CN208071687U - 一种三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，该生产系统包括微生物酶解装置、依次连接的储料罐、第一级酶解装置和第二级酶解装置，储料罐、第一级酶解装置及第二级酶解装置均与微生物酶解装置连接，所述生产系统还包括用于发酵及浓缩生产纳豆激酶的发酵浓缩装置和用于检测发酵浓缩装置中发酵液的微量元素检测装置，第一级酶解装置通过第二级酶解装置与发酵浓缩装置连接。本实用新型采用合理的结构设计及仿生酶解的方法，将原料酶解后，提高了纳豆激酶中的微量元素含量，该生产系统适用性强，具有较好的应用前景。

Description

一种三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统

技术领域

本实用新型属于酶解及发酵技术领域，具体涉及一种三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统。

背景技术

纳豆作为一种具有两千年历史的传统食品，具有防止骨质疏松和促凝血、抗致病菌、延缓衰老、防癌抗癌、调整肠功能等多种医疗保健功效。其中的主要的活性成分--纳豆激酶更是以其良好的溶栓特性和安全性引起了广泛重视。纳豆激酶溶栓效果好；来源于食品，无毒副作用；分子量小，易被人体消化吸收，作为一种微生物代谢产物有实现大规模生产的可能性，具有广阔的开发应用前景。

发明内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，目的是便于实现纳豆激酶的生产。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，包括微生物酶解装置、依次连接的储料罐、第一级酶解装置和第二级酶解装置，储料罐、第一级酶解装置及第二级酶解装置均与微生物酶解装置连接，所述生产系统还包括用于发酵及浓缩生产纳豆激酶的发酵浓缩装置和用于检测发酵浓缩装置中发酵液的微量元素检测装置，第一级酶解装置通过第二级酶解装置与发酵浓缩装置连接。

所述发酵浓缩装置包括依次连接的纳豆激酶发酵罐和纳豆激酶浓缩罐，纳豆激酶浓缩罐内设有用于过滤浓缩纳豆激酶发酵液的发酵液超滤膜，纳豆激酶发酵罐的进料口与第二级酶解装置的出料口连接。

发酵液超滤膜优选采用中空纤维膜，中空纤维膜的孔径为10Kda。

所述微量元素检测装置包括微量元素检测仪、待测液输送管和输送泵，输送泵通过待测液输送管将纳豆激酶发酵罐内的发酵液导入微量元素检测仪内进行检测。

所述生产系统还包括用于对纳豆激酶发酵罐曝气的曝气机构，曝气机构包括曝气泵、曝气管和设于纳豆激酶发酵罐内的曝气头，所述曝气泵通过曝气管与曝气头连接。

所述微生物酶解装置包括唾液淀粉酶发酵罐体、胃蛋白酶发酵罐体和胰蛋白酶发酵罐体，分别通过唾液淀粉酶输送管、胃蛋白酶输送管及胰蛋白酶输送管连接至储料罐、第一级酶解装置和第二级酶解装置，所述储料罐的出料口与第一级酶解装置连接。

所述储料罐设有料体破碎腔和料体导出腔，料体破碎腔设有用于破碎料体的破碎机构，破碎机构包括破碎电机、破碎转轴和破碎叶片，破碎电机的输出端通过破碎转轴与破碎叶片连接。

所述储料罐内还设有用于将料体破碎腔的破碎料体导向与料体导出腔的料体导流结构。

所述料体导流结构为倒梯形结构。

所述料体导出腔内的破碎料体通过推送装置推送至第一级酶解装置内，进行一级酶解反应，所述推动装置包括推送电机、推送转轴和设于推送转轴上的推送叶片。

所述第一级酶解装置包括第一级酶解罐、设于第一级酶解罐内的搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶片，搅拌电机通过搅拌轴与搅拌叶片连接。

所述第一级酶解罐上还设有盐酸存储罐，盐酸存储罐内设有调节第一级酶解罐内pH值的稀盐酸。

所述生产系统还包括配液罐和配液输送管，配液罐通过配液输送管与第一级酶解罐连接。

所述第二级酶解装置包括第二级酶解罐、设于第二级酶解罐内的酶解反应管道，所述酶解反应管道上设有一级酶解物进料口和连通胰蛋白酶输送管的胰蛋白酶输料口。

三酶一酵富微纳豆激酶的生产方法，包括如下步骤：

步骤一、先将原料与唾液淀粉酶混合，之后导入第一级酶解装置；

步骤二、在第一级酶解装置内导入胃蛋白酶进行一级酶解反应；

步骤三、将一级酶解反应过滤后的液体导入第二级酶解装置，并在第二级酶解装置内加入胰蛋白酶进行二级酶解反应；

步骤四、将二级酶解反应后的料体导入纳豆激酶发酵罐进行发酵；

步骤五、将纳豆激酶发酵罐发酵后的发酵液导入纳豆激酶浓缩罐进行浓缩，之后将浓缩液经真空冷冻干燥后，即得。

其中，加入的原料为富含微量元素的原料，比如富含微量元素的水果、肉制品等。

纳豆激酶可以采用如下生产方法进行生产：

将大豆粉和玉米淀粉经纳豆芽孢杆菌液体发酵，液体发酵过程在上述的纳豆激酶发酵罐中进行，发酵液经微滤和超滤进行澄清和浓缩，最后经真空冷冻干燥得到成品纳豆激酶粉末。

发酵过程：以按重量份数配比为1:1-3的大豆粉及玉米淀粉为原料，采用液体发酵技术，在50L发酵罐发酵：料水比1:10-15，发酵温度35-42℃，pH控制在6.8-7.2，纳豆芽孢杆菌接种量为2％-5％，通气量为10-25L/min，发酵时间不超过24h，发酵液的纳豆激酶酶活按蚓激酶标准为30-40万U/mL。其中，纳豆芽孢杆菌为现有常用的发酵用纳豆芽孢杆菌。

将上述得到的发酵液先经过0.2μm的中空纤维膜进行澄清，再用孔径10Kda的中空纤维膜超滤浓缩，浓缩倍数5-10倍；将得到的浓缩液经真空冷冻干燥后得到纳豆激酶粉末，该纳豆激酶粉末的酶活力为300-500万U/g。

本实用新型的有益效果：本实用新型的三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统及方法，采用合理的结构设计及仿生酶解的方法，将原料酶解后，使得其中的微量元素及有益物质导入纳豆激酶发酵罐中进行协同发酵，提高了纳豆激酶中的微量元素含量，该生产系统适用性强，具有较好的应用前景。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本实用新型实施例1的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的整体结构示意图。

图中标记为：

1、微生物酶解装置，2、储料罐，3、第一级酶解装置，4、第二级酶解装置，5、纳豆激酶发酵罐，6、纳豆激酶浓缩罐，7、破碎电机，8、唾液淀粉酶输送管，9、料体入口，10、搅拌电机，11、搅拌轴，12、搅拌叶片，13、一级酶解液超滤膜，14、盐酸存储罐，15、曝气泵，16、曝气头，17、微量元素检测仪，18、发酵液超滤膜，19、酶解过滤腔，20、配液罐。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

实施例1

如图1所示，一种三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，包括微生物酶解装置1、依次连接的储料罐2、第一级酶解装置3和第二级酶解装置4，储料罐2、第一级酶解装置3及第二级酶解装置4均与微生物酶解装置1连接，该生产系统还包括用于发酵及浓缩生产纳豆激酶的发酵浓缩装置和用于检测发酵浓缩装置中发酵液的微量元素检测装置，第一级酶解装置3通过第二级酶解装置4与发酵浓缩装置连接。该生产系统最好还包括用于控制生产系统运行工作的控制器，通过终端控制器控制每个装置工作启停时机，及衔接排料进料时机，以实现智能操控。微生物酶解装置1设有唾液淀粉酶发酵罐体，胃蛋白酶发酵罐体及胰蛋白酶发酵罐体，分别通过唾液淀粉酶输送管8、胃蛋白酶输送管及胰蛋白酶输送管连接至储料罐、第一级酶解装置3及第二级酶解装置4。本实用新型中，第一级酶解装置3连接有胃蛋白酶发酵罐，储料罐内的料体输送至第一级酶解装置3内，开启胃蛋白酶发酵罐体的进料阀门，向该第一级酶解装置内加入一定量的胃蛋白酶，以实现在第一级酶解装置内进行一级酶解反应(胃蛋白酶解反应)；经第一级酶解装置反应后的产物输入至第二级酶解装置，第二级酶解装置连接胰蛋白酶发酵罐体，开启胰蛋白酶发酵罐体的进料阀门，向该第二级酶解装置内加入一定量的胰蛋白酶，以实现在第二级酶解装置4内进行二级酶解反应(胰蛋白酶酶解反应)；之后将二级酶解反应产物导入纳豆激酶发酵罐进行发酵；纳豆激酶发酵罐发酵后的发酵液导入纳豆激酶浓缩罐进行浓缩，之后将浓缩液经真空冷冻干燥后，即得成品纳豆激酶粉末。

针对需要破碎的物料，此时储料罐内设置料体破碎腔和料体导出腔，料体破碎腔设有料体入口9和用于破碎料体的破碎机构，料体入口优选采用进口端大，出口端小的结构，且至少一侧边为倾斜边，便于料体进入料体破碎腔，破碎机构包括破碎电机7、破碎转轴和设于破碎转轴周向表面上的破碎叶片，破碎电机7的输出端通过破碎转轴与破碎叶片连接。在储料罐内还设有用于将料体破碎腔的破碎料体导向与料体导出腔的料体导流结构。料体导流结构为倒梯形结构，便于料体导入料体导出腔内，之后便于通过推送装置将破碎料体推送入第一级酶解装置内；料体导出腔内的破碎料体通过推送装置推送至第一级酶解装置内，进行一级酶解反应，推动装置包括推送电机、推送转轴和设于推送转轴上的推送叶片，通过控制器启动破碎电机带动破碎机转轴及其上的破碎叶片对料体破碎腔内的物质进行破碎研磨。破碎机构主要是用于将物质破碎研磨成靡状，以便于后续酶解过程的进行。

第一级酶解装置包括第一级酶解罐、设于第一级酶解罐内的搅拌机构，搅拌机构包括搅拌电机10、搅拌轴11和搅拌叶片12，搅拌电机10通过搅拌轴11与搅拌叶片12连接。搅拌轴由搅拌电机带动转动工作，搅拌电机由控制器控制电机启停。第一级酶解罐的底端内部设有酶解过滤腔19，过滤腔内设有一级酶解液超滤膜13。该过滤腔与第一级酶解罐最好采用可拆卸的安装方式进行安装连接，比如卡装或者通过可拆卸的紧固件进行安装连接，便于更换过滤腔。

第一级酶解罐上还设有盐酸存储罐，盐酸存储罐内设有调节第一级酶解罐内pH值的稀盐酸。第一级酶解装置2还设有用以控制其罐体内反应温度的第一温控装置。温控装置包括加热装置，温度计及连接至控制器的第一温度传感器。通过加热装置加热升温，温度传感器将第一级酶解罐内的温度反馈至控制器，通过控制器控制其在设定的温度值，以保证最佳的反应环境。第一级酶解装置的工作过程为，在该第一级酶解罐内注入水及一定浓度的稀盐酸，调整反应液体环境PH值为1.0至5.0，以保证激活胃蛋白酶，提供适宜分解的环境。加入一定量的胃蛋白酶，启动搅拌机构搅拌匀桨，启动温度控制器加热至28℃～40℃保温酶解2～6小时，进行酶解反应，在此过程中搅拌同步进行，以得到充分的酶解效果。

在第一级酶解罐内的底端设置倒梯形过滤腔，在倒梯形过滤腔内设置向下凹陷的一级酶解液超滤膜，便于增大接触面积，提高过滤效果。

第二级酶解装置包括第二级酶解罐、设于第二级酶解罐内的酶解反应管道，酶解反应管道上设有一级酶解物进料口和连通胰蛋白酶输送管的胰蛋白酶输料口。胰蛋白酶发酵罐内提供微生物发酵生成胰蛋白酶发酵环境，并通过向第二级酶解罐内注入氢氧化钠水溶液调节pH值至8.0至10，以保证胰蛋白酶活性，提供适宜分解的环境。酶解反应管道为呈蛇形布置在第二级酶解罐内的弯曲管道，可延长反应物与催化物胰蛋白酶的反应时间，增大其接触程度，提高反应效率。在酶解反应管道下端设有排出反应后废料的废料排出口。第二级酶解罐下端设有二级酶解物出料口。

发酵浓缩装置包括依次连接的纳豆激酶发酵罐5和纳豆激酶浓缩罐6，纳豆激酶浓缩罐6内设有用于过滤浓缩纳豆激酶发酵液的发酵液超滤膜18，纳豆激酶发酵罐5的进料口与第二级酶解装置4的出料口连接。发酵液超滤膜优选采用中空纤维膜，中空纤维膜的孔径为10Kda。为了便于通气进行合适的发酵处理，上述生产系统还包括用于对纳豆激酶发酵罐曝气的曝气机构，曝气机构包括曝气泵15、曝气管和设于纳豆激酶发酵罐内的曝气头16，曝气泵通过曝气管与曝气头连接。曝气泵通过控制器控制启停，便于智能化控制。

该生产系统还包括真空冷冻干燥机和干燥用输送管，通过控制器控制泵将超滤浓缩后的浓缩液导入真空冷冻干燥机内，之后通过控制器真空冷冻干燥机进行工作，完成浓缩液的真空冷冻干燥，便于得到纳豆激酶粉末。

微量元素检测装置包括微量元素检测仪、待测液输送管和输送泵，输送泵通过待测液输送管将纳豆激酶发酵罐内的发酵液导入微量元素检测仪内进行检测。本实用新型中，通过控制器控制输送泵的启停，当控制输送泵工作后，发酵液经过待测液输送管输送到微量元素检测仪内，通过微量元素检测仪检测发酵液中微量元素的含量，由此判断该发酵液中富含哪些微量元素。当需要某一些微量元素含量增加或者需要添加某些缺失的微量元素时，可以在第一级酶解罐上设置配液罐20，配液罐内用于盛放含有所需要微量元素的溶液，配液罐通过配液输送管与第一级酶解罐连接，打开阀门，即可使配液罐内的溶液经过配液输送管流入第一级酶解罐内。

上述生产系统还设有分别检测控制反应过程中第一级酶解装置2及第二级酶解装置内PH值的PH检测仪，通过将实时的检测信号传递至控制器，当其PH值偏离设定的正常值范围时，控制器控制向第一级酶解罐或是第二级酶解罐内补充添加相应的稀盐酸溶液或是氢氧化钠溶液以调整PH值到设定值，保证正常有效的酶解反应，提高反应效率。

三酶一酵富微纳豆激酶的生产方法，包括如下步骤：

步骤一、先将原料与唾液淀粉酶混合，之后导入第一级酶解装置；

步骤二、在第一级酶解装置内导入胃蛋白酶进行一级酶解反应；

步骤三、将一级酶解反应过滤后的液体导入第二级酶解装置，并在第二级酶解装置内加入胰蛋白酶进行二级酶解反应；

步骤四、将二级酶解反应后的料体导入纳豆激酶发酵罐进行发酵；

步骤五、将纳豆激酶发酵罐发酵后的发酵液导入纳豆激酶浓缩罐进行浓缩，之后将浓缩液经真空冷冻干燥后，即得。

本实用新型的三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统及方法，采用合理的结构设计及仿生酶解的方法，将原料酶解后，使得其中的微量元素及有益物质导入纳豆激酶发酵罐中进行协同发酵，提高了纳豆激酶中的微量元素含量，该生产系统适用性强，具有较好的应用前景。

实施例2

本实施例与实施例1的不同点在于，储料罐设置搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶片，储料罐的顶端可以设置进料口，通过连接接料管将糜状物或者液体物料导入，在储料罐底端可以设置出料泵和出料口，通过出料泵将储料罐内搅拌均匀的料体经输料管导入第一级酶解装置内。此时的储料罐是针对糜状物或者液体物料进行的设置，无需进行破碎处理。

实施例3

本实施例与实施例1的不同点在于，第二级酶解罐包括内腔和外壳，内腔与外壳之间为密闭的空腔结构，上述保温结构包括恒温循环水箱、输水泵、第一进水管和出水管，输水泵将恒温循环水箱内的热水通过第一进水管从空腔结构的底端泵入，并通过连接空腔结构顶端的出水管循环回流入恒温循环水箱中。

为了避免恒温水箱内的水出现过少而影响整个保温系统的进行，恒温循环水箱内设有液位传感器，且恒温循环水箱通过第二进水管与外接水源连接，第二进水管上设有进水阀。进水阀优选采用单向阀。

优选的，恒温循环水箱内设有温度传感器，温度传感器与第一输水泵电连接。通过温度传感器采集恒温循环水箱内的水温，若温度低于反应温度时，通过恒温循环水箱对内部的水进行加热处理，当达到第二级酶解罐所需要的酶解反应温度时，通过控制器控制第一输水泵将循环水箱内的热水导入第二级酶解罐的空腔结构内，实现水浴保温处理。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，包括微生物酶解装置、依次连接的储料罐、第一级酶解装置和第二级酶解装置，储料罐、第一级酶解装置及第二级酶解装置均与微生物酶解装置连接，其特征在于：所述生产系统还包括用于发酵及浓缩生产纳豆激酶的发酵浓缩装置和用于检测发酵浓缩装置中发酵液的微量元素检测装置，第一级酶解装置通过第二级酶解装置与发酵浓缩装置连接。

2.根据权利要求1所述三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，其特征在于：所述发酵浓缩装置包括依次连接的纳豆激酶发酵罐和纳豆激酶浓缩罐，纳豆激酶浓缩罐内设有用于过滤浓缩纳豆激酶发酵液的发酵液超滤膜，纳豆激酶发酵罐的进料口与第二级酶解装置的出料口连接。

3.根据权利要求2所述三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，其特征在于：所述微量元素检测装置包括微量元素检测仪、待测液输送管和输送泵，输送泵通过待测液输送管将纳豆激酶发酵罐内的发酵液导入微量元素检测仪内进行检测。

4.根据权利要求2所述三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，其特征在于：所述生产系统还包括用于对纳豆激酶发酵罐曝气的曝气机构，曝气机构包括曝气泵、曝气管和设于纳豆激酶发酵罐内的曝气头，所述曝气泵通过曝气管与曝气头连接。

5.根据权利要求1所述三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，其特征在于：所述微生物酶解装置包括唾液淀粉酶发酵罐体、胃蛋白酶发酵罐体和胰蛋白酶发酵罐体，分别通过唾液淀粉酶输送管、胃蛋白酶输送管及胰蛋白酶输送管连接至储料罐、第一级酶解装置和第二级酶解装置，所述储料罐的出料口与第一级酶解装置连接。

6.根据权利要求1所述三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，其特征在于：所述储料罐设有料体破碎腔和料体导出腔，料体破碎腔设有用于破碎料体的破碎机构，破碎机构包括破碎电机、破碎转轴和破碎叶片，破碎电机的输出端通过破碎转轴与破碎叶片连接，所述料体导出腔内的破碎料体通过推送装置推送至第一级酶解装置内，进行一级酶解反应，所述推送装置包括推送电机、推送转轴和设于推送转轴上的推送叶片。

7.根据权利要求2所述三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，其特征在于：所述第一级酶解装置包括第一级酶解罐、设于第一级酶解罐内的搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶片，搅拌电机通过搅拌轴与搅拌叶片连接，所述第一级酶解罐上设有盐酸存储罐，盐酸存储罐内设有调节第一级酶解罐内pH值的稀盐酸。

8.根据权利要求7所述三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，其特征在于：所述生产系统还包括配液罐和配液输送管，配液罐通过配液输送管与第一级酶解罐连接。

9.根据权利要求1所述三酶一酵富微纳豆激酶的生产系统，其特征在于：所述第二级酶解装置包括第二级酶解罐、设于第二级酶解罐内的酶解反应管道，所述酶解反应管道上设有一级酶解物进料口和连通胰蛋白酶输送管的胰蛋白酶输料口。