热絮凝法提取马铃薯蛋白的工艺制造技术

本发明专利技术提供一种热絮凝提取高纯度马铃薯蛋白工艺，是在工艺最前端先将马铃薯淀粉加工分离汁水中的小颗粒淀粉和细纤维混合物进行分离，提高了后阶段絮凝分离提取的马铃薯蛋白纯度与品质，同时防止在后续工程中淀粉糊化造成换热设备和管道的堵塞；再通过热絮凝的办法将马铃薯蛋白变性絮凝从淀粉分离汁水水溶胶体状态变为絮体固形物，便于固液分离，保证了提取蛋白的品质，同时配合化学助剂絮凝，将物理絮凝法和化学絮凝沉淀法高效结合使用，极大的提高了蛋白提取率和蛋白分离的效果，提高了马铃薯蛋白的纯度。另外，本发明专利技术在进行马铃薯蛋白资源化利用的同时，为后续的污水处理减轻了50%以上的污染物负荷，实现了资源化利用与污染物控制双重功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从马铃薯淀粉加工分离汁水(工艺水)中提取马铃薯白蛋的工艺，尤其涉及一种热絮凝法从马铃薯淀粉加工分离汁水(工艺水)中提取马铃薯蛋白的工艺，属于蛋白质的提取领域和马铃薯淀粉加工分离汁水(工艺水)的回收利用

技术介绍
我国每年饲料总产量1.5-1.8亿吨，蛋白质原料需求6000多万吨，缺口 3800万吨。国内两大饲用蛋白原料中的大豆每年进口 2000-3000万吨、鱼粉进口 100-150万吨。蛋白质原料是饲料工业发展的基础，我国蛋白质原料的紧缺和价格高涨已经成为发展畜牧业和水产业的瓶颈之一。马铃薯蛋白是全营养蛋白，必须的氨基酸含量与优质鱼粉一致，优于大豆蛋白，且热敏性远低于鸡蛋蛋白和鱼蛋白。因此，从马铃薯淀粉加工分离汁水(工艺水)中提取回收的蛋白具有广阔的市场前景。马铃薯、红薯、木薯、豆类等淀粉加工过程中排出的分离汁水(工艺水)携带着大量可溶性蛋白、残余小颗粒淀粉、细纤维、多肽、多糖、核糖、有机酸和无机盐等，如果不经过水处理而直接排放，将造成严重的环境污染。如果将马铃薯淀粉分离汁水(工艺水)中可絮凝蛋白、小颗粒淀粉和细纤维等回收高值化利用，不仅减轻后续生化处理水体的负荷，而且，高值化利用产生的效益还可以补偿后续生化处理费用。因此，如何采用低投资、低成本和简单易行的方法提取回收高纯度蛋白是多年来薯类淀粉行业孜孜追求的目的。目前，马铃薯、红薯、木薯、豆类等淀粉加工分离汁水(工艺水)中蛋白提取方式主要是化学提取法和物理提取方法。化学提取法是在生产过程中添加蛋白析出变性剂、助剂，添加助剂与蛋白表面官能团结合，破坏蛋白表面水膜，使蛋白质变性析出(絮凝沉淀)，进而分离蛋白。通常使用的助剂有PAC、PAM、壳聚糖、尿素、盐酸、硫酸、乙酸、烧碱、沸石粉、石膏粉、蒙脱土、凹凸棒土、酵母菌等。CN1644074A和CN1821264A专利技术专利分别公开了采用沸石粉、石膏粉作为沉淀剂，以化学法为主分离获得蛋白粉。因其中加入大量的絮凝剂，蛋白无法回收利用，仅能作为后续水处理工艺的预处理使用。CN1217890A、CN101845078A分别采用盐酸、烧碱配合絮凝剂在常温常压下进行蛋白质分离沉淀，获得马铃薯蛋白提取物，但该法过程复杂繁琐，化学助剂使用量大，回收的马铃薯蛋白利用价值不大，且很难工业化应用。CN101220078A采用酸热絮凝法絮凝马铃薯蛋白，采用离心筛(孔径在50_70um)分离小颗粒淀粉等固形物。其实马铃薯淀粉分离汁水(工艺水)中残留的小颗粒淀粉大部分是粒径在15um以下的残次淀粉。粒径在20-100um的正常淀粉已经作为正品留在淀粉车间了。淀粉分离汁水(工艺水)中的细纤维直径也在20um以下。因此，孔径在50-70um离心筛是无法分离出工艺水中的小颗粒淀粉和细纤维，后续采用螺旋分离机将絮凝的蛋白质从汁水中浓缩/分离处理在实际工程中也难以实现。最后采用喷雾干燥浓缩蛋白液，其能耗成本已经超过蛋白的销售价格了。CN102504011A通过不同截留分子量的分离膜将马铃薯加工淀粉工艺水分离获得马铃薯蛋白粉，该法的缺陷是膜成本昂贵、通透量较低、易堵塞、清洗太频繁，无法工程化应用。CN201634610U与CN103342733A都采用了热絮凝法提取马铃薯蛋白。但是，这两个专利都没有将小颗粒淀粉分离出来就直接对淀粉分离汁水(工艺水)直接进行加热，残留在工艺水中的淀粉大约还有1%左右，在60°C以上的温度很快糊化粘连在管道和加热换热设备上，很快出现堵塞，是工业化生产的大忌；采用板式换热器对于含有大量有机成分的液体预热同样容易造成糊化粘壁和设备堵塞；后续采用列管式换热器将高温汁水冷却降温到85°C，增加了设备投资而且余热回收不能直接用于本系统加热工艺，是一种能源不经济的设计；因为马铃薯蛋白分子亲水性非常强，用卧螺离心机分离回收的马铃薯蛋白含水率在80%左右，属于粘度较高的膏状体，这两个专利提出的直接采用热风干燥机、旋转闪蒸气流干燥机干燥是无法克服黏糊在设备壁上难以干燥的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有蛋白提取工艺技术中存在的问题，提供一种热絮凝法从马铃薯淀粉加工分离汁水(工艺水)中提取马铃薯蛋白的工艺。本专利技术热絮凝法提取马铃薯蛋白的工艺，包括以下工艺步骤: (1)小颗粒淀粉和细纤维的分离:将马铃薯加工淀粉工分离汁水(工艺水)采用卧式离心机进行分离，获得小颗粒淀粉和细纤维混合物与马铃薯蛋白汁水。将工艺水中的小颗粒淀粉和细纤维混合物进行分离，是为了提高后续提取马铃薯蛋白的纯度与品质，同时防止在后续工艺中淀粉糊化粘连造成换热设备和管道的堵塞。分离的小颗粒淀粉和细纤维混合物含水率在25%_75%之间，可以直接干燥用于食品添加剂或饲料添加剂，也可以采用淀粉旋流站或卧螺离心机清洗分离回收小颗粒淀粉(也称为B淀粉)。马铃薯加工淀粉工艺水中干物质含量范围为2%-5%，C0D浓度范围为20000 mg/L-50000mg/Lo分离小颗粒淀粉和细纤维混合物后的工艺水静置12h无淀粉沉淀，C0D去除率范围为8%-15%之间。该工艺过程中，如果提取蛋白按照食品级要求时，不需要添加任何助剂；如果提取蛋白按照饲料级要求时，需要在马铃薯加工淀粉工艺水中添加食品专用消泡剂，确保提取蛋白后废水的清澈度，最大限度地提高废水C0D去除率，为后续废水处理减轻负荷。食品专用消泡剂可采用高级醇、植物油、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷等，加入量为3-30mg/L。卧式离心机采用碟片式离心机、内置向心栗卧式螺旋离心机或旋流分离器；所述碟片式离心机、卧式螺旋离心机、内置向心栗卧式螺旋离心机的转鼓直径为250mm-750mm，转鼓转速为1600 r/min -3500 r/min。马铃薯淀粉加工工艺水的进水量为10 m3/h -120m3/h0(2)热絮凝分离马铃薯蛋白:将马铃薯蛋白汁水先采用两个串联的换热器预热，再采用直射式蒸汽加热器加热温度到75V -130°C ;然后转入恒温反应罐恒温反应3min-10min ;再通过上述换热器回收余热降温；最后采用卧式离心机进行分离，获得湿马铃薯蛋白，含水率在75%-83%之间。分离汁水经热交换器降温至15°C _40°C，出水(即脱蛋白水)静置12h无马铃薯蛋白沉淀，水质清澈透亮即为满足马铃薯蛋白分离要求。直射式蒸汽加热器的蒸汽流量控制在0.5m3/h-6m3/h，蒸汽压力控制在0.01MPa-0.16 MPa之间。换热器使用螺旋板式换热器或列管式换热器；螺旋板式换热器热测和冷测的板间距在5-30mm之间，单台换热面积范围为50m2-300m2;列管式换热器管径为DN20-DN80)，换热面积在 50m2_500m2之间。卧式离心机采用碟片式离心机、内置向心栗卧式螺旋离心机或旋流分离器；所述碟片式离心机、卧式螺旋离心机、内置向心栗卧式螺旋离心机的转鼓直径为250mm-750mm之间，转鼓转速为2000 r/min -4000 r/min。马铃薯蛋白汁水的进水量为10 m3/h -120m3/ho卧式螺旋离心机分离因数范围在2000g-6000g。该工艺过程中，马铃薯蛋白汁水用本文档来自技高网...

【技术保护点】
热絮凝法提取马铃薯蛋白的工艺，包括以下工艺步骤：（1）小颗粒淀粉和细纤维的分离：将马铃薯淀粉加工分离汁水采用卧式离心机进行分离，获得小颗粒淀粉和细纤维混合物与马铃薯蛋白汁水；（2）热絮凝分离马铃薯蛋白：将马铃薯蛋白汁水先采用两个串联的换热器连续两次预热，再采用直射式蒸汽加热器加热温度到75℃‑130℃；然后转入恒温反应罐恒温反应1min‑10min；再通过上述换热器回收余热降温；最后采用卧式离心机进行分离，获得湿马铃薯蛋白；分离汁水经热交换器降温至15℃‑40℃，作为脱蛋白水排放；（3）马铃薯蛋白粉的制备：将湿马铃薯蛋白破碎细粒化至1‑10目，进入热风干燥装置，在热风气流的传导下，在3‑5分钟内干燥至含水9%‑11%，得标准浅黄色干燥马铃薯蛋白粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，周添红，张铭儒，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62