CN106417885A - 一种植物蛋白的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种植物蛋白的提取方法，包括原料预处理，提取处理及产品后处理。本发明提供的提取方法，生产速度快，设备投入较少，耗水量较低，产生污水少，产品质量高。

Description

一种植物蛋白的提取方法
技术领域
本发明属于植物蛋白领域，具体涉及一种植物蛋白的提取方法。
背景技术
蛋白质是人和动物营养不可缺少的物质，蛋白质可分为植物性蛋白质和动物性蛋白质两大类。植物蛋白具有价格低，来源多的优势，但天然植物蛋白消化效率低，一方面植物蛋白组成蛋白质的氨基酸，有一半以上是人和动物不能合成，另一方面由于蛋白质生物活性的立体空间结构存在的原因，如抗原蛋白，抗酶蛋白，抗营养蛋白等的空间结构不同的，进入人和动物体内的蛋白质氨基酸利用率不高。还有，人体内必需的氨基酸也不能由非蛋白质含氮物质代替。
目前关于植物蛋白的提取方法，现有技术中，个体小作坊或小微企业多采用酸浆发酵法，即将淀粉原料用水浸泡12-24小时，期间换水1-3次，泡至淀粉原料(豌豆、小麦等)无硬芯，鲜湿原料无需浸泡，然后破碎，筛分去除原料粗纤维，原料破碎后的浆于沉淀池内自然发酵12小时以上，待淀粉沉淀后虹吸上部黄色水溶液，沉淀部分的淀粉再次加水并加入适量老浆(上次发酵培养的乳酸菌、酵母菌水)，搅拌后再次发酵沉淀4-10小时，沉淀后取上部分水，两次的上部分黄色水溶液，合并后再次沉淀12-24小时，底部沉淀物取出作为猪饲料。大中型企业采用方法1：传统干法来提取植物蛋白，即将原料通过机械去皮，破碎，调浆，除砂器除砂，旋流器(或离心机)分离，蛋白浆喷雾干燥或再次沉淀，去上部分水，底部蛋白沉淀物，蒸煮熟，压滤，进气流干燥器等设备干燥后计量分装销售；方法2：将原料浸泡破碎，筛分除渣，发酵，除砂器除砂、旋流器(或离心机)分离，蛋白浆喷雾干燥或再次沉淀，去上部分水，底部蛋白沉淀物，蒸煮熟，压滤，进气流干燥器等设备干燥后计量分装销售。但是目前的这些方法存在以下缺点：1、植物蛋白生产时间太长，传统酸浆发酵法从原料浸泡到出植物蛋白成品需要36-48小时；2、水耗量大，传统酸浆发酵法制备每吨植物蛋白耗水量250-300吨；3、污水处理量大，处理时间长，目前多采用AC罐处理污水，设备投入高，小作坊不处理直接排放，污水中有机物成分高，产成品成本高；4、植物蛋白质量受气候条件影响较大，春、冬季较好做，植物蛋白质量较高，夏、秋季气温较高，较易感染杂菌，行业内经常出现倒缸现象(及淀粉、蛋白、可溶性纤维不分离)；5、设备投入高，多数大型厂家用24级或7-8级卧式离心机，以及配套的喷雾干燥塔，AC罐等设备投入总量数千万；6、少数大型厂家采用上述传统干法生产，该法生产的蛋白粉质量较差，主要表现在蛋白粉中纤维、淀粉含量高，导致蛋白粉蛋白含量难提高，通常用作饲料级蛋白。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种植物蛋白的提取方法，主要采用调整原料浆的pH的方法来使淀粉沉淀，使得蛋白质、淀粉以及纤维分开，从而得到所述植物蛋白。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种植物蛋白的提取方法，包括如下步骤：
S1：原料预处理：
当原料为干物料时，将该干物料去皮，破碎，得到原料胚乳；或者将原料浸泡，破碎，筛分除渣，得到原料胚乳，然后调浆，得到原料浆；
当原料为鲜湿物料时，将该鲜湿物料清洗，破碎，筛分除渣，得到原料胚乳，调浆，得到原料浆；
S2：提取过程：
将步骤S1所得到的原料浆，加碱调整pH，搅拌浸提，沉淀，虹吸得到所有上部水溶液，过滤；
在过滤后得到的水溶液中加酸调整pH，搅拌浸提，沉淀，虹吸去除上部分水溶液，得到底部沉淀；
S3：产品后处理：
将步骤S2中得到的沉淀，通入热蒸气熬煮、加碱溶液调整pH值至中性、压滤及干燥，计量分装，成品食用植物蛋白入库。
进一步地，其中在步骤S1中，当原料为干物料时，所述干物料去皮之后还包括浸泡的步骤。
进一步地，其中在步骤S1中，当原料为干物料时，所述破碎步骤之后还包括风选的步骤；所述风选是采用风机进行的；所述破碎均是在破碎机中进行以得到粒度为60目以上的粉末；所述筛分除渣是除去60目筛子上的粗纤维颗粒。
进一步地，其中在步骤S1中，所述原料胚乳为原料总质量的60％以上。
进一步地，其中在步骤S1中，所述调浆是在原料胚乳中加入重量为该原料胚乳的4～8倍的水，搅拌均匀以得到原料浆。
进一步地，其中所述干物料选自由豌豆、黑豆或大豆组成的组中的一种及多种；所述鲜湿物料选自由红薯、马铃薯或木薯组成的组中的一种及多种；所述碱溶液选自由1mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L的碳酸钠溶液及1mol/L的碳酸氢钠溶液组成的组中的一种及多种，其用量为0.01～0.5L碱溶液/每千克原料胚乳；所述酸溶液选自1mol/L的柠檬酸、1mol/L的盐酸或1mol/L的醋酸中的一种及多种，其用量为0.01L～0.5L酸溶液/每千克原料胚乳。
进一步地，其中在步骤S2中，所述加碱后pH值调整为7.5～14，所述加酸后pH值调整为3.0-6.5；两次搅拌浸提的时间均为0.5～3小时；两次沉淀均为静置沉淀，静置时间均为1～4小时。
进一步地，其中在步骤S2中，所述上部水溶液中含有蛋白质及纤维；所述过滤除掉纤维，过滤是采用100目筛子过滤。
进一步地，其中在步骤S3中，将步骤S2中得到的沉淀通入热蒸气熬煮，熬煮温度为90-100℃，熬煮时间为1～5小时。
进一步地，其中在步骤S3中，所述压滤是在板框压滤机中进行的，所述板框压滤机内压力为0.3～0.6MPa，压滤时间不超过5s；在步骤S3中，所述干燥是在气流干燥器中进行的；所述气流干燥器的温度为不超过220℃，干燥时间为5秒之内。
本发明的有益效果：
1、本发明所述植物蛋白的提取方法，生产速度较快，该法较传统酸浆发酵法提取的植物蛋白，生产速度提高了30小时以上。
2、本发明所述的植物蛋白的提取方法，产品质量较高，该方法生产的植物蛋白质量远高于传统干法生产的植物蛋白，并且本发明所述方法生产的植物蛋白的纯度较高，可达到80％以上。
3、本发明所述的植物蛋白的提取方法，耗水量较低，目前传统酸浆发酵法每吨耗水量是本发明的1～2倍。
4、本发明所述的植物蛋白的提取方法，产生的污水量极少或不产生污水，充分解决了淀粉、蛋白粉行业水污染的问题。
5、本发明所述的植物蛋白的提取方法，设备投入较少，较传统干法生产蛋白粉中涉及的多级旋流器或卧式离心分离机，本发明方法可不用这些设备。
具体实施方式
本发明提供了一种植物蛋白的提取方法，下面以具体实验案例为例来说明具体实施方式，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将4吨豌豆机械去皮，得到3.73吨原料胚乳，所得的原料胚乳进入破碎机破碎，粒度达到60目以上，同时利用风机风选，借助比重法，将物料中部分蛋白(可做为粗蛋白饲料原料)、纤维除去，将破碎机出粉端的粒度为60目以上(通常为100-200目)的粉末取出后约3.2吨，加水调浆，即在取出的粉末中加入22.6吨水，搅拌均匀，即得到原料浆，再在上述原料浆中加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液(加入氢氧化钠溶液是为了浸提豌豆中的碱溶性蛋白)来调整pH值，当pH值调节为7.5时，停止加氢氧化钠溶液，搅拌浸提1小时，静置沉淀1.5小时后得到沉淀，之后虹吸取上部分所有的水溶液，将虹吸得到的水溶液进行过滤，去除纤维，将除去纤维的水溶液加入1mol/L的柠檬酸调整pH值，当pH值调为4.5时，停止加柠檬酸，搅拌浸提1小时，静置沉淀1小时后得到沉淀，虹吸去掉上部所有水溶液，将虹吸后剩下的沉淀通入热蒸气熬煮，熬煮温度为90℃，熬煮4小时，加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调pH值至中性，然后采用板框压滤机进行压滤，板框压滤机压力为0.3MPa，压滤时间5s，然后将压滤后的蛋白放入气流干燥机中进行干燥，干燥温度为160℃，干燥时间为0.5s，最后得到0.8吨植物蛋白，其纯度为83％，产率为20％。
对比例1
将3吨豌豆放入4吨水中浸泡24小时，期间换水3次，泡至豌豆无硬芯，去除浸泡水；然后加24吨水破碎，筛分去除原料粗纤维，得到原料浆，然后将上述原料浆放置于沉淀池内，加入0.5吨老浆(将原料浆自然环境下，存放24～48小时即可得到老浆)，静置发酵，自然发酵12小时，待淀粉沉淀后，虹吸得到上部所有的黄色水溶液，虹吸后底部剩下7吨沉淀，再次加入10吨水，搅拌均匀后，再次发酵沉淀10小时，虹吸得到上部分所有的水溶液，然后将两次虹吸得到的水溶液进行混合，将两次虹吸得到的水溶液采用喷雾干燥器进行干燥，喷雾干燥器的进口温度为180℃，出口温度为60℃，干燥时间为5s，最后得到0.75吨植物蛋白，其纯度为65％，产率为25％。
通过比较实施例1和对比例1，发现通过本发明方法，提取的植物蛋白纯度比传统的方法高，而且水量消耗也少。
实施例2
将4吨黑豆机械去皮，得到3.2吨原料胚乳，所得的原料胚乳进入破碎机破碎，粒度达到60目以上，同时利用风机风选，借助比重法，将物料中部分蛋白(可做为粗蛋白饲料原料)、纤维除去，将破碎机出粉端的粒度为60目以上(一般在100-200目)的粉末取出后，加水调浆，即在取出的粉末中加入22.4吨水，搅拌均匀，即得到原料浆，再在上述原料浆中加入浓度为1mol/L的碳酸氢钠溶液来调整pH，当pH值调节为9时，停止加碳酸氢钠溶液，搅拌浸提2小时后，静置沉淀2小时后得到沉淀，之后虹吸取得上部分所有的水溶液，将虹吸得到的水溶液进行过滤，去除纤维，将除去纤维的水溶液加入1mol/L的盐酸调整pH，当pH值调为6时，停止加盐酸，搅拌浸提1.5小时，静置沉淀2小时后得到沉淀，虹吸去掉上部所有水溶液，将虹吸后剩下的沉淀通入热蒸气熬煮，熬煮温度为100℃，熬煮3小时，加入浓度为1mol/L的碳酸氢钠溶液来调整pH值至中性，然后采用板框压滤机进行压滤，板框压滤机压力为0.4MPa，压滤时间为3s，然后将压滤后的蛋白放入气流干燥器中进行干燥，干燥温度为180℃，干燥时间为1s，最后得到1.3吨植物蛋白，其纯度为85％，产率为32.5％。
实施例3
将3吨大豆机械去皮得到2.85吨原料胚乳，所得的原料胚乳浸泡、加水进入破碎机破碎，粒度达到60目以上，筛分除渣，加水调浆，加入17吨水，搅拌均匀，即得到原料浆，再在上述原料浆中加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液(加入氢氧化钠溶液是为了浸提大豆中的碱溶性蛋白)来调整pH，当pH值调节为12时，停止加氢氧化钠溶液，搅拌浸提2.5小时后，静置沉淀1.5小时后得到沉淀，之后虹吸取得上部分所有的水溶液，将虹吸得到的水溶液进行过滤，去除纤维，将除去纤维的水溶液加入1mol/L的柠檬酸调整pH，当pH值调为4时，停止加柠檬酸，搅拌浸提2.5小时，静置沉淀3.5小时后得到沉淀，虹吸去掉上部所有水溶液，将虹吸后剩下的沉淀通入热蒸气熬煮，熬煮温度为100℃，熬煮1.5小时，加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液来调整pH值至中性，然后采用板框压滤机进行压滤，板框压滤机压力为0.5MPa，压滤时间为2s，然后将压滤后的蛋白放入气流干燥器中进行干燥，干燥温度为180℃，干燥时间为2s，最后得到1吨植物蛋白，其纯度为86％，产率为33％。
实施例4
将3吨马铃薯清洗干净，然后加15吨水在破碎机中进行破碎，使用60目的筛子于筛分机中筛分，将物料中粒度大于60目的部分纤维除去，将粒度为60目以下的为原料浆，再在上述原料浆中加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液(加入氢氧化钠溶液是为了浸提马铃薯中的碱溶性蛋白)来调整pH，当pH值调节为11时，停止加氢氧化钠溶液，搅拌浸提1.5小时，静置沉淀2小时后得到沉淀，之后虹吸取得上部分所有的水溶液，将虹吸得到的水溶液进行过滤，去除纤维，将除去纤维的水溶液加入1mol/L的柠檬酸调整pH，当pH值调为3时，停止加柠檬酸，搅拌浸提2.5小时，静置沉淀3.5小时后得到沉淀，虹吸去掉上部所有水溶液，将虹吸后剩下的沉淀通入热蒸气熬煮，熬煮温度为96℃，熬煮2小时，加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调整pH值至中性，然后采用板框压滤机进行压滤，板框压滤机压力为0.55MPa，压滤时间为3s，然后将压滤后的蛋白放入气流干燥器中进行干燥，干燥温度为210℃，干燥时间为2s，最后得到105.9kg植物蛋白，其纯度为85％，产率为3.5％。
实施例5
将3吨木薯清洗干净，然后加15吨水在破碎机中进行破碎，使用60目筛于筛分机中筛分，将物料中粒度大于60目的部分纤维除去，将粒度为60目以下的作为原料浆，再在上述原料浆中加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液(加入氢氧化钠溶液是为了浸提木薯中的碱溶性蛋白)来调整pH，当pH值调节为12时，停止加氢氧化钠溶液，搅拌浸提1小时，静置沉淀1.5小时后得到沉淀，之后虹吸取得上部分所有的水溶液，将虹吸得到的水溶液进行过滤，去除纤维，将除去纤维的水溶液加入1mol/L的柠檬酸调整pH，当pH值调为3.5时，停止加柠檬酸，搅拌浸提1小时，静置沉淀1.5小时后得到沉淀，虹吸去掉上部所有水溶液，将虹吸后剩下的沉淀通入热蒸气熬煮，熬煮温度为92℃，熬煮5小时，加入浓度为1mol/L的碳酸氢钠溶液调整pH值至中性，然后采用板框压滤机进行压滤，板框压滤机压力为0.6MPa，压滤时间为5s，然后将压滤后的蛋白放入气流干燥器中进行干燥，干燥温度为170℃，干燥时间为1.5s，最后得到107kg植物蛋白，其纯度为86％，产率为3.5％。
实施例6
将3吨红薯清洗干净，然后加15吨水在破碎机中进行破碎，使用60目筛于筛分机中筛分，将物料中粒度大于60目的部分纤维除去，将粒度为60目以下的作为原料浆，再在上述原料浆中加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液(加入氢氧化钠溶液是为了浸提红薯中的碱溶性蛋白)来调整pH，当pH值调节为13时，停止加氢氧化钠溶液，搅拌浸提2小时后，静置沉淀1.5小时后得到沉淀，之后虹吸取得上部分所有的水溶液，将虹吸得到的水溶液进行过滤，去除纤维，将除去纤维的水溶液加入1mol/L的醋酸调整pH，当pH值调为4时，停止加醋酸，搅拌浸提2小时，静置沉淀4小时后得到沉淀，虹吸去掉上部所有水溶液，将虹吸后剩下的沉淀通入热蒸气熬煮，熬煮温度为100℃，熬煮1小时，加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液来调整pH值至中性，然后采用板框压滤机进行压滤，板框压滤机压力为0.5MPa，压滤时间为2s，然后将压滤后的蛋白放入气流干燥器中进行干燥，干燥温度为190℃，干燥时间为2s。最后得到170.4kg植物蛋白，其纯度为82％，产率为5.6％。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种植物蛋白的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：原料预处理：
当原料为干物料时，将该干物料去皮，破碎，得到原料胚乳；或者将原料浸泡，破碎，筛分除渣，得到原料胚乳，然后调浆，得到原料浆；
当原料为鲜湿物料时，将该鲜湿物料清洗，破碎，筛分除渣，得到原料胚乳，调浆，得到原料浆；
S2：提取过程：
将步骤S1所得到的原料浆，加碱调整pH，搅拌浸提，沉淀，虹吸得到所有上部水溶液，过滤；
在过滤后得到的水溶液中加酸调整pH，搅拌浸提，沉淀，虹吸去除上部分水溶液，得到底部沉淀；
S3：产品后处理：
将步骤S2中得到的沉淀，通入热蒸气熬煮、加碱溶液调整pH值至中性，压滤及干燥，计量分装，成品食用植物蛋白入库。
2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，在步骤S1中，当原料为干物料时，所述干物料去皮之后还包括浸泡的步骤。
3.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，在步骤S1中，当原料为干物料时，所述破碎步骤之后还包括风选的步骤；所述风选是采用风机进行的；所述破碎均是在破碎机中进行以得到粒度为60目以上的粉末；所述筛分除渣是除去60目筛子上的粗纤维颗粒。
4.根据权利要求3所述的提取方法，其特征在于，在步骤S1中，所述原料胚乳为原料总质量的60％以上。
5.根据权利要求4所述的提取方法，其特征在于，在步骤S1中，所述调浆是在原料胚乳中加入重量为该原料胚乳的4～8倍的水，搅拌均匀以得到原料浆。
6.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述干物料选自由豌豆、黑豆或黄豆组成的组中的一种及多种；所述鲜湿物料选自由红薯、马铃薯或木薯组成的组中的一种及多种；所述碱溶液选自由1mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L的碳酸钠溶液及1mol/L的碳酸氢钠溶液组成的组中的一种及多种，其用量为0.01～0.5L碱溶液/每千克原料胚乳；所述酸溶液选自1mol/L的柠檬酸、1mol/L的盐酸或1mol/L的醋酸中的一种及多种，其用量为0.01～0.5L酸溶液/每千克原料胚乳。
7.根据权利要求6所述的提取方法，其特征在于，在步骤S2中，所述加碱后pH值调整为7.5～14，所述加酸后pH值调整为3.0-6.5；两次搅拌浸提的时间均为0.5～3小时；两次沉淀均为静置沉淀，静置时间均为1～4小时。
8.根据权利要求7所述的提取方法，其特征在于，在步骤S2中，所述上部水溶液中含有蛋白质及纤维；所述过滤除掉纤维，过滤是采用100目筛子过滤。
9.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，在步骤S3中，将步骤S2中得到的沉淀通入热蒸气熬煮，熬煮温度为90-100℃，熬煮时间为1～5小时；
10.根据权利要求9所述的提取方法，其特征在于，在步骤S3中，所述压滤是在板框压滤机中进行的，所述压滤机内压力为0.3～0.6MPa，压滤时间不超过5s；所述干燥是在气流干燥器中进行的；所述气流干燥器的温度为不超过220℃，干燥时间为5秒之内。
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