溶解蛋白质的方法和系统技术方案

一种溶解蛋白质的方法，其包括加入碱（如石灰），加热产生反应液体，然后分离反应液体中的固体，随后中和该反应液体产生中和液体。该方法然后包括浓缩该中和液体和使水回到反应中。本发明专利技术也包括实施所述方法的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】溶解蛋白质的方法和系统专利
本专利技术涉及溶解蛋白质，特别是其中的蛋白质不易溶解的来源中的蛋白质的方法。一些实施方式提供了破坏溶解蛋白质中朊病毒的方法。专利技术背景在过去几十年中，世界人口的不断增长大大提高了食物需求，导致家畜饲养中对蛋白质源需求的增加。人口的增加也使废物量不断增加，而废物可以是产生动物饲料的有价值的来源。溶解生物来源的蛋白质的方法可用于将废物中的蛋白质转变为有价值的蛋白质源。因此，目前已经开发了许多这种方法。一些方法仅能作用于容易溶解的蛋白质。其它方法经设计能改进蛋白质不易溶解的来源(如鸡羽毛)中蛋白质的溶解。热化学处理能促进富含蛋白质材料的水解，将复杂聚合物裂解成较小分子，改进其可消化性，并产生用较少的总饲料就能够满足动物维持、生长和生产所需要的产物。目前，溶解鸡羽毛中蛋白质的一种方法包括蒸汽处理。在此方法中，用蒸汽处理羽毛使羽毛成为食物。该方法仅稍稍提高了羽毛中蛋白质的溶解性和可消化性。另一现有方法包括用酸处理蛋白质源。该处理能水解氨基酸，但通常条件很苛刻，以致破坏了许多氨基酸。酸性条件也促进形成二硫键，而非破坏该键，破坏该键会促进溶解。此外，现有系统中的条件可能不适合破坏原始蛋白质源中的朊病毒。专利技术概述本专利技术包括溶解蛋白质的新方法。该方法通常包括将碱(如石灰)提供给生物来源以产生淤浆。使淤浆中的蛋白质水解产生液体产物。加热该淤浆以促进水解。也可产生固体残留物。可对此残留物进一步实施本专利技术的方法。根据一个具体实施方式，本专利技术包括溶解蛋白质的方法。该方法可包括将碱施-->加于蛋白质源以形成淤浆；将该淤浆加热到足够高的温度，以水解蛋白质源中的蛋白质，获得反应液体；分离反应液体中的固体；用酸或酸源中和该反应液体，产生中和液体；浓缩该中和液体，产生浓缩的液体和水；在加热步骤之前或期间将水加回淤浆。根据另一具体实施方式，本专利技术包括溶解蛋白质的系统。该系统可包括能够使蛋白质源和碱反应产生反应液体的加热的反应器。它也可包括能够分离反应液体中的固体的固/液分离器。该系统也可装有能够将酸加入反应液体产生中和液体的中和槽以及能够浓缩中和液体并产生浓缩的液体和水的浓缩槽。该系统还可包括能够使水由浓缩槽流向加热的反应器的管道，以及能够交换过程热的至少一个热交换器。本专利技术一些实施方式的其它优点包括：可同时加工不稳定蛋白质和难分解(recalcitrant)蛋白质的混合物。可采用现有的活塞流反应器。伴随食物或蛋白质补充物生产的废物减少。当蛋白质溶解时，蛋白质可消化性显著提高。该方法简单，并且能够回收一些组分和热。如果朊病毒被破坏则提高了食物安全性。研磨提高了蛋白质消化的反应速率，可提高产物浓度和减少产物降解。可清洗掉不反应的组分。可浓缩和干燥蛋白质产物。可破坏微生物。本专利技术也包括适合实施本专利技术方法的反应器系统。为了更好地理解本专利技术和其优点，可参照以下示范性实施方式和附图的描述。附图简要说明以下附图涉及本专利技术所选定的实施方式。图1显示了在碱性条件下水解富含蛋白质的材料的分步图解。图2是显示鸡羽毛和动物毛发水解的图。各点代表三个值的平均值+/-2标准差。图3是显示动物毛发和鸡羽毛的反应速率对转化的图。图4是显示虾头和鸡下水的蛋白质水解的转化对时间的图。图5是显示大豆干草和苜蓿干草的蛋白质水解的转化对时间的图。图6说明本专利技术实施方式中没有钙回收的一阶段溶解方法。-->图7说明本专利技术实施方式中没有钙回收的两阶段溶解方法。图8说明本专利技术实施方式中包括钙回收的一阶段溶解方法。图9说明本专利技术实施方式中包括钙回收的两阶段溶解方法。图10说明本专利技术实施方式中的一阶段反应器。图11说明本专利技术实施方式中具有逆流的多阶段反应器。图12说明本专利技术实施方式中具有并流的多阶段反应器。图13说明本专利技术实施方式中具有错流的多阶段反应器。图14说明本专利技术实施方式中装有组合混合器和出口螺旋输送器的活塞流反应器。图15说明本专利技术实施方式中装有分离式混合器和出口螺旋输送器的活塞流反应器。图16说明本专利技术实施方式中装有闭锁式料斗的活塞流反应器。图17说明蛋白质水解研究所用的实验装置。图18是说明温度对苜蓿干草蛋白质溶解的影响的图。图19是说明石灰加载量对苜蓿干草蛋白质溶解的影响的图。图20是说明苜蓿干草浓度对蛋白质溶解的影响的图。图21是说明用石灰溶解大豆干草蛋白质的结果重复性检测的图。图22是说明温度对大豆干草蛋白质溶解的影响的图。图23是说明石灰加载量对大豆干草蛋白质溶解的影响的图。图24是说明大豆干草浓度对蛋白质溶解的影响的图。图25是说明下水研究的重现性的图。以相同的操作条件进行三轮(run)试验。图26是三种不同下水浓度下转化的比较图。图27是三种不同石灰加载量下转化的比较图。图28是两种不同温度下转化的比较图。图29是说明无额外处理和用6N HCl处理的液体产物的氨基酸含量的图。图30是原料和干燥的处理固体中存在的氨基酸的比较图。因为从反应器中取出时处理的固体非常湿(含水80％)，一些氨基酸衍生自残留的液体产物。图31是在75℃、0.075g石灰/g干下水和60g干下水/L淤浆中进行实验30分钟和2小时后液相中存在的氨基酸的比较图。图32是在75℃、0.075g石灰/g干下水和80g干下水/L淤浆中进行实验30分钟和2小时后液相中存在的氨基酸的比较图。-->图33是三种不同的初始下水浓度(g干下水/L淤浆)在75℃和0.075g石灰/g干下水中处理30分钟后离心液相中的氨基酸的比较图。图34是在75℃、0.075g石灰/g干下水和40g干下水/L淤浆处理不同时间后离心液相中存在的氨基酸的比较图。图35是用羽毛和下水作为原料产生富含氨基酸的羽毛产物的装置。1是未离心的液体。2是石灰处理后的离心液体。3是石灰处理后的残留固体。4是二氧化碳鼓泡后的离心液体。5是最终产物。图36是二氧化碳鼓泡沉淀期间钙浓度与pH的函数关系图(高初始pH)。图37是二氧化碳鼓泡沉淀期间钙浓度与pH的函数关系图(较低的初始pH)。图38是说明空气干燥毛发浓度对蛋白质溶解的影响的图。图39是说明石灰加载量对空气干燥毛发的蛋白质溶解的影响的图。图40是说明长期处理中石灰加载量对空气干燥毛发的蛋白质溶解的影响的图。图41是实验A1中氨、总凯氏氮(Kjeldhal nitrogen)和估计的蛋白质氮浓度与时间的函数关系图。图42是实验A2中氨、总凯氏氮和估计的蛋白质氮浓度与时间的函数关系图。图43是实验A3中氨、总凯氏氮和估计的蛋白质氮浓度与时间的函数关系图。图44是实验A2中游离氨基酸浓度与时间的函数关系图。图45是实验A2中总氨基酸浓度与时间的函数关系图。图46是实验A3中游离氨基酸浓度与时间的函数关系图。图47是实验A3中总氨基酸浓度与时间的函数关系图。图48是两步连续毛发水解中蛋白质转化为液相的百分数与时间的函数关系图。图49显示了两步和一步石灰处理方法的质量平衡。图50是说明虾头废物蛋白质溶解的重复性的图。图51是说明温度对虾头废物蛋白质溶解的影响的图。图52是说明石灰加载量对虾头废物蛋白质溶解的影响的图。图53说明本专利技术实施方式中的一阶段溶解方法。专利技术详述本专利技术涉及通过水解溶解生物来源中蛋白质的方法。本专利技术也涉及此溶解方法所用的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶解蛋白质的方法，其包括：　　　　将碱施加于蛋白质源形成淤浆；　　　　将所述淤浆加热到足以水解所述蛋白质源中的蛋白质的温度，获得反应液体；　　　　分离所述反应液体中的固体；　　　　用酸或酸源中和所述反应液体，产生中和液体；　　　　浓缩所述中和液体，产生浓缩液体和水；和　　　　　在加热步骤之前或期间使所述水回到淤浆中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-6-1 60/576,1801.一种溶解蛋白质的方法，其包括：将碱施加于蛋白质源形成淤浆；将所述淤浆加热到足以水解所述蛋白质源中的蛋白质的温度，获得反应液体；分离所述反应液体中的固体；用酸或酸源中和所述反应液体，产生中和液体；浓缩所述中和液体，产生浓缩液体和水；和在加热步骤之前或期间使所述水回到淤浆中。2.如权利要求1所述的方法，还包括研磨所述蛋白质源。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱包括氧化钙或氢氧化钙。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱包括选自下组的化合物：氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、氨和它们的任意组合。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，加热产生氨，还包括用酸中和所述氨。6.如权利要求1所述的方法，还包括使分离的固体回到所述蛋白质源中。7.如权利要求1所述的方法，还包括分离所述分离的固体中的反应性固体与惰性固体。8.如权利要求1所述的方法，还包括将所述反应液体在升高的温度下保持足以破坏所述反应液体中所有或基本上所有朊病毒的一段时间。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升高的温度为125-250℃，所述一段时间为1秒-5小时。10.如权利要求1所述的方法，还包括分离中和液体中的固体。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述分离的固体包含碱，还包括将所述分离的固体加入所述蛋白质源。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，浓缩所述中和液体还包括蒸发所述中和液体。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，浓缩所述中和液体还包括过滤所述中和液体。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，浓缩所述中和液体还包括冷冻所述中和液体。15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，浓缩所述中和液体还包括加入不可混溶的胺。16.如权利要求1所述的方法，还包括干燥所述浓缩液体。17.如权利要求1所述的方法，还包括产生过程热和再利用过程热。18.一种用于溶解蛋白质的系统，其包括：可通过操作使蛋白质源和碱反应产生反应液体的加热反应器；可通过操作分离所述反应液体中的固体的固/液分离器；可通过操作将酸加入所述反应液体产生中和液体的中和槽；可通过操作浓缩中和液体以及产生浓缩液体和水的浓缩槽；可通过操作使水由浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：MT霍尔兹阿普，R戴维森，C格兰达，GP诺伊斯，
申请(专利权)人：得克萨斯AM大学系统，
类型：发明
国别省市：US[美国]