CN106173184A - 一种制备水产分离蛋白粉的装置及水产分离蛋白粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备水产分离蛋白粉的装置，包括蛋白质溶液贮藏罐和依次相连的二氧化碳贮藏罐、制冷箱、反应釜、二氧化碳分离釜，利用所述装置，控制过程条件，使用高密度二氧化碳制备水产分离蛋白，该方法的蛋白质回收率和纯度高，蛋白质的形态和功能特性较好，而且蛋白质中无溶剂残留，也不需要进行脱盐处理，生产工序简单，可以广泛用于食品工业。

Description

一种制备水产分离蛋白粉的装置及水产分离蛋白粉的制备 方法

技术领域

本发明涉及水产品处理技术领域，更具体地，涉及一种制备水产分离蛋白粉的装置及水产分离蛋白粉的制备方法。

背景技术

水产分离蛋白具有营养价值高的特点，可以作为临床营养品和保健食品以及运动食品等的配料。传统的水产分离蛋白生产方法主要有两种：一种是水洗后生产的鱼糜；另一种是酸/碱溶解-等电点沉淀法（主要利用盐酸或硫酸和氢氧化钠调节pH值）；前一种方法存在蛋白质回收率低的问题；后一种方法存在酸碱调节pH值容易造成蛋白质结构发生剧烈变化，从而导致蛋白质功能特性改变甚至丧失，另外，水产品中的蛋白有大量盐的残留，使水产分离蛋白的应用受到了很大的限制。

高密度二氧化碳技术是一种非热食品加工技术，利用高密度二氧化碳技术分离蛋白质是利用强压下二氧化碳溶于水降低体系的pH值，从而使某些蛋白质接近于等电点，发生沉淀而分离。从原理上来讲，该方法仍然属于等电点沉淀法分离蛋白质。但是该方法与传统的等电点沉淀法相比，具有很多优点：卸压后，二氧化碳挥发掉，不存在残留，也不需要脱盐处理；二氧化碳溶于水生成的碳酸是弱酸，pH值变化易于控制，可以防止溶液酸化过程中局部过度酸化的问题；利用二氧化碳分离的蛋白质颗粒形态好，纯度高；二氧化碳分离蛋白质属于清洁生产，因为二氧化碳无毒无害、无污染而且廉价，但现有技术中缺乏一种适用于工业的水产分离蛋白粉的装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种制备水产分离蛋白粉的装置。

本发明的第二个目的是提供一种水产分离蛋白粉的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种制备水产分离蛋白粉的装置，包括蛋白质溶液贮藏罐和依次相连的二氧化碳贮藏罐、制冷箱、反应釜、二氧化碳分离釜，其中蛋白质溶液贮藏罐与反应釜相连，二氧化碳分离釜还与二氧化碳贮藏罐或者制冷箱相连；所述制冷箱与反应釜之间、蛋白质溶液贮藏罐与反应釜之间均连有高压泵；所述反应釜和二氧化碳分离釜上均连有温度控制器和压力控制器；所述反应釜上还连有pH值实时检测器；所述反应釜内还设有搅拌器和电加热器，所述二氧化碳分离釜内还设有电加热器；所述反应釜的底部还通过连接管连有离心器；所述离心器还通过连接管与冷冻干燥机相连；所述反应釜的底部呈圆锥状；所述制冷箱通过连接管与反应釜的上端相连；所述蛋白质溶液贮藏罐和依次相连的二氧化碳贮藏罐、制冷箱、反应釜、二氧化碳分离釜上还均设有控制阀门。

本发明所述装置的工作原理如下：蛋白质溶液贮藏罐内贮藏水产蛋白水溶液，将水产蛋白水溶液用高压泵泵入反应釜，再用高压泵向反应釜中充入高密度二氧化碳，通过控制反应釜的温度和压力使溶液pH值达到水产蛋白的等电点附近，从而使水产蛋白发生沉淀，处理一段时间后，在二氧化碳分离釜中分离出二氧化碳和脂类成分以及部分水分，然后放出反应釜中的物料，分离后的沉淀即为水产分离蛋白；所述离心器还通过连接管与冷冻干燥机相连，这样获得的水产沉淀蛋白经冷冻干燥和粉碎处理，即为水产分离蛋白粉。

制冷箱与二氧化碳贮藏罐相连，二氧化碳从二氧化碳贮藏罐中出来后先进入制冷箱作低温处理，低温的二氧化碳会被液化，方便在反应釜内加压与蛋白质溶液反应，另外，反应釜的底部呈圆锥状方便收集反应釜内沉淀的水产蛋白，防止反应釜底部沉淀的水产蛋白残留。

另外，由于二氧化碳贮藏罐中的气体先经过制冷箱进行低温处理，之后进入反应釜，优选地，所述制冷箱的通过连接管与反应釜的上端相连，这样可以通过搅拌保证二氧化碳与蛋白质水溶液充分接触，提高蛋白质沉淀的量。

另外，搅拌器的搅拌头的位置也是非常重要的，太接近反应釜上端或者太接近反应釜底部，使得反应釜内的液体不能充分被搅拌而影响蛋白沉淀，因此优选地，所述搅拌器的搅拌头与反应釜底部的距离是反应釜高度的1/3～1/2。

优选地，所述反应釜的上端通过连接管和单向阀门与二氧化碳分离釜相连。

为了使得反应釜内受热均匀，优选地，所述电加热器缠绕在反应釜外壁上。

本发明还提供一种水产分离蛋白粉的制备方法，包括以下步骤：

S1. 水产蛋白经前处理后，装入蛋白质溶液贮藏罐，控制制冷箱内温度达到2～5℃，开启电加热器和温度控制器，使得反应釜内温度达到20～60℃，使得二氧化碳分离釜内温度达到20～35℃；

S2. 将蛋白质溶液泵入反应釜内，二氧化碳进入制冷箱后，被泵入反应釜内，调节压力控制器，使得反应釜内压力为0.1～35MPa，同时开启搅拌器，使得二氧化碳与蛋白质溶液充分混合，蛋白质溶液的pH值达到4.5～7，处理一段时间后获得蛋白质沉淀；

S3. 开启控制阀门，二氧化碳携带脂类和部分水分被泵入二氧化碳分离釜，调节压力控制器使得二氧化碳分离釜内的压力为0.1～10MPa，使得二氧化碳被分离，之后开启控制阀门，二氧化碳重新进入二氧化碳贮藏罐或者制冷箱循环利用，开启控制阀门收集脂类和部分水分；

S4. 开启控制阀门，收集蛋白质沉淀和部分水分，进入离心器在3000～8000rpm条件下离心，获得沉淀蛋白，沉淀蛋白进入冷冻干燥机进行冷冻干燥，粉碎后即为水产分离蛋白粉。

优选地，S1所述水产蛋白前处理的步骤为：将水产品清洗后，采肉，经打浆处理，同时添加质量分数为1～3%的氯化钠搅拌均匀。

优选地，S2所述反应釜内蛋白质溶液的处理时间为5～60min。

优选地，上述水产品主要包括海水鱼类、淡水鱼类、贝类、虾类。

另外，本发明上述装置和方法同样适用于植物蛋白和动物蛋白溶液中蛋白的沉淀和分离。

优选地，上述方法中，S1所述水产蛋白前处理的步骤为：将水产品（鱼虾贝等）清洗后，用履带式采肉机采肉，按照3～10：1（水：肉/V/W）加入水经打浆处理，同时添加质量分数为1～3%的氯化钠搅拌均匀。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种制备水产分离蛋白粉的装置，包括蛋白质溶液贮藏罐和依次相连的二氧化碳贮藏罐、制冷箱、反应釜、二氧化碳分离釜，其中蛋白质溶液贮藏罐与反应釜相连，二氧化碳分离釜还与二氧化碳贮藏罐或者制冷箱相连；所述制冷箱与反应釜之间、蛋白质溶液贮藏罐与反应釜之间均连有高压泵；所述反应釜和二氧化碳分离釜上均连有温度控制器和压力控制器；所述反应釜上还连有pH值实时检测器；所述反应釜内还设有搅拌器和电加热器，所述二氧化碳分离釜内还设有电加热器；所述反应釜的底部还通过连接管连有离心器；所述离心器还通过连接管与冷冻干燥机相连；所述反应釜的底部呈圆锥状；所述制冷箱通过连接管与反应釜的上端相连；所述蛋白质溶液贮藏罐和依次相连的二氧化碳贮藏罐、制冷箱、反应釜、二氧化碳分离釜上还均设有控制阀门，利用所述装置，控制过程条件，使用高密度二氧化碳制备水产分离蛋白，该方法的蛋白质回收率和纯度高，蛋白质的形态和功能特性较好，而且蛋白质中无溶剂残留，也不需要进行脱盐处理，生产工序简单，可以广泛用于食品工业。

附图说明

图1为实施例1所述装置的连接示意图。

附图标记说明：1-二氧化碳贮藏罐；2-制冷箱；3-第一高压泵；4-蛋白质溶液贮藏罐；5-第二高压泵；6-反应釜；7-电加热器；8-二氧化碳分离釜；9，12-温度控制器；10，13-压力控制器；11-搅拌器；14、15、16、17、18、19、20、21、22均为控制阀门，其中21和 22为单向阀门；；23-离心器；24-冷冻干燥机；25- pH值实时检测器。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明专利作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明专利的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种水产蛋白分离装置，包括蛋白质溶液贮藏罐4和依次相连的二氧化碳贮藏罐1、制冷箱2、反应釜6、二氧化碳分离釜8，其中蛋白质溶液贮藏罐4与反应釜6相连，二氧化碳分离釜8还与二氧化碳贮藏罐1或者制冷箱2相连；所述制冷箱2与反应釜6之间、蛋白质溶液贮藏罐4与反应釜6之间均连有高压泵；所述反应釜6和二氧化碳分离釜8上均连有温度控制器和压力控制器；所述反应釜6上还连有pH值实时检测器；所述反应釜6内还设有搅拌器11和电加热器7，所述二氧化碳分离釜8内还设有电加热器7；所述反应釜6的底部还通过连接管连有离心器23；所述离心器23还通过连接管与冷冻干燥机24相连；所述反应釜6的底部呈圆锥状；所述制冷箱2通过连接管与反应釜6的上端相连；所述蛋白质溶液贮藏罐4和依次相连的二氧化碳贮藏罐1、制冷箱2、反应釜6、二氧化碳分离釜8上还均设有控制阀门。

本发明所述装置的工作原理如下：蛋白质溶液贮藏罐1内贮藏水产蛋白水溶液，将水产蛋白水溶液用高压泵泵入反应釜6，再用高压泵向反应釜6中充入高密度二氧化碳，通过控制反应釜的温度和压力使溶液pH值达到水产蛋白的等电点附近，从而使水产蛋白发生沉淀，处理一段时间后，在二氧化碳分离釜8中分离出二氧化碳和脂类成分以及部分水分，然后放出反应釜6中的物料，分离后的沉淀即为水产分离蛋白；所述离心器23还通过连接管与冷冻干燥机24相连，这样获得的水产沉淀蛋白经冷冻干燥和粉碎处理，即为水产分离蛋白粉。

制冷箱2与二氧化碳贮藏罐1相连，二氧化碳从二氧化碳贮藏罐1中出来后先进入制冷箱作2低温处理，低温的二氧化碳会被液化，便于在反应釜内加压与蛋白质溶液反应，另外，反应釜6的底部呈圆锥状方便收集反应釜6内沉淀的水产蛋白，防止反应釜6底部沉淀的水产蛋白残留。

另外，由于二氧化碳贮藏罐1中的气体先经过制冷箱2进行低温处理，之后进入反应釜6，优选地，所述制冷箱2的通过连接管与反应釜6的上端相连，这样可以保证二氧化碳与蛋白质水溶液充分接触，提高蛋白质沉淀的量。

另外，搅拌器的搅拌头的位置也是非常重要的，太接近反应釜6上端或者太接近反应釜6底部，使得反应釜内的液体不能充分被搅拌而影响蛋白沉淀，因此本实施例中，所述搅拌器的搅拌头与反应釜底部的距离是反应釜高度的1/3～1/2。

本实施例中，所述反应釜6的上端通过连接管和高压泵与二氧化碳分离釜8相连。

为了使得反应釜内受热均匀，本实施例中，所述电加热器7缠绕在反应釜6外壁上。

实施例2

将罗非鱼去头、去鳞、去内脏，清洗干净，用履带式采肉机采肉，取罗非鱼鱼肉100g，按照5︰1（水︰肉/V︰W）的加入水打浆处理，同时添加质量分数为2.5%的食盐（NaCl），搅拌均匀后，装入蛋白质溶液贮藏罐4中。按照流程图操作，设备运行前，所有控制阀门关闭。

操作流程：（1）首先开启控制阀门14和15，并启动制冷设备使制冷箱2的温度达到4℃左右；（2）开启电加热器7，通过温度控制器9控制反应釜6温度为30℃，通过温度控制器12控制二氧化碳分离釜8温度为20℃；（3）开启控制阀门17和第二高压泵5，将蛋白质溶液泵入反应釜6中，然后关闭控制阀门17和第二高压泵5；（4）开启控制阀门16和第一高压泵3，向反应釜6中充入高密度二氧化碳，通过压力控制器10控制反应釜的压力为10 MPa，并同时开启搅拌器11，使高密度二氧化碳与蛋白质溶液充分接触与混合，使蛋白质溶液的pH值达到5.6，连续处理30 min后，蛋白质即发生沉淀；（5）反应完成后，关闭控制阀门16，开启控制阀门19和单向阀门22，二氧化碳将携带脂类成分和部分水分进入二氧化碳分离釜8，通过压力控制器13控制二氧化碳分离釜8压力为5 MPa，使二氧化碳与脂类成分和水分分离，开启控制阀门21，二氧化碳进入二氧化碳贮藏罐1或者制冷箱2循环利用，开启阀门20，收集脂类成分和部分水分；（6） 开启控制阀门18，收集蛋白质沉淀和部分水分，采用离心器23在5000rpm进行离心分离，沉淀即为罗非鱼肉分离蛋白；（7）分离蛋白再经冷冻干燥机24h后粉碎，得14.5g水产分离蛋白粉，蛋白质回收率为87%。

实施例3

将凡纳滨对虾清洗干净，去头去壳采肉，取肉50g，按照4︰1（水︰肉/V︰W）的加入水打浆处理，同时添加质量分数为3%的食盐（NaCl），搅拌均匀后，装入蛋白质溶液贮藏罐4中。按照流程图操作，设备运行前，所有控制阀门关闭。

操作流程：（1）首先开启控制阀门14和15，并启动制冷设备使制冷箱2的温度达到4℃左右；（2）开启电加热器7，通过温度控制器9控制反应釜6温度为35 ℃，通过温度控制器12控制二氧化碳分离釜温度为20 ℃；（3）开启控制阀门17和第二高压泵5，将一定量的蛋白质溶液泵入反应釜6中，然后关闭控制阀门17和第二高压泵5；（4）开启控制阀门16和第一高压泵3，向反应釜6中充入高密度二氧化碳，通过压力控制器10控制反应釜6的压力为15MPa，并同时开启搅拌器11，使高密度二氧化碳与蛋白质溶液充分接触与混合，使蛋白质溶液的pH值达到5.8，连续处理50 min后，蛋白质即发生沉淀；（5）反应完成后，关闭控制阀门16，开启控制阀门19和单向阀门22，二氧化碳将携带脂类成分和部分水分进入二氧化碳分离釜8，通过压力控制器13控制二氧化碳分离釜8压力为6 MPa，使二氧化碳与脂类成分和水分分离，开启控制阀门21，二氧化碳进入二氧化碳贮藏罐1或者制冷箱2循环利用，开启控制阀门20，收集脂类成分和部分水分；（6） 开启控制阀门18，收集蛋白质沉淀和部分水分，采用离心器23在8000 rpm进行离心分离，沉淀即为虾肉分离蛋白；（7）再经冷冻干燥机24后粉碎，得8.8g虾肉分离蛋白粉，蛋白质回收率为90%。

实施例4

将牡蛎清洗干净，去头去壳采肉，取肉80g，按照3︰1（水︰肉/V︰W）的加入水打浆处理，同时添加质量分数为1%的食盐（NaCl），搅拌均匀后，装入蛋白质溶液贮藏罐4中。按照流程图操作，设备运行前，所有控制阀门关闭。

操作流程：（1）首先开启控制阀门14和15，并启动制冷设备使制冷箱2的温度达到4℃左右；（2）开启电加热器7，通过温度控制器9控制反应釜6温度为25 ℃，通过温度控制器12控制二氧化碳分离釜8温度为25 ℃；（3）开启控制阀门17和第二高压泵5，将一定量的蛋白质溶液泵入反应釜6中，然后关闭控制阀门17和第二高压泵5；（4）开启控制阀门16和第一高压泵3，向反应釜6中充入高密度二氧化碳，通过压力控制器10控制反应釜6的压力为25MPa，并同时开启电动搅拌器11，使高密度二氧化碳与蛋白质溶液充分接触与混合，使蛋白质溶液的pH值达到5.4，连续处理60 min后，蛋白质即发生沉淀；（5）反应完成后，关闭控制阀门16，开启控制阀门19和单向阀门22，二氧化碳将携带脂类成分和部分水分进入二氧化碳分离釜8，通过压力控制器13控制二氧化碳分离釜压力为6 MPa，使二氧化碳与脂类成分和水分分离，开启控制阀门21，二氧化碳进入二氧化碳贮藏罐1或者制冷箱2循环利用，开启控制阀门20，收集脂类成分和部分水分；（6）开启控制阀门18，收集蛋白质沉淀和部分水分，采用离心器23在6000 rpm进行离心分离，沉淀即为牡蛎肉分离蛋白；（7）再经冷冻干燥机24后粉碎，得6.5g牡蛎肉分离蛋白粉，蛋白质回收率为81%。

Claims (7)

1.一种制备水产分离蛋白粉的装置，其特征在于，包括蛋白质溶液贮藏罐（4）和依次相连的二氧化碳贮藏罐（1）、制冷箱（2）、反应釜（6）、二氧化碳分离釜（8），其中蛋白质溶液贮藏罐（4）与反应釜（6）相连，二氧化碳分离釜（8）还与二氧化碳贮藏罐（1）或者制冷箱（2）相连；所述制冷箱（2）与反应釜（6）之间、蛋白质溶液贮藏罐（4）与反应釜（6）之间均连有高压泵；所述反应釜（6）和二氧化碳分离釜（8）上均连有温度控制器和压力控制器；所述反应釜（6）上还连有pH值实时检测器（25）；所述反应釜（6）内还设有搅拌器（11）和电加热器（7），所述二氧化碳分离釜（8）内还设有电加热器（7）；所述反应釜（6）的底部还通过连接管连有离心器（23）；所述离心器（23）还通过连接管与冷冻干燥机（24）相连；所述反应釜（6）的底部呈圆锥状；所述制冷箱（2）通过连接管与反应釜（6）的上端相连；所述蛋白质溶液贮藏罐（4）和依次相连的二氧化碳贮藏罐（1）、制冷箱（2）、反应釜（6）、二氧化碳分离釜（8）上还均设有控制阀门。

2.根据权利要求1所述的制备水产分离蛋白粉的装置，其特征在于，所述搅拌器（11）的搅拌头与反应釜（6）底部的距离是反应釜（6）高度的1/3～1/2。

3.根据权利要1所述的制备水产分离蛋白粉的装置，其特征在于，所述反应釜（6）的上端通过连接管和高压泵与二氧化碳分离釜（8）相连。

4.根据权利要1所述的水产分离蛋白粉的装置，其特征在于，所述电加热器（7）缠绕在反应釜（6）外壁上。

5.一种水产分离蛋白粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 水产蛋白经前处理后，装入蛋白质溶液贮藏罐（4），控制制冷箱（2）内温度达到2～5℃，开启电加热器（7）和温度控制器，使得反应釜（6）内温度达到20～60℃，使得二氧化碳分离釜（8）内温度达到20～35℃；

S2. 将蛋白质溶液泵入反应釜（6）内，二氧化碳进入制冷箱（2）后，被泵入反应釜（6）内，调节压力控制器，使得反应釜（6）内压力为0.1～35MPa，同时开启搅拌器（11），使得二氧化碳与蛋白质溶液充分混合，蛋白质溶液的pH值达到4.5～7，处理一段时间后获得蛋白质沉淀；

S3. 关闭控制阀门（16），开启控制阀门（19），二氧化碳携带脂类和部分水分被泵入二氧化碳分离釜（8），调节压力控制器使得二氧化碳分离釜（8）内的压力为0.1～10MPa，使得二氧化碳被分离，之后开启控制阀门（21），二氧化碳重新进入二氧化碳贮藏罐（1）或者制冷箱（2）循环利用，开启控制阀门（20）收集脂类和部分水分；

S4. 开启控制阀门（18），收集蛋白质沉淀和部分水分，进入离心器（23）在3000～8000rpm条件下离心，获得沉淀蛋白，沉淀蛋白进入冷冻干燥机（24）进行冷冻干燥，粉碎后即为水产分离蛋白粉。

6.根据权利要求5所述的水产分离蛋白粉的制备方法，其特征在于，S1所述水产蛋白前处理的步骤为：将水产品清洗后，采肉，经打浆处理，同时添加质量分数为1～3%的氯化钠搅拌均匀。

7.根据权利要求5所述的水产分离蛋白粉的制备方法，其特征在于，S2所述反应釜（6）内蛋白质溶液的处理时间为5～60min。