專利名稱：甘薯蛋白熱沉法提取工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于農產品加工和食品生物技術領域，具體是一種甘薯蛋白熱沉法提取工藝，適用于薯類淀粉加工中同時提取或從細胞液中提取甘薯蛋白。
背景技術：
我國是世界上種植甘薯最多的國家，除部分用于鮮食和加工一些甘薯小食品外，還有部分甘薯被用于生產甘薯淀粉、粉絲和粉條等食品。目前，在淀粉加工過程中，甘薯蛋白往往被作為廢水而被排放掉。這不僅使企業周圍環境受到嚴重污染，而且還造成了資源的極大浪費。甘薯蛋白是甘薯塊根中除淀粉以外的第二大營養物質，其中80%的甘薯蛋白質都是可溶性的，極具開發應用價值。中國專利公開了一種《甘薯蛋白及其生產技術》，其專利號為CN200410068964. 6，是從甘薯中分離提取蛋白產品，其組成蛋白質為60 90%，水分占3 14%，粗脂肪1 6%，粗纖維0. 1 3%，灰分為0. 1 3%，其蛋白粉末主要由三種不同分子量構成分別為22000、31000和50000。該發明是一種快速簡單分離提取甘薯蛋白生產技術，用粉碎、過濾、離心、沉淀、上清液調至PH3. 5 6，再經膜透析、干燥處理得到蛋白粉末。中國專利還公開了《一種從甘薯中連續提取甘薯淀粉、甘薯蛋白、膳食纖維的工藝》，專利號為200810234538，其工藝為甘薯先粉碎、磨碎、壓榨，使甘薯渣、細胞液分離，再將甘薯渣的清洗液與細胞液合并后，分離出淀粉乳后的濾液截留分子量為5000-10000進行超濾，濃縮，干燥得甘薯粗蛋白。中國專利號為200310104159的發明是一種紫色甘薯中的花色素和粘蛋白的提取工藝，采用以下步驟鮮甘薯或甘薯干粉一清洗一粉碎一酸性水溶液浸提一沉淀為淀粉和薯渣一上清液加食用絮凝劑沉淀其中的蛋白質和多糖一過濾一濾液過柱一酸性甲醇洗脫—減壓濃縮一真空干燥或噴霧干燥一成品。中國專利號為200610112009. 7的《一種從紅薯廢水中制取紅薯粘液蛋白的方法》，是將紅薯廢水在常溫和一定的真空度下經過粗濾和微濾(膜分離)，分別得到濾餅，將兩次濾餅合并，進行冷凍干燥或真空干燥，經粉碎機粉碎得到粉狀紅薯粘液蛋白。以上這些專利技術雖各有特點，但也存在一定不足之處，主要表現在
1)采用膜透析、超濾技術，進行甘薯蛋白的分離濃縮，設備投資大，技術要求高，造價成本增大；
2)提取過程中采用絮凝劑，對于甘薯蛋白產品質量會有一定影響。
發明內容
本發明的目的正是針對上述現有技術所存在的問題而專門提供的一種甘薯蛋白熱沉法提取工藝，可在甘薯淀粉生產中同時提取甘薯蛋白而形成淀粉、蛋白的聯產提取工藝，也可直接從提取淀粉后的細胞液中實施本發明。本發明所依據的科學原理在于首先是利用蛋白和淀粉等其他物質的比重不同，用蝶片分離機分離提純；再利用蛋白的可溶性和顆粒的大小，將細纖維除去，進一步提純；提純濃縮后，采用物理加熱方法，利用蛋白的高溫變性的特性將蛋白產生絮凝；而后進行濃縮，壓榨脫水，并進行干燥、篩分及后處理，獲得商品甘薯蛋白。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
本發明的甘薯蛋白熱沉法提取工藝，在生產甘薯淀粉的同時，對細胞液進行處理從中提取甘薯蛋白，具體步驟如下含有甘薯蛋白的細胞液首先進入預處理器，除去雜質后進入碟片分離機，將淀粉和蛋白分離開來，分離后的淀粉進行回收；分離出來的蛋白細胞液中含有可溶蛋白和不可溶蛋白，利用蛋白受熱變性原理提取蛋白。先將蛋白細胞液經過溫度為90 0C -100°C的蒸汽噴射式細胞液加熱器進行變性處理，之后變成絮狀，變成絮狀的蛋白液經過高溫維持罐，該罐的溫度保持在90°c-95°c。3-10分鐘后，進入降溫冷卻箱進行冷卻至溫度40°C -60°C，然后進入絮凝沉淀罐中。甘薯蛋白在絮凝沉淀罐中互相凝聚、自行沉淀濃縮。濃縮后的蛋白絮團經過壓濾脫水，而后進入氣流干燥系統加以干燥后，即為甘薯蛋白粉廣品。在本發明中，濃縮后的蛋白絮團壓濾脫水是通過板框壓濾機完成的。該甘薯蛋白熱沉法提取工藝可以與現有甘薯淀粉生產工藝結合以形成甘薯淀粉、甘薯蛋白同時提取聯產工藝。前期工序和甘薯淀粉的程序是一樣的。主要工序由如下幾部分組成，原料輸送、清洗、破碎銼磨、纖維分離、淀粉精制和蛋白分離，前者成為精制淀粉乳，后者為含有甘薯蛋白的細胞液。而后淀粉乳進行脫水、干燥、篩分冷卻，最后包裝成商品淀粉。細胞液則按照本發明的上述步驟提取甘薯蛋白，克服了現有淀粉生產中由于細胞液處理量大，回收困難而隨意排放，成為廢水污染環境的現狀。該提取工藝也可以對現行的甘薯淀粉生產廠的細胞液廢水進行處理，從中回收提取甘薯蛋白。本發明中所使用的蒸汽噴射式細胞液加熱器包括蒸汽噴嘴段、筒狀混合段和錐形擴散段構成。本裝置采用射流原理，利用高壓蒸汽對細胞液進行加熱并進行輸送，沒有運動部件。在蒸汽噴嘴段，高壓蒸汽在通過噴嘴時瞬間噴出，將蒸汽的勢能轉化為動能，形成高速蒸汽射流。高壓蒸汽射流向前運動時，在噴嘴的周圍和蒸汽射流的后方周圍形成負壓。由于負壓作用，吸引或帶動細胞液一同噴出。在筒狀混合段，蒸汽射流呈發散狀與攜帶的細胞液充分混合，進行熱量交換和能量交換，細胞液速度不斷增加，溫度不斷升高。當細胞液溫度達到90-10(TC時，甘薯蛋白質開始變性，陸續開始產生絮凝。進入擴散段后，細胞液繼續進行能量交換，動能逐漸轉化為勢能(壓力能)，加熱后的細胞液被排出噴射器。本發明中的絮凝沉淀罐可以按圓周或陣列布置4-6個罐，每個罐上從上至下設有多個閥門，可用閥門控制各個罐依次進料、排放；也可采用PLC進行程序控制。
本發明的優點如下
1)采用銼磨機對甘薯進行銼磨粉碎，細胞破碎徹底，蛋白和淀粉顆粒分離完全；
2)采用碟片分離機對蛋白和淀粉顆粒進行分離，可以做到完全徹底；
3)采用蒸汽噴射式細胞液加熱器對甘薯蛋白進行變性處理，沒有運動部件，保證連續生產；
4)不添加絮凝劑等化學品，無污染，減少后續處理難度；
5)工藝技術成熟，可以形成工業化生產能力。
圖1是本發明的工藝流程框圖2是本發明的工藝流程設備連接示意圖2中1、細胞液罐；2、泵；3、預處理器；4、離心機；5、蛋白液罐；6、泵；7、蒸汽噴射式細胞液加熱器；8、保溫罐；9、冷卻塔；10、風機；11、絮凝沉淀罐；12、螺桿泵；13、板框壓濾機；14、氣流干燥機；15、分級篩；16、包裝機；17、干燥風機。
圖3是本發明的蒸汽噴射式細胞液加熱器示意圖；圖3中1-1噴嘴段；2-2混合段；3-3擴散段
1-1為噴嘴段，高壓蒸汽在此段將壓力能轉化為動能，形成高速射流，在噴嘴周圍和射流后面周圍形成負壓，吸引細胞液或帶動細胞液一同運動；
2-2為混合段，高壓蒸汽在此段與細胞液充分混合，兩種流體進行動量及能量交換，細胞液速度增加，溫度不斷提高，當細胞液溫度達到90-100°C時，甘薯蛋白質開始變性，陸續開始產生絮凝；
3-3為擴散段，兩股流體繼續進行能量交換，將動能轉化為壓力能，逐漸被蓄積。而后，加熱后的細胞液排出噴射器。
圖4是本發明的絮凝沉淀罐的示意參見圖4 由閥門控制每個罐從上到下依次排放，先排清水，最后排放絮凝蛋白水。
圖5是圖4的俯視圖。圖中可以根據需要按圓周或陣列布置4-6個罐，用閥門控制各個罐依次進料、排放，也可采用PLC進行程序控制。
具體實施例方式本發明以下結合附圖做進一步描述
參見圖1-5所示含有甘薯蛋白的細胞液首先從緩存罐(1)由泵(2)泵入預處理器(3)，除去大部分雜質后，進入碟片分離機(4)分離。分離機的作用是將細胞液中的蛋白等輕相與淀粉等重相分離開來。淀粉之類的重相進行回收，與精制淀粉乳匯合一起進入下道板框壓濾機脫水，然后干燥成為商品淀粉。由碟片分離機分離出來的含有蛋白等輕相的細胞液中含有多數的可溶蛋白和不可溶蛋白。分離出來的蛋白液在蛋白液罐(5)經過泵(6)被送入蒸汽噴射式細胞液加熱器(7)進行變性處理。變性原理是當蛋白質受到外界因素作用時，蛋白質分子結構從有規則的排列變成不規則排列，其物理性質也發生改變，即蛋白質發生變性。變性蛋白質在水中的溶解度較小且以沉淀的形式從溶液中析出。在蒸汽噴射式細胞液加熱器(7)中，甘薯蛋白遇到高溫(90°C -100°C)后會變成絮狀，變成絮狀的蛋白液在高溫維持罐(8)，該罐的溫度保持在90°C _95°C，經過一段時間(3-lOmin)后，進入到降溫冷卻箱(9)進行冷卻(至溫度40°C -60°C)0然后來到絮凝沉淀罐(11)，層層的絮凝使甘薯蛋白互相凝聚，再次被濃縮。絮凝沉淀罐可以根據需要按圓周或陣列布置4-6個罐，用閥門控制各個罐依次進料、排放，也可采用PLC進行程序控制。每個罐也由閥門控制從上到下依次排放，先排清水，最后排放絮凝蛋白絮團。濃縮后的蛋白絮團，被螺桿泵(12)送入板框過濾機(13)進行壓濾脫水。壓濾過后的蛋白基本成固態狀，其水分在40%左右。濕蛋白在脈沖式氣流干燥系統(14)中快速進行干燥，干燥過后的甘薯蛋白成為水分小于7%的粉末狀物質，由篩分機(15)對蛋白粉進行篩分，然后按要求進行包裝。
權利要求
1.一種甘薯蛋白熱沉法提取工藝，其特征在于在生產甘薯淀粉的同時，對細胞液進行處理從中提取甘薯蛋白，具體步驟如下含有甘薯蛋白的細胞液首先進入預處理器，除去雜質后進入碟片分離機，將淀粉和蛋白分離開來，分離后的淀粉進行回收；分離出來的蛋白細胞液中含有可溶蛋白和不可溶蛋白，利用蛋白受熱變性原理提取蛋白，先將該蛋白細胞液經過溫度為90°c -100°C的蒸汽噴射式細胞液加熱器進行變性處理，之后變成絮狀，變成絮狀的蛋白液經過高溫維持罐，該罐的溫度保持在90°C -95°C，3-10分鐘后，進入降溫冷卻箱進行冷卻至溫度40°C -60°C，然后進入絮凝沉淀罐中，甘薯蛋白在絮凝沉淀罐中互相凝聚、自行沉淀濃縮，濃縮后的蛋白絮團經過濾脫水，而后進入氣流干燥系統加以干燥即為甘薯蛋白粉產品。
2.根據權利要求1所述的甘薯蛋白熱沉法提取工藝，其特征在于濃縮后的蛋白絮團的過濾脫水步驟是通過板框過濾機完成的。
3.根據權利要求1所述的甘薯蛋白熱沉法提取工藝，其特征在于該甘薯蛋白熱沉法提取工藝與現有甘薯淀粉生產工藝結合以形成甘薯淀粉、甘薯蛋白同時提取聯產工藝。
4.根據權利要求1所述的甘薯蛋白熱沉法提取工藝，其特征在于該提取工藝可以對現行的甘薯淀粉生產廠的細胞液廢水進行處理，從中提取甘薯蛋白。
5.根據權利要求1中所述的甘薯蛋白熱沉法提取工藝，其特征在于所述蒸汽噴射式細胞液加熱器包括蒸汽噴嘴段、筒狀混合段和錐形擴散段構成；在蒸汽噴嘴段，高壓蒸汽在通過噴嘴時瞬間噴出，將蒸汽的勢能轉化為動能，形成高速蒸汽射流，高壓蒸汽射流向前運動時，在噴嘴的周圍和蒸汽射流的后方周圍形成負壓，吸引或帶動細胞液一同噴出；在筒狀混合段，蒸汽射流呈發散狀與攜帶的細胞液充分混合，進行熱量交換和能量交換，細胞液速度不斷增加，溫度不斷升高，當細胞液溫度達到90-100°C時，甘薯蛋白質開始變性，陸續開始產生絮凝；進入擴散段后，細胞液繼續進行能量交換，動能逐漸轉化為壓力能，加熱后的細胞液被排出噴射器。
6.根據權利要求1中所述的甘薯蛋白熱沉法提取工藝，其特征在于絮凝沉淀罐可以需要按圓周或陣列布置4-6個罐，通過閥門控制各個罐依次進料、排放，也可采用PLC進行程序控制；每個罐上從上至下設有多個閥門，控制料液從上到下依次排放。
全文摘要
一種甘薯蛋白熱沉法提取工藝，其特征在于提供了一種技術工藝，在生產甘薯淀粉的同時，對細胞液進行處理，從中提取甘薯蛋白，首先是利用蛋白和淀粉等其他物質的比重不同，用蝶片分離機分離提純，再利用蛋白的可溶性和顆粒的大小，將細纖維除去，進一步提純；提純濃縮后，采用物理加熱方法，利用蛋白的高溫變性的特性將甘薯蛋白變性并產生絮凝；而后進行濃縮，壓榨脫水，并進行干燥、篩分及后處理，獲得商品甘薯蛋白。本發明的突出特點在于(1)采用蒸汽噴射式細胞液加熱器對甘薯蛋白進行變性處理，沒有運動部件，保證連續生產；(2)不添加絮凝劑等化學品，無污染，減少后續處理難度；(3)工藝技術成熟，可以形成工業化生產能力。
文檔編號C07K14/415GK102558327SQ20121005235
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者王彥波 申請人:河南工業大學