一种梯度串联膜浓缩骨提取液的方法
【专利摘要】本发明公开了一种梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，包括：提供一微滤浓缩系统，微滤浓缩系统包括具有陶瓷膜过滤器的第一循环流路；利用第一循环流路对骨提取液进行微滤循环浓缩，得到微滤浓缩液；提供一级反渗透浓缩系统，一级反渗透浓缩系统包括具有一级反渗透膜过滤器的第二循环流路；利用第二循环流路对滤液进行一级反渗透循环浓缩，得到一级浓缩液；提供二级反渗透浓缩系统，二级反渗透浓缩系统包括具有二级反渗透膜过滤器的第三循环流路；利用第三循环流路对一级浓缩液进行二级反渗透循环浓缩，得到二级浓缩液。本发明在降低能耗的情况下达到浓缩骨提取液的目的，而且极大减少了骨提取液的营养和风味物质的损失。
【专利说明】
_种梯度串联膜浓缩骨提取液的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及食品加工领域，尤其涉及一种梯度串联膜浓缩骨提取液的方法。
【背景技术】
[0002] 我国每年产生大约1200万吨的大量可食性畜禽骨，占世界产量的30 %左右，折合 约200万吨动物蛋白，可满足7,500万人的年蛋白需求。畜禽骨中含有丰富的蛋白质、脂类、 矿物质等营养成分，具有很高的开发价值。
[0003] 骨产品的加工利用，可实现资源再利用，提升屠宰副产品价值。畜禽骨经过深加工 后，可开发出新型、天然、绿色、营养的食品添加剂，生产骨汤、骨素、骨粉等高营养骨类食 品，提高肉品加工企业的综合效益。但是，传统工艺中整个提取、真空浓缩、调和等过程均需 燃煤供应水蒸汽加热，能耗较大。尤其是在浓缩工段成为整个生产线中的能耗大户占到整 个生产线能耗的60%以上，而且在浓缩过程中大量蒸发产生的水蒸汽将鸡骨的风味物质带 走，造成品质降低。
【发明内容】
[0004] 针对上述技术问题，本发明提供了一种梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，通过利 用微滤-反渗透方法去除骨提取液中的水分，在降低能耗的情况下达到浓缩骨提取液的目 的，而且极大减少了骨提取液的营养和风味物质的损失，减轻骨提取液的胺味。
[0005] 本发明提供的技术方案为：
[0006] -种梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，包括：
[0007] 提供一微滤浓缩系统，所述微滤浓缩系统包括具有陶瓷膜过滤器的第一循环流 路;将骨提取液加入至所述第一循环流路，利用所述第一循环流路对骨提取液进行微滤循 环浓缩，直至将骨提取液浓缩至第一浓度，得到微滤浓缩液；
[0008] 提供一级反渗透浓缩系统，所述一级反渗透浓缩系统包括具有一级反渗透膜过滤 器的第二循环流路;所述陶瓷膜过滤器连接至所述第二循环流路，以将所述第一循环流路 的滤液输送至所述第二循环流路；利用所述第二循环流路对滤液进行一级反渗透循环浓 缩，直至将滤液浓缩至第二浓度，得到一级浓缩液；
[0009] 提供二级反渗透浓缩系统，所述二级反渗透浓缩系统包括具有二级反渗透膜过滤 器的第三循环流路;所述第二循环流路选择性地连通至所述第三循环流路，以在得到一级 浓缩液后，连通至所述第三循环流路，将一级浓缩液输送至所述第三循环流路;利用所述第 三循环流路对一级浓缩液进行二级反渗透循环浓缩，直至将一级浓缩液浓缩至第三浓度， 得到二级浓缩液。
[0010]优选的是，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述第一循环流路还包括 第一循环罐，所述第一循环罐用于预先装入所述骨提取液，并用于在微滤循环浓缩结束时 贮存微滤浓缩液。
[0011]优选的是，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述第二循环流路还包括 第二循环罐;所述陶瓷膜过滤器连接至所述第二循环罐，并在微滤循环浓缩过程中持续地 向所述第二循环罐输送滤液，待所述第二循环罐内滤液达到一定液位时，第二循环流路再 开始对滤液进行一级反渗透循环浓缩。
[0012] 优选的是，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述第二循环罐选择性地 连通于所述一级反渗透膜过滤器或者所述第三循环流路，其中，所述第二循环流路先连通 于所述一级反渗透膜过滤器，待得到一级浓缩液时，所述第二循环罐再连通至所述第三循 环流路。
[0013] 优选的是，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述第三循环流路包括第 三循环罐，所述第二循环罐选择性地连通至所述第三循环罐，以在得到一级浓缩液后，连通 至所述第三循环罐，将一级浓缩液输送至所述第三循环罐，所述第三循环罐用于在二级反 渗透浓缩结束时贮存二级浓缩液。
[0014] 优选的是，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述一级反渗透浓缩系统 中，一级反渗透膜过滤器的膜进口压力为1.5~3Mpa，滤液温度为50~80°C;所述二级反渗 透浓缩系统中，二级反渗透膜过滤器的膜进口压力为1.5~3Mpa，一级浓缩液温度为50~80 Γ。
[0015]优选的是，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述陶瓷膜过滤器中的陶 瓷膜的支撑体材质为α-Al203，膜材料为Zr02，支撑体具有37个通道，通道直径为2.6~ 2 · 8mm，膜孔径为5~50nm，膜进口压力0 · 3~0 · 6Mpa〇
[0016] 优选的是，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述骨提取液为经过除渣、 除油以及过滤之后得到的骨提取液。
[0017] 本发明所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法利用陶瓷膜过滤器进行微滤，再利 用两级反渗透膜过滤器除去骨提取液中的水分，达到浓缩的目的。此方法完全代替了传统 真空浓缩方法，采用低能耗的膜分离技术取代传统需燃煤供应水蒸气加热浓缩的方法，达 到了降低能耗，节能减排的目的。同时，本发明在浓缩过程中降低骨提取液中营养和风味的 损失，减轻真空浓缩过程中产生的胺味。本发明改进了原有生产工艺，降低了生产成本，提 高了产品质量。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的流程图。
[0019] 图2为本发明所述的微滤浓缩系统的结构示意图。
[0020] 图3为本发明所述的两级反渗透浓缩系统的结构示意图。
[0021] 图4为鸡骨提取液中蛋白分子分布规律。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。
[0023] 如图1、图2和图3所示，本发明提供一种梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，包括:提 供一微滤浓缩系统，所述微滤浓缩系统包括具有陶瓷膜过滤器的第一循环流路;将骨提取 液加入至所述第一循环流路，利用所述第一循环流路对骨提取液进行微滤循环浓缩，直至 将骨提取液浓缩至第一浓度，得到微滤浓缩液;提供一级反渗透浓缩系统，所述一级反渗透 浓缩系统包括具有一级反渗透膜过滤器的第二循环流路;所述陶瓷膜过滤器连接至所述第 二循环流路，以将所述第一循环流路的滤液输送至所述第二循环流路;利用所述第二循环 流路对滤液进行一级反渗透循环浓缩，直至将滤液浓缩至第二浓度，得到一级浓缩液;提供 二级反渗透浓缩系统，所述二级反渗透浓缩系统包括具有二级反渗透膜过滤器的第三循环 流路;所述第二循环流路选择性地连通至所述第三循环流路，以在得到一级浓缩液后，连通 至所述第三循环流路，将一级浓缩液输送至所述第三循环流路;利用所述第三循环流路对 一级浓缩液进行二级反渗透循环浓缩，直至将一级浓缩液浓缩至第三浓度，得到二级浓缩 液。
[0024]本发明结合微滤浓缩系统和两级反渗透浓缩系统对骨提取液进行梯度浓缩，从而 得到满足要求的浓缩产物。
[0025]经过研究发现，骨提取液含有分子量大于lOKDa的蛋白肽、分子量介于0~lOKDa的 蛋白肽以及水分子(如图4所示）。本发明先利用陶瓷膜过滤器将分子量大于lOKDa的蛋白肽 截留下来，即采用微滤浓缩系统对骨提取液进行微滤循环浓缩，骨提取液被浓缩至第一浓 度，得到微滤浓缩液。但微滤浓缩系统的滤液中仍然含有有效的营养物质，为了保留这一部 分营养物质（即分子量介于〇~lOKDa的蛋白肽），再对滤液进行两级反渗透浓缩。滤液先进 入一级反渗透浓缩系统，由一级反渗透膜过滤器进行一级反渗透循环浓缩，直至滤液浓缩 至第二浓度，废液为纯水，可以排出；一级浓缩液被第二循环流路输送至第三循环流路中， 由二级反渗透膜过滤器进行二级反渗透循环浓缩，待达到第三浓度，则可以得到二级浓缩 液，废液也为废水，可以再利用或者排出。微滤浓缩液和二级浓缩液一起组成了本发明的浓 缩产物，浓缩产物可以进行后续工序，加入食盐调和，并杀菌后包装。
[0026] 在一个优选的实施例中，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述第一循 环流路还包括第一循环罐，所述第一循环罐用于预先装入所述骨提取液，并用于在微滤循 环浓缩结束时贮存微滤浓缩液。
[0027] 在一个优选的实施例中，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述第二循 环流路还包括第二循环罐;所述陶瓷膜过滤器连接至所述第二循环罐，并在微滤循环浓缩 过程中持续地向所述第二循环罐输送滤液，待所述第二循环罐内滤液达到一定液位时，第 二循环流路再开始对滤液进行一级反渗透循环浓缩。
[0028] 在一个优选的实施例中，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述第二循 环罐选择性地连通于所述一级反渗透膜过滤器或者所述第三循环流路，其中，所述第二循 环流路先连通于所述一级反渗透膜过滤器，待得到一级浓缩液时，所述第二循环罐再连通 至所述第三循环流路。
[0029] 在一个优选的实施例中，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述第三循 环流路包括第三循环罐，所述第二循环罐选择性地连通至所述第三循环罐，以在得到一级 浓缩液后，连通至所述第三循环罐，将一级浓缩液输送至所述第三循环罐，所述第三循环罐 用于在二级反渗透浓缩结束时贮存二级浓缩液。
[0030] 在一个优选的实施例中，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述一级反 渗透浓缩系统中，一级反渗透膜过滤器的膜进口压力为1.5~3Mpa，滤液温度为50~80°C; 所述二级反渗透浓缩系统中，二级反渗透膜过滤器的膜进口压力为1.5~3Mpa，一级浓缩液 温度为50~80 °C。
[0031] 在一个优选的实施例中，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述陶瓷膜 过滤器中的陶瓷膜的支撑体材质为α-Α12〇 3,膜材料为Zr02,支撑体具有37个通道，通道直径 为2 · 6~2 · 8mm，膜孔径为5~50nm，膜进口压力0 · 3~0 · 6Mpa。
[0032] 在一个优选的实施例中，所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法中，所述骨提取 液为经过除渣、除油以及过滤之后得到的骨提取液。具体通过静置分离的方法去除油脂和 残渣，之后过200-250目过滤，以除去骨提取液中粒径较大的杂质，防止坚硬的微粒对后期 膜浓缩造成损害。
[0033] 骨提取液的制备过程为:选取新鲜骨为原料，经破骨机破碎后冲洗干净;将预处理 后的骨按照料水比1:1.5~2加入到提取罐内，在0~0.310^的压力下经过30~12〇11^11热压 抽提后得到初步的骨提取液;初步的骨提取液压抽至静置分离罐中，除去较大的骨渣等杂 质，并进行油水分离得到较为纯净的骨提取液(即本发明所采用的待浓缩的骨提取液）。
[0034] 以下结合图2和图3在一个实施例中对本发明所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的 方法进行详尽地说明。
[0035] 如图1所示，整个工艺过程分为二个阶段:微滤浓缩阶段和反渗透浓缩阶段。其中 微滤浓缩阶段使用陶瓷膜系统完成;反渗透浓缩阶段使用一级反渗透膜系统和二级反渗透 膜系统完成。两套系统共同构成了完整的膜浓缩工艺系统。
[0036]图2中，第一循环罐3上方的箭头代表原料流向。骨提取液2000L先进入到第一循环 罐3中，骨提取液经过初级过滤器1，在第一高压栗2的作用下进入到陶瓷膜过滤器中。该实 施例采用串联的一级陶瓷膜过滤器4和二级陶瓷膜过滤器5。浓缩所得液体回到第一循环罐 3内，一级陶瓷膜过滤器4和二级陶瓷膜过滤器5的滤液则进入至第二循环罐6内。经过微滤 循环浓缩，第一循环罐3内的骨提取液最终会浓缩成微滤浓缩液736L，则所得滤液为1231L。
[0037] 当第二循环罐6的料液达到一定液位后，启动料液栗7，滤液在料液栗7和第二高压 栗8的作用下输送至一级反渗透膜过滤器9。一级反渗透膜过滤器9过滤所产生的R0纯水收 集后回用，而浓缩所得液体则回到第二循环罐6。经过一级反渗透循环浓缩，第二循环罐6内 的滤液最终被浓缩成具有第二浓度的一级浓缩液。图2中右侧位于上方的指向左侧的箭头 代表经一级反渗透膜过滤器浓缩的液体流向，图2中右侧位于下方的指向右侧的箭头代表 离开第二循环罐的液体流向。图3中左侧位于上方指向左侧的箭头代表经一级反渗透膜过 滤器浓缩的液体流向，图3中左侧位于下方指向右侧的箭头代表离开第二循环罐的液体流 向。图3中位于中间的箭头代表从一级反渗透膜过滤器排出的纯水流向。
[0038] 当获得具有第二浓度的一级浓缩液后，切换阀门，并且在料液栗7的作用下将一级 浓缩液输送至第三循环罐10,并且在第三高压栗11的作用下，将第三循环罐10内的一级浓 缩液再输送至二级反渗透膜过滤器12,进行浓缩过滤。二级反渗透膜过滤器12所产生的R0 纯水收集后回用，而浓缩所得液则回到第三循环罐10,如此循环操作直至第三循环罐内的 液体达到所需浓度，即得到二级浓缩液205L。图3右侧的上方的箭头代表从二级反渗透膜过 滤器排出的纯水流向，图3右侧下方的箭头代表需要回收的物料流向。
[0039] 表1为本发明与现有技术的对比数据，从表1可知，本发明相对于现有技术大幅度 地降低了运行成本。
[0040] 表1三效浓缩与膜浓缩节能效益对比表
[0041]
[0042] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1. 一种梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，其特征在于，包括： 提供一微滤浓缩系统，所述微滤浓缩系统包括具有陶瓷膜过滤器的第一循环流路;将 骨提取液加入至所述第一循环流路，利用所述第一循环流路对骨提取液进行微滤循环浓 缩，直至将骨提取液浓缩至第一浓度，得到微滤浓缩液； 提供一级反渗透浓缩系统，所述一级反渗透浓缩系统包括具有一级反渗透膜过滤器的 第二循环流路;所述陶瓷膜过滤器连接至所述第二循环流路，以将所述第一循环流路的滤 液输送至所述第二循环流路;利用所述第二循环流路对滤液进行一级反渗透循环浓缩，直 至将滤液浓缩至第二浓度，得到一级浓缩液； 提供二级反渗透浓缩系统，所述二级反渗透浓缩系统包括具有二级反渗透膜过滤器的 第三循环流路;所述第二循环流路选择性地连通至所述第三循环流路，以在得到一级浓缩 液后，连通至所述第三循环流路，将一级浓缩液输送至所述第三循环流路;利用所述第三循 环流路对一级浓缩液进行二级反渗透循环浓缩，直至将一级浓缩液浓缩至第三浓度，得到 二级浓缩液。2. 如权利要求1所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，其特征在于，所述第一循环流 路还包括第一循环罐，所述第一循环罐用于预先装入所述骨提取液，并用于在微滤循环浓 缩结束时贮存微滤浓缩液。3. 如权利要求1或2所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，其特征在于，所述第二循 环流路还包括第二循环罐;所述陶瓷膜过滤器连接至所述第二循环罐，并在微滤循环浓缩 过程中持续地向所述第二循环罐输送滤液，待所述第二循环罐内滤液达到一定液位时，第 二循环流路再开始对滤液进行一级反渗透循环浓缩。4. 如权利要求3所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，其特征在于，所述第二循环罐 选择性地连通于所述一级反渗透膜过滤器或者所述第三循环流路，其中，所述第二循环流 路先连通于所述一级反渗透膜过滤器，待得到一级浓缩液时，所述第二循环罐再连通至所 述第三循环流路。5. 如权利要求4所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，其特征在于，所述第三循环流 路包括第三循环罐，所述第二循环罐选择性地连通至所述第三循环罐，以在得到一级浓缩 液后，连通至所述第三循环罐，将一级浓缩液输送至所述第三循环罐，所述第三循环罐用于 在二级反渗透浓缩结束时贮存二级浓缩液。6. 如权利要求5所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，其特征在于，所述一级反渗透 浓缩系统中，一级反渗透膜过滤器的膜进口压力为1.5~3Mpa，滤液温度为50~80°C;所述 二级反渗透浓缩系统中，二级反渗透膜过滤器的膜进口压力为1.5~3Mpa，一级浓缩液温度 为 50 ~8(TC。7. 如权利要求5所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，其特征在于，所述陶瓷膜过滤 器中的陶瓷膜的支撑体材质为α-Α120 3 ,膜材料为Zr02,支撑体具有37个通道，通道直径为 2 · 6~2 · 8mm，膜孔径为5~50nm，膜进口压力0 · 3~0 · 6Mpa。8. 如权利要求5所述的梯度串联膜浓缩骨提取液的方法，其特征在于，所述骨提取液为 经过除渣、除油以及过滤之后得到的骨提取液。
【文档编号】A23L33/00GK105831734SQ201610178717
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】张春晖, 贾伟, 李侠, 孙圳, 岳鉴颖
【申请人】中国农业科学院农产品加工研究所