一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法及装置与流程

本发明涉及大豆分离蛋白制备，具体涉及一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法及装置。

背景技术：

1、大豆经过萃取油脂后得到豆粕，豆粕被制成大豆蛋白一般有两种途径。一种利用乙醇作为萃取剂制备浓缩蛋白，产品蛋白含量在70%左右。另一种利用碱溶酸沉的原理制备分离蛋白，产品蛋白含量高达90%。大豆分离蛋白具备良好的乳化性、凝胶性、分散性等诸多良好的性能，在食品领域应用广泛。

2、大豆分离蛋白传统制备工艺分为碱液萃取、离心分离、盐酸絮凝沉淀、碱液中和、酶解、高温杀菌、真空干燥、喷雾干燥等工序。酶解工段添加0.05%左右的蛋白酶，控制酶解温度在55℃左右；酶解后的蛋白液经过杀菌（杀菌温度控制在120-130℃），蛋白液经酶解抽出泵在经过柱塞泵加压后通入闪蒸干燥高罐中。闪蒸干燥罐内是高真空环境，真空度为0.08mpa左右，闪蒸干燥物料15%左右的水分，物料浓度达到14-15%。闪蒸干燥后的蛋白液经均质机（均质机功率为300kw）均质后，蛋白液被输送到高压泵加压后泵入喷雾干燥系统。

3、然而，上述现有技术中的工艺中酶制剂的加入量较大，且酶制剂价格高昂；工艺耗能较大，单就均质机功率300kw，能源消耗较大且设备投资也大；均质工序设置在闪蒸干燥工序后，造成闪蒸脱水效率低。采用上述现有技术制备大豆分离蛋白时存在设备固定投资大、生产成本较高、能耗较大的问题，与降本增效、节能降耗的要求背道而驰。

技术实现思路

1、为解决采用现有技术制备大豆分离蛋白时存在设备固定投资大、生产成本较高、能耗较大的技术问题，本发明提供了一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法及装置。

2、为实现上述目的，本发明中一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法所采用的技术方案为：

3、一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法，其包括以下步骤：

4、s1、酶解：将大豆蛋白中和液和蛋白酶供入扫频超声波酶解罐，对大豆蛋白中和液进行酶解，蛋白酶的加入量为0.03%-0.04%；

5、s2、杀菌：对酶解后的大豆蛋白中和液进行高温杀菌；

6、s3、均质：将杀菌后的大豆蛋白中和液通入空化射流均质器进行均质；

7、s4、干燥：将均质后的大豆蛋白中和液通入闪蒸干燥器进行闪蒸干燥；将闪蒸干燥后的大豆蛋白中和液输送至喷雾干燥机中进行喷雾干燥，得到大豆分离蛋白。

8、本发明中采用扫频超声波酶解罐处理大豆蛋白中和液，降低了蛋白酶的用量。均质步骤中采用空化射流均质器，空化射流均质器无动力机械式剪切均质，减少能耗。空化射流均质器位于闪蒸干燥器的前端，创新均质闪蒸干燥工艺，闪蒸脱水效率高，降低了电能的消耗，达到了节能的目的，同时提高蛋白的水解度。

9、作为一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法的优选的实现方式，扫频超声波酶解罐的罐体外部设有多种不同频率的超声波换能器；s1还包括如下步骤：通过组合使用不同频率的超声波换能器控制酶解的速度。采用扫频超声波酶解罐单频、多频混合工艺处理大豆蛋白中和液，通过plc控制超声波换能器单频与多频的转换，控制超声波功率，进一步降低了蛋白酶的用量。

10、作为一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法的优选的实现方式，s1还包括如下步骤：基于原料参数选择30khz、40khz、50khz或60khz的超声波换能器中的一种或两种处理大豆蛋白中和液，蛋白酶的加入量为0.035%，反应时长为20-30分钟。

11、作为一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法的优选的实现方式，扫频超声波酶解罐上超声波发生器的扫频范围为±2khz。进一步提高酶解效率。

12、作为一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法的优选的实现方式，在大豆蛋白中和液进行酶解时对大豆蛋白中和液进行变频搅拌，搅拌转速控制在30rpm-40rpm；和/或，将酶解温度控制在50℃-60℃。通过搅拌和温度控制进一步提高酶解效率。

13、作为一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法的优选的实现方式，闪蒸干燥器的真空度为0.08mpa，闪蒸干燥器的罐体中液位保持在0.2米-0.3米。进一步提高闪蒸干燥的效率。

14、本发明中一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置所采用的技术方案为：

15、一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置，能够采用上述任意一项所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法制备大豆分离蛋白；其包括扫频超声波酶解罐，扫频超声波酶解罐的出液口连接供液泵的进口，供液泵的出口连接柱塞泵的进口，柱塞泵的出口连接杀菌器的进口，杀菌器的出口连接空化射流均质器的进口，空化射流均质器的出口连接闪蒸干燥器的进口，闪蒸干燥器的出口连接抽出泵的进口，抽出泵的出口连接喷雾干燥机的进口。均质步骤中采用空化射流均质器，空化射流均质器的动力来自柱塞泵提供的压力，柱塞泵前设置了供液泵以保证均质流量稳定。

16、作为一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置的优选的实现方式，扫频超声波酶解罐的罐体外部设有四种频率不同的超声波换能器，每种超声波换能器都分为两组；第一种超声波换能器的两组在扫频超声波酶解罐的外周面上相对设置；第二种超声波换能器的两组在扫频超声波酶解罐的外周面上相对设置，且位于第一种超声波换能器的下方；第三种超声波换能器的两组在扫频超声波酶解罐的外周面上相对设置，且与第一种超声波换能器的两组均匀排布在扫频超声波酶解罐的外周面上；第四种超声波换能器的两组在扫频超声波酶解罐的外周面上相对设置，且位于第三种超声波换能器的下方；第一种超声波换能器的频率＜第二种超声波换能器的频率＜第三种超声波换能器的频率＜第四种超声波换能器的频率。进一步降低了蛋白酶的用量，提高酶解效率，更节能。

17、作为一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置的优选的实现方式，每组超声波换能器分别设有16个分体换能器，16个分体换能器呈四排四列排布，每组超声波换能器分别配置一个超声波发生器。进一步降低了蛋白酶的用量，提高酶解效率。

18、作为一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置的优选的实现方式，空化射流均质器的进口压力为10mpa-18mpa，空化射流均质器自身无动力。创新均质闪蒸干燥工艺，降低了电能的消耗，达到了节能的目的，同时提高蛋白的水解度。

19、本发明的有益效果包括：

20、本发明中采用扫频超声波酶解罐单频、多频混合工艺处理大豆蛋白中和液，通过plc控制超声波换能器单频与多频的转换，控制超声波功率，降低了蛋白酶的用量。均质步骤中采用空化射流均质器，空化射流均质器的动力来自柱塞泵提供的压力，柱塞泵前设置了供液泵以保证均质流量稳定。空化射流均质器位于闪蒸干燥器的前端，空化射流均质器无动力机械式剪切均质，创新均质闪蒸干燥工艺，降低了电能的消耗，达到了节能的目的，同时提高蛋白的水解度。

技术特征：

1.一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法，其特征在于，扫频超声波酶解罐（1）的罐体外部设有多种不同频率的超声波换能器；s1还包括如下步骤：通过组合使用不同频率的超声波换能器控制酶解的速度。

3.根据权利要求1或2所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法，其特征在于，s1还包括如下步骤：基于原料参数选择30khz、40khz、50khz或60khz的超声波换能器中的一种或两种处理大豆蛋白中和液，蛋白酶的加入量为0.035%，反应时长为20-30分钟。

4.根据权利要求1或2所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法，其特征在于，扫频超声波酶解罐（1）上超声波发生器的扫频范围为±2khz。

5.根据权利要求1或2所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法，其特征在于，在大豆蛋白中和液进行酶解时对大豆蛋白中和液进行变频搅拌，搅拌转速控制在30rpm-40rpm；和/或，将酶解温度控制在50℃-60℃。

6.根据权利要求1所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法，其特征在于，闪蒸干燥器（6）的真空度为0.08mpa，闪蒸干燥器（6）的罐体中液位保持在0.2米-0.3米。

7.一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置，其特征在于，能够采用如权利要求1-7任意一项所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法制备大豆分离蛋白；其包括扫频超声波酶解罐（1），扫频超声波酶解罐（1）的出液口连接供液泵（2）的进口，供液泵（2）的出口连接柱塞泵（3）的进口，柱塞泵（3）的出口连接杀菌器（4）的进口，杀菌器（4）的出口连接空化射流均质器（5）的进口，空化射流均质器（5）的出口连接闪蒸干燥器（6）的进口，闪蒸干燥器（6）的出口连接抽出泵（7）的进口，抽出泵（7）的出口连接喷雾干燥机的进口。

8.根据权利要求7所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置，其特征在于，扫频超声波酶解罐（1）的罐体外部设有四种频率不同的超声波换能器，每种超声波换能器都分为两组；

9.根据权利要求8所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置，其特征在于，每组超声波换能器分别设有16个分体换能器（15），16个分体换能器（15）呈四排四列排布，每组超声波换能器分别配置一个超声波发生器。

10.根据权利要求7所述的一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的装置，其特征在于，空化射流均质器（5）的进口压力为10mpa-18mpa，空化射流均质器（5）自身无动力。

技术总结本发明涉及大豆分离蛋白制备技术领域，具体涉及一种超声波联合空化射流技术处理大豆蛋白的方法及装置，处理方法包括：S1、酶解：将大豆蛋白中和液和蛋白酶供入扫频超声波酶解罐，对大豆蛋白中和液进行酶解，蛋白酶的加入量为0.03%‑0.04%；S2、杀菌；S3、均质：将杀菌后的大豆蛋白中和液通入空化射流均质器；S4、干燥：将均质后的大豆蛋白中和液通入闪蒸干燥器；将闪蒸干燥后的大豆蛋白中和液输送至喷雾干燥机中，得到大豆分离蛋白。本发明采用扫频超声波酶解罐处理大豆蛋白中和液，降低了蛋白酶的用量；均质步骤中采用空化射流均质器，空化射流均质器无动力机械式剪切均质，且位于闪蒸干燥器的前端，减少能耗，闪蒸脱水效率高，提高蛋白的水解度。技术研发人员：李鹏,林凤岩,赵树超,申燕,张桂雨,李肖,杨盛华,秦忠凯,陈永军,孔帅受保护的技术使用者：山东凯斯达机械制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2