CN1954689A - 动态膜分离制备大豆乳清蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

一种动态膜分离制备大豆乳清蛋白的方法。先取定量的低温脱脂豆粕投入浸出罐内，一次浸出、蛋白液与豆渣分离、二次浸出、豆渣和蛋白液的二次分离、脱气、酸沉、初级凝乳与初级乳清的分离、水洗、次级凝乳与次级乳清的分离、膜分离、浓缩、中和、杀菌、喷雾干燥、混拌为成品包装。本发明动态超滤采用分组工作、交替运行，乳清不需沉淀和絮凝，不受来料浓度影响，工艺简化。全部处理时间只有3小时，产品质量好。

Description

动态膜分离制备大豆乳清蛋白的方法

技术领域

本发明属于大豆深加工技术领域，确切地说是利用动态膜分离技术实现大豆乳清蛋白的制备。

背景技术

目前国内生产大豆分离蛋白的厂家很多，但其生产过程中产生的副产品——乳清废水被排入废水处理车间，从而造成污水处理车间的负荷大大超过设计标准，而且处理后的出水很难达到排放标准，这样会给环境造成严重的污染。

发明内容

本发明的目的在于克服大豆乳清蛋白技术中存在的不足之处，提供一种利用膜分离技术生产大豆乳清蛋白的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：先取定量的低温脱脂豆粕投入浸出罐内，一次浸出、蛋白液与豆渣分离、二次浸出、豆渣和蛋白液的二次分离、脱气、酸沉、初级凝乳与初级乳清的分离、水洗、次级凝乳与次级乳清的分离、膜分离、浓缩、中和、杀菌、喷雾干燥、混拌为成品包装。

a、将低温脱脂豆粕溶于48℃-52℃水中，首先将48℃-52℃的水按水料比20∶1-8∶1加入浸出罐中，用氢氧化钠(NaOH)浓度为10％-30％将水与低温脱脂豆粕的pH值调至6.8-9.0，匀速搅拌，保持以上工艺条件20-40分钟，即为一次浸出蛋白液，

b、将可溶性蛋白、碳水化合物和盐从浸出液中分离出来，用分离机分离，分离后液相为一次浸出的蛋白液，固相为一次浸出豆渣，一次浸出蛋白液浓度为6％-20％，

c、将一次浸出豆渣溶于二次浸出罐中，水温保持48℃-52℃之间，水料比为12∶1-5∶1，将水加入浸出罐中，pH值保持自然，不进行人工调整，二次浸出保持10-30分钟后为二次浸出的浸出液，

d、将可溶性蛋白、碳水化合物和盐从浸出液分离出来，分离后液相为二次浸出蛋白液，分离后二次浸出蛋白液浓度为6-20％，

e、分离后一次浸出蛋白液和二次浸出蛋白液打入脱气罐，加入消泡剂，添加量为6-12公斤/小时，

f、蛋白液经泵进入酸沉罐，加盐酸(HCl)浓度为10％-30％将蛋白液的pH值调至4.0-4.6，

g、酸沉后的蛋白液经泵进入卧式分离机中，控制进料量为15-23t/h，分离后的浓缩相为凝乳，其固形物浓度为10％-20％，稀释相为乳清废水，其离心实验沉淀物≤0.05ml/15ml，

h、水洗的温度为48℃-52℃，采用水∶料＝2∶1，

i、水洗后的蛋白液经泵进入立式分离机中，控制进料量为10-15t/h，分离后的浓缩相为凝乳，其固形物浓度为10％-20％，稀释相为乳清废水，其离心实验沉淀物≤0.05ml/15ml，

j、分离后的一次分离出的乳清废水和二次分离出的乳清废水经泵进入膜分离系统的第一阶段——振动膜分离系统，处理能力Q＝4-6m³/h，透过液经泵进入膜分离系统的第二阶段——切向膜分离系统，处理能力Q＝4-6m³/h，将两阶段的浓缩液经泵进入双效蒸发器进行蒸发浓缩，

k、浓缩后的溶液经泵进入中和罐，加盐酸(HCl)浓度为10-30％将浓缩液的PH值调整至6.0-7.5，

l、对中和后的浓缩液进行杀菌，杀菌温度为80℃-90℃，物料经泵到均质机，通过均质机打到高压泵进行喷雾干燥，

m、采用压力喷雾，热风干燥，高压泵出口压力达500bar以上，干燥塔物料进料量为2-4吨/小时，出口温度为80℃-90℃，水蒸发量为2-4吨/小时，喷嘴压力300-400kg/cm²，物料先经过过滤器在经过均质机送到高压泵再到干燥塔内脱去水分，干粉经冷却转到下一工序，

n、喷雾干燥后的产品经混拌器混拌后，进行包装。

本发明的优点：

(1)、动态膜使乳清中的蛋白一边沉积一边溶解形成动态状态，而通过沉积形成固定的滤饼层，成为超滤膜。振动是由于不同频率和振动来控制膜的振动幅度，一般采用气动振动或机械振动，本装置采用的是气动振动。

(2)、传统上膜设备处理乳清水需先加热和添加絮凝剂，再沉淀3-4小时，去除上清液后再进行超滤，再加上超滤处理时间需要8小时以上，造成乳清严重酸败，造成乳清蛋白产品质量差。本发明动态超滤采用分组工作、交替运行，乳清不需沉淀和絮凝，不受来料浓度影响，工艺简化。全部处理时间只有3小时，产品质量好。

(3)、国际上膜设备处理乳清最高8小时进行清洗，本发明在保证设计通量的要求下可达到20小时不需清洗。而且过去运行8小时清洗时间为2小时，本发明可连续运行20小时只需清洗1小时。

(4)、国外动态超滤设备造价高，如过滤面积300m²造价为180万元，本发明全部国内制造，造价仅为30万元，是国外的1/6。

(5)、乳清经过振动式动态超滤膜处理及切向膜处理，蛋白质截留率达到85-93％，即排出的乳清中蛋白含量在0.06％(湿基)以下。

(6)、乳清经过振动式动态膜处理及切向膜处理，透过液COD由18000mg/L减少到4000mg/L，减少率为77％，在经过纳滤处理可达到100mg/L以下直接排放。

(7)、提取的乳清蛋白的蛋白含量达到70以上，并可利用水洗工艺控制和提高蛋白质的含量。

(8)、主要性能指标

粗蛋白质(干基％)            ≥70

pH值                        6.0-7.5

总糖                        ≤25

水分                        ≤6.5

溶解性：轻微搅拌，全部溶解

分散性：无结块，于水中迅速分散

具体实施方式

下面对本发明的实施例作进一步详细描述

实施例1、

a、将低温豆片溶于50℃水中，首先将50℃的水按水料比18∶1加入浸出罐中，用氢氧化钠(NaOH)，浓度为30％将水与低温豆片的pH值调至7.5，匀速搅拌，保持以上工艺条件30分钟，即为一次浸出蛋白液，

b、将可溶性蛋白、碳水化合物和盐从浸出液分离出来，用分离机分离，分离后液相为一次浸出的蛋白液，固相为一次浸出豆渣，一次浸出蛋白液浓度为12％，

c、将一次浸出豆渣溶于二次浸出罐中，水温保持50℃之间，水料比为7∶1，将水加入浸出罐中，pH值保持自然，不进行人工调整，二次浸出保持20分钟后为二次浸出的浸出液，

d、将可溶性蛋白、碳水化合物和盐从浸出液分离出来，分离后液相为二次浸出蛋白液，分离后二次浸出蛋白液浓度为8％，

e、分离后一次浸出蛋白液和二次浸出蛋白液打入脱气罐，加入消泡剂，添加量为10公斤/小时，

f、蛋白液经泵进入酸沉罐，加盐酸(HCl)，浓度为10％-30％将蛋白液的pH值调至4.5，

g、酸沉后的蛋白液经泵进入卧式分离机中，控制进料量为18t/h，分离后的浓缩相为凝乳，其固形物浓度为14％，稀释相为乳清废水，其离心实验沉淀物≤0.05ml/15ml，

h、水洗的温度为50℃，采用水∶料＝2∶1，

i、水洗后的蛋白液经泵进入立式分离机中，控制进料量为13t/h，分离后的浓缩相为凝乳，其固形物浓度为14％，稀释相为乳清废水，其离心实验沉淀物≤0.05ml/15ml，

j、分离后的一次分离出的乳清废水和二次分离出的乳清废水经泵进入膜分离系统的第一阶段——振动膜分离系统，处理能力Q＝5m³/h，透过液经泵进入膜分离系统的第二阶段——切向膜分离系统，处理能力Q＝5m³/h。将两阶段的浓缩液经泵进入双效蒸发器进行蒸发浓缩，

k、浓缩后的溶液经泵进入中和罐，加盐酸(HCl)浓度为10-30％将浓缩液的PH值调整至7.0，

l、对中和后的浓缩液进行杀菌，杀菌温度为90℃，物料经泵到均质机，通过均质机打到高压泵进行喷雾干燥，

m、采用压力喷雾，热风干燥，高压泵出口压力达500bar以上，干燥塔物料进料量为2-4吨/小时，出口温度为80℃，水蒸发量为2-4吨/小时，喷嘴压力300-400kg/cm²，物料先经过过滤器在经过均质机送到高压泵再到干燥塔内脱去水分，干粉经冷却转到下一工序，

n、喷雾干燥后的产品经混拌器混拌后，进行包装。

实施例2

a、将低温豆片溶于48℃水中，首先将48℃的水按水料比16∶1加入浸出罐中，用氢氧化钠(NaOH)，浓度为20％将水与低温豆片的pH值调至7.5，匀速搅拌，保持以上工艺条件30分钟，即为一次浸出蛋白液，

b、将可溶性蛋白、碳水化合物和盐从浸出液分离出来，用分离机分离，分离后液相为一次浸出的蛋白液，固相为一次浸出豆渣，一次浸出蛋白液浓度为12.5％，

c、将一次浸出豆渣溶于二次浸出罐中，水温保持48℃之间，水料比为10∶1，将水加入浸出罐中，pH值保持自然，不进行人工调整，二次浸出保持20分钟后为二次浸出的浸出液，

d、将可溶性蛋白、碳水化合物和盐从浸出液分离出来，分离后液相为二次浸出蛋白液，分离后二次浸出蛋白液浓度为7.5％，

e、分离后一次浸出蛋白液和二次浸出蛋白液打入脱气罐，加入消泡剂，添加量为10公斤/小时，

f、蛋白液经泵进入酸沉罐，加盐酸(HCl)，浓度为10％-30％将蛋白液的pH值调至4.4，

g、酸沉后的蛋白液经泵进入卧式分离机中，控制进料量为20t/h，分离后的浓缩相为凝乳，其固形物浓度为13％，稀释相为乳清废水，其离心实验沉淀物≤0.05ml/15ml，

h、水洗的温度为48℃，采用水∶料＝2∶1，

i、水洗后的蛋白液经泵进入立式分离机中，控制进料量为14t/h，分离后的浓缩相为凝乳，其固形物浓度为13％，稀释相为乳清废水，其离心实验沉淀物≤0.05ml/15ml，

j、分离后的一次分离出的乳清废水和二次分离出的乳清废水经泵进入膜分离系统的第一阶段——振动膜分离系统，处理能力Q＝4m³/h，透过液经泵进入膜分离系统的第二阶段——切向膜分离系统，处理能力Q＝4m³/h。将两阶段的浓缩液经泵进入双效蒸发器进行蒸发浓缩，

k、浓缩后的溶液经泵进入中和罐，加盐酸(HCl)浓度为10-30％将浓缩液的PH值调整至7.0，

l、对中和后的浓缩液进行杀菌，杀菌温度为85℃，物料经泵到均质机，通过均质机打到高压泵进行喷雾干燥，

m、采用压力喷雾，热风干燥，高压泵出口压力达500bar以上，干燥塔物料进料量为2-4吨/小时，出口温度为85℃，水蒸发量为2-4吨/小时，喷嘴压力300-400kg/cm²，物料先经过过滤器在经过均质机送到高压泵再到干燥塔内脱去水分，干粉经冷却转到下一工序，

n、喷雾干燥后的产品经混拌器混拌后，进行包装。

Claims (2)

1.一种动态膜分离制备大豆乳清蛋白的方法，其特征在于：先取定量的低温脱脂豆粕投入浸出罐内，一次浸出、蛋白液与豆渣分离、二次浸出、豆渣和蛋白液的二次分离、脱气、酸沉、初级凝乳与初级乳清的分离、水洗、次级凝乳与次级乳清的分离、膜分离、浓缩、中和、杀菌、喷雾干燥、混拌为成品包装。

2.根据权利要求1所述的动态膜分离制备大豆乳清蛋白的方法，其特征在于：a、将低温脱脂豆粕溶于48℃-52℃水中，首先将48℃-52℃的水按水料比20∶1-8∶1加入浸出罐中，用氢氧化钠(NaOH)浓度为10％-30％将水与低温脱脂豆粕的pH值调至6.8-9.0，匀速搅拌，保持以上工艺条件20-40分钟，即为一次浸出蛋白液，

b、将可溶性蛋白、碳水化合物和盐从浸出液中分离出来，用分离机分离，分离后液相为一次浸出的蛋白液，固相为一次浸出豆渣，一次浸出蛋白液浓度为6％-20％，

c、将一次浸出豆渣溶于二次浸出罐中，水温保持48℃-52℃之间，水料比为12∶1-5∶1，将水加入浸出罐中，pH值保持自然，不进行人工调整，二次浸出保持10-30分钟后为二次浸出的浸出液，

d、将可溶性蛋白、碳水化合物和盐从浸出液分离出来，分离后液相为二次浸出蛋白液，分离后二次浸出蛋白液浓度为6-20％，

e、分离后一次浸出蛋白液和二次浸出蛋白液打入脱气罐，加入消泡剂，添加量为6-12公斤/小时，

f、蛋白液经泵进入酸沉罐，加盐酸(HCl)浓度为10％-30％将蛋白液的pH值调至4.0-4.6，

g、酸沉后的蛋白液经泵进入卧式分离机中，控制进料量为15-23t/h，分离后的浓缩相为凝乳，其固形物浓度为10％-20％，稀释相为乳清废水，其离心实验沉淀物≤0.05ml/15ml，

h、水洗的温度为48℃-52℃，采用水∶料＝2∶1，

i、水洗后的蛋白液经泵进入立式分离机中，控制进料量为10-15t/h，分离后的浓缩相为凝乳，其固形物浓度为10％-20％，稀释相为乳清废水，其离心实验沉淀物≤0.05ml/15ml，

j、分离后的一次分离出的乳清废水和二次分离出的乳清废水经泵进入膜分离系统的第一阶段——振动膜分离系统，处理能力Q＝4-6m³/h，透过液经泵进入膜分离系统的第二阶段——切向膜分离系统，处理能力Q＝4-6m³/h，将两阶段的浓缩液经泵进入双效蒸发器进行蒸发浓缩，

k、浓缩后的溶液经泵进入中和罐，加盐酸(HCl)浓度为10-30％将浓缩液的PH值调整至6.0-7.5，

l、对中和后的浓缩液进行杀菌，杀菌温度为80℃-90℃，物料经泵到均质机，通过均质机打到高压泵进行喷雾干燥，

m、采用压力喷雾，热风干燥，高压泵出口压力达500bar以上，干燥塔物料进料量为2-4吨/小时，出口温度为80℃-90℃，水蒸发量为2-4吨/小时，喷嘴压力300-400kg/cm²，物料先经过过滤器在经过均质机送到高压泵再到干燥塔内脱去水分，干粉经冷却转到下一工序，

n、喷雾干燥后的产品经混拌器混拌后，进行包装。