CN112480205A - 一种马铃薯蛋白提取工艺及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及马铃薯蛋白提取技术领域，尤其是一种马铃薯蛋白提取工艺,通过提取淀粉、泡沫分离、消泡处理、蒸发过滤和活性检测结构步骤实现对马铃薯蛋白的提取；本发明提取工艺结构简单，设计合理，成本低廉，操作简便，马铃薯蛋白具有良好的溶解性、起泡性、乳化性、持水性和粘弹性多种特性，而泡沫分离法可以从极稀溶液中分离或浓缩表面活性物质，具有投资少、能耗低、操作简单的优点。

Description

一种马铃薯蛋白提取工艺及其设备

技术领域

本发明涉及铃薯蛋白提取技术领域，尤其涉及一种马铃薯蛋白提取工艺及其设备。

背景技术

马铃薯是重要的农作物之一，目前主要用于淀粉的生产，在由马铃薯生产淀粉的过程中，会产生大量的废水。由于淀粉废水中含有蛋白质和可溶性淀粉等有机物，导致淀粉废水中化学需氧量COD高达20000mg/L。如果将大量的淀粉废水直接排放，会给环境带来极大危害，此外，马铃薯蛋白中含有人体所必需的各种氨基酸，它的营养价值优于动物蛋白，并且可溶性淀粉在食品和化学等领域有广泛的应用，将淀粉废水直接排放会造成有价值有机物的大量浪费；

铃薯块茎汁液中含有多种蛋白类蛋白酶抑制剂含量占所含可溶蛋白的50％以上；而马铃薯蛋白的生产工艺通常操作复杂，消耗的能源较多，使马铃薯蛋白的产品生产成本大大增加。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在生产成本大的缺点，而提出的一种马铃薯蛋白提取工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种马铃薯蛋白提取工艺，包括如下步骤：

步骤1：提取淀粉，将一定数量的马铃薯原料用水进行一级清理，去除泥土；然后将马铃薯去皮进行二级清理，并通过过滤网去除砂石；最后将马铃薯导入粉碎机内进行粉碎，并将马铃薯粉与水进行混合得到淀粉提取液；

步骤2：泡沫分离，将步骤1中的作为泡沫分离的进料提取其中的马铃薯蛋白，淀泡沫分离的参数为：温度为30℃-50℃，pH为6.0-8.0，空气流量为10m3/h-20m3/h；

步骤3：消泡处理，将步骤2中分离的泡沫导入储存容器中，然后加入聚醚类的消泡剂，并通过相应的加热装置对消泡剂进行升温，保证消泡剂的温度位于30℃-40℃之间，最后得到马铃薯蛋白提取物分离液；

步骤4：蒸发过滤，具体的步骤如下；

A、将步骤3中的蛋白提取物分离液通过过过滤介质过滤取上清液，向上清液内加入pH大于8的碱性溶液进行碱沉后弃沉淀，取上清液；

B、将上清液导入四效蒸发器进行加热和蒸发，最后经过过滤器进行过滤，并相应的导出蛋白提取物；

步骤5：活性检测，通过将入酸性溶液对提取蛋白进行活性检测。

优选的，在步骤5中，提取蛋白活性检测的具体实施步骤如下；

首先，取两个石英比色皿，分别加入底物溶液，向一个比色皿内加入0.1-0.5mL 1-5×10-3mol/L的HCl溶液作为空白，在200-300nm波长下调零；

其次，向另一个比色皿中加入0.1-0.5ml蛋白酶液和0.1-0.5mL1-5×10-3mol/L的HCl溶液，混匀计时，每10-30s读数一次，直至吸光度数值基本不再变化；

最后，将步骤3中的蛋白提取物与0.1-0.5mL 1-5×10-3mol/L的HCl溶液配制成5-20g/L抑制剂溶液，抑制剂溶液替代蛋白酶活力测定步骤中的HCl溶液，用蛋白酶活力的变化来表征抑制剂性。

本发明还提供一种马铃薯蛋白提取设备，包括四效蒸发器，所述四效蒸发器包括一效加热器、蒸汽出口、第一冷却水出口、一效蒸发室、二效加热器、二效蒸发室、三效加热器、三效蒸发室、四效加热器和四效蒸发室，所述一效加热器的蒸汽口通过导管与一效蒸发室的蒸汽口接通，所述一效加热器的物料口通过导管与一效蒸发室的物料口接通，所述一效蒸发室的物料口通过导管与二效加热器的物料口接通；所述二效加热器的蒸汽口通过导管与二效蒸发室的蒸汽口接通，所述二效加热器的物料口通过导管与二效蒸发室的物料口接通，所述二效蒸发室的物料口通过导管与三效加热器接通，所述三效加热器的物料口通过导管与三效蒸发室接通，所述三效蒸发室物料口通过导管四效加热器的物料口接通，所述四效加热器的物料口通过导管与四效蒸发室的物料口接通。

优选的，所述四效蒸发室的进口端通过导管连接有预热器，所述四效蒸发室的出口端通过导管连接有出料泵，所述四效蒸发室的出水端通过导管连接有强制循环泵，所述强制循环泵的出口端通过导管与四效加热器接通。

优选的，所述预热器的进口端通过导管连接有冷凝器，所述预热器的出口端通过导管连接有排水泵，所述四效加热器的蒸汽口通过导管接通有汽水分离器，所述汽水分离器的进口端通过导管与预热器接通。

优选的，所述冷凝器的顶部分别设置有冷却水进口和冷却水出口，所述冷凝器的底部开设有冷凝水出口，所述冷凝器的侧壁上开设有排气口，所述排气口通过导管连接有真空泵。

本发明提出的一种马铃薯蛋白提取工艺，有益效果在于：本发明提取工艺结构简单，设计合理，成本低廉，操作简便，马铃薯蛋白具有良好的溶解性、起泡性、乳化性、持水性和粘弹性多种特性，而泡沫分离法可以从极稀溶液中分离或浓缩表面活性物质，具有投资少、能耗低、操作简单的优点，将泡沫分离工艺结合传统马铃薯淀粉生产工艺相，大大改进马铃薯蛋白的生产工艺；同时四效蒸发器可以大大降低蒸气的使用量，进而节约成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种马铃薯蛋白提取工艺的结构示意图；

图2为本发明提出的一种马铃薯蛋白提取工艺的结构示意图

图中：一效加热器1、一效蒸发室2、二效加热器3、二效蒸发室4、三效加热器5、三效蒸发室6、四效加热器7、四效蒸发室8、出料泵9、预热器10、冷凝器11、汽水分离器12、强制循环泵13、排水泵14、真空泵15、冷却水进口111、冷却水出口112、冷凝水出口113、排气口114。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种马铃薯蛋白提取工艺，包括如下步骤：

步骤1：提取淀粉，将一定数量的马铃薯原料用水进行一级清理，去除泥土；然后将马铃薯去皮进行二级清理，并通过过滤网去除砂石；最后将马铃薯导入粉碎机内进行粉碎，并将马铃薯粉与水进行混合得到淀粉提取液；

步骤2：泡沫分离，将步骤1中的作为泡沫分离的进料提取其中的马铃薯蛋白，淀泡沫分离的参数为：温度为30℃-50℃，pH为6.0-8.0，空气流量为10m3/h-20m3/h；

步骤3：消泡处理，将步骤2中分离的泡沫导入储存容器中，然后加入聚醚类的消泡剂，并通过相应的加热装置对消泡剂进行升温，保证消泡剂的温度位于30℃-40℃之间，最后得到马铃薯蛋白提取物分离液；

步骤4：蒸发过滤，具体的步骤如下；

A、将步骤3中的蛋白提取物分离液通过过过滤介质过滤取上清液，向上清液内加入pH大于8的碱性溶液进行碱沉后弃沉淀，取上清液；

B、将上清液导入四效蒸发器进行加热和蒸发，最后经过过滤器进行过滤，并相应的导出蛋白提取物；

步骤5：活性检测，通过将入酸性溶液对提取蛋白进行活性检测；

首先，取两个石英比色皿，分别加入底物溶液，向一个比色皿内加入0.1-0.5mL 1-5×10-3mol/L的HCl溶液作为空白，在200-300nm波长下调零；

其次，向另一个比色皿中加入0.1-0.5ml蛋白酶液和0.1-0.5mL1-5×10-3mol/L的HCl溶液，混匀计时，每10-30s读数一次，直至吸光度数值基本不再变化；

最后，将步骤3中的蛋白提取物与0.1-0.5mL 1-5×10-3mol/L的HCl溶液配制成5-20g/L抑制剂溶液，抑制剂溶液替代蛋白酶活力测定步骤中的HCl溶液，用蛋白酶活力的变化来表征抑制剂性。

参照图1-2，本发明还提供一种马铃薯蛋白提取设备，包括四效蒸发器，四效蒸发器包括一效加热器1、蒸汽出口01、第一冷却水出口02、一效蒸发室2、二效加热器3、二效蒸发室4、三效加热器5、三效蒸发室6、四效加热器7和四效蒸发室8，一效加热器1的蒸汽口通过导管与一效蒸发室2的蒸汽口接通，一效加热器1的物料口通过导管与一效蒸发室2的物料口接通，一效蒸发室2的物料口通过导管与二效加热器3的物料口接通；二效加热器3的蒸汽口通过导管与二效蒸发室4的蒸汽口接通，二效加热器3的物料口通过导管与二效蒸发室4的物料口接通，二效蒸发室4的物料口通过导管与三效加热器5接通，三效加热器5的物料口通过导管与三效蒸发室6接通，三效蒸发室6物料口通过导管四效加热器7的物料口接通，四效加热器7的物料口通过导管与四效蒸发室8的物料口接通。

四效蒸发室8的进口端通过导管连接有预热器10，四效蒸发室8的出口端通过导管连接有出料泵9，四效蒸发室8的出水端通过导管连接有强制循环泵13，强制循环泵13的出口端通过导管与四效加热器7接通；预热器10的进口端通过导管连接有冷凝器11，预热器10的出口端通过导管连接有排水泵14，四效加热器7的蒸汽口通过导管接通有汽水分离器12，汽水分离器12的进口端通过导管与预热器10接通；

本发明提取工艺结构简单，设计合理，成本低廉，操作简便，马铃薯蛋白具有良好的溶解性、起泡性、乳化性、持水性和粘弹性多种特性，而泡沫分离法可以从极稀溶液中分离或浓缩表面活性物质，具有投资少、能耗低、操作简单的优点，将泡沫分离工艺结合传统马铃薯淀粉生产工艺相，大大改进马铃薯蛋白的生产工艺；同时四效蒸发器可以大大降低蒸气的使用量，进而节约成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种马铃薯蛋白提取工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：提取淀粉，将一定数量的马铃薯原料用水进行一级清理，去除泥土；然后将马铃薯去皮进行二级清理，并通过过滤网去除砂石；最后将马铃薯导入粉碎机内进行粉碎，并将马铃薯粉与水进行混合得到淀粉提取液；

步骤2：泡沫分离，将步骤1中的作为泡沫分离的进料提取其中的马铃薯蛋白，淀泡沫分离的参数为：温度为30℃-50℃，pH为6.0-8.0，空气流量为10m3/h-20m3/h；

步骤3：消泡处理，将步骤2中分离的泡沫导入储存容器中，然后加入聚醚类的消泡剂，并通过相应的加热装置对消泡剂进行升温，保证消泡剂的温度位于30℃-40℃之间，最后得到马铃薯蛋白提取物分离液；

步骤4：蒸发过滤，具体的步骤如下；

A、将步骤3中的蛋白提取物分离液通过过过滤介质过滤取上清液，向上清液内加入pH大于8的碱性溶液进行碱沉后弃沉淀，取上清液；

B、将上清液导入四效蒸发器进行加热和蒸发，最后经过过滤器进行过滤，并相应的导出蛋白提取物；

步骤5：活性检测，通过将入酸性溶液对提取蛋白进行活性检测。

2.根据权利要求1所述的一种马铃薯蛋白提取工艺，其特征在于，在步骤5中，提取蛋白活性检测的具体实施步骤如下；

首先，取两个石英比色皿，分别加入底物溶液，向一个比色皿内加入0.1-0.5mL 1-5×10-3mol/L的HCl溶液作为空白，在200-300nm波长下调零；

其次，向另一个比色皿中加入0.1-0.5ml蛋白酶液和0.1-0.5mL1-5×10-3mol/L的HCl溶液，混匀计时，每10-30s读数一次，直至吸光度数值基本不再变化；

最后，将步骤3中的蛋白提取物与0.1-0.5mL 1-5×10-3mol/L的HCl溶液配制成5-20g/L抑制剂溶液，抑制剂溶液替代蛋白酶活力测定步骤中的HCl溶液，用蛋白酶活力的变化来表征抑制剂性。

3.一种根据权利要求1-2所述的马铃薯蛋白提取设备，其特征在于，包括四效蒸发器，所述四效蒸发器包括一效加热器(1)、蒸汽出口(01)、第一冷却水出口(02)、一效蒸发室(2)、二效加热器(3)、二效蒸发室(4)、三效加热器(5)、三效蒸发室(6)、四效加热器(7)和四效蒸发室(8)，所述一效加热器(1)的蒸汽口通过导管与一效蒸发室(2)的蒸汽口接通，所述一效加热器(1)的物料口通过导管与一效蒸发室(2)的物料口接通，所述一效蒸发室(2)的物料口通过导管与二效加热器(3)的物料口接通；所述二效加热器(3)的蒸汽口通过导管与二效蒸发室(4)的蒸汽口接通，所述二效加热器(3)的物料口通过导管与二效蒸发室(4)的物料口接通，所述二效蒸发室(4)的物料口通过导管与三效加热器(5)接通，所述三效加热器(5)的物料口通过导管与三效蒸发室(6)接通，所述三效蒸发室(6)物料口通过导管四效加热器(7)的物料口接通，所述四效加热器(7)的物料口通过导管与四效蒸发室(8)的物料口接通。

4.根据权利要求3所述的一种马铃薯蛋白提取的设备，其特征在于，所述四效蒸发室(8)的进口端通过导管连接有预热器(10)，所述四效蒸发室(8)的出口端通过导管连接有出料泵(9)，所述四效蒸发室(8)的出水端通过导管连接有强制循环泵(13)，所述强制循环泵(13)的出口端通过导管与四效加热器(7)接通。

5.根据权利要求4所述的一种马铃薯蛋白提取的设备，其特征在于，所述预热器(10)的进口端通过导管连接有冷凝器(11)，所述预热器(10)的出口端通过导管连接有排水泵(14)，所述四效加热器(7)的蒸汽口通过导管接通有汽水分离器(12)，所述汽水分离器(12)的进口端通过导管与预热器(10)接通。

6.根据权利要求5所述的一种马铃薯蛋白提取的设备，其特征在于，所述冷凝器(11)的顶部分别设置有冷却水进口(111)和冷却水出口(112)，所述冷凝器(11)的底部开设有冷凝水出口(113)，所述冷凝器(11)的侧壁上开设有排气口(114)，所述排气口(114)通过导管连接有真空泵(15)。

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