箱烘干，粉碎制成粉末状固体产品，以内塑料袋、外编织袋定量密封包装，入库待售。

本发明的工艺方法，步骤2）中，采用边搅拌边加热的方式向反应罐夹套内加入蒸汽，使反应罐内的原料液升温直至沸点。

本发明的工艺方法，步骤3）中，在进行上述加热的过程中测试原料液温度达到70℃以上时，向料液中加入20-50毫升/升氯化镁溶液，边搅拌边加入使之充分混合均匀；当液温达到沸点时停止加热、停止搅拌，保温10-20分钟再转入沉清槽中静置。

本发明的工艺方法，将静置后所得的沉淀混合液经过滤分离出水份，得到含有虾蛋白半成品的滤饼；过滤方式可采用简易的滤筐，塑料滤筐内置滤布，也可选用机械化程度较高的带式过滤脱水机。

本发明的工艺方法，将上述滤饼式的虾蛋白半成品送经热风干燥箱烘干，粉碎制成粉末状固体产品，以内塑料袋、外编织袋定量密封包装。

借由上述技术方案，本发明具有的优点和有益效果如下：

本发明将水产加工厂（场）加工对虾产品的生产过程中排放的富含虾蛋白质废水回收利用，通过添加氯化镁使原浑浊的废水快速沉清，分离的清水可直接排放至自然水体中，过程中添加的氯化镁属食品添加剂，国标GB2760-96规定的食品卫生标准：“在食品中的最大使用量可按生产需要量添加”，属无毒无害的环境友好型工艺方法。分离出的虾蛋白沉淀混合液再经过滤（或浓缩）、干燥制成粉状固体产品，用于饲料生产的新型蛋白质原材料，让宝贵的资源得以合理利用。

本发明基于对生态环境保护，从产品的市场需求导向入手，能够让企业从中盈利持续经营运作的可行性等多因素考量，充分利用废弃资源，变废为宝，是一种新型环保工艺方法。水产加工厂家应用本发明的工艺方法，既能减少废弃液对生态环境的危害，又能从回收废水中提取虾蛋白产品，企业的经济效益能显著提高。同时，对生态环境保护的社会效益和意义更大。

附图说明

图1是本发明通过常温法工艺提取虾蛋白的方法流程图。

图2是本发明通过高温法工艺提取虾蛋白的方法流程图。

具体实施方式

本发明是根据PH值离蛋白质的等电点越近时溶解、分散在溶液中的蛋白质越易凝固，以及蛋白质在加热的条件下蛋白质呈现脱水析出絮状沉淀等特性。将从水产加工厂回收的对虾加工过程中清洗浸泡的废弃用水（以下称简原料液），采用调PH值或加热的工艺方法，同时向原料液中加入凝固剂（氯化镁），利用氯化镁与虾蛋白作用使溶液中的蛋白质快速凝固，析出水份，沉清分离、提取虾蛋白质成份。

具体方法可分为常温法和高温法两种工艺方法进行，视其回收的原料液品质与所提取的虾蛋白产品用途来选择，其关键控制点和工艺操作条件分述如下：

（一）常温法

1、先将回收的原料液集中存放，测试、记录其干物含量、PH值，备用。

2、用离心水泵将原料液定量输送（或利用储罐液位差）流入至夹套式不锈钢反应罐中，采用边搅拌边加入的方式加入一定量的盐酸调整料液PH值，至PH值偏酸性接近混合蛋白液等电点，通常控制PH值在5左右范围。

3、在测试原料液达到设定PH值时，加入20-50毫升/升（视原料液浓度高、低）氯化镁溶液（先溶解成10％溶液备用），边搅拌边加入使之混合均匀，然后再将料液转入沉清槽（罐）静置。利用氯化镁与蛋白质的凝固作用使料液中的蛋白质呈絮状沉淀。约1-3小时后弃去上清液，即可得到较高蛋白含量的沉淀混合液。

分离弃去的上清液中虽含有微量的蛋白成份，流经厂区内配套的微生物分解、沉清净化池设施处理，达标后再排放到水体中，对海湾无生态环境危害。

4、如对混合液需加快沉清，操作过程中可向不锈钢反应罐夹套内通入热水或蒸汽加热，边搅拌边升温让罐内的混合液升温至50-60℃静置，蛋白质絮凝、沉清速度加快。

5、将所得沉淀混合液通过离心水泵或以真空吸料的方式转移至蒸发浓缩器中，进行真空浓缩至干物含量为30-50%（按用户要求）的浆状或膏状虾蛋白半成品，再至调和罐中加入适量保鲜剂，用塑料桶定量包装。

6、如用户要求加工制作成粉状固体产品时，在生产工艺流程中增加干燥工序，将浓缩成膏状虾蛋白半成品经热风干燥箱烘干，粉碎制成粉末状固体产品（无需加入保鲜剂），以内塑料袋、外编织袋定量密封包装，入库待售。

7、每批次产品须取样检测，以确认产品品质，存档、备查。

采用常温法工艺过程中可不需对原料液体进行调温加热，较节省能源消耗，工艺过程用时也稍长一些，能较多地保留混合液中水溶性钙、镁、磷、盐等矿物质。

（二）高温法

1、先对回收的原料液进行测试，记录干物含量备用。

2、用离心水泵将原料液定量输送（或利用储罐液位差流入）至夹套式不锈钢反应罐中，采用边搅拌边加热的方式向反应罐夹套内加入蒸汽，使反应罐内的原料液升温直至沸点。

3、在进行上述加热的过程中测试原料液温度达到70℃以上时，向料液中加入20-50毫升/升（视料液浓度高、低）氯化镁溶液（先溶解成10％溶液备用），边搅拌边加入使之充分混合均匀。当液温达到沸点时停止加热、停止搅拌，保温10-20分钟再转入沉清槽（罐）静置。混合原料液在较高温度的条件下其中的蛋白质会呈现脱水反应，氯化镁对蛋白质凝固作用也会加快，使其快速呈絮状沉淀；约1小时左右即可弃去上清液，得到较高蛋白含量的沉淀混合液。

4、将所得沉淀混合液经过滤分离出水份，过滤方式既可采用简易的滤筐（塑料滤筐内置滤布），也可选用机械化程度较高的带式过滤脱水机，视生产规模选用之。

5、把收集的滤饼（即虾蛋白半成品）送经热风干燥箱烘干，粉碎制成粉末状固体产品，以内塑料袋、外编织袋定量密封包装。

采用上述高温法工艺时，在生产过程中须对原料液体进行加热升温，工艺过程中省去了蒸发浓缩工序，生产周期相对较短，产品中水溶性盐、镁、钙、磷等矿物质流失相应多一些，能获得蛋白质含量较高的产品。如原料液的品质好（主要是新鲜、洁净度），所提取的虾蛋白产品符合食品卫生标准可作食品工业原材料使用。

以下通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。

实施例1

常温法废液提取虾蛋白工艺，以浸泡虾仁水（以下简称原料液）为例，该工艺方法包含以下步骤：

1、测试回收的原料液浓度，以波美比重计测量、记录，换算其干物含量。用PH1-14试纸（广泛试纸）测试PH值（通常分别为：波美浓度2-4、PH=7左右）。

2、用离心水泵将原料液输送至容量为2M³的夹套式不锈钢反应罐中（罐内设有搅拌装置），采用边搅拌边加入的方式加入一定量的盐酸调整料液PH值，至PH值偏酸性（PH=5左右），通常控制PH值=4.5-5.5即可。

3、在确认原料液达到设定PH值时，向原料液中加入2-5‰的氯化镁，（事先将氯化镁溶解成10％的溶液备用，加溶液量为20-50升/M³，具体视原料液浓度确定，浓度高时加量多、浓度低时相应减少，通常加入量为3‰，即30升/M³）。边搅拌边加入使之混合均匀，然后将料液转入沉清槽（罐）中静置。溶液中的蛋白质在偏酸性时会析出沉淀，并同时利用氯化镁对蛋白质的凝固作用使料液中的蛋白质迅速呈絮状沉淀。静置约1-3小时后弃去上清液，即可得到较高蛋白含量的沉淀混合液。

弃去沉清槽（罐）中的上清液的主要目的是为了减少后续蒸发浓缩工序的工作量，通常弃去上清液的数量不超过原液量的二分之一。

4、如需对混合液加快沉清速度，在进行前述操作过程中可向不锈钢反应罐夹套内通入热水或蒸汽加热，边搅拌边升温；当罐内的混合液升温至50-60℃后，再将料液转入沉清槽（罐）中静置，蛋白质絮凝、沉清速度会加快。

5、将所得沉淀混合液通过离心水泵转移至真空蒸发器中，进行真空浓缩至干物含量为30-50%（按用户要求而定）的浆状或膏状虾蛋白半成品，再转移至调和罐中加入适量保鲜剂后，用塑料桶定量包装（即为膏状虾蛋白产品）。

6、如用户要求加工成粉状固体产品时，在生产工艺流程中增加干燥工序，将浓缩成膏状虾蛋白半成品装入托盘中、置干燥箱内经热风烘干，干燥箱内热风温度控制在50至60℃，将烘干的块状产品再经粉碎机制成粉末状固体产品（产品含水份控制在12%以内，无需加入保鲜剂），用内塑料袋、外编织袋定量密封包装，入库待售。

7、每批次产品须取样检测，以确认产品品质，存档、备查。

8、根据半年以来的多次反复实验、小批量试产结果测算，应用高温法工艺每生产1吨虾蛋白粉需要原料液（浸泡虾仁的废弃用水）约30-35M³，以此制成含水量为45-50%的膏状虾蛋白产品时，需要原料液（浸泡虾仁的废弃用水）约15-20M³。该产品将作为新型蛋白材料，其目标市场是用于生产水产饲料中，可以替代进口鱼粉材料。

采用常温法工艺过程中可不需对原料液体进行调温加热，工艺过程用时稍长一些，能较多地保留混合液中水溶性钙、镁、磷、盐等矿物质，产品收率也较高，其中蛋白质含量达50%，符合水产饲料对原料的营养品质要求。

实施例2

高温法废液提取虾蛋白工艺，以浸泡虾仁水（以下简称原料液）为例，该工艺方法包含以下步骤：：

1、用波美比重计对回收的原料液进行测量、记录，换算干物含量。通常波美浓度为2-4（波美浓度低于1的几乎无生产效益，波美浓度高于4的基本上没有）。

2、用离心水泵将上述原料液输送至0.5M³夹套式不锈钢反应罐中（罐内设有搅拌装置），采用边搅拌边加热的方式向反应罐夹套内通入蒸汽，使反应罐内的原料液升温直至沸点。

3、在进行加热的过程中测试原料液温度达到70℃时，向原料液中加入2-5‰氯化镁（事先溶解成10％氯化镁溶液备用，即加入量为20-50毫升/升，具体视原料液浓度确定，浓度高时加量多、浓度低时相应减少，通常加入量为3‰，即30毫升/升），边搅拌边加入使之充分混合均匀。当液温达到沸点时停止加热、停止搅拌，保温10-20分钟后，将料液转入沉清槽（罐）中静置。

4、原料液中的蛋白质在较高温度的条件下会呈现脱水反应，同时氯化镁对蛋白质凝固作用使其蛋白质快速呈絮状沉淀。沉清静置约1小时左右，即可弃去上清液，得到较高蛋白含量的沉淀混合液。弃去沉清槽罐中的上清液其主要目的是为了减少后续过滤工序的工作量，通常弃去上清液的数量为原液量的三分之一至二分之一。

5、将所得沉淀混合液经过滤分离工序去除大部分水份，所得滤饼数量按原料液计算为10%左右，即每吨原料液可分离收集滤饼约100公斤。过滤方式既可采用简易的滤筐（塑料滤筐内置滤布），也可选用机械化程度较高的带式过滤脱水机或真空吸滤机。视生产规模来选用，如生产规模较小就用简易的滤筐即可，如生产规模较大就应该选用机械化程度较高的带式过滤脱水机或真空吸滤机，以提高生产效率、降低生产成本。

6、将收集的滤饼（即虾蛋白半成品）装入托盘，送热风干燥箱烘干，注意干燥箱内热风温度控制在50-60℃，产品含水量控制在12%以内，再将块状产品用粉碎机制成粉末状固体产品，以内塑料袋、外编织袋定量密封包装。

根据小批量试产结果测算，应用高温法工艺每生产1吨虾蛋白粉需要原料液（浸泡虾仁的废弃用水）约50M³,该产品将作为新型蛋白材料，其目标市场是用于生产高档水产饲料或高档乳猪饲料中。

采用上述高温法工艺时，在生产过程中须对原料液进行加热升温，工艺过程中省去了蒸发浓缩工序，生产周期相对较短，产品中水溶性盐、镁、钙、磷等矿物质虽然流失相应多一些，但能获得蛋白质含量较高的产品，其中蛋白质含量高达60%以上。如原料液的品质好（主要是新鲜、洁净度），所提取的虾蛋白产品符合食品卫生标准，可作食品工业原材料使用。

产业上的可利用性

利用高温法从浸泡虾仁废弃液中提取虾蛋白的工艺，工艺技术发明人联合投资方在湛江市利用闲置厂房组建一条年产1000吨虾蛋白生产线（日产3吨），正在进行厂房修整和生产设备安装工作，预计在2012年9月份就能将虾蛋白产品投放市场，虽然设计生产规模较小，但它能实现该工艺技术的产业化经营运作。考虑到市场对新产品有一个接受与适应的过程，同时待生产线实际运行一段时间完善工艺技术后，计划于2013年再投入资金扩大生产规模。

在此需要补充说明的是：上述实施例均以浸泡虾仁废弃液为例，主要是考虑到湛江市的较大规模水产加工厂一年四季都有虾仁加工任务，因为冬、春淡季将储存的去头虾解冻后剥去皮壳加工，原料液来源稳定、品质好，对产品质量有保障。而加工去头虾的清洗用水只是在夏秋及初冬时的收虾季节才会有，收集加工的虾蛋白产品的蛋白质含量相对低一些，据实验所得的结果是蛋白质含量大多在40%左右，最高达50%，产品效益会相应低许多，仍然可用作饲料工业的蛋白质材料，主要是因工厂生产周期相对短，待大规模开发时再进行综合利用。详见产品检测报告下表1所示。

表1本发明的虾蛋白产品的品质检测报告

分析检测结果

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种利用浸泡清洗虾仁、去头虾制品的废弃液提取虾蛋白的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将回收的原料液集中存放，测试、记录其干物含量、PH值，备用；所述回收的原料液为从水产加工厂回收的对虾加工过程中清洗浸泡的废弃用水；

2)将原料液定量输送至夹套式不锈钢反应罐中，加入盐酸调整料液PH值至接近混合蛋白液的等电点，采用边搅拌边加入盐酸的方式调整料液PH值＝5；采用边搅拌边加热的方式向反应罐夹套内加入蒸汽，使反应罐内的原料液升温直至沸点；

3)在进行加热的过程中测试原料液温度达到70℃时，向原料液中加入2-5‰氯化镁，边搅拌边加入使之混合均匀，当液温达到沸点时停止加热、停止搅拌，保温10-20分钟再转入沉清槽中静置，1-3小时后弃去上清液，得到较高蛋白含量的沉淀混合液；

4)将所述沉淀混合液转移至蒸发浓缩器中，进行真空浓缩至干物含量为30-50％的浆状或膏状虾蛋白半成品，再转至调和罐中加入保鲜剂后用塑料桶定量包装。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：步骤3)中，所述沉淀混合液需加快沉清，操作过程中向不锈钢反应罐的夹套内通入热水或蒸汽加热，边搅拌边升温让罐内的混合液升温至50-60℃静置。

3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述沉淀混合液是通过离心水泵或以真空吸料的方式转移至蒸发浓缩器中。

4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：其还进一步包括步骤5)干燥和粉碎工序，将浓缩成膏状虾蛋白半成品经热风干燥箱烘干，粉碎制成粉末状固体产品，以内塑料袋、外编织袋定量密封包装，入库待售。

5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：其还进一步包括步骤：将静置后所得的沉淀混合液经过滤分离出水份，得到含有虾蛋白半成品的滤饼；过滤方式采用简易的滤筐，塑料滤筐内置滤布，或选用机械化程度较高的带式过滤脱水机。

6.根据权利要求5所述的工艺方法，其特征在于：其还进一步包括步骤：将上述滤饼送经热风干燥箱烘干，粉碎制成粉末状固体产品，以内塑料袋、外编织袋定量密封包装。