本發(fā)明涉及水產(chǎn)品處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種制備水產(chǎn)分離蛋白粉的裝置及水產(chǎn)分離蛋白粉的制備方法。

背景技術(shù)：

水產(chǎn)分離蛋白具有營養(yǎng)價(jià)值高的特點(diǎn)，可以作為臨床營養(yǎng)品和保健食品以及運(yùn)動(dòng)食品等的配料。傳統(tǒng)的水產(chǎn)分離蛋白生產(chǎn)方法主要有兩種：一種是水洗后生產(chǎn)的魚糜；另一種是酸/堿溶解-等電點(diǎn)沉淀法（主要利用鹽酸或硫酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值）；前一種方法存在蛋白質(zhì)回收率低的問題；后一種方法存在酸堿調(diào)節(jié)pH值容易造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈變化，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能特性改變甚至喪失，另外，水產(chǎn)品中的蛋白有大量鹽的殘留，使水產(chǎn)分離蛋白的應(yīng)用受到了很大的限制。

高密度二氧化碳技術(shù)是一種非熱食品加工技術(shù)，利用高密度二氧化碳技術(shù)分離蛋白質(zhì)是利用強(qiáng)壓下二氧化碳溶于水降低體系的pH值，從而使某些蛋白質(zhì)接近于等電點(diǎn)，發(fā)生沉淀而分離。從原理上來講，該方法仍然屬于等電點(diǎn)沉淀法分離蛋白質(zhì)。但是該方法與傳統(tǒng)的等電點(diǎn)沉淀法相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)：卸壓后，二氧化碳揮發(fā)掉，不存在殘留，也不需要脫鹽處理；二氧化碳溶于水生成的碳酸是弱酸，pH值變化易于控制，可以防止溶液酸化過程中局部過度酸化的問題；利用二氧化碳分離的蛋白質(zhì)顆粒形態(tài)好，純度高；二氧化碳分離蛋白質(zhì)屬于清潔生產(chǎn)，因?yàn)槎趸紵o毒無害、無污染而且廉價(jià)，但現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種適用于工業(yè)的水產(chǎn)分離蛋白粉的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種制備水產(chǎn)分離蛋白粉的裝置。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種水產(chǎn)分離蛋白粉的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種制備水產(chǎn)分離蛋白粉的裝置，包括蛋白質(zhì)溶液貯藏罐和依次相連的二氧化碳貯藏罐、制冷箱、反應(yīng)釜、二氧化碳分離釜，其中蛋白質(zhì)溶液貯藏罐與反應(yīng)釜相連，二氧化碳分離釜還與二氧化碳貯藏罐或者制冷箱相連；所述制冷箱與反應(yīng)釜之間、蛋白質(zhì)溶液貯藏罐與反應(yīng)釜之間均連有高壓泵；所述反應(yīng)釜和二氧化碳分離釜上均連有溫度控制器和壓力控制器；所述反應(yīng)釜上還連有pH值實(shí)時(shí)檢測器；所述反應(yīng)釜內(nèi)還設(shè)有攪拌器和電加熱器，所述二氧化碳分離釜內(nèi)還設(shè)有電加熱器；所述反應(yīng)釜的底部還通過連接管連有離心器；所述離心器還通過連接管與冷凍干燥機(jī)相連；所述反應(yīng)釜的底部呈圓錐狀；所述制冷箱通過連接管與反應(yīng)釜的上端相連；所述蛋白質(zhì)溶液貯藏罐和依次相連的二氧化碳貯藏罐、制冷箱、反應(yīng)釜、二氧化碳分離釜上還均設(shè)有控制閥門。

本發(fā)明所述裝置的工作原理如下：蛋白質(zhì)溶液貯藏罐內(nèi)貯藏水產(chǎn)蛋白水溶液，將水產(chǎn)蛋白水溶液用高壓泵泵入反應(yīng)釜，再用高壓泵向反應(yīng)釜中充入高密度二氧化碳，通過控制反應(yīng)釜的溫度和壓力使溶液pH值達(dá)到水產(chǎn)蛋白的等電點(diǎn)附近，從而使水產(chǎn)蛋白發(fā)生沉淀，處理一段時(shí)間后，在二氧化碳分離釜中分離出二氧化碳和脂類成分以及部分水分，然后放出反應(yīng)釜中的物料，分離后的沉淀即為水產(chǎn)分離蛋白；所述離心器還通過連接管與冷凍干燥機(jī)相連，這樣獲得的水產(chǎn)沉淀蛋白經(jīng)冷凍干燥和粉碎處理，即為水產(chǎn)分離蛋白粉。

制冷箱與二氧化碳貯藏罐相連，二氧化碳從二氧化碳貯藏罐中出來后先進(jìn)入制冷箱作低溫處理，低溫的二氧化碳會(huì)被液化，方便在反應(yīng)釜內(nèi)加壓與蛋白質(zhì)溶液反應(yīng)，另外，反應(yīng)釜的底部呈圓錐狀方便收集反應(yīng)釜內(nèi)沉淀的水產(chǎn)蛋白，防止反應(yīng)釜底部沉淀的水產(chǎn)蛋白殘留。

另外，由于二氧化碳貯藏罐中的氣體先經(jīng)過制冷箱進(jìn)行低溫處理，之后進(jìn)入反應(yīng)釜，優(yōu)選地，所述制冷箱的通過連接管與反應(yīng)釜的上端相連，這樣可以通過攪拌保證二氧化碳與蛋白質(zhì)水溶液充分接觸，提高蛋白質(zhì)沉淀的量。

另外，攪拌器的攪拌頭的位置也是非常重要的，太接近反應(yīng)釜上端或者太接近反應(yīng)釜底部，使得反應(yīng)釜內(nèi)的液體不能充分被攪拌而影響蛋白沉淀，因此優(yōu)選地，所述攪拌器的攪拌頭與反應(yīng)釜底部的距離是反應(yīng)釜高度的1/3～1/2。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)釜的上端通過連接管和單向閥門與二氧化碳分離釜相連。

為了使得反應(yīng)釜內(nèi)受熱均勻，優(yōu)選地，所述電加熱器纏繞在反應(yīng)釜外壁上。

本發(fā)明還提供一種水產(chǎn)分離蛋白粉的制備方法，包括以下步驟：

S1. 水產(chǎn)蛋白經(jīng)前處理后，裝入蛋白質(zhì)溶液貯藏罐，控制制冷箱內(nèi)溫度達(dá)到2～5℃，開啟電加熱器和溫度控制器，使得反應(yīng)釜內(nèi)溫度達(dá)到20～60℃，使得二氧化碳分離釜內(nèi)溫度達(dá)到20～35℃；

S2. 將蛋白質(zhì)溶液泵入反應(yīng)釜內(nèi)，二氧化碳進(jìn)入制冷箱后，被泵入反應(yīng)釜內(nèi)，調(diào)節(jié)壓力控制器，使得反應(yīng)釜內(nèi)壓力為0.1～35MPa，同時(shí)開啟攪拌器，使得二氧化碳與蛋白質(zhì)溶液充分混合，蛋白質(zhì)溶液的pH值達(dá)到4.5～7，處理一段時(shí)間后獲得蛋白質(zhì)沉淀；

S3. 開啟控制閥門，二氧化碳攜帶脂類和部分水分被泵入二氧化碳分離釜，調(diào)節(jié)壓力控制器使得二氧化碳分離釜內(nèi)的壓力為0.1～10MPa，使得二氧化碳被分離，之后開啟控制閥門，二氧化碳重新進(jìn)入二氧化碳貯藏罐或者制冷箱循環(huán)利用，開啟控制閥門收集脂類和部分水分；

S4. 開啟控制閥門，收集蛋白質(zhì)沉淀和部分水分，進(jìn)入離心器在3000～8000rpm條件下離心，獲得沉淀蛋白，沉淀蛋白進(jìn)入冷凍干燥機(jī)進(jìn)行冷凍干燥，粉碎后即為水產(chǎn)分離蛋白粉。

優(yōu)選地，S1所述水產(chǎn)蛋白前處理的步驟為：將水產(chǎn)品清洗后，采肉，經(jīng)打漿處理，同時(shí)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～3%的氯化鈉攪拌均勻。

優(yōu)選地，S2所述反應(yīng)釜內(nèi)蛋白質(zhì)溶液的處理時(shí)間為5～60min。

優(yōu)選地，上述水產(chǎn)品主要包括海水魚類、淡水魚類、貝類、蝦類。

另外，本發(fā)明上述裝置和方法同樣適用于植物蛋白和動(dòng)物蛋白溶液中蛋白的沉淀和分離。

優(yōu)選地，上述方法中，S1所述水產(chǎn)蛋白前處理的步驟為：將水產(chǎn)品（魚蝦貝等）清洗后，用履帶式采肉機(jī)采肉，按照3～10：1（水：肉/V/W）加入水經(jīng)打漿處理，同時(shí)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～3%的氯化鈉攪拌均勻。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種制備水產(chǎn)分離蛋白粉的裝置，包括蛋白質(zhì)溶液貯藏罐和依次相連的二氧化碳貯藏罐、制冷箱、反應(yīng)釜、二氧化碳分離釜，其中蛋白質(zhì)溶液貯藏罐與反應(yīng)釜相連，二氧化碳分離釜還與二氧化碳貯藏罐或者制冷箱相連；所述制冷箱與反應(yīng)釜之間、蛋白質(zhì)溶液貯藏罐與反應(yīng)釜之間均連有高壓泵；所述反應(yīng)釜和二氧化碳分離釜上均連有溫度控制器和壓力控制器；所述反應(yīng)釜上還連有pH值實(shí)時(shí)檢測器；所述反應(yīng)釜內(nèi)還設(shè)有攪拌器和電加熱器，所述二氧化碳分離釜內(nèi)還設(shè)有電加熱器；所述反應(yīng)釜的底部還通過連接管連有離心器；所述離心器還通過連接管與冷凍干燥機(jī)相連；所述反應(yīng)釜的底部呈圓錐狀；所述制冷箱通過連接管與反應(yīng)釜的上端相連；所述蛋白質(zhì)溶液貯藏罐和依次相連的二氧化碳貯藏罐、制冷箱、反應(yīng)釜、二氧化碳分離釜上還均設(shè)有控制閥門，利用所述裝置，控制過程條件，使用高密度二氧化碳制備水產(chǎn)分離蛋白，該方法的蛋白質(zhì)回收率和純度高，蛋白質(zhì)的形態(tài)和功能特性較好，而且蛋白質(zhì)中無溶劑殘留，也不需要進(jìn)行脫鹽處理，生產(chǎn)工序簡單，可以廣泛用于食品工業(yè)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1所述裝置的連接示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1-二氧化碳貯藏罐；2-制冷箱；3-第一高壓泵；4-蛋白質(zhì)溶液貯藏罐；5-第二高壓泵；6-反應(yīng)釜；7-電加熱器；8-二氧化碳分離釜；9，12-溫度控制器；10，13-壓力控制器；11-攪拌器；14、15、16、17、18、19、20、21、22均為控制閥門，其中21和 22為單向閥門；；23-離心器；24-冷凍干燥機(jī)；25- pH值實(shí)時(shí)檢測器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明專利作進(jìn)一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明專利的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種水產(chǎn)蛋白分離裝置，包括蛋白質(zhì)溶液貯藏罐4和依次相連的二氧化碳貯藏罐1、制冷箱2、反應(yīng)釜6、二氧化碳分離釜8，其中蛋白質(zhì)溶液貯藏罐4與反應(yīng)釜6相連，二氧化碳分離釜8還與二氧化碳貯藏罐1或者制冷箱2相連；所述制冷箱2與反應(yīng)釜6之間、蛋白質(zhì)溶液貯藏罐4與反應(yīng)釜6之間均連有高壓泵；所述反應(yīng)釜6和二氧化碳分離釜8上均連有溫度控制器和壓力控制器；所述反應(yīng)釜6上還連有pH值實(shí)時(shí)檢測器；所述反應(yīng)釜6內(nèi)還設(shè)有攪拌器11和電加熱器7，所述二氧化碳分離釜8內(nèi)還設(shè)有電加熱器7；所述反應(yīng)釜6的底部還通過連接管連有離心器23；所述離心器23還通過連接管與冷凍干燥機(jī)24相連；所述反應(yīng)釜6的底部呈圓錐狀；所述制冷箱2通過連接管與反應(yīng)釜6的上端相連；所述蛋白質(zhì)溶液貯藏罐4和依次相連的二氧化碳貯藏罐1、制冷箱2、反應(yīng)釜6、二氧化碳分離釜8上還均設(shè)有控制閥門。

本發(fā)明所述裝置的工作原理如下：蛋白質(zhì)溶液貯藏罐1內(nèi)貯藏水產(chǎn)蛋白水溶液，將水產(chǎn)蛋白水溶液用高壓泵泵入反應(yīng)釜6，再用高壓泵向反應(yīng)釜6中充入高密度二氧化碳，通過控制反應(yīng)釜的溫度和壓力使溶液pH值達(dá)到水產(chǎn)蛋白的等電點(diǎn)附近，從而使水產(chǎn)蛋白發(fā)生沉淀，處理一段時(shí)間后，在二氧化碳分離釜8中分離出二氧化碳和脂類成分以及部分水分，然后放出反應(yīng)釜6中的物料，分離后的沉淀即為水產(chǎn)分離蛋白；所述離心器23還通過連接管與冷凍干燥機(jī)24相連，這樣獲得的水產(chǎn)沉淀蛋白經(jīng)冷凍干燥和粉碎處理，即為水產(chǎn)分離蛋白粉。

制冷箱2與二氧化碳貯藏罐1相連，二氧化碳從二氧化碳貯藏罐1中出來后先進(jìn)入制冷箱作2低溫處理，低溫的二氧化碳會(huì)被液化，便于在反應(yīng)釜內(nèi)加壓與蛋白質(zhì)溶液反應(yīng)，另外，反應(yīng)釜6的底部呈圓錐狀方便收集反應(yīng)釜6內(nèi)沉淀的水產(chǎn)蛋白，防止反應(yīng)釜6底部沉淀的水產(chǎn)蛋白殘留。

另外，由于二氧化碳貯藏罐1中的氣體先經(jīng)過制冷箱2進(jìn)行低溫處理，之后進(jìn)入反應(yīng)釜6，優(yōu)選地，所述制冷箱2的通過連接管與反應(yīng)釜6的上端相連，這樣可以保證二氧化碳與蛋白質(zhì)水溶液充分接觸，提高蛋白質(zhì)沉淀的量。

另外，攪拌器的攪拌頭的位置也是非常重要的，太接近反應(yīng)釜6上端或者太接近反應(yīng)釜6底部，使得反應(yīng)釜內(nèi)的液體不能充分被攪拌而影響蛋白沉淀，因此本實(shí)施例中，所述攪拌器的攪拌頭與反應(yīng)釜底部的距離是反應(yīng)釜高度的1/3～1/2。

本實(shí)施例中，所述反應(yīng)釜6的上端通過連接管和高壓泵與二氧化碳分離釜8相連。

為了使得反應(yīng)釜內(nèi)受熱均勻，本實(shí)施例中，所述電加熱器7纏繞在反應(yīng)釜6外壁上。

實(shí)施例2

將羅非魚去頭、去鱗、去內(nèi)臟，清洗干凈，用履帶式采肉機(jī)采肉，取羅非魚魚肉100g，按照5︰1（水︰肉/V︰W）的加入水打漿處理，同時(shí)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的食鹽（NaCl），攪拌均勻后，裝入蛋白質(zhì)溶液貯藏罐4中。按照流程圖操作，設(shè)備運(yùn)行前，所有控制閥門關(guān)閉。

操作流程：（1）首先開啟控制閥門14和15，并啟動(dòng)制冷設(shè)備使制冷箱2的溫度達(dá)到4℃左右；（2）開啟電加熱器7，通過溫度控制器9控制反應(yīng)釜6溫度為30℃，通過溫度控制器12控制二氧化碳分離釜8溫度為20℃；（3）開啟控制閥門17和第二高壓泵5，將蛋白質(zhì)溶液泵入反應(yīng)釜6中，然后關(guān)閉控制閥門17和第二高壓泵5；（4）開啟控制閥門16和第一高壓泵3，向反應(yīng)釜6中充入高密度二氧化碳，通過壓力控制器10控制反應(yīng)釜的壓力為10 MPa，并同時(shí)開啟攪拌器11，使高密度二氧化碳與蛋白質(zhì)溶液充分接觸與混合，使蛋白質(zhì)溶液的pH值達(dá)到5.6，連續(xù)處理30 min后，蛋白質(zhì)即發(fā)生沉淀；（5）反應(yīng)完成后，關(guān)閉控制閥門16，開啟控制閥門19和單向閥門22，二氧化碳將攜帶脂類成分和部分水分進(jìn)入二氧化碳分離釜8，通過壓力控制器13控制二氧化碳分離釜8壓力為5 MPa，使二氧化碳與脂類成分和水分分離，開啟控制閥門21，二氧化碳進(jìn)入二氧化碳貯藏罐1或者制冷箱2循環(huán)利用，開啟閥門20，收集脂類成分和部分水分；（6） 開啟控制閥門18，收集蛋白質(zhì)沉淀和部分水分，采用離心器23在5000 rpm進(jìn)行離心分離，沉淀即為羅非魚肉分離蛋白；（7）分離蛋白再經(jīng)冷凍干燥機(jī)24h后粉碎，得14.5g水產(chǎn)分離蛋白粉，蛋白質(zhì)回收率為87%。

實(shí)施例3

將凡納濱對蝦清洗干凈，去頭去殼采肉，取肉50g，按照4︰1（水︰肉/V︰W）的加入水打漿處理，同時(shí)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的食鹽（NaCl），攪拌均勻后，裝入蛋白質(zhì)溶液貯藏罐4中。按照流程圖操作，設(shè)備運(yùn)行前，所有控制閥門關(guān)閉。

操作流程：（1）首先開啟控制閥門14和15，并啟動(dòng)制冷設(shè)備使制冷箱2的溫度達(dá)到4℃左右；（2）開啟電加熱器7，通過溫度控制器9控制反應(yīng)釜6溫度為35 ℃，通過溫度控制器12控制二氧化碳分離釜溫度為20 ℃；（3）開啟控制閥門17和第二高壓泵5，將一定量的蛋白質(zhì)溶液泵入反應(yīng)釜6中，然后關(guān)閉控制閥門17和第二高壓泵5；（4）開啟控制閥門16和第一高壓泵3，向反應(yīng)釜6中充入高密度二氧化碳，通過壓力控制器10控制反應(yīng)釜6的壓力為15 MPa，并同時(shí)開啟攪拌器11，使高密度二氧化碳與蛋白質(zhì)溶液充分接觸與混合，使蛋白質(zhì)溶液的pH值達(dá)到5.8，連續(xù)處理50 min后，蛋白質(zhì)即發(fā)生沉淀；（5）反應(yīng)完成后，關(guān)閉控制閥門16，開啟控制閥門19和單向閥門22，二氧化碳將攜帶脂類成分和部分水分進(jìn)入二氧化碳分離釜8，通過壓力控制器13控制二氧化碳分離釜8壓力為6 MPa，使二氧化碳與脂類成分和水分分離，開啟控制閥門21，二氧化碳進(jìn)入二氧化碳貯藏罐1或者制冷箱2循環(huán)利用，開啟控制閥門20，收集脂類成分和部分水分；（6） 開啟控制閥門18，收集蛋白質(zhì)沉淀和部分水分，采用離心器23在8000 rpm進(jìn)行離心分離，沉淀即為蝦肉分離蛋白；（7）再經(jīng)冷凍干燥機(jī)24后粉碎，得8.8g蝦肉分離蛋白粉，蛋白質(zhì)回收率為90%。

實(shí)施例4

將牡蠣清洗干凈，去頭去殼采肉，取肉80g，按照3︰1（水︰肉/V︰W）的加入水打漿處理，同時(shí)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的食鹽（NaCl），攪拌均勻后，裝入蛋白質(zhì)溶液貯藏罐4中。按照流程圖操作，設(shè)備運(yùn)行前，所有控制閥門關(guān)閉。

操作流程：（1）首先開啟控制閥門14和15，并啟動(dòng)制冷設(shè)備使制冷箱2的溫度達(dá)到4℃左右；（2）開啟電加熱器7，通過溫度控制器9控制反應(yīng)釜6溫度為25 ℃，通過溫度控制器12控制二氧化碳分離釜8溫度為25 ℃；（3）開啟控制閥門17和第二高壓泵5，將一定量的蛋白質(zhì)溶液泵入反應(yīng)釜6中，然后關(guān)閉控制閥門17和第二高壓泵5；（4）開啟控制閥門16和第一高壓泵3，向反應(yīng)釜6中充入高密度二氧化碳，通過壓力控制器10控制反應(yīng)釜6的壓力為25 MPa，并同時(shí)開啟電動(dòng)攪拌器11，使高密度二氧化碳與蛋白質(zhì)溶液充分接觸與混合，使蛋白質(zhì)溶液的pH值達(dá)到5.4，連續(xù)處理60 min后，蛋白質(zhì)即發(fā)生沉淀；（5）反應(yīng)完成后，關(guān)閉控制閥門16，開啟控制閥門19和單向閥門22，二氧化碳將攜帶脂類成分和部分水分進(jìn)入二氧化碳分離釜8，通過壓力控制器13控制二氧化碳分離釜壓力為6 MPa，使二氧化碳與脂類成分和水分分離，開啟控制閥門21，二氧化碳進(jìn)入二氧化碳貯藏罐1或者制冷箱2循環(huán)利用，開啟控制閥門20，收集脂類成分和部分水分；（6）開啟控制閥門18，收集蛋白質(zhì)沉淀和部分水分，采用離心器23在6000 rpm進(jìn)行離心分離，沉淀即為牡蠣肉分離蛋白；（7）再經(jīng)冷凍干燥機(jī)24后粉碎，得6.5g牡蠣肉分離蛋白粉，蛋白質(zhì)回收率為81%。