CN219784695U - 一种青稞β-葡聚糖加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及青稞加工系统领域，公开了一种青稞β‑葡聚糖加工系统，包括预处理单元、提取单元、除杂单元、浓缩单元、醇沉单元、干燥粉碎单元，预处理单元用于对青稞进行脱皮处理，获得青稞米原料；除杂单元包括依次设置的卧螺离心机和碟片离心机。本技术方案克服了现有技术偏见，创造性的采用脱皮处理后的青稞米作为青稞β‑葡聚糖的提取原料，提升了青稞β‑葡聚糖的纯度和提取率。通过青稞β‑葡聚糖的加工系统进行优化，在除杂阶段，采用了卧螺离心机+碟片离心机的组合分离的方式，通过卧螺离心机除去提取液中的大颗粒杂质，再利用碟片离心机除去小颗粒杂质，能够避免杂质干扰青稞β‑葡聚糖的提取效果，进一步提升青稞β‑葡聚糖的纯度和提取率。

Description

一种青稞β-葡聚糖加工系统

技术领域

本实用新型涉及青稞加工系统领域，具体涉及一种青稞β-葡聚糖加工系统。

背景技术

青稞(拉丁学名：Hordeumvulgare Linn.var.nudum Hook.f.)，禾本科大麦属植物，为大麦的一种变种，是藏族常见的粮食作物，主要分布在西藏、青海、四川省甘孜和阿坝藏族自治州、甘肃省甘南藏族自治州以及云南、贵州的部分地区。青稞作为大麦的一种特殊类型，其营养成分也较水稻、小麦、玉米为高，是食用、饲用、酿造及药用兼用的作物。在粮食作物中，青稞具有高蛋白质、高纤维、高维生素、低脂肪、低糖等特点；其蛋白质含量为6.35％～21.00％，平均值为11.31％，高于小麦、水稻、玉米。淀粉含量为40.54％～67.68％，平均值为59.25％，普遍含有74％～78％支链淀粉，有些甚至高达或接近100％。粗脂肪为1.18％～3.09％，平均值为2.13％，比玉米和燕麦低，但高于小麦和水稻；它还含有降胆固醇作用的油酸、亚油酸、亚麻酸等；可溶性纤维和总纤维含量均高于其它谷类作物；青稞富含B族维生素、维生素C等；所含微量元素钙、磷、铁、铜、锌、锰、硒都高于玉米，其中，铁的含量高于小麦、水稻。

由于青稞是海拔3500米以上唯一生长成熟的一种作物，高海拔缺氧，高辐射，温度低，昼夜温差大的等极致的气候环境孕育了青稞的丰富的营养价值和保健功能。青稞中含有丰富的β-葡聚糖，其也是谷物中β-葡聚糖含量最高的一种作物，青稞β葡聚糖的含量约占青稞的3-5％之间。近年来对于β-葡聚糖的体内和体外研究显示，青稞β-葡聚糖可从吸附油脂、胆盐、胆固醇、抑制胰脂肪酶活性4个途径达到降血脂的效果，可增加MnSOD(锰超氧化物歧化酶)对血管生成的影响，对于预防缺血性重塑和心力衰竭有重要意义，研究还发现了其在免疫调节和抑制肿瘤细胞活性中也有重要作用。正因如此，近年来青稞及青稞β-葡聚糖越来越成为行业内的研发热点。在青稞β-葡聚糖的研究中，提取青稞β-葡聚糖始终效果欠佳，提取率不理想。因此，亟需开发一种新的青稞β-葡聚糖加工系统，来提升青稞β-葡聚糖的提取效果。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种青稞β-葡聚糖加工系统，以解决现有技术中的青稞β-葡聚糖加工系统提取青稞β-葡聚糖效果不理想的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种青稞β-葡聚糖加工系统，包括预处理单元、提取单元、除杂单元、浓缩单元、醇沉单元、干燥粉碎单元，预处理单元用于对青稞进行脱皮处理，获得青稞米原料；除杂单元包括依次设置的卧螺离心机和碟片离心机。

本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，针对现有技术中青稞β-葡聚糖提取效果不理想的问题进行反向原因分析：青稞β葡聚糖的含量约占青稞的3-5％，现有技术中，大量研究和文献报道青稞β-葡聚糖富含在青稞麸皮中，因此，前期的研发大多聚焦于以青稞麸皮为原料，研发的侧重也主要是探讨如何以青稞麸皮为原料来提高青稞β-葡聚糖提取率。但是通过前期大量的测试发现，青稞麸皮中青稞β-葡聚糖的含量约为2-3％，始终无法有更高的突破。发明人偶然尝试利用脱皮处理后的青稞米进行青稞β-葡聚糖的提取，结果发现每100克粉碎青稞米可得青稞β-葡聚糖6.3-8.8克之间，提取率约为50％。本方案中，预处理单元用于对青稞进行脱皮处理，脱去青稞的麸皮层及糊粉层，得到保留胚乳层的青稞米。而后利用提取单元对青稞米进行青稞β-葡聚糖的提取。经提取后获得的青稞β-葡聚糖水溶液是高粘液体，会给分离杂质造成很多困难，尤其是工业生产；同时溶液中杂质的比重和水很接近，给离心分离带来很大麻烦，造成生产出来的青稞β-葡聚糖的提取率低和纯度较低，这也是工业化生产青稞β-葡聚糖的技术难点。本方案在中除杂单元用于对青稞β-葡聚糖水溶液进行离心除杂，采用了卧螺离心机+碟片离心机的组合分离的方式，通过卧螺离心机除去提取液中的大颗粒杂质，再利用碟片离心机除去小颗粒杂质，能够避免杂质干扰青稞β-葡聚糖的提取效果，进而提升青稞β-葡聚糖的纯度和提取率。经除杂单元处理后，浓缩、醇沉、干燥粉碎即得青稞β葡聚糖粉末。

优选的，作为一种改进，预处理单元包括脱皮机和粉碎机，脱皮机内设置有砂辊和筛板，砂辊和筛板的距离为4.5-5.0mm，粉碎机将脱皮青稞米粉碎至60目。

本技术方案中，脱皮机分别用于青稞的脱皮以及脱皮后的粉碎工序，脱皮过程中，砂辊和筛板的距离对于脱皮效果具有一定影响，间距过大会导致脱皮不彻底甚至是无法脱皮；在合适的间距范围内，间距越小，脱皮效果越好，而间距过小会出现“闷机”问题，影响设备正常使用。粉碎机将脱皮青稞米粉碎至60目，便于提取。粉碎的目数越大，粒度越小，物料的比表面积增加会加速青稞β-葡聚糖的溶出，但是如果粒度太小(＞100目)，会增加分离的难度。

优选的，作为一种改进，提取单元包括提取罐，提取罐内设置有搅拌轴和搅拌叶片，且提取罐的罐壁上设置有加热层和温度调节面板。

本技术方案中，提取单元用于青稞β-葡聚糖的碱提，在提取阶段，通过温度调节面板可实现对提取罐的加热温度调节，以保证最佳的提取条件。

优选的，作为一种改进，浓缩单元包括浓缩罐，浓缩罐连接有真空泵。

本技术方案中，浓缩罐用于提取液的浓缩，通过在浓缩罐上连接真空泵，可实现减压浓缩，使得在较低温度条件下即可完成，避免高温浓缩对提取液的功能成分造成损坏和分解。

优选的，作为一种改进，醇沉单元包括醇沉罐，醇沉罐内设置有搅拌组件。

本技术方案中，醇沉罐可做为醇沉过程提供一个相对密闭的空间，通过在醇沉罐内设置搅拌组件，可实现乙醇与浓缩液的充分接触，进而保证醇沉效果。

优选的，作为一种改进，干燥粉碎单元包括依次设置的干燥箱和粉碎机，粉碎机内设置有筛网，筛网的目数为80目。

本技术方案中，干燥箱用于沉淀的干燥，干燥后即得固体的青稞β-葡聚糖，通过将其进行粉碎处理可得到粉末状的青稞β-葡聚糖。

优选的，作为一种改进，干燥箱为热风循环式干燥箱。

本技术方案中，热风循环式干燥箱加热均匀，能够保证干燥箱内待干燥物料被均匀脱水。

优选的，作为一种改进，还包括乙醇回收单元，乙醇回收单元为乙醇回收塔。

本技术方案中，每批次(100kg青稞米)青稞β-葡聚糖的可回收酒精的量为100-300kg，纯度约为50％，经过回收塔循环回收以后，可以得到95％的乙醇循环利用，废液排放量的酒精含量低于0.5％。在研发过程中，发明人也曾尝试使用减压回流的方式回收乙醇，但是得到的乙醇含量仅为70％左右，回收利用度低。

附图说明

图1为本实用新型实施例中青稞β-葡聚糖加工系统的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。若未特别指明，下述实施方式所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；所用的实验方法均为常规方法；所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。

说明书附图中的附图标记包括：预处理单元1、提取单元2、除杂单元3、浓缩单元4、醇沉单元5、干燥粉碎单元6、乙醇回收单元7。

实施例基本如附图1所示：一种青稞β-葡聚糖加工系统，包括预处理单元1、提取单元2、除杂单元3、浓缩单元4、醇沉单元5、干燥粉碎单元6和乙醇回收单元7。

预处理单元1用于青稞的脱皮，脱去胚芽、糊粉层、亚糊粉层，保留胚乳层，并将脱皮处理后的青稞米作为后续青稞β-葡聚糖提取的原料。预处理单元1包括脱皮机，本实施例中的脱皮机为苏州佐柱机械的VCW5A型脱皮机，脱皮过程中的参数条件为：电流：150、120，75A；流量：4.5吨/小时；风压0.7-0.8kpa；砂辊和筛板间距：4.5，5.0，5.0mm。

提取单元2用于对脱皮后的青稞米进行青稞β-葡聚糖的提取，提取单元2包括提取罐，提取罐内转动连接有搅拌轴，搅拌轴上沿其轴向固定有若干搅拌叶片，且提取罐的罐壁上设置有加热层和温度调节按钮，本实施例中的加热层为电加热层，利用温度调节按钮调节加热温度，其电路连接方式以及使用方式均为现有技术。提取时，取取100kg脱皮后的藏青25青稞米，加入1800kg的饮用水，而后加入饱和碳酸钠溶液将pH值调整到8.5-9.5，加热并搅拌，待温度达到45℃时，计时并提取2h，得提取液。

青稞β-葡聚糖提取液是高粘液体，会给分离杂质造成很多困难，尤其是工业生产；同时溶液中杂质的比重和水很接近，给离心分离带来很大麻烦，造成生产出来的青稞β-葡聚糖的提取率低和纯度较低，这也是工业化生产青稞β-葡聚糖的技术难点。除杂单元3用于对青稞β-葡聚糖提取液进行杂质分离，除杂单元3包括卧螺离心机和碟片离心机，通过LW350SD*1400型卧螺离心机除去提取液中的大颗粒杂质，再利用KZG-WL350D型碟片离心机除去小颗粒杂质。卧螺离心机处理的条件为：主机频率48Hz，副机频率44Hz，进料速度1000kg/h，转速3600r/min，使得液相中的固含量在5％以下，收集清液至缓冲罐内暂存。而后将缓冲罐内的清液通过碟片离心机进行二次离心，碟片离心机处理时的条件为：进料速度500kg/h，碟片转速7000r/min，排渣频率5min/次，当液相中的固含量2％以下时，开始收集清液。

浓缩单元4用于对离心除杂后的液相进行加热浓缩，浓缩单元4包括浓缩罐，浓缩罐连接有真空泵，通过真空泵实现减压浓缩，减压浓缩的条件为压力-0.06～-0.08MPa，温度60℃。

醇沉单元5用于对浓缩后的液相进行沉淀，醇沉单元5包括醇沉罐，醇沉罐的上部连通有进料管，醇沉罐的底部连通有出料管，出料管上设置有出料阀。切醇沉罐内转动连接有搅拌轴，搅拌轴上沿其轴向固定有若干搅拌叶片。在醇沉时，向浓缩的液相中加入等量的95％食用级乙醇，搅拌10min后，静置30min，静置后200目滤布过滤，清液回收。

干燥粉碎单元6用于对滤渣(青稞β-葡聚糖)进行干燥并粉碎，干燥粉碎单元6包括干燥箱，干燥箱为热风循环式干燥箱。在进行干燥时，将上层滤渣加入饮用水，搅拌10min后，静置30min，静置后用200目滤布过滤。干燥温度为60℃，干燥时间为4h。粉碎单元为粉碎机，粉碎机内设置有筛网，筛网的目数为80目，粉碎后即得青稞β-葡聚糖固体粉末。

乙醇回收单元7用于对工艺过程中使用的乙醇进行回收再利用，以达到降本的目的，本实施例中乙醇回收单元7包括乙醇回收塔，乙醇回收塔的型号为JH-400型。采用JH-400型乙醇回收塔进行乙醇的循环回收，得到纯度为95％的乙醇，可实现循环利用。

本技术方案克服了现有技术偏见，创造性的采用脱皮处理后的青稞米作为青稞β-葡聚糖的提取原料，提升了青稞β-葡聚糖的纯度和提取率。通过青稞β-葡聚糖的加工系统进行优化，在除杂阶段，采用了卧螺离心机+碟片离心机的组合分离的方式，通过卧螺离心机除去提取液中的大颗粒杂质，再利用碟片离心机除去小颗粒杂质，能够避免杂质干扰青稞β-葡聚糖的提取效果，进而提升青稞β-葡聚糖的纯度和提取率。采用本技术方案的工艺每100克粉碎青稞米可得青稞β-葡聚糖6.3-8.8克之间，提取率约为50％，在领域内具有重要应用意义和推广价值。

实验例一青稞β-葡聚糖原料优化实验

分别以青稞麸皮、含皮青稞米、脱皮青稞米I(脱去胚芽、糊粉层、亚糊粉层和部分胚乳层)、脱皮青稞米II(脱去胚芽、糊粉层、亚糊粉层)、脱皮青稞米III(脱去胚芽)为原料，采用实施例1的提取工艺提取青稞β-葡聚糖，并对青稞β-葡聚糖的纯度和提取率进行计算，结果如表1所示。提取率＝提取物的质量×β-葡聚糖的纯度/原始物料中β-葡聚糖的含量。

从表1数据可知，采用传统的青稞麸皮作为原料提取青稞β-葡聚糖，其提取率和纯度分别为36％和41％；利用含皮青稞米作为原料提取青稞β-葡聚糖，其提取率和纯度分别为38％和40％；而利用脱皮青稞米作为原料提取青稞β-葡聚糖，其提取率和纯度显著提升，且以脱皮青稞米I(脱去胚芽、糊粉层、亚糊粉层和部分胚乳层)、脱皮青稞米II(脱去胚芽、糊粉层、亚糊粉层)为最佳，青稞β-葡聚糖提取率和纯度均在50％以上。

表1

实验例二除杂方式的优化

本实验以脱皮青稞米I为原料，以除杂方式为变量，其余参数同实施例1不变的条件下，探究不同除杂方式对除杂效果及青稞β-葡聚糖提取效果的影响，具体实验设计及实验结果如表2所示。从表2数据可知，单独使用卧螺离心机能够将固形物含量降至5％，而采用本技术方案卧螺离心机与碟片离心机联合使用，可以将清液固形物含量降至2％以下，效果显著。而更换其他的过滤方式效果均欠佳。

其中，分离效果的评价标准如下：取离心后清液15ml置于离心管中，用台式离心机，转速6000转/分，离心5分钟，取出离心管观察离心管中下部的固形物占比，大于20％的定为差，5-20％定为较差，2-5％定为较好，小于2％以下定为好。

表2

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种青稞β-葡聚糖加工系统，其特征在于：包括依次设置的预处理单元、提取单元、除杂单元、浓缩单元、醇沉单元、干燥粉碎单元，所述预处理单元用于对青稞进行脱皮处理，获得青稞米原料，预处理单元包括依次设置的脱皮机和粉碎机；提取单元包括提取罐，除杂单元包括依次设置的卧螺离心机和碟片离心机，通过卧螺离心机除去提取液中的大颗粒杂质，再利用碟片离心机除去小颗粒杂质；浓缩单元包括浓缩罐，醇沉单元包括醇沉罐，干燥粉碎单元包括依次设置的干燥箱和粉碎机。

2.根据权利要求1所述的一种青稞β-葡聚糖加工系统，其特征在于：所述脱皮机内设置有砂辊和筛板，砂辊和筛板的距离为4.5-5.0mm；粉碎机将脱皮青稞米粉碎至60目。

3.根据权利要求2所述的一种青稞β-葡聚糖加工系统，其特征在于：所述提取罐内设置有搅拌轴和搅拌叶片，且提取罐的罐壁上设置有加热层和温度调节面板。

4.根据权利要求3所述的一种青稞β-葡聚糖加工系统，其特征在于：所述浓缩罐连接有真空泵。

5.根据权利要求4所述的一种青稞β-葡聚糖加工系统，其特征在于：所述醇沉罐内设置有搅拌组件。

6.根据权利要求5所述的一种青稞β-葡聚糖加工系统，其特征在于：所述干燥箱为热风循环式干燥箱。

7.根据权利要求6所述的一种青稞β-葡聚糖加工系统，其特征在于：粉碎机内设置有筛网，筛网的目数为80目。

8.根据权利要求7所述的一种青稞β-葡聚糖加工系统，其特征在于：还包括乙醇回收单元，所述乙醇回收单元为乙醇回收塔。