专利名称：对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法
技术领域：
本发明涉及一种生产植物蛋白的方法，特别是涉及一种用于对植物蛋白中的溶剂进行脱出和调质的方法。
背景技术：
我国是世界上人口最多的国家，食品业、饲养业蛋白的需求量很大，且不能自足。每年进口大豆5000多万吨，自产大豆1000多万吨，棉籽400万吨。另外，我国油菜籽、花生产量也位居世界的前列，另外还有玉米蛋白等。目前据分析，我国自产植物蛋白的需求至少在50%以上。蛋白是人体和动物的基本营养成分，进入体内后将构成人体的骨骼及机体的全部或大部，因此其生物转化率高低直接关系到蛋白的利用率。提高蛋白利用率的最为直接有效的办法就是防止蛋白质的变性，特别是深度变性。众所周知，蛋白质的结构分为四级，一般情况下，一级、二级变性，在生物转化过程中能够恢复，不影响对其吸收，而如果三级、四级变性，特别是四级变性了，将是不可逆的，生物转化受到影响。我国在蛋白加工方面近年来有突飞猛进的发展，蛋白产量世界第一，反应在其中脂肪脱出方面技术已臻成熟。存在的问题在蛋白的脱溶技术方面，将脱脂、脱毒过程中残留的溶剂脱出技术相对落后，蛋白变性普遍比较严重，影响了蛋白的生物转化率。蛋白的变性主要受几个因素影响:高温、高湿、脱溶时间和溶剂造成的溶剂变性。以棉籽蛋白为例，棉籽蛋白是棉籽脱溶、去壳后的棉仁经过溶剂脱脂并去除脱脂溶剂后形成的，蛋白的品质优良，接近于氨基酸分布最为合理的大豆蛋白，而且蛋白含量达到50% 55%，高于45%的大豆蛋白。但与大豆蛋白不同的是，棉籽蛋白中含有大量的有毒物质一棉酚，棉酚毒性大，生物致死率高，且可导致动物的不孕不育。过去，中国相对落后，技术上解决这个问题比较难，所以，流入市场的棉籽蛋白大多是含有大量棉酚(IOOOOppm以上)的产品。这种产品极大的影响了棉籽蛋白在饲料中的添加量，而代之的大量使用大豆蛋白、花生蛋白、菜籽蛋白及玉米蛋白等。用醇法脱酚可以很好的解决有毒棉酚的脱出问题，随之而来的就是脱酚后，蛋白料中即含有脱脂溶剂，又含有脱酚溶剂，需要同时予以脱溶。大量的单一或者混合溶剂，需要大量的热量形成的高温蒸发掉，蒸发的过程中，高温、高湿、蒸发时间等造成蛋白变性严重，一般在这个过程中，氢氧化钾溶解度下降惊人，达到30%左右，再加之预处理、脱脂、脱酚过程中氢氧化钾溶解度下降40%左右，棉蛋白的氢氧化钾溶解度仅为不到30%
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能源消耗低、蛋白变性率低、溶剂脱出率高的对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，按照以下步骤进行:A、采用烘干机对经过脱脂或脱酚浸出后的蛋白物料进行常压预脱溶，常压预脱溶温度控制:出料温度为65°C 70°C ；B、将进行常压预脱溶之后的蛋白物料送入干燥机中进行减压脱溶，减压脱溶温度控制:出料温度为78°C 83°C ;干燥机内的真空度为-0.060 -0.090MPa ；C、对进行减压脱溶之后的蛋白物料送入高真空状态下间接蒸汽加热进行预脱溶，真空度为-0.090MPa -0.099MPa ；D、对进行间接加热预脱溶之后的蛋白物料在高真空状态下通入直接蒸汽，使直接蒸汽与蛋白物料充分接触，直接蒸汽压力为0.015MPa 0.020MPa，真空度为-0.090MPa -0.099MPa ;直接蒸汽加热后进行间接蒸汽加热，间接蒸汽压力为0.2MPa 0.5MPa，真空度为-0.090MPa -0.099MPa,间接蒸汽加热后的蛋白物料温度为90°C 95 ；E、对间接蒸汽加热之后的蛋白物料进行热风调湿，经过调湿后的蛋白物料中水分的质量含量为7% 13%;热风调湿后立即进行冷却去水，经过冷却后的蛋白物料的温度为60V 65°C，其中水分的质量含量为6.5% 12.5%。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，还包括步骤F:将冷却去水后的蛋白物料通过气力输送送入蛋白包装车间，蛋白物料的温度降至40 V 45 °C，其中水分的质量含量降至6% 12%。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，其中所述步骤A中的烘干机为圆盘式烘干机，采用间接蒸汽加热。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，其中所述步骤B中的干燥机为带有抽真空设备的圆盘式烘干机，采用间接蒸汽加热。
本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，其中所述步骤E中蛋白物料在进行直接蒸汽加热时的物料厚度为200mm 400mm。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，其中所述步骤E中蛋白物料在热风调湿和冷却去水过程中的物料厚度为200mm 300mm ;热风调湿过程中的热风风压为IOOOPa 3000Pa ;冷却去水过程中的冷风风压为IOOOPa 3000Pa。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，其中所述步骤E中热风调湿是采用热风干燥或者在热风中加入雾化水分的方式调整蛋白物料中水分的含量。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，其中所述步骤F中气力输送的风压为6000Pa 8000Pa。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法与现有技术不同之处在于本发明脱溶调质方法首先对蛋白物料在常压下加热，进行预脱溶，使蛋白物料中溶剂的含量控制在45%左右，为后续的减压脱溶做准备；接下来将对蛋白物料在减压的环境下加热，进行减压脱溶后的溶剂残留可以达到20000ppm 30000ppm，为之后的终端脱溶和调质创造了条件；接着将蛋白物料输送入高真空的环境下加热，先利用间接蒸汽对蛋白物料进行加热预脱溶，接着使直接蒸汽逆流向上穿过物料，形成流化状态，在蒸汽和物料的流化状态下，残留溶剂的分气压增加了直接蒸汽这部分的分压值，实现了终端脱溶目的，然后再利用间接蒸汽加热蛋白物料，进一步脱出残留在物料中的溶剂。由于脱溶过程都是在高真空状态下进行的，使蛋白物料中的溶剂沸点降低，容易被脱出；蒸汽在高真空状态下温度低，蛋白变性率低，生物转化率高；蒸汽的消耗量低，一般能节省20% 30% ;脱溶后的物料温度在90 95 °C，溶剂残留量在1200ppm 一下。经过脱溶后的蛋白物料先在热风层进行干燥或调湿，使蛋白中的水分达到7%左右，然后在冷风层内进行冷却，用于控制蛋白的水分和色泽，使蛋白的色泽浅、感官好，且防止蛋白变性。下面结合附图对本发明的对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法作进一步说明。
图1为本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法的过程示意图；图2为终端脱溶调质机的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法包括按照以下步骤进行:A、常压预脱溶:将经过脱脂或脱酚浸出后的蛋白物料输送入圆盘式烘干机中，采用圆盘式烘干机对蛋白物料进行间接蒸汽加热，加热后的出料温度为65°C 70°C。B、减压脱溶:将进行常压预脱溶之后的蛋白物料送入带有抽真空设备的圆盘式烘干机中，采用间接蒸汽对蛋白物料进行加热，加热后的出料温度为78°C 83°C。与圆盘式烘干机相配套的抽真空设备可以采用液环真空泵或水喷射真空泵，能够达到真空度为-0.060 -0.090MPa。C、高真空预脱溶:对进行减压脱溶之后的蛋白物料送入高真空状态下间接蒸汽加热进行预脱溶，真空度为-0.090MPa -0.099MPa ；D、闻真空脱溶:将进行闻真空`预脱溶之后的蛋白物料在闻真空状态下通入直接蒸汽，蛋白物料的厚度为200mm 400mm，使蒸汽与蛋白物料直接接触，蒸汽逆流向上穿过物料，形成流化状态，直接蒸汽压力为0.015MPa 0.020MPa，真空度为-0.090MPa -0.099MPa。直接蒸汽加热后立即进行间接蒸汽加热，间接蒸汽压力为0.2MPa 0.5MPa，真空度为-0.090MPa -0.099MPa,间接蒸汽加热后的蛋白物料温度为90°C 95 。E、调质:对间接蒸汽加热之后的蛋白物料进行热风调湿，热风调湿过程中蛋白物料的厚度为200mm 300mm，风压为IOOOPa 3000Pa，如果蛋白物料中的水分含量低于要求值的情况下，通过连接在热风管道上的雾化装置向热风中均匀加入雾化水，经过调湿后的蛋白物料中水分的质量含量为7% 13%。热风调湿后立即利用冷风进行冷却去水，冷却去水过程中的物料厚度为200mm 300mm，冷风风压为IOOOPa 3000Pa，经过冷却后的蛋白物料的温度为60°C 65°C，其中水分的质量含量为6.5% 12.5%。F、气力输送:将冷却去水后的蛋白物料通过气力输送送入蛋白包装车间，气力输送的风压为6000Pa 8000Pa，蛋白物料的温度降至40°C 45°C，其中水分的质量含量降至6% 12%。为了实现步骤C、步骤D和步骤E，本发明申请人专门设计了一种终端脱溶调质机，其结构如图2所示，包括密封壳体1，密封壳体I内包括位于上部的间接加热预脱溶层2、位于中部的脱溶层和位于下部的调质层，间接加热预脱溶层2内自上而下设置有若干层汽提层料盘6，脱溶层包括直接蒸汽加热层和间接蒸汽加热层3，直接蒸汽加热层位于间接加热预脱溶层2的底部，间接蒸汽加热层3位于直接蒸汽加热层的下方，间接加热预脱溶层2和间接蒸汽加热层3分别设置有抽真空设备，抽真空设备可以根据要达到的真空度选择为以下形式中的一种:一级液环真空泵+ 二级罗茨真空泵(-0.090MPa)、一级液环真空泵+ 二级罗茨真空泵+三级罗茨真空泵(-0.095MPa)、一级液环真空泵+ 二级罗茨真空泵+三级罗茨真空泵+四级罗茨真空泵(-0.099MPa)、单级及多级蒸汽喷射真空泵(-0.09MPa -0.98MPa)或汽水串联真空泵(-0.096MPa)。间接加热预脱溶层2上端开设有进料口 4，直接蒸汽加热层下端设置有与间接蒸汽加热层3相连通的第一出料阀5，直接蒸汽加热层内设置有直接蒸汽盘25，直接蒸汽盘25上开设有若干蒸汽喷口，蒸汽喷口的直径为1.8 3.0mm,数量为1000 3000个，直接蒸汽盘25与密封壳体I上的蒸汽进口管道8相连通。间接蒸汽加热层3内自上而下设置有若干层间接蒸汽盘7，汽提层料盘6与间接蒸汽盘7通过管道与间接蒸汽进气管道和间接蒸汽乏汽出口管道相连通，间接加热预脱溶层2的顶部开设有直接蒸汽乏汽出口 9，通过直接蒸汽乏汽出口 9排出的蒸汽乏汽经过捕湿后通入高真空冷凝器。脱溶层内设置有竖直方向的主轴10，主轴10通过传动机构与驱动电机相连接，汽提层料盘6和间接蒸汽盘7的盘面上设置有刮刀，刮刀的内端与主轴10相连接，当主轴10在驱动电机带动下旋转时，盘面上的刮刀会将推动盘面上的蛋白物料绕主轴10转动，使物料从盘面的内孔或外缘处落入下一层盘面上。调质层包括位于上部的热风层11和位于下部的冷风层12，热风层11和冷风层12的高度不低于650mm。热风层11的上端通过第二出料阀13与间接蒸汽加热层3的底部相连通，热风层11的底部设置有与冷风层12相连通的第三出料阀14。热风层11的下部开设有热风进风口 15，上部开设有热风排风口 16，热风进风口 15通过空气换热器21与热风风机22相连通，空气换热器21的热源进风口通过管道与间接蒸汽乏汽出口管道相连通，热源出风口与锅炉相连通。热风风机22与空气换热器21之间的管道上连接有高压雾化装置23，设置高压雾化装置23的目的是为了当进入热风层11的蛋白物料中水分含量低于设定值时，通过高压雾化装置23向热风层11内的蛋白物料补充水分。冷风层12的下部开设有冷风进风口 17，上部开设有 冷风排风口 18，冷风进风口 17与冷风风机24相连通。冷风层12的底部开设的蛋白出料口 19上安装有第四出料阀20。蛋白出料口 19通过第四出料阀20连通有气力输送装置。为了保持脱溶层的真空度，第一、第二、第三、第四出料阀5、13、14、20采用闭风阀。实施例一:大豆浓缩蛋白的脱溶调质大豆经去杂后，进烘干塔中温调质，冷却后进破碎机破碎至4 6瓣，进风选器选出其中的豆皮，一般根据蛋白含量的不同，要求含皮指标1% 5%左右。脱皮后的大豆瓣进入软化工序软化，软化温度为75°C，软化时间大约30min，软化后去轧胚机轧胚，胚片厚度要求0.35mm，轧胚后入浸前的料胚称之为生胚，为了最大限度的萃取出料胚中的脂肪，生胚需要进行干燥，脱出其中的部分水分，改变油脂在料胚中的分布形态。然后送入脱脂浸出器脱脂，进入脱脂浸出器的料胚水分要求低于8%，温度60°C，粉末度低于10%。
脱脂浸出的参数:料胚:脱脂溶剂=1:1.1 (W/V)脱脂温度:58°C脱脂时间:120 180min湿柏残溶:30%(W/W)干基残油:小于1%。含有30%脱脂溶剂的料胚出脱脂浸出后，由输送机送入圆盘式烘干机，通过间接蒸汽加热，脱出部分溶剂，预脱溶出料温度控制在62 66°C。预脱溶后的物料通过输送机送入带有抽真空设备的圆盘式烘干机中，在真空的环境下，通过间接蒸汽加热，控制出料温度在66 68°C，真空度保持在不低于-0.090MPa进一步脱溶。然后将减压脱溶后的蛋白物料送入高真空终端脱溶调质机，在此阶段，真空度保持在:-0.095MPa (直接蒸汽加热)，-0.098MPa (间接蒸汽加热);直接蒸汽:0.015MPa
0.025MPa，间接蒸汽压力:0.2MPa 0.3MPa，脱溶后物料温度90 95°C。脱溶后的蛋白料迅速进入热风层进行调湿处理，热风调湿过程中蛋白物料的厚度为200mm 300mm，风量为IOOOmVh,风压为2000Pa，调湿后物料水分7%左右进入冷风层冷却去水，冷却去水过程中的物料厚度为20 0mm 300mm，冷风风量为1000m3/h，风压为2000Pa，冷却后出机温度控制在60°C，水分6.5%左右，最后由气力输送送入蛋白包装车间，气力输送的风量为IOOOOmVh,风压为6000Pa 8000Pa，期间温度降低至40°C，水分为6%左右。实施例二脱酚棉籽蛋白的脱溶调质光籽经过风力清籽机去杂，剥壳后筛分去除棉壳，仁中含壳控制在10% 15%进入软化工序软化，软化温度为75°C，软化时间大约30min，软化后去轧胚机轧胚，胚片厚度要求0.35mm，轧胚后入浸前的料胚称之为生胚，为了最大限度的萃取出料胚中的脂肪，生胚需要进行干燥，脱出其中的部分水分，改变油脂在料胚中的分布形态。然后送入脱脂浸出器脱月旨，进入脱脂浸出器的料胚水分要求低于8%，温度60°C，粉末度低于10%。脱脂浸出的参数:料胚:脱脂溶剂=1:1.0 (W/V)脱脂温度:55°C脱脂时间:120-180min湿柏残溶:30%(W/W)干基残油:小于1%。含有30%脱脂溶剂的料胚出脱脂浸出后，由输送机送入脱酚浸出器脱酚。脱酚浸出的参数:料胚:脱酚溶剂=1:0.5 (W/V)脱酚温度:45°C脱酌■时间:45_60min湿柏残溶:35% (W/W)，其中脱脂溶剂:脱酚溶剂=1:1 (W/W)游离棉酹含量:低于400ppm
脱酚后的湿柏进入预脱溶烘干机，通过间接蒸汽加热，脱出部分溶剂，预脱溶出料温度控制在65°C。预脱溶后的物料通过输送机送入减压脱溶干燥机，在真空的环境下间接加热，控制出料温度在80°C，真空度保持在不低于-0.090MPa进一步脱溶。最后进入高真空终端脱溶调质机，在此阶段，脱溶层真空度保持在:-0.095MPa (直接蒸汽加热);-0.098MPa (间接蒸汽加热)，直接蒸汽:0.015MPa 0.025MPa,直接蒸汽压力:0.2MPa 0.3MPa，脱溶后物料温度95 102°C。脱溶后的蛋白物料迅速进入热风层进行调湿处理，热风调湿过程中蛋白物料的厚度为200mm 300mm,风量为IOOOmVh,风压为2000Pa，调湿后物料水分7%左右进入冷风层冷却去水，冷却去水过程中的物料厚度为200mm 300mm，冷风风量为1000m3/h，风压为2000Pa，冷却后出机温度控制在60°C，水分6.5%左右，最后由气力输送送入蛋白包装车间，气力输送的风量为10000m3/h，风压为6000Pa 8000Pa，期间温度降低至40°C，水分为6%左右。除此之外，本发明的脱溶调质方法还可以对花生、菜籽、玉米蛋白进行脱溶调质处理。以上所述的实 施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，其特征在于:按照以下步骤进行: A、采用烘干机对经过脱脂或脱酚浸出后的蛋白物料进行常压预脱溶，常压预脱溶温度控制:出料温度为65°C 70°C ； B、将进行常压预脱溶之后的蛋白物料送入干燥机中进行减压脱溶，减压脱溶温度控制:出料温度为78°C 83°C ;干燥机内的真空度为-0.060 -0.090MPa ； C、对进行减压脱溶之后的蛋白物料送入高真空状态下间接蒸汽加热进行预脱溶，真空度为-0.090MPa -0.099MPa ； D、对进行间接加热预脱溶之后的蛋白物料在高真空状态下通入直接蒸汽，使直接蒸汽与蛋白物料充分接触，直接蒸汽压力为0.015MPa 0.020MPa,真空度为-0.090MPa -0.099MPa ;直接蒸汽加热后进行间接蒸汽加热，间接蒸汽压力为0.2MPa 0.5MPa，真空度为-0.090MPa -0.099MPa,间接蒸汽加热后的蛋白物料温度为90°C 95 ； E、对间接蒸汽加热之后的蛋白物料进行热风调湿，经过调湿后的蛋白物料中水分的质量含量为7% 13% ;热风调湿后立即进行冷却去水，经过冷却后的蛋白物料的温度为60V 65°C，其中水分的质量含量为6.5% 12.5%。
2.根据权利要求1所述的脱溶调质方法，其特征在于:还包括步骤F:将冷却去水后的蛋白物料通过气力输送送入蛋白包装车间，蛋白物料的温度降至40°C 45°C，其中水分的质量含量降至6% 12%。
3.根据权利要求1或2所述的脱溶调质方法，其特征在于:所述步骤A中的烘干机为圆盘式烘干机，采用间接蒸汽加热。
4.根据权利要求1或2所述的脱溶调质方法，其特征在于:所述步骤B中的干燥机为带有抽真空设备的圆盘式烘干机，采用间接蒸汽加热。
5.根据权利要求1或2所述的脱溶调质方法，其特征在于:所述步骤D中蛋白物料在通入直接蒸汽时的物料厚度为200mm 400mm。
6.根据权利要求1或2所述的脱溶调质方法，其特征在于:所述步骤E中蛋白物料在热风调湿和冷却去水过程中的物料厚度为200mm 300mm ;热风调湿过程中的热风风压为IOOOPa 3000Pa ;冷却去水过程中的冷风风压为IOOOPa 3000Pa。
7.根据权利要求1或2所述的脱溶调质方法，其特征在于:所述步骤E中热风调湿是采用热风干燥或者在热风中加入雾化水分的方式调整蛋白物料中水分的含量。
8.根据权利要求2所述的脱溶调质方法，其特征在于:所述步骤F中气力输送的风压为 6000Pa 8000Pa。
全文摘要
本发明的对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法涉及一种生产植物蛋白的方法。其目的是为了提供一种能源消耗低、蛋白变性率低、溶剂脱出率高的对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法。本发明对含有单一或混合溶剂的植物蛋白的脱溶调质方法，按照以下步骤进行A、采用烘干机对经过脱脂或脱酚浸出后的蛋白物料进行常压预脱溶；B、将进行常压预脱溶之后的蛋白物料送入干燥机中进行减压脱溶；C、对进行减压脱溶之后的蛋白物料送入高真空状态下间接蒸汽加热进行预脱溶；D、对进行预脱溶之后的蛋白物料在高真空状态下通入直接蒸汽，直接蒸汽加热后进行间接蒸汽加热；E、对间接蒸汽加热之后的蛋白物料进行热风调湿和冷却去水。
文档编号C07K1/14GK103193862SQ20131012250
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者姜兴玉, 费铮, 李永生, 徐川, 李培业, 宋卫国 申请人:北京紫光沃丰生物科技有限公司