CN107793470B - 一种蛋白加工酸沉装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蛋白加工酸沉装置及工艺。本发明的装置包括混合器和酸沉罐；混合器的一端与酸沉罐的底部相连通；所述混合器为内部设置有改变流体流向装置的管道；所述酸沉罐内部沿轴向方向设置有导流板，所述导流板通过中心轴固定于酸沉罐内部，导流板边缘与酸沉罐内壁留有缝隙；所述酸沉罐上部设置有出料口。采用本发明的酸沉装置进行酸沉的工艺能够有效提高蛋白溶液与絮凝剂的混合均匀度、延长蛋白溶液与絮凝剂的絮凝时间、增大蛋白溶液与絮凝剂的接触面积、提高酸沉液pH值稳定率及蛋白的萃取回收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型蛋白加工酸沉装置及工艺，属于蛋白加工技术领域。
背景技术
大豆分离蛋白、酶解蛋白是蛋白含量＞90％的大豆蛋白，典型的生产工艺是碱溶酸沉法；用弱碱液浸泡豆粕40分钟左右，蛋白溶解在弱碱液里，用分离机分离去除不溶性的纤维，留下含有蛋白的蛋白溶液，再向蛋白溶液中添加絮凝剂(一般是食品级盐酸)，将蛋白沉淀出来进行回收。
目前现有技术中传统的蛋白酸沉工艺如图1所示，蛋白溶液和絮凝剂在动力泵的输送下通过密闭的304管道进入酸沉罐底部，液体低进高出沿酸沉罐轴向向上流动，同时酸沉罐内搅拌翅辅助混合，酸沉液从酸沉罐上部流出进入分离机，完成酸沉阶段；但传统方法只是让絮凝剂和蛋白溶液在酸沉罐内进行短时间的反应接触，反应时间短，接触面积小，流体混合不均匀，造成混合液pH值不稳定，分离效果差，严重影响酸沉效果和蛋白回收效率。
中国专利文献CN105494884A公开了一种大豆蛋白的生产方法。该方法先取低温脱脂豆粕加水混合进行浸提，然后进行固液分离，得到豆渣和豆乳；将分离的豆乳中加入浓盐酸，进行一次酸沉；然后继续加入浓盐酸进行二次酸沉；最后经中和、精制得大豆蛋白。该酸沉方法使豆清固形物含量明显降低，酸沉蛋白的流失量减少，使得蛋白的收率增加，并且酸沉清液的析出速度增加。但该方法同样使用传统的酸沉装置进行酸沉，也存在着反应时间短、接触面积小、流体混合不均匀、混合液pH值不稳定等问题；并且要进行两次酸沉，虽然能够增加蛋白的收率，但所用浓盐酸较多，废水产生量较大。
因此，为了解决上述问题，提出本发明。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种蛋白加工酸沉装置及工艺。采用本发明的酸沉装置进行酸沉的工艺能够有效提高蛋白溶液与絮凝剂的混合均匀度、延长蛋白溶液与絮凝剂的絮凝时间、增大蛋白溶液与絮凝剂的接触面积、提高酸沉液pH值稳定率及蛋白的萃取回收率。
本发明的技术方案如下：
一种蛋白加工酸沉装置，包括混合器和酸沉罐；所述混合器的一端与酸沉罐的底部相连通；
所述混合器为内部设置有改变流体流向装置的管道；
所述酸沉罐内部沿轴向方向设置有导流板，所述导流板通过中心轴固定于酸沉罐内部，导流板边缘与酸沉罐内壁留有缝隙；所述酸沉罐上部设置有出料口。
根据本发明优选的，所述混合器为横向设置，从混合器内部的一端到另一端设置有改变流体流向装置；所述改变流体流向装置为单叶螺旋片。
优选的，所述单叶螺旋片为第一螺旋片和第二螺旋片交替连接组成；第一螺旋片和第二螺旋片交界处，两螺旋片的夹角为90°。
根据本发明优选的，所述单叶螺旋片的螺旋直径为100-400mm，螺距为200-400mm，单叶螺旋片的厚度2-8mm。
根据本发明优选的，所述导流板为圆盘状，不同导流板的直径均相同，导流板之间相互平行，相邻两导流板之间沿轴向的距离相同，且导流板的边缘与酸沉罐内壁的距离相同，为3-5mm。
根据本发明优选的，所述导流板和改变流体流向装置的材质均为304或316L不锈钢材质。
利用上述蛋白加工酸沉装置进行酸沉的工艺，包括步骤：
蛋白溶液和絮凝剂在动力泵的输送下通过混合器得到混合液，然后混合液进入酸沉罐底部，混合液低进高出，沿酸沉罐轴向方向向上流动，当流动至导流板时，混合液通过导流板与酸沉罐内壁的缝隙继续向上流动，最后通过出料口出料得酸沉液。
根据本发明，所述蛋白溶液为通过对原材料进行碱液提取得到，并能利用传统酸沉工艺进行分离萃取蛋白的蛋白溶液。
根据本发明优选的，所述蛋白溶液为大豆分离蛋白溶液、大豆酶解蛋白溶液或豌豆蛋白溶液中的一种。凡是能利用传统碱溶酸沉工艺萃取蛋白的原材料，都可以利用本发明的酸沉工艺。
根据本发明优选的，所述蛋白溶液中蛋白的质量含量为5-10％。
根据本发明优选的，所述絮凝剂为质量浓度为20-31％的盐酸的水溶液。
根据本发明优选的，所述絮凝剂的用量为使混合液的pH值达到4.4-4.5。
本发明的技术特点及有益效果：
1、本发明通过在混合器内设置单叶螺旋片来改变混合液的流动方式，进而增加蛋白溶液和絮凝剂的接触面积，进一步提高蛋白溶液和絮凝剂混合的均匀度。
2、本发明改变了酸沉罐内混合液的流动路径，当混合液沿酸沉罐轴向方向向上流动遇到导流板时，混合液会通过导流板与酸沉罐内壁的缝隙继续向上流动，在这个过程中，导流板下面的混合液会改变流动方向，向导流板边缘横向流动，继而通过缝隙；当混合液通过缝隙后，混合液向酸沉罐的中心处横向流动，直至遇到下一导流板，如此循环。由此可知，本发明酸沉罐中的混合液在做折线流动，能够延长蛋白溶液和絮凝剂接触时间，增加絮凝时间。
3、本发明的工艺通过改变流体混合接触方式，延长了絮凝时间，扩展了接触面积，从而提高酸沉液pH值稳定率和蛋白的萃取回收率；可以使酸沉液pH值稳定率由80％提高至90％，蛋白萃取回收率由48％提高至54％；本发明方法可应用于生产不同功能性的大豆分离蛋白、大豆酶解蛋白等，来提高酸沉液pH稳定率和蛋白回收率。
附图说明
图1为传统酸沉装置结构示意图。
图2为本发明酸沉装置结构示意图；
其中，1、酸沉罐，2、导流板，3、出料口，4、混合器，5、改变流体流向装置，6、中心轴。
图3为实施例1中改变流体流向装置的主视图；
其中，7、第一螺旋片，8、第二螺旋片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述，但本发明保护范围不限于此。
同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
下述中，pH值稳定率的测试方法包括步骤：(1)在酸沉罐的出料口3处取样，用250ml的烧杯每3分钟取样酸沉液一次，共取样20次，并用雷磁PHS-3C型pH计测量料液的pH值；(2)根据蛋白等电点特性，酸沉液的pH值标准范围在4.4-4.5之间沉降分离效果最好，所以酸沉液pH值范围需维持在4.4-4.5间；所以，在20次样品中，酸沉液pH在4.4-4.5间的样品的占比率即为酸沉液pH值稳定率。
蛋白萃取回收率的计算方法如下：
蛋白萃取回收率＝m/M*100％；
其中，m为酸沉液经固液分离得到的干态蛋白的质量，M为一定质量浓度的蛋白溶液对应的低温脱脂豆粕的质量。
实施例1
一种蛋白加工酸沉装置，包括混合器4和酸沉罐1；所述混合器4的一端和酸沉罐1的底部相连通；
所述混合器4为内部设置有改变流体流向装置5的直径为219mm的304不锈钢材质的管道，长度为1200mm；
所述混合器4为横向设置，从混合器4内部的一端到另一端设置有改变流体流向装置5；所述改变流体流向装置5为单叶螺旋片；
所述单叶螺旋片为第一螺旋片7和第二螺旋片8交替连接组成；第一螺旋片7和第二螺旋片8交界处，两螺旋片的夹角为90°。
所述单叶螺旋片的螺旋直径为200mm，螺距为300mm，单叶螺旋片的厚度5mm，材质为304不锈钢。
所述酸沉罐1内部沿轴向方向设置有导流板2，所述导流板2通过中心轴6固定于酸沉罐1内部，导流板2边缘与酸沉罐1内壁留有缝隙；所述酸沉罐1上部设置有出料口3。
所述导流板2为圆盘状，304不锈钢材质，不同导流板2的直径均相同，导流板2之间相互平行，相邻两导流板2之间沿轴向的距离相同，导流板2的边缘与酸沉罐1内壁的距离相同，为5mm。
实施例2
利用实施例1所述的蛋白加工酸沉装置进行酸沉的工艺，包括步骤：
将1000kg大豆分离蛋白溶液(质量浓度为8％)和60kg质量浓度为31％的盐酸水溶液在动力泵的输送下通过混合器4得到混合液，然后混合液进入酸沉罐1的底部，混合液低进高出，沿酸沉罐1的轴向方向向上流动，当流动至导流板2时，混合液通过导流板2与酸沉罐1内壁的缝隙继续向上流动，最后通过出料口3出料得酸沉液。
本实施例中，酸沉液的pH值稳定率为90％；
对酸沉液进行蛋白萃取，蛋白回收率为54％。
实施例3
利用实施例1所述的蛋白加工酸沉装置进行酸沉的工艺，包括步骤：
将1000kg大豆酶解蛋白溶液(质量浓度为10％)和60kg质量浓度为31％的盐酸水溶液在动力泵的输送下通过混合器4得到混合液，然后混合液进入酸沉罐1的底部，混合液低进高出，沿酸沉罐1的轴向方向向上流动，当流动至导流板2时，混合液通过导流板2与酸沉罐1内壁的缝隙继续向上流动，最后通过出料口3出料得酸沉液。
本实施例中，酸沉液的pH值稳定率为89％；
对酸沉液进行蛋白萃取，蛋白回收率为54％。
对比例1
利用图1所示传统装置进行酸沉，将1000kg大豆分离蛋白溶液(质量浓度为8％)和60kg质量浓度为31％的盐酸水溶液在动力泵的输送下通过304不锈钢管道进入酸沉罐底部，液体低进高出沿酸沉罐轴向向上流动，同时酸沉罐内搅拌翅辅助混合，混合液从酸沉罐上部流出得酸沉液。
本对比例中，酸沉液的pH值稳定率为80％；
对酸沉液进行蛋白萃取，蛋白回收率为48％。
由此可知，本发明流体特殊的混合接触方式更利于提高酸沉液的pH稳定率，且具有较高的蛋白回收率。
对比例2
一种大豆蛋白加工酸沉装置，结构如实施例1所述，所不同的是：将混合器4替换为普通304不锈钢材质的管道，其它结构与实施例1一致。
利用上述酸沉装置进行酸沉的工艺条件如实施例2所述。
本对比例中，从酸沉罐上部流出的酸沉液的pH值稳定率为85％；对酸沉液进行蛋白萃取，蛋白回收率为51％。
由此可知，本发明混合器4能够提高酸沉液的pH值稳定率和蛋白回收率。
对比例3
一种大豆蛋白加工酸沉装置，结构如实施例1所述，所不同的是：酸沉罐为传统的酸沉罐(如对比例1中的酸沉罐)，其它结构与实施例1一致。
利用上述酸沉装置进行酸沉的工艺条件如实施例2所述。
本对比例中，从酸沉罐上部流出的酸沉液的pH值稳定率为82％；对酸沉液进行蛋白萃取，蛋白回收率为50％。
由此可知，本发明酸沉罐内部导流板的设置能够有效提高酸沉液的pH值稳定率和蛋白回收率。
Claims (1)
1.一种利用蛋白加工酸沉装置进行酸沉的工艺，所述蛋白加工酸沉装置，包括混合器和酸沉罐；所述混合器的一端和酸沉罐的底部相连通；
所述混合器为内部设置有改变流体流向装置的直径为219mm的304不锈钢材质的管道，长度为1200mm；所述混合器为横向设置，从混合器内部的一端到另一端设置有改变流体流向装置；所述改变流体流向装置为单叶螺旋片；所述单叶螺旋片为第一螺旋片和第二螺旋片交替连接组成；第一螺旋片和第二螺旋片交界处，两螺旋片的夹角为90°；所述单叶螺旋片的螺旋直径为200mm，螺距为300mm，单叶螺旋片的厚度5mm，材质为304不锈钢；
所述酸沉罐内部沿轴向方向设置有导流板，所述导流板通过中心轴固定于酸沉罐内部，导流板边缘与酸沉罐内壁留有缝隙；所述酸沉罐上部设置有出料口；所述导流板为圆盘状，304不锈钢材质，不同导流板的直径均相同，导流板之间相互平行，相邻两导流板之间沿轴向的距离相同，导流板的边缘与酸沉罐内壁的距离相同，为5mm；
工艺包括步骤：
蛋白溶液和絮凝剂在动力泵的输送下通过混合器得到混合液，然后混合液进入酸沉罐底部，混合液低进高出，沿酸沉罐轴向方向向上流动，当流动至导流板时，混合液通过导流板与酸沉罐内壁的缝隙继续向上流动，最后通过出料口出料得酸沉液；
所述蛋白溶液为大豆分离蛋白溶液、大豆酶解蛋白溶液或豌豆蛋白溶液中的一种；所述蛋白溶液中蛋白的质量含量为8％-10％；所述絮凝剂为质量浓度为31％的盐酸的水溶液；所述絮凝剂的用量为使混合液的pH值达到4.4-4.5。
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| 分离大豆蛋白的制取;戴均;适用技术市场(第2期);26 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107793470A (zh) | 2018-03-13 |
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