大豆蛋白浓缩加工工艺

醇法大豆浓缩蛋白加工工艺及实践

醇法大豆浓缩蛋白是在低温脱脂大豆粕 (白豆片 )基础上,使用含水食用酒精脱除可溶性碳水化合物,获得的蛋白干基含量在65%以上的商业化产品。在此基础上,如果再将所得到的醇法大豆浓缩蛋白通过均质、热处理等手段加以物理改性,就可以获得醇法功能性大豆浓缩蛋白的商品化产品。它与传统的大豆分离蛋白及酸洗法大豆浓缩蛋白相比具有生产过程污染小,价位低,功能性强,豆腥味低等诸多优点。本文结合实际工作经验以及以色列Hayes公司的技术说明,对醇法功能性大豆浓缩蛋白的加工工艺、操作要点、主要设备、产品性能做一简要介绍。

1 醇法大豆浓缩蛋白制备工艺

1.1 工艺流程

1.1.1 浸出系统

白豆片→筛选→环型浸出器浸出→ 挤压预脱溶→

↓↓↓

碎末酒精浸出液混合溶剂系统

湿粕脱溶→干燥、磨粉→大豆浓缩蛋白粉

↓

溶剂气体回收系统

1.1.2 混合溶剂系统

酒精浸出液→薄膜蒸发→ 糖蜜→提取大豆异黄酮、皂甙→喷雾干燥→饲料级糖蜜粉

1.1.3 溶剂气体回收系统

环型浸出器

→冷水冷凝器→冷冻液冷凝器→低压风机

平衡罐

薄膜蒸发器→冷水冷凝器→冷冻盐水冷凝器→真空泵

湿粕脱溶罐→节能器→水冷凝器→冷冻盐水冷凝器→

真空泵

1.2 工艺说明

该工艺流程与溶剂法提取植物油十分相似。但酒精与水的共沸点(常压下共沸点为78.15℃)高于正己烷(69℃),酒精的蒸发潜热是正己烷的近2.5倍,因此酒精溶剂气体的回收会消耗更大的能量。考虑到换热器的传热系数,通常所需的加热面积更小,而冷却面积会更大一些。同时,由于豆粕在含水酒精溶液中会吸水溶胀并且浸出速率相对较低,因此对于同样的浸出能力,用醇洗豆粕方法制备浓缩蛋白所需的浸出器体积要比传统油脂工业用的正己烷萃取豆坯的浸出器大很多倍,造成设备投资相对较大。在溶剂消耗方面,先进的酒精浸出系统可以使溶剂消耗在30kg/t物料以下,仍高于6号溶剂浸出油脂系统的2kg/t物料以下。酒精浸出湿粕和含水酒精结合较紧密是造成消耗偏高的主要原因。

1.3 主要设备

1.3.1 浸出器由于使用含水酒精浸出,浸出器最好采用不锈钢制造,碳钢设备内部加涂层也可以有效防锈。采用H ayes专有技术可以在美国皇冠钢铁公司生产的环形拖链式浸出器技术上稍作改动就可以达到较好的浸出效果。

1.3.2 预脱溶挤压机

预脱溶挤压机可以采用Hayes专有技术生产的双螺杆挤压机,通过压榨可将湿粕含溶量由60%～70%降低到45%～50% ,从而减轻后道脱溶工段负荷,缩短脱溶时间,减少溶剂损耗和热变性。

1.3.3 湿粕脱溶罐

此设备为关键设备,关系到后续蛋白产品的品质和溶剂回收效率。Hayes专有技术生产的脱溶罐系立式多层结构,罐上部设计成特殊结构,含溶湿粕进入脱溶罐后在罐下半部分上升溶剂蒸汽和夹套加热共同作用下快速脱除湿粕表面的自由溶剂;罐下部还要通入少量过热水蒸汽,以便脱除残留在豆粕微孔和毛细管中的酒精溶剂,保证豆粕成品的溶剂残留达到规定要求的同时又不至于过度受热变性。脱溶操作在负压下进行,可以降低酒精溶剂的沸点,避免豆粕热变性。

1.3.4 薄膜蒸发器

酒精浸出液在薄膜蒸发器内低温真空回收酒精。在浓缩的最后阶段,糖蜜浓度较高因而比较黏稠,对设备性能要求较高。

1.4 操作要点

1.4.1 选料

低温脱脂豆粕的质量直接影响浓缩大豆蛋白成品的蛋白含量及功能特性,只有高质量的豆粕才能得到高质量和高蛋白含量的浓缩蛋白。所以应选取无霉变,含皮量低,杂质少,蛋白质含量高 (干基含量≥50%),氮溶解指数50%～70%的豆粕作原料。原料进浸出器前必须筛选除去碎末,以免溶剂渗滤性不好,堵塞浸出器筛板。残油不能太高,否则影响酒精溶剂的

渗透性。

1.4.2 浸出

根据成品蛋白含量及最终混合溶剂的浓度,调节料溶比在1∶(5～8),浸出温度保持在55℃左右,浸出时间2～4h。

1.4.3 湿粕脱溶

根据出口干粕的脱溶情况和热变性情况调整真空度、干燥温度及罐内的停留时间。

1.4.4 薄膜蒸发

含水酒精浸出液的成分十分复杂[3],在进入薄膜蒸发器前必须将大量的粕末及浓缩析出物过滤干净。

1.5 产品质量

浓缩蛋白产品要求风味清淡,色泽黄白,重金属含量符合国家相关标准,其主要指标如表1所示。

表1大豆浓缩蛋白成品主要质量指标

项目指标项目指标

粗蛋白 68%～72% 碳水化合物 16%～20%

(N×6.25,干基 )

水分 6%～10% 菌落总数 < 5000/g

粗脂肪 0.5%～1% 沙门氏菌阴性/25g

粗纤维 3%～5% 大肠杆菌阴性/25g

灰分 4%～6% 酵母及霉菌 < 100/g

2 醇法大豆浓缩蛋白功能改性工艺

2.1 工艺流程

大豆浓缩蛋白粉→与碱液均匀混合→高压均质→盘管

瞬时加热改性并灭菌→真空冷却→喷雾干燥→不同批次产品混合→喷涂磷脂→过筛→包装

2.2 工艺说明

该工艺流程与大豆分离蛋白的部分生产工艺相似,在实际生产中改性浓缩蛋白和大豆分离蛋白确实可以共线生产。浓缩蛋白的功能改性(或称“复性”)并非真正意义上的恢复蛋白分子的天然状态 ,而是通过高压均质使物料经历多次剪切、空化作用 ,使醇变性蛋白的次级键断开; 再经过高温短时热处理,使蛋白质分子重排、缔合,转变为大分子量的蛋白质分子聚集物[4]。目前改性浓缩大豆蛋白粉的蛋白质分散指数(PDI)一般为40～60,与分离蛋白(PD I≥80)相比有不小的差距; 但通过采用在蛋白粉产品表面上喷涂磷脂的方法,可以有效改善产品的润湿性及分散性,在一定程度上克服这一缺陷,并且能起到抑制粉尘,方便使用的目的。

2.3 主要设备

2.3.1 混合器

该设备保证蛋白粉在稀碱液中按比例均匀混合,有利于后续的均质、热处理及喷雾干燥。

2.3.2 高压均质机要求均质压力不低于300MPa,设备稳定可靠。

2.3.3 瞬时加热盘管

该设备直接影响最终产品的性能,是决定改性项目成败的最关键因素,加热时间控制在1min内,应配备自控装置。