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大豆分离蛋白生产工艺探讨
摘要：就液态液化烃生产高NSI豆粕，加强前处理，用碱提酸沉法提取大豆分离蛋白及其废水处理方法进行探讨。特别强调前处理，低温液化烃在液态浸出，得到高得率的分离蛋白。
关键词：液态液化烃；碱提酸沉；大豆分离蛋白
近年来，由于大豆分离蛋白的生产经济效益显著，我国先后上马10多条3t/d～5t/d的生线，生产大豆分离蛋白的关键因素之一是脱脂豆粕的质量，许多厂采用直接浸出大豆、低温脱溶［1］——闪蒸脱溶以求获得高NSI(氮溶解指数)豆粕，但存在溶剂消耗偏高、NSI仅在74％～85%等问题。液态烃在40℃～45℃浸出豆坯，大豆蛋白质基本上不产生热变性，所得豆粕中粗蛋白(干基)含量≥50％，NSI≥90％。在生产大豆分离蛋白工艺方面，先后引进超滤法和碱提酸沉法等。现在，国产化碱提酸沉法工艺和设备日趋完善，有些指标超过同类引进设备的指标。笔者经数家工厂考察，在多方专家的指导下，为得到高提取率大豆分离蛋白和净化环境，提出改进前处理，用液态液化烃作为溶剂进行低温浸出，采取碱提酸沉法提取大豆分离蛋白，用厌氧生物法处理废水。
1 生产高质量的脱脂豆粕和豆粉
1．1 预处理的特殊要求［3、5、8］ 用于生产食用蛋白食品的大豆，其杂质含量应不大于：机械杂质2%，粮食类杂0.2%，碎粒10%，水13%，FFA1.5%。清理选用高频振动筛和平面回转筛。干燥降水到12%以下，冷却后进料仓储存几天缓苏，这样破碎时皮壳容易分开。用齿辊式破碎机破碎，破碎程度为4瓣至6瓣，破碎率≥98%，后经分选筛分选，碎豆粒采用卧式软化锅，在密闭滚筒内让间接蒸汽(0.3MPa～0.5MPa)和直接蒸汽(0.03MPa～0.04MPa)调质20min，可用疏水器出来的冷凝水调质，间接汽压力为0.3MPa，时间40min，要软化锅出料在72℃～78℃，水分10%左右。
预处理工段工艺指标［8］：除杂≥99.9%，脱皮≥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，提取脱脂豆粕 使用4号溶剂在40℃和0.3MPa～0.8MPa浸出40min，然后减压蒸发，得到低温粕和毛油。溶剂气体经压缩机压缩换热后液化，再循环使用。其工艺流程如下： 豆坯厚0.3mm以下，水分8%以下，进入浸出罐，浸出过程类似6号溶剂间歇式浸出工艺，但料坯温度在55℃以下，生产的豆粕蛋白质不会产生热变性，原料中的有效成分富集于油中。4号溶剂除C4、C3烃外，还有少量戊烷、乙烷及烃、硫化氢和硫醇等，使溶剂含臭，粕和油遇硫染上臭味，所以在浸出前要先经脱硫处理才能进入浸出设备，否则豆粕显黑黄状，蛋白变性。
工艺指标：粕残油≤1％，粕残溶≤400mg／kg，粕含水≤12％，NSI≥92％；粕中粗蛋白含量(干基)≥50％，吨料溶耗≤4kg，毛油残溶≤50mg／kg，毛油中有效物质基本上不变性。
1．3 脱脂豆粉
脱脂豆粕经筛选去杂皮、磨粉机磨粉即得脱脂豆粉。 2 大豆分离蛋白的生产实践(以5t／d为例)
2．1 生产原理 利用蛋白质等电点的特性，在碱性溶液中将大豆蛋白质从豆粉中溶解出来，然后又在等电点范围内加酸使蛋白质凝集沉淀分离出来。 2．2 工艺流程
2.3 工艺条件
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以内。 一次萃取：按1∶9加入50℃温水，添加浓度为20%的NaOH，调整pH值在9左右，伴随搅拌，搅拌速度在100r／min～120r／min，搅拌5min后，转入低速搅拌，搅拌速度为5r／min左右，这时添加2%的消泡剂消除表面泡，直到排完料停止搅拌。 一次分离：排出的溶液经离心机分离豆渣和豆浆，豆渣的固形物在16%左右为宜。 二次萃取：一次萃取分离出来的豆渣中残留蛋白，再次加温水(50℃)和NaOH溶液，调整溶液到pH值为9左右。 二次分离：离心机的性能同一次分离，豆渣浓度亦为16%。 酸沉：二次萃取得到的豆浆，送入酸沉罐。豆浆进入容器时伴有60r／min搅拌，加入2%消泡剂和温水，加入0.6kg亚硫酸钠，测其pH值，要求pH值在7±0.2，进行高速搅拌(约120r／min±10r／min)，把35%HCl配制成3.6%的稀酸液加入，调pH值为4.5±0.05，使豆浆与HCl混合。投完盐酸5min后应测定pH值。 分离凝乳：用分离机分离清液和凝乳。确定好上清液中的凝乳量要在0.01ml／10ml以下，作为废液排放。凝乳的固形成分对制品的蛋白纯度有很大的影响，要求在40%为宜。流入上清液中的凝乳直接影响回收率，予以控制。凝乳流动性差，加入冷水后，用解碎机将其磨细，加水的温度越低越好，防止凝乳受热变质，也有抑制细菌繁殖之目的。要检查凝乳完全粉碎，便于中和时完全溶解。 中和：加10%NaOH溶液中和在pH7.1±0.1，时间40min，为防止凝乳腐败，接收夹套通冷水，在50min中和后加水稀释，70min后调整pH值到7.1±0.1，将凝乳温度冷却到15℃以下。 杀菌和粗滤：乳液先经粗滤器，以防凝乳中的疙瘩堵塞喷嘴。蛋白乳液进行蒸汽杀菌，杀菌温度在140℃，时间为15s—20s，压力为0.27MPa—0.35MPa。然后在真空度8kPa下急冷到58℃以下。经闪蒸罐冷却了的料液极易胶体化，为了不使在罐内滞留，要抽出泵常处于空拽状态。 增压、喷雾干燥：喷雾压为11MPa～14MPa，热风温度145℃±2℃，塔内排风温度在75℃±2℃，风量为33000m3／h，若蛋白制品水分高，空气温度高，要增加风量，防止出潮粉和结块。 包装：分离蛋白制品通过80孔／100mm的金属网，可直接从喷雾塔下锥形底放料口放料、入包、封口，包装要在紫外线下进行。 大豆分离蛋白制品质量指标。组织形态：松散粉状，不结块；色泽：具有粉状大豆蛋白固有的白色，均匀一致；气味：具有粉状大豆蛋白固有的气味，无霉味，无异味；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计)≤0.5%，铅(mg／kg以Pb计)≤1.0%，细菌总数≤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］
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脱脂豆粉
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大豆分离蛋白
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水 分(%)
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6.5
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4.7
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蛋白质(N×6.25%)
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53
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91.8
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脂 肪(%)
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1.0
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－
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碳水化合物(%)
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31
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－
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组纤维(%)
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2.5
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0.1
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灰 分(%)
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6
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3.4
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Vc(mg／100g)
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12.6
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10.9
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胡萝卜素(mg／100g)
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0.01
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0.01
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B1（mg／g)
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3.4
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0.8
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B2（mg／g）
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2.68
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1.47
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菸酸(mg／g)
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21.10
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6
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3 废水处理 大豆蛋白废水的特点是有机物浓度高，可生化性较好，用厌氧生物法处理，其工艺见附图。收集于车间废水先经自动格栅栏拦截大颗粒杂质及悬浮物，然后流入调节池均衡废水的水质和水量，调节池内设大孔鼓风管进行曝气搅拌，防止悬浮物沉积，把调节水池出来的水泵入厌氧反应池，池内设组合或生物填料，可生长厌氧微生物，污水在池内折流或穿过，在30℃～35℃经厌氧发酵除去大部分有机物，要求去除率达90%以上，厌氧反应池顶部设有三相分离器，进行污水、沼气和污泥的分离。沼气由管道收集引出作为燃料，出水流入竖流式沉淀池，进行泥水分离，污水中的厌氧污泥经沉降后由污泥泵抽回厌氧反应池或去污泥浓缩池处理。竖流式沉淀池上清液流入接触氧化池，鼓风机通过池底曝气装置提供好氧菌生长所需的氧气，污水在接触氧化池中脱除残余有机物，出水流入斜管沉淀池进行澄清分离，残余污泥通过污泥泵泵入污泥浓缩池。为保证处理系统出水达标，斜管沉淀池上清液流入快滤池沙滤脱去污水中剩余的细小悬浮物和微生物，出水流入清水池。快滤池中装有反冲泵，当快滤池阻力损失达一定值时用沙滤出水进行反冲，反冲出水返回接触氧化池重新处理，剩余的污泥排入污泥浓缩池，经浓缩后入板框过滤机压成滤饼，饼中含水达70%。
图1 废水处理工艺原理流程图
该工艺为大豆蛋白废水排放量［6］300m3/d～400 m3／d，处理后必须达到GB8978—88《污水综合排放标准》。pH6—9，CODcr≤100mg／L，BODs≤30mg／L，S≤70mg／L(本工艺的指标和效果有待于进一步试验)。
参考文献
1 原商业部科技情报研究所.主要油料蛋白制取和利用. 1983：17～22 2 渡边笃二．大豆蛋白制品生产．油化学，1977，8：447～451 3 粮食部粮油工业局．美国油脂工业考察报告．油脂科技，1981，6(1～2)：1～87 4 刘复光．大豆蛋白产品的制取、功能、营养价值及用途．油脂科技，1981，6(增刊)：455～475 5 胡德滋．开发利用大豆蛋白的问题及建议．第三次全国油脂专业学术交流及科技情报会议资料选编，下册：1984，9(增刊)：493～498 6 D.斯沃恩主编，秦洪万主译.贝雷：油脂化学与工艺学，北京：轻工业出版社，1987，1：533～536 7 郑州粮食学院油脂系，油料预处理压榨及浸出，1996 8 武汉粮食科学研究院编译．世界油料和油脂加工会议文集．1982：1～4，15～18，32～37 9 殷凤华．中国油脂工业的现状及发展趋势．中国油脂，1997，22(5)：3～6 10 武汉粮食工业学院．油脂工厂设计原理．1986 |
