RU2633501C1 - Установка для получения соевого белкового изолята - Google Patents
Установка для получения соевого белкового изолята Download PDFInfo
- Publication number
- RU2633501C1 RU2633501C1 RU2016128004A RU2016128004A RU2633501C1 RU 2633501 C1 RU2633501 C1 RU 2633501C1 RU 2016128004 A RU2016128004 A RU 2016128004A RU 2016128004 A RU2016128004 A RU 2016128004A RU 2633501 C1 RU2633501 C1 RU 2633501C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protein
- raw materials
- container
- decanter
- proteins
- Prior art date
Links
- 229940071440 soy protein isolate Drugs 0.000 title claims abstract description 8
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 101
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 101
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000006920 protein precipitation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 8
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 claims description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 210000003666 myelinated nerve fiber Anatomy 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 6
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 80
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 14
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 13
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 11
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 9
- 108010073771 Soybean Proteins Proteins 0.000 description 8
- 229940001941 soy protein Drugs 0.000 description 8
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 6
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 6
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 5
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000003295 industrial effluent Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000008934 Muscle Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010074084 Muscle Proteins Proteins 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000021120 animal protein Nutrition 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- CJWQYWQDLBZGPD-UHFFFAOYSA-N isoflavone Natural products C1=C(OC)C(OC)=CC(OC)=C1C1=COC2=C(C=CC(C)(C)O3)C3=C(OC)C=C2C1=O CJWQYWQDLBZGPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002515 isoflavone derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 235000008696 isoflavones Nutrition 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000751 protein extraction Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 235000013580 sausages Nutrition 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
- A23J3/14—Vegetable proteins
- A23J3/16—Vegetable proteins from soybean
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
- A23J1/14—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from leguminous or other vegetable seeds; from press-cake or oil-bearing seeds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
- A23K10/33—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from molasses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
- C07K1/36—Extraction; Separation; Purification by a combination of two or more processes of different types
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
- A23J3/14—Vegetable proteins
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
- A23L2/52—Adding ingredients
- A23L2/66—Proteins
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
- Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production
Abstract
Изобретение относится к пищевой промышленности, а более конкретно к производству продуктов из бобов сои, в частности к получению соевого белкового изолята. Установка для получения соевого белкового изолята содержит соединенные трубопроводами узел дозирования сырья, узел его измельчения, емкость для замачивания сырья, патрубки ввода сырья, воды, щелочи, жидкостей процесса и вывода продуктов, устройства для экстракции сырья, декантеры для отделения экстракта и клетчатки, емкость для кислотного осаждения белка, декантер для отделения белка, емкость для промывки белка, декантер для отделения промытого белка, устройство для сушки белка и устройство для упаковки готового продукта. Установка снабжена размещенным перед емкостью для замачивания сырья гравитационно-турбулентным смесителем, вихревым смесителем, системой выпаривания и емкостью для конденсата. Вихревой смеситель расположен перед емкостью для кислотного осаждения белков. Трубопроводы отвода конденсата подсоединены к узлу для измельчения сырья, к емкости для замачивания сырья, к устройству для повторной экстракции сырья и емкости для промывки белка. Трубопроводы отвода жидкостей процесса из декантера для отделения клетчатки и декантера для отделения промытого белка подсоединены к гравитационно-турбулентному смесителю. Гравитационно-турбулентный смеситель может быть выполнен в виде вертикальной трубы с размещенной внутри нее спиралью, а патрубки ввода сырья, воды, щелочи и жидкостей процесса расположены в верхней части трубы. Вихревой смеситель установлен в трубопроводе перед емкостью для кислотного осаждения белков и представляет собой спиральную воронку. Установка может быть дополнительно снабжена узлами для стабилизации, модификации и пастеризации белков, установленными перед устройством для сушки. Изобретение обеспечивает повышение выхода высокомолекулярного белка за счет обеспечения качественной подготовки сырья, сокращения времени пребывания сырья на стадиях экстракции, использования в процессе всех жидкостей после осаждения и промывки белков. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к производству продуктов из бобов сои, в частности к получению соевого белкового изолята (SPI), и может быть использовано в пищевой промышленности, для нужд мясоперерабатывающей, хлебопекарной и кондитерской индустрии, а также в косметологии, фармацевтике; при производстве продуктов детского и спортивного белкового питания, пищевых добавок, высокоэнергетических напитков, в кормах для животных.
Необходимость развития производства продуктов из бобов сои, в основном, обусловлена нехваткой животных белков для человечества. Ценность сои заключена в большом содержании обладающего высокими биологическими свойствами сбалансированного белка, который прекрасно усваивается организмом человека. Она богата аминокислотами, витаминами, фосфолипидами и изофлавонами - одним из наиболее активных компонентов в соевых белках. Они снижают риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и понижают содержание холестерина в сыворотке крови.
Соевый белок используют в колбасных изделиях для замены дорогостоящего миофибриллярного мышечного белка, для производства эмульсий из низкосортного мяса, для снижения содержания жира в рецептуре без ухудшения органолетических характеристик готового продукта. Высокие функционально-технологические свойства изолированного белка в сочетании с повышенной биологической ценностью и многовариантностью технологического применения делают этот продукт очень актуальным при решении вопросов производства продуктов для здорового образа жизни.
Существует много технологических процессов и, соответственно, их аппаратурного оформления, получения изолятов соевых белков. Более предпочтительны технологии, которые основаны на дальнейшей переработке шрота, получаемого после экстракции масла из семян. Большинство соевых изолятов, поступающих на рынок, производят экстракцией, осаждением и нейтрализацией, проводимыми при заданных значениях pH, и последующей распылительной сушкой полученного продукта.
В данном изобретении авторами предложена установка для получения белкового изолята, где исходным сырьем может служить - "Белый лепесток" - обезжиренный гексаном соевый лепесток, полученный из пищевых сортов очищенных от оболочки соевых семян, международная аббревиатура (WF), со следующими показателями:
В вышеприведенной таблице важны два показателя: PDI и толщина лепестка, которые являются основными при переработке белого лепестка на соевые белковые изоляты.
Чем выше индекс растворимости белка (PDI - Protein Dissolubility Index), тем выше выход дорогостоящего изолята в технологическом процессе, и меньше - клетчатки, и наоборот. К сожалению, этот показатель не всегда стабилен из-за неоднородности сырья, поступающего на переработку, а выход изолята прямо пропорционально зависит от этого показателя. Стандартные требования к исходному сырью в общепринятых технологиях переработки белого лепестка на изолированные белки сводятся к тому, что индекс растворимости PDI не должен быть ниже 80, а толщина лепестка не должна превышать 1 мм, в противном случае соевая мука сбивается в труднорастворимые комки.
Предлагаемая установка позволяет работать с сырьем - белым лепестком и/или с его отходами с низкой или высокой растворимостью сырья - растворимость которого PDI - от 55 до 95, при толщине хлопьев от 0,2 мк до 1 мм.
Одной из основных проблем, возникающих при получении соевых белковых изолятов, является проблема низкого выхода дорогостоящего соевого изолята в технологическом процессе. Кроме того, стандартные технологи получения соевого изолированного белка, как правило, сопрягаются с большим потреблением воды, а также огромным количеством промышленных стоков.
Это влечет за собой дополнительные затраты на строительство заводских очистных сооружений, значительно увеличивает расход энергоносителей для прямого нагрева постоянно поступающей в технологический цикл свежей воды, температура которой равна температуре окружающей среды 18-20°С.
Известны технологические линии для производства текстуратов белка, в которых после разделения центрифугированием твердой и жидкой фаз последнюю направляют на повторное использование для приготовления новой порции суспензии при измельчении жмыха, что позволяет уменьшить расход воды (пат. РФ №2195129, 2001)
Однако коэффициент полезного действия такого приема по отношению к затратам на получение продукта крайне незначителен.
Наиболее близким к предложенной является установка для получения соевого белкового изолята, выполненная в соответствии с технологией, описанной в пат. РФ №2233097, 2000, содержащая соединенные трубопроводами узел дозирования сырья, узел его измельчения, емкость для замачивания сырья, патрубки ввода сырья, воды, щелочи, жидкостей процесса и вывода продуктов, устройства для экстракции сырья, декантеры для отделения экстракта и клетчатки, емкость для кислотного осаждения белка, декантер для отделения белка, емкость для промывки белка, декантер для отделения промытого белка, устройство для сушки белка и устройство для упаковки готового продукта.
В данном источнике для создания условий выделения белка из твердого вещества перед экстракцией и во время ее используют ферменты, а также применяют жесткие условия экстракции, что ведет к большим повреждениям белка. Такие соевые изоляты не пригодны для производства пищевых продуктов, их можно использовать только в косметическом производстве.
Из описанного источника известна также подача надосадочной жидкости после осаждения белков на стадии экстракции для уменьшения потерь белка и экономии воды, однако подготовку сырья и его растворение осуществляют либо с помощью воды, либо с помощью раствора щелочи.
Между тем исследования авторов показали, что использование надосадочной жидкости (сыворотки), состоящей из остаточных растворенных сахаров и минералов и твердой фазы, содержащей в себе осажденные белки, на стадии подготовки сырья и его растворения позволяет сократить время растворения (замачивания) сырья, повысить однородность смеси, увеличить выход белка за счет повышения его экстрагируемости, а также снизить количество потребляемой воды.
Задачей настоящего изобретения является создание установки для получения соевого белкового изолята, в которой технологический процесс происходит при многократном уменьшение количества потребляемой воды (в 2,5 раза), при отсутствии сточных вод, и позволяющей, кроме того, сократить потери белка на основных стадиях процесса.
Техническим результатом изобретения является сокращение расхода воды на 80%, экономия энергоресурсов, необходимых для нагрева воды до температуры процесса, поскольку возврат жидкой фазы происходит при температуре процесса - 55°С, а вода вновь поступающая, как правило, имеет температуру 20°С.
Жидкая фракция после промывки в целях экономии воды и энергоресурсов поступает в рецикл для использования в процессе замачивания сырья. В результате использования ее в рецикле удается сократить использование свежей воды до минимума, всего 10% свежей воды от общего количества. При этом поступающие 10% свежей воды позволяют исключать максимальную концентрацию минералов, сахаров и других микроэлементов в жидких фазах, которая могла бы ухудшить химико-физические свойства процессов.
Техническим результатом изобретения является также повышение выхода высокомолекулярного белка, за счет обеспечения качественной подготовки сырья, сокращения времени пребывания сырья на стадиях экстракции, использованию в процессе практически всех жидкостей после осаждения и промывки белков. При этом в качестве сырья могут быть использованы отходы белого лепестка, экстрагировать белок из которых в других случаях не удается.
Предлагаемая установка по производству белковых изолятов предусматривает таким образом «чистую» технологию, т.е. полное отсутствие промышленных стоков, что позволит, с одной стороны, сэкономить существенные средства на утилизации сывороточных вод и строительстве очистных сооружений, с другой стороны, значительно сократит объем водопотребления в технологическом процессе и, в третьих, позволит производить высококачественный соевый изолят.
Общая потребность в водной подпитке составит около 5000 литров в час.
Установка рассчитана на 330 рабочих дней в году, 24 часа в сутки при производительности в час (может варьироваться в зависимости от состава сырья):
- сырье на экстракцию - 2,5 тонны,
- выход изолята - 1000 кг,
- выход диетической клетчатки - 670 кг,
- выход мелассы (50% влажность) - 1700 кг.
Для решения вышеобозначенной технической задачи установка для получения соевого белкового изолята, содержащая соединенные трубопроводами узел дозирования сырья, узел его измельчения, емкость для замачивания сырья, патрубки ввода сырья, воды, щелочи, жидкостей процесса и вывода продуктов, устройства для экстракции сырья, декантеры для отделения экстракта и клетчатки, емкость для кислотного осаждения белка, декантер для отделения белка, емкость для промывки белка, декантер для отделения промытого белка, устройство для сушки белка и устройство для упаковки готового продукта, дополнительно снабжена размещенным перед емкостью для замачивания сырья гравитационно-турбулентным смесителем,
вихревым смесителем, расположенным перед емкостью для кислотного осаждения белков,
системой выпаривания и емкостью для конденсата,
при этом трубопроводы отвода конденсата подсоединены к узлу для измельчения сырья, к емкости для замачивания сырья, к устройству для повторной экстракции сырья и емкости для промывки белка, а трубопроводы отвода жидкостей процесса из декантера для отделения клетчатки и декантера для отделения промытого белка подсоединены к гравитационно-турбулентному смесителю.
Предпочтительно, что гравитационно-турбулентный смеситель выполнен в виде вертикальной трубы с размещенной внутри нее спиралью, а патрубки ввода сырья, воды, щелочи и жидкостей процесса расположены в верхней части трубы.
Предпочтительно, что вихревой смеситель установлен в трубопроводе перед емкостью для кислотного осаждения белков и представляет собой спиральную воронку.
Предпочтительно, что установка дополнительно снабжена узлами для стабилизации, модификации и пастеризации белков, установленными перед устройством для сушки.
Водно-щелочная обработка сырья в гравитационно-турбулентном смесителе, выполненном в виде вертикальной трубы с размещенной внутри нее спиралью, с патрубками ввода сырья, воды, щелочи и жидкостей процесса, расположенными в верхней части трубы, позволяет осуществить полноценное замачивание сырья и получить таким образом сырье однородной формы и одинакового удельного веса, что важно, т.к. сырье в этом случае поступает на экстракцию в виде абсолютно однородной массы, со стабильным показателем pH и полностью готовым к экстрагированию белков. В итоге, это позволяет выделить дополнительно 5-7% высокомолекулярного дорогостоящего белка. При этом, в верхней части вертикальной трубы на начальном этапе обеспечивается соотношение сырье/жидкость 1:2, а не 1/10, как в известных установках, что сокращает общие затраты воды.
Подсоединение трубопроводов отвода жидкостей процесса из декантера для отделения клетчатки и декантера для отделения промытого белка к гравитационно-турбулентному смесителю позволяет жидкую фазу, образующуюся в процессе выделения белков, подавать в начало технологического цикла для растворения и активизации экстрагируемых свойств поступающего на обработку сырья. Это дает возможность значительно снизить потребление воды (на 80%), и в тоже время с помощью содержащихся в жидкой фазе белков и сахаров, смешанных с щелочным раствором, максимально активировать экстрагируемые свойства сырья.
Перед этапом кислотного осаждения осуществляют предварительное смешивание жидкой фазы с кислотой в трубопроводе с помощью вихревого смесителя, установленного в трубопроводе перед емкостью для кислотного осаждения белков и представляющего собой спиральную воронку.
Это позволяет снизить pH экстракта до изоэлектрической точки уже в самом потоке, и в емкости кислотного осаждения не происходит колебаний значения pH от уровня РН 4.5 - изоэлектрической точки соевых белков. Тем самым белок полноценно выпадает в осадок, и при последующем декантировании высокомолекулярные белки полностью отделяются от минералов, сахаров, а также других небелковых соединений. На практике это приводит к повышенному выходу дорогостоящего белка на 3-4% и сокращению расхода воды за счет отсутствия дополнительной подготовки расходного раствора кислоты.
Снабжение установки системой выпаривания и емкостью для конденсата, причем трубопроводы отвода конденсата подсоединены к узлу для измельчения сырья, к емкости для замачивания сырья, к устройству для повторной экстракции сырья и емкости для промывки белка, позволяет сократить потери воды на этих операциях и увеличить выход белка за счет активации экстрагируемых свойств сырья. Кроме того, это дополнительно позволяет выпускать ценный кормовой продукт - соевую мелассу, которая используется в производстве комбикормов.
Снабжение установки узлами для стабилизации, модификации и пастеризации белков, установленными перед устройством для сушки, позволяет придать конечному продукту заданные функциональные свойства и получить высушенный продукт (изолят) в порошкообразной форме с содержанием влаги около 5%.
Предлагаемая установка показана на чертеже фиг. 1, где:
1 - узел дозирования сырья
2 - узел измельчения сырья с патрубком подвода конденсата (на чертеже не показан)
3 - гравитационно-турбулентный смеситель с патрубками подвода жидкостей процесса (на чертеже не показаны)
4 - емкость для замачивания сырья с патрубком подвода конденсата (на чертеже не показан)
5 - устройство для экстракции сырья
6 - декантер для отделения экстракта
7 - устройство для повторной экстракции сырья
8 - узел обработки суспензии паром
9 - вакуумная емкость для понижения температуры суспензии
10 - декантер для отделения клетчатки
11 - сборник клетчатки
12 - емкость для кислотного осаждения белка
13 - декантер для отделения белка
14 - емкость для промывки белка
15 - декантер для отделения промытого белка
16 - емкость для стабилизации влажности и pH
17 - емкость для окончательной стабилизации
устройство для пастеризации, включающее паровой диффузор для стерилизации - 18 и гомогенизатор - 19
20 - вакуумная емкость для понижения температуры белка
21 - устройство для сушки белка
22 - устройство для упаковки готового продукта
23 - емкость для хранения мелассы
24 - система выпаривания
25 - вихревой смеситель
26 - емкость для конденсата
Установка работает следующим образом
Посредством узла дозирования сырья 1 необходимое количество сырья (например, белого лепестка с индексом растворимости PDI - от 55 до 95, при толщине белого лепестка или его отходов от 0,1 мк до 1,5 мм) подают в узел измельчения сырья 2, куда через соответствующие патрубки (патрубки ввода сырья, воды, щелочи, жидкостей процесса и вывода продуктов на чертеже не показаны) подают воду, раствор щелочи, пеногаситель и конденсат из емкости для конденсата 26. В процессе замачивания добавляют пеногаситель, так как возможно образование большого количества пены. В качестве пеногасителя возможно использование FOAM BLAST 300K.
Щелочь NaOH (10%-98%) разводят в воде для увеличения уровня pH и улучшения растворимости белка.
Затем измельченную массу подают в верхнюю часть гравитационно-турбулентного смесителя 3 в гравитационный закрученный поток для замачивания поступающего сырья без образования комков. Туда же поступает жидкости процесса из декантера для отделения клетчатки 10 и декантера для отделения промытого белка 15. Гравитационно-турбулентный смеситель 3 может быть выполнен любым известным способом, подходящим для получения гравитационного закрученного потока, но предпочтительно представляет собой вертикальную трубу с размещенной внутри нее спиралью (на чертеже не показан).
Затем вся эта масса, уже смешанная и обработанная при гравитационном падении, поступает в емкость для замачивания сырья 4 примерно на 40 минут; затем подается в емкость для экстракции сырья 5 при температуре (48°С - 65°С) и pH (6,8-8,8), влажности 90%. Время экстракции от 2 минут до 40 минут, в зависимости от технологического баланса процесса. Осадка жидкой фазы нет.
Из емкости для экстракции сырья 5 суспензию подают в декантер для отделения экстракта 6 (жидкой фазы, содержащей экстрагированный белок и водорастворимые белки и сахара) от твердой фазы (содержащей нерастворимые углеводы - в основном клетчатку и непроэкстрагированные белки).
Экстракт проходит через вихревой смеситель 25 (куда подается кислота HCL), установленный в трубопроводе перед емкостью для кислотного осаждения белков 12. Вихревой смеситель 25 может быть выполнен любым известным способом, подходящим для получения закрученного потока, но предпочтительно представляет собой спиральную воронку (на чертеже не показана).
В емкость для кислотного осаждения белков 12 экстракт подают при pH, соответствующем изоэлектрической точке соевых белков. Для достижения уровня pH в интервале 4,45-4,55 в раствор добавляют соляную кислоту HCL.
Предварительное смешивание жидкой фазы с кислотой уже в трубопроводе с помощью вихревого смесителя 25 дает возможность равномерно понизить pH жидкой фазы уже на этапе движения в трубопроводе перед попаданием экстракта в емкость кислотного осаждения 12. Практическое преимущество такого введения кислоты приводит к тому, что в емкости кислотного осаждения 12 не происходит колебания значений pH от уровня изоэлектрической точки, равного 4.5. Этот уровень pH, контролируемый специальным сенсором (pHметром), известный как изоэлектрическая точка соевых белков или уровень минимальной растворимости белка, при которой примерно 85% растворимых белков выпадают в осадок (осаждаются) и могут быть отделены от растворимых сахаров и так называемых «сывороточных» белков.
Тем самым белок полноценно выпадает в осадок, и при последующем декантировании высокомолекулярные белки полностью отделяются от минералов и сахаров, а также других небелковых соединений. На практике это приводит к повышению выхода дорогостоящего белка на 3-4%.
Твердая фаза из декантора для отделения экстракта 6 подается в емкость для повторной экстракции 7, где она смешивается с водой и жидкостью процесса - конденсатом из емкости для конденсата 26 для дальнейшего более полного выделения остаточных белков и сахаров. Во время повторной экстракции дополнительно растворяется примерно 5-10% белков, не растворившихся при первой экстракции.
Параметры повторной экстракции: температура (48°С - 65°С) и pH (6,8-8,8), влажности 89-92%. Время экстракции от 2 минут до 40 минут, в зависимости от технологического баланса процесса. Осадок жидкой фазы 2-3%.
При снижении индекса растворимости PDI менее 75 (при котором уже возникают потери белка), который контролируют в режиме On-Lain спектрометром MATRIX-F, включается в работу система дополнительного «термического шокового демпинга» - узел обработки суспензии паром 8. Суспензию обрабатывают остро-насыщенным паром по всему поперечному сечению потока, чтобы обеспечить тщательное перемешивание и равномерное распределение температуры, что способствует резкому увеличению температурного режима с 60°С до (82°-102°)С. При этом давление в трубопроводе поддерживают (2,2-4,0) Bar в течение (0,5-2,5). Затем резко снижают температуру до 48°С - 65°С путем направления потока в вакуумную емкость для понижения температуры суспензии 9.
Это способствует усилению эффекта экстрагирования белка из клетчатки, который ранее не мог быть экстрагирован. Дальнейшее резкое снижение температуры экстракта до 48°С - 65°С за счет направления его в вакуумную емкость 9 позволяет избежать денатурации белка и также усиливает способность к экстрагированию. Это сохраняет стабильный выход белка при наличии высокой сорности сырья и низком индексе растворимости (PDI).
Затем суспензию подают в декантер для отделения клетчатки 10, где происходит отделение экстракта, содержащего дополнительно выделенные 5-7% водорастворимых белков и сахара, от твердой фазы (содержащей нерастворимые углеводы - в основном клетчатку и остатки водонерастворимых белков). Жидкую фазу - экстракт подают в гравитационно-турбулентный смеситель 3, а твердую (при влажности около 80%) подают в сборник клетчатки 11.
Из емкости для кислотного осаждения белков 12 осажденную суспензию выдерживают в течение определенного времени для созревания и «успокоения» белков и подают в декантер для отделения белка 13.
Из декантера для отделения белков 13 жидкую фазу (сыворотку) с влажностью 97% направляют в систему выпаривания 24, где ее влажность уменьшают до 50%, и она в виде соевой мелассы поступает в емкость для хранения мелассы 23 и на участок производства комбикормов.
Для производства высококачественного изолята с содержанием не менее 90% белка, сгусток осажденных белков подают в емкость для промывки белка 14 для более качественного удаления сахаров и минералов и в декантер для отделения промытого белка 15. Неконцентрированная сыворотка, состоящая из остаточных растворенных сахаров и минералов из декантера для отделения промытого белка 15 подается в гравитационно-турбулентный смеситель 3.
Осажденный белок может быть подвергнут нейтрализации, модификации, пастеризации, удалению бобового запаха. Для этого его подают в емкость для стабилизации влажности и pH 17 и в емкость для окончательной стабилизации 17; затем в устройство для пастеризации, включающее паровой диффузор для стерилизации - 18 и гомогенизатор - 19, после чего направляют в вакуумную емкость для понижения температуры белка 20, в устройство для сушки белка 21 и в устройство для упаковки готового продукта 22.
Используют распылительную сушку, а высушенный продукт (изолят) в порошкообразной форме с содержанием влаги около 5%, поступает на упаковку.
Характеристика и объем выпускаемого продукта.
Объем и характеристики потребляемых продуктов (в час):
Таким образом, предлагаемая установка позволяет осуществить «чистую» технологию, т.е. полное отсутствие промышленных стоков, что дает возможность, с одной стороны, сэкономить существенные средства на утилизации сывороточных вод и строительстве очистных сооружений, с другой стороны, значительно сократит объем водопотребления в технологическом процессе и, в третьих, дополнительно позволит выпускать ценный кормовой продукт - соевую мелассу.
Claims (4)
1. Установка для получения соевого белкового изолята, содержащая соединенные трубопроводами узел дозирования сырья, узел его измельчения, емкость для замачивания сырья, патрубки ввода сырья, воды, щелочи, жидкостей процесса и вывода продуктов, устройства для экстракции сырья, декантеры для отделения экстракта и клетчатки, емкость для кислотного осаждения белка, декантер для отделения белка, емкость для промывки белка, декантер для отделения промытого белка, устройство для сушки белка и устройство для упаковки готового продукта, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена размещенным перед емкостью для замачивания сырья гравитационно-турбулентным смесителем, вихревым смесителем, расположенным перед емкостью для кислотного осаждения белков, системой выпаривания и емкостью для конденсата, при этом трубопроводы отвода конденсата подсоединены к узлу для измельчения сырья, к емкости для замачивания сырья, к устройству для повторной экстракции сырья и емкости для промывки белка, а трубопроводы отвода жидкостей процесса из декантера для отделения клетчатки и декантера для отделения промытого белка подсоединены к гравитационно-турбулентному смесителю.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гравитационно-турбулентный смеситель выполнен в виде вертикальной трубы с размещенной внутри нее спиралью, а патрубки ввода сырья, воды, щелочи и жидкостей процесса расположены в верхней части трубы.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что вихревой смеситель установлен в трубопроводе перед емкостью для кислотного осаждения белков и представляет собой спиральную воронку.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена узлами для стабилизации, модификации и пастеризации белков, установленными перед устройством для сушки.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016128004A RU2633501C1 (ru) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Установка для получения соевого белкового изолята |
| PCT/RU2016/000878 WO2018013000A1 (en) | 2016-07-12 | 2016-12-15 | Soy protein isolate production plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016128004A RU2633501C1 (ru) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Установка для получения соевого белкового изолята |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2633501C1 true RU2633501C1 (ru) | 2017-10-12 |
Family
ID=58609941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016128004A RU2633501C1 (ru) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Установка для получения соевого белкового изолята |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2633501C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018013000A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706188C1 (ru) * | 2019-06-03 | 2019-11-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Устройство для получения белкового корма |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4443540A (en) * | 1980-05-09 | 1984-04-17 | University Of Illinois Foundation | Protein hydrolysis |
| RU2195129C1 (ru) * | 2001-05-16 | 2002-12-27 | ООО "Кропоткинские фермерские крестьянские хозяйства АККОР-АГРО" | Способ производства концентрата белкового растительного из соевого сырья |
| RU2233097C2 (ru) * | 1999-02-23 | 2004-07-27 | Вальдемар НОЙМЮЛЛЕР | Способ получения белкового изолята из содержащего белок вещества |
| RU2422035C2 (ru) * | 2005-09-21 | 2011-06-27 | Баркон Ньютрасайнс (Мб) Корп. | Способ получения белкового изолята канолы, включающий изоэлектрическое осаждение |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3728327A (en) * | 1972-04-10 | 1973-04-17 | Grain Processing Corp | Protein and method of extracting same from soybeans employing reverse osmosis |
| US4697004A (en) * | 1985-09-06 | 1987-09-29 | Bristol-Myers Company | Process for preparing low phytate soy protein isolate |
| US5936069A (en) * | 1995-12-06 | 1999-08-10 | Iowa State University Research Foundation | Process for producing improved soy protein concentrate from genetically-modified soybeans |
| US7332192B2 (en) * | 2004-12-17 | 2008-02-19 | Solae, Llc | Soy protein isolate |
| CN101642185B (zh) * | 2009-09-07 | 2012-05-02 | 哈高科大豆食品有限责任公司 | 一种注射型大豆分离蛋白及其制备方法 |
| EP2725911A4 (en) * | 2011-06-29 | 2015-03-04 | Solae Llc | DESSERT COMPOSITIONS CONTAINING SOYBEAN MILK PROTEINS ISOLATED FROM PROCESS FLOW |
-
2016
- 2016-07-12 RU RU2016128004A patent/RU2633501C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2016-12-15 WO PCT/RU2016/000878 patent/WO2018013000A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4443540A (en) * | 1980-05-09 | 1984-04-17 | University Of Illinois Foundation | Protein hydrolysis |
| RU2233097C2 (ru) * | 1999-02-23 | 2004-07-27 | Вальдемар НОЙМЮЛЛЕР | Способ получения белкового изолята из содержащего белок вещества |
| RU2195129C1 (ru) * | 2001-05-16 | 2002-12-27 | ООО "Кропоткинские фермерские крестьянские хозяйства АККОР-АГРО" | Способ производства концентрата белкового растительного из соевого сырья |
| RU2422035C2 (ru) * | 2005-09-21 | 2011-06-27 | Баркон Ньютрасайнс (Мб) Корп. | Способ получения белкового изолята канолы, включающий изоэлектрическое осаждение |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706188C1 (ru) * | 2019-06-03 | 2019-11-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Устройство для получения белкового корма |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018013000A1 (en) | 2018-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2975949B1 (en) | Method for protein extraction from oil seed | |
| CN107529781A (zh) | 制备食品级凝结的马铃薯浓缩蛋白的方法 | |
| RU2633501C1 (ru) | Установка для получения соевого белкового изолята | |
| CN107873942A (zh) | 一种分散凝胶型大豆蛋白及其生产方法 | |
| EP3193627B1 (en) | Method for producing an oil seed protein mix | |
| EP3537886B1 (en) | A method for the manufacture of a processed soy protein product | |
| CN104187790A (zh) | 一种豌豆蛋白粉及其在肉制品中的应用和生产方法 | |
| RU2591727C2 (ru) | Способ и установка для получения твердого продукта | |
| RU2612151C1 (ru) | Способ получения соевого белкового изолята | |
| CN105936841B (zh) | 米糠压榨制油方法 | |
| CN104745289A (zh) | 一种从高含油坚果酱泥中提取部分毛油的方法及系统 | |
| RU2709384C1 (ru) | Способ получения соевого изолированного белка | |
| RU2489027C1 (ru) | Способ получения молочно-растительного экстракта из клубней скорцонеры | |
| EP2018810A1 (en) | A process for producing soya milk in powder form and a plant for realising the process | |
| RU2735808C1 (ru) | Способ получения белковой кормовой добавки из вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений и линия для его осуществления | |
| RU2764298C1 (ru) | Система и способ переработки ядер из семян конопли | |
| RU2761654C1 (ru) | Способ переработки высокобелкового растительного сырья | |
| EP3537887A1 (en) | A processed protein product | |
| RU2391355C1 (ru) | Способ производства инулинсодержащего раствора из топинамбура | |
| RU2398472C1 (ru) | Способ комплексной переработки топинамбура | |
| RU2400491C1 (ru) | Способ получения инулинсодержащего раствора из топинамбура | |
| CN106858376A (zh) | 一种乌鸡骨粉的制备方法 | |
| CN1046660A (zh) | 一种猪骨汁粉的生产方法 | |
| RU2238280C1 (ru) | Способ получения крахмала | |
| RU2421468C1 (ru) | Способ производства инулинсодержащего раствора |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200713 |