摘要：就液態(tài)液化烴生產(chǎn)高NSI豆粕，加強(qiáng)前處理，用堿提酸沉法提取大豆分離蛋白及其廢水處理方法進(jìn)行探討。特別強(qiáng)調(diào)前處理，低溫液化烴在液態(tài)浸出，得到高得率的分離蛋白。

　　關(guān)鍵詞：液態(tài)液化烴；堿提酸沉；大豆分離蛋白

 

 

　　近年來，由于大豆分離蛋白的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益顯著，我國先后上馬10多條3t/d～5t/d的生線，生產(chǎn)大豆分離蛋白的關(guān)鍵因素之一是脫脂豆粕的質(zhì)量，許多廠采用直接浸出大豆、低溫脫溶^［1］——閃蒸脫溶以求獲得高NSI(氮溶解指數(shù))豆粕，但存在溶劑消耗偏高、NSI僅在74％～85%等問題。液態(tài)烴在40℃～45℃浸出豆坯，大豆蛋白質(zhì)基本上不產(chǎn)生熱變性，所得豆粕中粗蛋白(干基)含量≥50％，NSI≥90％。在生產(chǎn)大豆分離蛋白工藝方面，先后引進(jìn)超濾法和堿提酸沉法等?，F(xiàn)在，國產(chǎn)化堿提酸沉法工藝和設(shè)備日趨完善，有些指標(biāo)超過同類引進(jìn)設(shè)備的指標(biāo)。筆者經(jīng)數(shù)家工廠考察，在多方專家的指導(dǎo)下，為得到高提取率大豆分離蛋白和凈化環(huán)境，提出改進(jìn)前處理，用液態(tài)液化烴作為溶劑進(jìn)行低溫浸出，采取堿提酸沉法提取大豆分離蛋白，用厭氧生物法處理廢水。

 

 

 

 

 

1．1　預(yù)處理的特殊要求^{［3、5、8］}

 

 

 

　　用于生產(chǎn)食用蛋白食品的大豆，其雜質(zhì)含量應(yīng)不大于：機(jī)械雜質(zhì)2%，糧食類雜0.2%，碎粒10%，水13%，F(xiàn)FA1.5%。清理選用高頻振動篩和平面回轉(zhuǎn)篩。干燥降水到12%以下，冷卻后進(jìn)料倉儲存幾天緩蘇，這樣破碎時(shí)皮殼容易分開。用齒輥式破碎機(jī)破碎，破碎程度為4瓣至6瓣，破碎率≥98%，后經(jīng)分選篩分選，碎豆粒采用臥式軟化鍋，在密閉滾筒內(nèi)讓間接蒸汽(0.3MPa～0.5MPa)和直接蒸汽(0.03MPa～0.04MPa)調(diào)質(zhì)20min，可用疏水器出來的冷凝水調(diào)質(zhì)，間接汽壓力為0.3MPa，時(shí)間40min，要軟化鍋出料在72℃～78℃，水分10%左右。

 

　　預(yù)處理工段工藝指標(biāo)^［8］：除雜≥99.9%，脫皮≥85%，生坯厚度0.3mm～0.35mm，生坯水分8%～9％，皮中含仁率≤0.5％。

 

1．2　浸出油料，提取脫脂豆粕

　　使用4號溶劑在40℃和0.3MPa～0.8MPa浸出40min，然后減壓蒸發(fā)，得到低溫粕和毛油。溶劑氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮換熱后液化，再循環(huán)使用。其工藝流程如下：

 

 

 

　　豆坯厚0.3mm以下，水分8%以下，進(jìn)入浸出罐，浸出過程類似6號溶劑間歇式浸出工藝，但料坯溫度在55℃以下，生產(chǎn)的豆粕蛋白質(zhì)不會產(chǎn)生熱變性，原料中的有效成分富集于油中。4號溶劑除C₄、C₃烴外，還有少量戊烷、乙烷及烴、硫化氫和硫醇等，使溶劑含臭，粕和油遇硫染上臭味，所以在浸出前要先經(jīng)脫硫處理才能進(jìn)入浸出設(shè)備，否則豆粕顯黑黃狀，蛋白變性。

 

　　工藝指標(biāo)：粕殘油≤1％，粕殘溶≤400mg／kg，粕含水≤12％，NSI≥92％；粕中粗蛋白含量(干基)≥50％，噸料溶耗≤4kg，毛油殘溶≤50mg／kg，毛油中有效物質(zhì)基本上不變性。

 

　　脫脂豆粕經(jīng)篩選去雜皮、磨粉機(jī)磨粉即得脫脂豆粉。

 

 

2．1　生產(chǎn)原理

　　利用蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的特性，在堿性溶液中將大豆蛋白質(zhì)從豆粉中溶解出來，然后又在等電點(diǎn)范圍內(nèi)加酸使蛋白質(zhì)凝集沉淀分離出來。

2．2　工藝流程

 

 

 

　　原料要求：粗蛋白48%以上，水分低于10%，油分低于1%，料存放在20℃以下，保管期在90d以內(nèi)。

　　一次萃取：按1∶9加入50℃溫水，添加濃度為20%的NaOH，調(diào)整pH值在9左右，伴隨攪拌，攪拌速度在100r／min～120r／min，攪拌5min后，轉(zhuǎn)入低速攪拌，攪拌速度為5r／min左右，這時(shí)添加2%的消泡劑消除表面泡，直到排完料停止攪拌。

　　一次分離：排出的溶液經(jīng)離心機(jī)分離豆渣和豆?jié){，豆渣的固形物在16%左右為宜。

　　二次萃?。阂淮屋腿》蛛x出來的豆渣中殘留蛋白，再次加溫水(50℃)和NaOH溶液，調(diào)整溶液到pH值為9左右。

　　二次分離：離心機(jī)的性能同一次分離，豆渣濃度亦為16%。

　　酸沉：二次萃取得到的豆?jié){，送入酸沉罐。豆?jié){進(jìn)入容器時(shí)伴有60r／min攪拌，加入2%消泡劑和溫水，加入0.6kg亞硫酸鈉，測其pH值，要求pH值在7±0.2，進(jìn)行高速攪拌(約120r／min±10r／min)，把35%HCl配制成3.6%的稀酸液加入，調(diào)pH值為4.5±0.05，使豆?jié){與HCl混合。投完鹽酸5min后應(yīng)測定pH值。

　　分離凝乳：用分離機(jī)分離清液和凝乳。確定好上清液中的凝乳量要在0.01ml／10ml以下，作為廢液排放。凝乳的固形成分對制品的蛋白純度有很大的影響，要求在40%為宜。流入上清液中的凝乳直接影響回收率，予以控制。凝乳流動性差，加入冷水后，用解碎機(jī)將其磨細(xì)，加水的溫度越低越好，防止凝乳受熱變質(zhì)，也有抑制細(xì)菌繁殖之目的。要檢查凝乳完全粉碎，便于中和時(shí)完全溶解。

 

　　中和：加10%NaOH溶液中和在pH7.1±0.1，時(shí)間40min，為防止凝乳腐敗，接收夾套通冷水，在50min中和后加水稀釋，70min后調(diào)整pH值到7.1±0.1，將凝乳溫度冷卻到15℃以下。

 

　　殺菌和粗濾：乳液先經(jīng)粗濾器，以防凝乳中的疙瘩堵塞噴嘴。蛋白乳液進(jìn)行蒸汽殺菌，殺菌溫度在140℃，時(shí)間為15s—20s，壓力為0.27MPa—0.35MPa。然后在真空度8kPa下急冷到58℃以下。經(jīng)閃蒸罐冷卻了的料液極易膠體化，為了不使在罐內(nèi)滯留，要抽出泵常處于空拽狀態(tài)。

 

　　增壓、噴霧干燥：噴霧壓為11MPa～14MPa，熱風(fēng)溫度145℃±2℃，塔內(nèi)排風(fēng)溫度在75℃±2℃，風(fēng)量為33000m³／h，若蛋白制品水分高，空氣溫度高，要增加風(fēng)量，防止出潮粉和結(jié)塊。

 

　　包裝：分離蛋白制品通過80孔／100mm的金屬網(wǎng)，可直接從噴霧塔下錐形底放料口放料、入包、封口，包裝要在紫外線下進(jìn)行。

 

　　大豆分離蛋白制品質(zhì)量指標(biāo)。組織形態(tài)：松散粉狀，不結(jié)塊；色澤：具有粉狀大豆蛋白固有的白色，均勻一致；氣味：具有粉狀大豆蛋白固有的氣味，無霉味，無異味；粗蛋白≥90％，水分≤7％，NSI≥85％，粗脂肪≤1.0％，灰分≤3.8%，pH值6.8～7.2，砷(mg／kg以As計(jì))≤0.5%，鉛(mg／kg以Pb計(jì))≤1.0%，細(xì)菌總數(shù)≤3000。
　　大豆蛋白成品分析列于附表。

 

 

附表　大豆蛋白制品的分析^［5］

3　廢水處理

　　大豆蛋白廢水的特點(diǎn)是有機(jī)物濃度高，可生化性較好，用厭氧生物法處理，其工藝見附圖。收集于車間廢水先經(jīng)自動格柵欄攔截大顆粒雜質(zhì)及懸浮物，然后流入調(diào)節(jié)池均衡廢水的水質(zhì)和水量，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)大孔鼓風(fēng)管進(jìn)行曝氣攪拌，防止懸浮物沉積，把調(diào)節(jié)水池出來的水泵入?yún)捬醴磻?yīng)池，池內(nèi)設(shè)組合或生物填料，可生長厭氧微生物，污水在池內(nèi)折流或穿過，在30℃～35℃經(jīng)厭氧發(fā)酵除去大部分有機(jī)物，要求去除率達(dá)90%以上，厭氧反應(yīng)池頂部設(shè)有三相分離器，進(jìn)行污水、沼氣和污泥的分離。沼氣由管道收集引出作為燃料，出水流入豎流式沉淀池，進(jìn)行泥水分離，污水中的厭氧污泥經(jīng)沉降后由污泥泵抽回厭氧反應(yīng)池或去污泥濃縮池處理。豎流式沉淀池上清液流入接觸氧化池，鼓風(fēng)機(jī)通過池底曝氣裝置提供好氧菌生長所需的氧氣，污水在接觸氧化池中脫除殘余有機(jī)物，出水流入斜管沉淀池進(jìn)行澄清分離，殘余污泥通過污泥泵泵入污泥濃縮池。為保證處理系統(tǒng)出水達(dá)標(biāo)，斜管沉淀池上清液流入快濾池沙濾脫去污水中剩余的細(xì)小懸浮物和微生物，出水流入清水池?？鞛V池中裝有反沖泵，當(dāng)快濾池阻力損失達(dá)一定值時(shí)用沙濾出水進(jìn)行反沖，反沖出水返回接觸氧化池重新處理，剩余的污泥排入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后入板框過濾機(jī)壓成濾餅，餅中含水達(dá)70%。

 

 

 

圖1　廢水處理工藝原理流程圖

 

 

　　該工藝為大豆蛋白廢水排放量^［6］300m³/d～400　m³／d，處理后必須達(dá)到GB8978—88《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。pH6—9，CODcr≤100mg／L，BODs≤30mg／L，S≤70mg／L(本工藝的指標(biāo)和效果有待于進(jìn)一步試驗(yàn))。

 

 

　參考文獻(xiàn)
　1　原商業(yè)部科技情報(bào)研究所.主要油料蛋白制取和利用.
1983：17～22
　2　渡邊篤二．大豆蛋白制品生產(chǎn)．油化學(xué)，1977，8：447～451
　3　糧食部糧油工業(yè)局．美國油脂工業(yè)考察報(bào)告．油脂科技，1981，6(1～2)：1～87
　4　劉復(fù)光．大豆蛋白產(chǎn)品的制取、功能、營養(yǎng)價(jià)值及用途．油脂科技，1981，6(增刊)：455～475
　5　胡德滋．開發(fā)利用大豆蛋白的問題及建議．第三次全國油脂專業(yè)學(xué)術(shù)交流及科技情報(bào)會議資料選編，下冊：1984，9(增刊)：493～498
　6　D.斯沃恩主編，秦洪萬主譯.貝雷：油脂化學(xué)與工藝學(xué)，北京：輕工業(yè)出版社，1987，1：533～536
　7　鄭州糧食學(xué)院油脂系，油料預(yù)處理壓榨及浸出，1996
　8　武漢糧食科學(xué)研究院編譯．世界油料和油脂加工會議文集．1982：1～4，15～18，32～37
　9　殷鳳華．中國油脂工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢．中國油脂，1997，22(5)：3～6
　10　武漢糧食工業(yè)學(xué)院．油脂工廠設(shè)計(jì)原理．1986