CN1169452C - 一种提取大豆分离蛋白的工艺 - Google Patents

Abstract

一种提取大豆分离蛋白的工艺，它主要经过水磨浸提、酸沉分离、板框压滤、特殊调制、气流干燥等步骤制取大豆分离蛋白，由于是在常温下进行磨浆浸提，以相异的pH值进行碱溶，并提高了酸沉的pH值，改变了干燥方式，使得本发明具有工艺简单易行、生产成本低、产品质地细腻和粘性好等优点，在保证产品质量的前提下，显著地降低了设备投入，提高产品产量，节省能源，提高生产效率。

Description

一种提取大豆分离蛋白的工艺

(一)、所属技术领域

本发明涉及一种大豆深加工领域，特别是一种提取大豆分离蛋白的方法。

(二)、技术背景

大豆是蛋白质含量较高的作物之一，从大豆提取出的分离蛋白富含赖氨酸、色氨酸、缬氨酸等八种必需氨基酸及其它的氨基酸，具有保水性、粘着性、凝胶性、吸油性及乳化性等特点，它是多种食品加工良好的基础原料。目前国内外生产大豆分离蛋白均普遍采用“干法粉碎、加热浸提、离心分离、喷雾干燥”的常规工艺，该工艺的主要内容及其存在的不足如下：

1.干法粉碎浸提：常规工艺是将豆粕直接粉碎，然后加水加热加碱进行浸提。这种方式存在着如下的不足：

(1)由于粉碎后的豆粕是干粉粒，需要一个吸水膨润过程，为促其吸水溶解，必须将浸提用水加温至60℃左右，耗费大量能源。

(2)每批的浸提时间仍需2～4个小时，连续作业时所需浸提容器必然多，加大了设备投入。

(3)豆粕粉与溶剂接触后必然开始氧化，常规工艺通常无防范措施，这将直接影响产品的质量。

(4)生产出的产品粘性较差，蛋白的溶解不充分。

2.碱溶浸提：常规工艺采用的浸提方式是两次浸提均以相同pH值进行，pH值为8.0～9.0。浸提时，pH值的高低对分离蛋白的得率和功能性有影响，pH值越高，得率高，但产品的粘度和凝胶性能降低。因此，常规工艺的浸提方式不是影响产品的产量，就是影响产品的功能性。

3.过滤除渣：浸提后的悬浊液必须去除不溶物即渣。常规工艺是采用螺旋沉降离心机或自清式碟片离心机进行过滤除渣的。一台螺旋沉降离心机价格是43万元至78万元左右，因此常规工艺存在着设备投资大和电能消耗高的不足，而且往往在过滤除渣后还遗留少量残渣。

4.酸沉：常规工艺进行酸沉时，pH值是4.5左右。在以该pH值进行酸沉所得的产品中，植酸的含量较高。众所周知，植酸是一种抗营养因子，影响人体对钙的吸收，也影响蛋白质的溶解。故在生产过程中应尽量排除。

5.分离、脱色、洗涤、中和：酸沉后的沉积物，常规工艺是用沉降离心机去除乳清，将分离出的蛋白胶块破碎，加水洗涤后，再重复分离得蛋白胶块，又再次将蛋白胶块粉碎，脱色，高温脱腥杀菌，然后再加碱中和，调成浓度为15％的浆液备烘。该工艺工序繁琐，徒增大量设备及能源消耗。

6.喷雾干燥：要将含水量为85％的蛋白浆干燥成粉，常规工艺是采用喷雾干燥机和配套锅炉进行的。这势必造成设备的高投入，一套价值120万元的喷雾干燥机和配套锅炉，每小时只能干燥100公斤成品，从而增大制造成本。

总之，现有的常规提取大豆分离蛋白的工艺一次性投资大，能耗高，生产成本高，投资回收期长。以建成一条年产3000吨的生产线为例，常规工艺需7000万元，生产综合成本为每吨14000元，投资回收期为5～8年。

在CN1282525A中公开一种名称为“一种提取大豆分离蛋白的工艺”的发明专利，该工艺与常规工艺大同小异，所不同的是在碱溶浸提的过程中，加入了蛋白酶和缩短了浸提时间，它虽然可以提高产品的产量，但就设备的投入及生产的能耗并未得到实质性的改进，生产成本仍然较高。

(三)、发明内容

本发明的目的就是提供一种投资少、能耗低、生产成本低和产量高的提取大豆分离蛋白的工艺。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它主要包括以下步骤：

a、水磨浸提：

(1)将低温脱溶豆粕与水按重量比为1∶4的比例进行混合浸泡，并在其浸泡混合液中加入少量的亚硫酸钠，直至低温脱溶豆粕充分吸水软化为止；

(2)用磨浆机以边加水边加低温脱溶豆粕的方式将充分吸水软化的低温脱溶豆粕磨成豆浆液，磨浆的同时，将少量的亚硫酸钠溶液自始至终徐徐均匀加入；

浸泡和磨浆时，加入的还原剂亚硫酸钠的作用是：抗原料氧化；浸提时提高溶剂的p H值，减少氢氧化钠的用量；酸沉时放出二氧化硫，起到了杀菌漂白、脱腥和除臭的作用。

(3)将上述的豆浆液进行如下的二次浸提：

①第一次浸提是将氢氧化钠溶液徐徐加入搅动中的豆浆液中，调pH值至7.6为止，浸提一个小时后，将溶液进行粗滤，所滤得的液相物质为A液；

②第二次浸提是将上述粗滤所得的粗渣与水按重量比为1∶8的比例进行混合，在搅动过程中，再加氢氧化钠溶液调pH值至9.0为止，浸提一个小时后，将溶液进行粗滤，所滤得的液相物质为B液；

为了兼顾产品产量与质量，本发明采用不同的pH值分两次进行浸提。第一次浸提pH值为7.6，可提出占总产量四分之三的蛋白，这部分蛋白较好地保留了植物蛋白的粘性和特有的凝胶性；第二次浸提pH值为9.0，可提出的蛋白功能性略差一些，但保证了产品的产量，且只占总产量的四分之一，将两次提出的蛋白混匀后所得产品的粘性和凝胶性能仍优于常规工艺提取的分离蛋白。

(4)将上述的A液、B液或A液与B液的混合液通过细滤、精滤后，保留液相物质；

采用以上步骤进行处理，最直观的结果是：蛋白质溶解非常容易且充分，浸提用水室温即可，勿须专门加热，因而减少了浸提容器的需要量，节省了能源，产品质地细腻，粘性好，产量高。带壳豆粕同样可用于分离蛋白生产，原料成本降低。

b、酸沉分离：将上述精滤后的液相物质进行如下的二次酸沉

(1)第一次酸沉：将硫酸或盐酸溶液徐徐加入至搅动中的上述精滤后的液相物质中，调pH值至5.0为止，沉淀2个小时后排去上层乳清，保留沉积物；将pH值较常规工艺的4.5调高至5.0，目的是为了减少产品中植酸的含量，实际生产中，产品中的植酸含量减少一半。

(2)用双氧水或用高锰酸钾溶液后加焦亚硫酸钠、硫酸对沉淀后的沉积物进行杀菌、脱色，再加入相当于沉积物重量3倍的水进行洗涤；由于pH值为5.0，而且此时的蛋白浆分散性好，杀菌、脱色和脱腥效果最佳。

(3)第二次酸沉：重复第一次酸沉的步骤，所不同的是pH值调至4.5；

(4)用转速为每分钟3000转、分离因数为2950以上的螺旋式沉降离心机或等效的自清式碟片离心机对第二次酸沉后所保留的沉积物进行脱水浓缩，得蛋白胶块；

c、板框压滤：将上述步骤中最后所得的蛋白胶块加水碎解，形成浓浆，再用板框压滤机依次进行压滤、中和、洗涤和再压滤，形成固体蛋白饼；其中：“中和”是将pH值为9.0氢氧化钠溶液加入板框压滤机中，直至板框压滤机排出水的pH值达到7.0左右为止；“洗涤”是将中和后的蛋白饼加入清水进行清洗；

利用板框压滤机所具备的洗涤、压滤功能，将中和、洗涤、压滤等工序集中在板框压滤机中一次性完成，将液状的蛋白浆压成固体的湿蛋白饼，为干燥方式的改变创造必要条件。经板框压滤机压出的湿蛋白饼含水量约32％～35％，已适宜用气流闪蒸干燥。

d、特殊调制：

(1)将上述板框压滤机压出的沉积物——分离蛋白饼破碎成湿粉状；

(2)在粉状的分离蛋白中加入维生素C、半氢胱胺酸钠或硫乙醇，其加入量是粉状分离蛋白重量的0.07％；

(3)再在粉状的分离蛋白中加入氯化钙和羧甲基纤维素钠，氯化钙和羧甲基纤维素钠的加入量分别是粉状分离蛋白重量的0.4％和2％；

(4)用变异系数小于5％的混合机将上述的物料混合均匀；

板框压滤机早已应用于玉米、豌豆浓缩蛋白的生产，为什么一直没有用于植物分离蛋白的生产呢？其原因在于玉米、豌豆浓缩蛋白纯度不高，蛋白含量一般在70％以下，且都用于动物饲料，粉状即可，勿须溶解。而植物分离蛋白是一种高纯度蛋白，蛋白含量在90％以上，且必须能重新溶解，方能在各类食品加工中充分发挥其固有的功能性，实现其应用价值。板框压滤法，使蛋白分子高度聚合，而高度聚合的蛋白几乎不能溶解。所以常规工艺采用了代价高昂但复水性能较好的喷雾干燥法进行生产。本发明是通过上述的特殊调制步骤，完全打散高度聚合的蛋白分子，使其重新组合，并能重新溶解。这样生产的产品，其溶解度不亚于常规工艺生产的产品，持水性较常规工艺生产的产品提高50％。按1∶7.0～8.0比例重新与水混合后形成的乳浊液，状若蛋清，分散均匀，粘稠度大，久置不分层，无沉淀，利用价值高。

e、气流干燥：用旋转闪蒸干燥机将上述混合均匀后的混合物进行干燥，再用磨粉机将该混合物磨成细度为120目的细粉，即成为分离蛋白成品。

由于所要干燥的是含水量仅为32％～35％的湿蛋白粉，故采用旋转闪蒸干燥机即可。一台价值30万元、占地面积200平方米的旋转闪蒸干燥机的干燥量相当于8台价值800万元、占地面积4000平方米的喷雾干燥机的干燥量。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1.工艺简单易行，资金投入少，生产成本低，产品质地细腻、粘性好，产量高。

2.只需要在室温下进行浸泡、磨浆和浸提，勿须专门加热，节省了大量的能源。

3.由于在浸泡和磨浆时加入了亚硫酸钠，防止了原料的氧化和褐变，保证了产品的质量。

4.由于采用水磨成浆，在浸提时，使蛋白与碱的接触面积增大，蛋白非常容易充分地析出，从而提高了产品的产量。

5.由于采用不同的pH值进行浸提，既保证了产品的性能，又确保了产品的产量。

6.用三级组合振动平筛取代沉降离心机除渣，设备价格不足万元，电能节省90％，而且无残渣。

7.提高酸沉淀的pH值，使产品中植酸含量较常规工艺减少一半。

8.由于分离、洗涤、中和、压滤是用螺旋式沉降离心机、板框压滤机依次完成，工艺简单，而且降低了设备投入，节省了生产的时间。

9.由于特殊调制的作用，使分离蛋白干燥成粉的方式改为气流干燥，从而在保证产品质量的前提下，显著地降低了设备投入，提高了生产效率，节省了能源，降低了生产成本。

10.以建成一条年产3000吨的生产线为例，本发明只需2100万元，生产综合成本为每吨9000元，投资回收期为1年，电能至少节省一半，热能节省80％。

(四)、具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

本发明主要包括以下步骤：

a、水磨浸提：

(1)将低温脱溶豆粕与水按重量比为1∶4的比例进行混合浸泡，并在其浸泡混合液中加入少量的亚硫酸钠，直至低温脱溶豆粕充分吸水软化为止；豆粕质量是一级低温脱溶豆粕，脱壳与否均可，氮溶指数80％以上。

(2)用磨浆机以边加水边加低温脱溶豆粕的方式将充分吸水软化的低温脱溶豆粕磨成豆浆液，磨浆的同时，将少量的亚硫酸钠溶液自始至终徐徐均匀加入；浸泡水随料入磨。

(3)将上述的豆浆液进行如下的二次浸提：

①第一次浸提是将氢氧化钠溶液徐徐加入搅动中的豆浆液中，调pH值至7.6为止，浸提一个小时后，将溶液进行粗滤，所滤得的液相物质为A液；

②第二次浸提是将上述粗滤所得的粗渣与水按重量比为1∶8的比例进行混合，在搅动过程中，再加氢氧化钠溶液调pH值至9.0为止，浸提一个小时后，将溶液进行粗滤，所滤得的液相物质为B液；

(4)将上述的A液、B液或A液与B液的混合液通过细滤、精滤后，保留液相物质；

b、酸沉分离：将上述精滤后的液相物质进行如下的二次酸沉

(1)第一次酸沉：将硫酸或盐酸溶液徐徐加入至搅动中的上述精滤后的液相物质中，调pH值至5.0为止，沉淀2个小时后排去上层乳清，保留沉积物；

(2)用双氧水或用高锰酸钾溶液后加焦亚硫酸钠、硫酸对沉淀后的沉积物进行杀菌、脱色，再加入相当于沉积物重量3倍的水进行洗涤；

(3)第二次酸沉：重复第一次酸沉的步骤，所不同的是pH值调至4.5；

(4)用转速为每分钟3000转、分离因数为2950以上的螺旋式沉降离心机或等效的自清式碟片离心机对第二次酸沉后所保留的沉积物进行脱水浓缩，得蛋白胶块；

c、板框压滤：将上述步骤中最后所得的蛋白胶块加水碎解，形成浓浆，再用板框压滤机依次进行压滤、中和、洗涤和再压滤，形成固体蛋白饼；其中：“中和”是将pH值为9.0氢氧化钠溶液加入板框压滤机中，直至板框压滤机排出水的pH值达到7.0左右为止；“洗涤”是将中和后的蛋白饼加入清水进行清洗；板框压滤机的压缩空气压力为4公斤。

d、特殊调制：

(1)将上述板框压滤机压出的沉积物——分离蛋白饼破碎成湿粉状；

(2)在粉状的分离蛋白中加入维生素C、半氢胱胺酸钠或硫乙醇，其加入量是粉状分离蛋白重量的0.07％；

(3)再在粉状的分离蛋白中加入氯化钙和羧甲基纤维素钠，氯化钙和羧甲基纤维素钠的加入量分别是粉状分离蛋白重量的0.4％和2％；

(4)用变异系数小于5％的混合机将上述的物料混合均匀；

e、气流干燥：用旋转闪蒸干燥机将上述混合均匀后的混合物进行干燥，再用磨粉机将该混合物磨成细度为120目的细粉，即成为分离蛋白成品。

所述的水磨浸提步骤中的第(1)步中，低温脱溶豆粕与水的浸泡时间是4～6个小时。

所述的水磨浸提步骤中的第(1)步中，亚硫酸钠的加入量是低温脱溶豆粕重量的0.2％。

所述的水磨浸提步骤中的第(2)步中，亚硫酸钠的加入量是低温脱溶豆粕重量的1％。

所述的水磨浸提步骤中的第(2)步中，磨浆时的加水量与低温脱溶豆粕的重量比是(8～10)∶1。

所述的水磨浸提步骤中的第(3)步中，豆浆液中，低温脱溶豆粕与水的的重量比是1∶16。

所述的水磨浸提步骤中的第(3)、(4)步中，粗滤、细滤和精滤是用三级组合筛来完成，三级组合筛采用60目、200目、350目的三级组合振动平筛构成。

所述的酸沉分离步骤中的第(2)步中，杀菌、脱色是将浓度为30％的双氧水溶液按沉积物重量的1％加入，然后搅拌20分钟。

所述的酸沉分离步骤中的第(2)步中，杀菌、脱色是将高锰酸钾按沉积物重量的0.01％溶解后加入，搅拌20分钟后，将亚硫酸钠按沉积物重量的0.0075％溶解后加入，搅拌均匀，然后加入硫酸，调pH值至4.5。

所述的酸沉分离步骤中的第(1)步中，所述的硫酸或盐酸溶液是浓度为98％的食品级硫酸或浓度为30％食品级盐酸与水按1∶20的比例稀释后的溶液。

Claims (10)

1.一种提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于主要包括以下步骤：

a、水磨浸提：

(1)将低温脱溶豆粕与水按重量比为1∶4的比例进行混合浸泡，并在其浸泡混合液中加入少量的亚硫酸钠，直至低温脱溶豆粕充分吸水软化为止；

(2)用磨浆机以边加水边加低温脱溶豆粕的方式将充分吸水软化的低温脱溶豆粕磨成豆浆液，磨浆的同时，将少量的亚硫酸钠溶液自始至终徐徐均匀加入；

(3)将上述的豆浆液进行如下的二次浸提：

①第一次浸提是将氢氧化钠溶液徐徐加入搅动中的豆浆液中，调pH值至7.6为止，浸提一个小时后，将溶液进行粗滤，所滤得的液相物质为A液；

②第二次浸提是将上述粗滤所得的粗渣与水按重量比为1∶8的比例进行混合，在搅动过程中，再加氢氧化钠溶液调pH值至9.0为止，浸提一个小时后，将溶液进行粗滤，所滤得的液相物质为B液；

(4)将上述的A液、B液或A液与B液的混合液通过细滤、精滤后，保留液相物质；

b、酸沉分离：将上述精滤后的液相物质进行如下的二次酸沉

(1)第一次酸沉：将硫酸或盐酸溶液徐徐加入至搅动中的上述精滤后的液相物质中，调pH值至5.0为止，沉淀2个小时后排去上层乳清，保留沉积物；

(2)用双氧水或用高锰酸钾溶液后加焦亚硫酸钠、硫酸对沉淀后的沉积物进行杀菌、脱色，再加入相当于沉积物重量3倍的水进行洗涤；

(3)第二次酸沉：重复第一次酸沉的步骤，所不同的是pH值调至4.5；

(4)用转速为每分钟3000转、分离因数为2950以上的螺旋式沉降离心机或等效的自清式碟片离心机对第二次酸沉后所保留的沉积物进行脱水浓缩，得蛋白胶块；

c、板框压滤：将上述步骤中最后所得的蛋白胶块加水碎解，形成浓浆，再用板框压滤机依次进行压滤、中和、洗涤和再压滤，形成固体蛋白饼；其中：“中和”是将pH值为9.0氢氧化钠溶液加入板框压滤机中，直至板框压滤机排出水的p H值达到7.0左右为止；“洗涤”是将中和后的蛋白饼加入清水进行清洗；

d、特殊调制：

(1)将上述板框压滤机压出的沉积物——分离蛋白饼破碎成湿粉状；

(2)在粉状的分离蛋白中加入维生素C、半氢胱胺酸钠或硫乙醇，其加入量是粉状分离蛋白重量的0.07％；

(3)再在粉状的分离蛋白中加入氯化钙和羧甲基纤维素钠，氯化钙和羧甲基纤维素钠的加入量分别是粉状分离蛋白重量的0.4％和2％；

(4)用变异系数小于5％的混合机将上述的物料混合均匀；

e、气流干燥：用旋转闪蒸干燥机将上述混合均匀后的混合物进行干燥，再用磨粉机将该混合物磨成细度为120目的细粉，即成为分离蛋白成品。

2.如权利要求1所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的水磨浸提步骤中的第(1)步中，低温脱溶豆粕与水的浸泡时间是4～6个小时。

3.如权利要求1所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的水磨浸提步骤中的第(1)步中，亚硫酸钠的加入量是低温脱溶豆粕重量的0.2％。

4.如权利要求1所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的水磨浸提步骤中的第(2)步中，亚硫酸钠的加入量是低温脱溶豆粕重量的1％。

5.如权利要求1所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的水磨浸提步骤中的第(2)步中，磨浆时的加水量与低温脱溶豆粕的重量比是(8～10)∶1。

6.如权利要求1所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的水磨浸提步骤中的第(3)步中，豆浆液中，低温脱溶豆粕与水的的重量比是1∶16。

7.如权利要求1所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的水磨浸提步骤中的第(3)、(4)步中，粗滤、细滤和精滤是用三级组合筛来完成，三级组合筛采用60目、200目、350目的三级组合振动平筛构成。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的酸沉分离步骤中的第(2)步中，杀菌、脱色是将浓度为30％的双氧水溶液按沉积物重量的1％加入，然后搅拌20分钟。

9.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的酸沉分离步骤中的第(2)步中，杀菌、脱色是将高锰酸钾按沉积物重量的0.01％溶解后加入，搅拌20分钟后，将焦亚硫酸钠按沉积物重量的0.0075％溶解后加入，搅拌均匀，然后加入硫酸，调pH值至4.5。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的提取大豆分离蛋白的工艺，其特征在于：所述的酸沉分离步骤中的第(1)步中，所述的硫酸或盐酸溶液是浓度为98％的食品级硫酸或浓度为30％食品级盐酸与水按1∶20的比例稀释后的溶液。