CN107927801A - 连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置及方法，属于谷物麸皮的开发与应用领域。主要技术方案如下：第一真空上料机连接浸润罐，所述的浸润罐出口连接暂存槽，所述的暂存槽依次连接卫生泵Ⅰ、第一挤压分离机、第一缓冲罐、卫生泵Ⅱ，所述的卫生泵Ⅱ连接酸解罐、碱解罐的入口，所述的第一挤压分离机连接沉淀池，所述酸解罐、碱解罐的出口连接暂存槽；所述的卫生泵Ⅱ连接一级隧道式洗涤器，所述的一级隧道式洗涤器连接第二缓冲罐入口，所述第二缓冲罐出口分别连接二级隧道式洗涤器、第二挤压分离机；本发明提供的装置和方法可以充分降解谷物材料中的脂质和木质素，从而实现对谷物的连续提取、洗涤，具有提取效率高、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明属于谷物麸皮的开发与应用领域，具体涉及一种连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置及方法。
背景技术
膳食纤维是维系人类身体健康、不能被其它物质所代替的一种营养素，是一种复杂的混合物的总称，人们将其称为继碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、水、矿物质六大营养素之外的人体“第七营养素”。小麦麸、豆渣、玉米皮表面都含有脂质和木质素，如果直接粉碎，不但食用品质差，而且也达不到膳食纤维的效果。
木质素是具有苯丙烷骨架的芳香族非糖类物质，主要存在于纤维细胞间层以及细胞壁中，像胶水一样，将纤维一根根的相互黏在一起形成植物体，原料中的木质素越多，材质就越坚硬，纤维结构就越紧密。脂质的存在也是起到黏联纤维，并在材质表面形成一层保护膜。
膳食纤维之所以具有良好的理化特性以及生理功能，主要是由于木质素、脂质的存在，将纤维紧紧的粘连在一起，并包膜，使纤维的官能团被束缚，起不到其固有的生理功能，膳食纤维制备工艺所要解决的问题就是有效去除纤维结构间的木质素，以及包膜在外层的脂质成分，纤维素和半纤维素得以释放，起到其固有的功效。
目前国内外提取膳食纤维的方法主要有热水提取法、化学提取法、发酵法、酶法等。比较而言，热水提取法工艺简单，但是提取率不高；化学提取法是采用化学试剂分离膳食纤维，主要有酸法、碱法和絮凝剂法等，化学提取法的特点是制备成本较低，但是由于化学提取法采用强酸、强碱、高温处理，对提取容器、管道、物料泵的腐蚀相当严重，在提取过程中需要反复调整酸度、漂洗，带入大量的阴阳离子，制取的膳食纤维含量较低，色泽差；发酵法制取的膳食纤维有效成分含量高，污染较少，但生产周期长，成本高，不利于规模化大生产；酶法是用多种酶如α-淀粉酶、蛋白酶和糖化酶等降解原料中的其他成分，酶法高效、无污染，但是可控性较差。
膳食纤维资源丰富，价格低廉。国外膳食纤维食品的开发应用已较为普遍，目前我国对膳食纤维的研发尚处于起步阶段，未形成规模性的加工企业。随着人们生活水平的提高，精细食品逐渐增加，膳食纤维摄入量降低，膳食纤维作为功能性食品的原料，需求量会大大增加。加强膳食纤维的改性研究，使其改性后增加生物活性，充分开发利用国内巨大的膳食纤维资源，实现工业化生产为食品工业提供优质原料，是今后膳食纤维的研究发展方向。
发明内容
针对现有技术膳食纤维素生产工艺和方法的不足，本发明结合谷物麸皮材料特点，研制出连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置及方法，具有积极的社会意义和商业价值。
本发明的技术方案如下：连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置，第一真空上料机连接浸润罐，所述的浸润罐出口连接暂存槽，所述的暂存槽依次连接卫生泵Ⅰ、第一挤压分离机、第一缓冲罐、卫生泵Ⅱ，所述的卫生泵Ⅱ连接酸解罐、碱解罐的入口，所述的第一挤压分离机连接沉淀池，所述酸解罐、碱解罐的出口连接暂存槽；
所述的卫生泵Ⅱ连接一级隧道式洗涤器，所述的一级隧道式洗涤器连接第二缓冲罐入口，所述第二缓冲罐出口分别连接二级隧道式洗涤器、第二挤压分离机，所述的二级隧道式洗涤器出口连接第二缓冲罐入口，所述的二级隧道式洗涤器出口依次连接配液罐、第一缓冲罐。
进一步的，所述的暂存槽为锥形。
进一步的，所述的酸解罐和碱解罐采用夹套式加热。
本发明同时请求保护使用所述的装置提取膳食纤维素的方法，该方法包括如下步骤：
(一)提取
将原料通过第一真空上料机送入浸润罐，用水浸润后，原料经过卸料阀进入暂存罐，浸润后的原料依次进入酸解罐、碱解罐脱除原料中的脂肪、淀粉和蛋白质，得到初级提取物；
(二)洗涤
初级提取物从第一缓冲罐经卫生泵Ⅱ送入一级隧道式洗涤器第一次洗涤，之后送入二级隧道式洗涤器内第二次清洗；
(三)干燥、粉碎
两次洗涤后的提取物经过沸腾干燥器、气流粉碎机进行干燥、粉碎，即得膳食纤维素。
进一步的，所述的提取过程具体如下：
将原料通过第一真空上料机送入浸润罐，用水浸润后，原料经过卸料阀进入暂存罐，浸润后的原料经过第一挤压分离机进行固液分离，废液排入沉淀池，固体物料进入第一缓冲罐，将配液罐储存的食用醋酸溶液打入第一缓冲罐中调整pH值为5后，将物料打入酸解罐内，反应后物料自酸解罐底部卸料阀放出进入暂存槽中，用第一挤压分离机分离后，固体物料进入第一缓冲罐中；将配液罐储存的食用纯碱溶液打入第一缓冲罐中调整pH值为9后，将物料打入热碱解罐，反应后物料自卸料阀进入第一缓冲罐中，为初级提取物。
进一步的，所述的浸润罐为工业反应釜，并联2台，交替作业，浸润时间2-8小时，温度20-60℃，加水量为原料质量的6-10倍。
进一步的，所述的酸解罐为工业反应釜，工作温度60-80℃，采用食用醋酸调节pH值5-6。
进一步的，所述的碱解罐为工业反应釜，工作温度60-100℃，采用食用纯碱调节pH值8-9。
进一步的，所述的一级隧道式洗涤器和二级隧道式洗涤器内部为筛网滚筒，筛网滚筒的下方设置喷水嘴，滚筒筛网为80-200目，提取物正向进入筛网滚筒内，而洗涤水从反方向进入及喷水嘴喷入。
进一步的，所述的第一挤压分离机、第二挤压分离机为工业挤渣机。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明先将材料初步浸泡软化，物理性破坏材料的整体结构，使木质素部分释放，可以增强后期操作环节中试剂的渗透作用，充分降解脂质和木质素，从而使材料中的纤维素和半纤维素充分释放官能团。
(2)本发明提供的膳食纤维提取方法，具有提取效率高，装置设备成本低、提取条件简单、可进行大规模的提取生产。
(3)本发明提取过程采用食用醋酸、食用纯碱作为提取试剂，满足食品安全卫生要求，整个生产过程中干物料采用真空上料机输送，湿物料利用卫生泵管线输送或螺旋输送机输送，从而可实现对谷物材料的连续提取、洗涤、粉碎等过程。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1、第一真空上料机；2、浸润罐；3、酸解罐；4、碱解罐；5、冷凝器；6、暂存槽；7、卫生泵Ⅰ；8、第一挤压分离机；9、第一缓冲罐；10、沉淀池；11、卫生泵Ⅱ；12、一级隧道式洗涤器；13、二级隧道式洗涤器；14、配液罐；15、第二缓冲罐；16、第二挤压分离机；17、螺旋输送机；18、沸腾干燥器；19、存料槽；20、第二真空上料机；21、气流粉碎机。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做进一步说明：
实施例1
连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置，第一真空上料机1连接浸润罐2，所述的浸润罐2出口连接暂存槽6，所述的暂存槽6依次连接卫生泵Ⅰ7、第一挤压分离机8、第一缓冲罐9、卫生泵Ⅱ11，所述的卫生泵Ⅱ11连接酸解罐3、碱解罐4的入口，所述的第一挤压分离机8连接沉淀池10，所述酸解罐3、碱解罐4的出口连接暂存槽6；所述的暂存槽6为锥形。所述的酸解罐3和碱解罐4采用夹套式加热。
所述的卫生泵Ⅱ11连接一级隧道式洗涤器12，所述的一级隧道式洗涤器12连接第二缓冲罐15入口，所述第二缓冲罐15出口分别连接二级隧道式洗涤器13、第二挤压分离机16，所述的二级隧道式洗涤器13出口连接第二缓冲罐15入口，所述的二级隧道式洗涤器13出口依次连接配液罐14、第一缓冲罐9。
提取过程中的水循环过程有：自来水进入冷凝器5进行换热后，进入浸润罐2，酸解罐3、碱解罐4过程中产生的蒸气与进入冷凝器5进行换热降温，冷凝水也循环使用进入浸润罐2中，另外浸润罐2还连接专门的自来水管道，同时此自来水管道供水给二级隧道式洗涤器13、一级隧道式洗涤器12。
取100kg小麦麸皮其中膳食纤维素含量45wt％，用第一真空上料机1送入浸润罐2中，加清水800kg浸润4小时，浸润温度28℃，经过卸料阀放入暂存槽6中。通过卫生泵Ⅰ7将其打入第一挤压分离机8，实现固液分离，废液排入沉淀池10中处理，固体物料直接进入第一缓冲罐9中。
将配液罐14中食用醋酸溶液(pH值为5)打入第一缓冲罐9中，调节pH值为5，打入热酸解罐3中，控制温度70℃，反应时间1小时后，从底部卸料阀放入暂存槽6中，用第一挤压分离机8分离后，物料重新进入第一缓冲罐9中，将配液罐14中的食用纯碱溶液(pH值为9)打入调节pH值为9，打入热碱解罐4中，控制温度95℃。反应时间1小时后，从底部卸料阀放入暂存槽6中，用第一挤压分离机8分离后，物料再次进入第一缓冲罐9中，过程产生的废液全部排入沉淀池10中。
在第一缓冲罐9内加入纯净水后，用卫生泵Ⅱ11打入一级隧道式洗涤器12，进入洗涤阶段。用500公斤纯水洗涤30分钟，洗涤水排入沉淀池10中处理，物料进入第二缓冲罐15，加入纯净水后，用卫生泵Ⅲ打入二级隧道式洗涤器13，洗涤水排入配液罐14中回收利用；物料返回第二缓冲罐15，用第二挤压分离机16分离后，通过螺旋输送机17进入沸腾干燥器18干燥后放入存料槽19中，通过第二真空上料机20送人气流粉碎机21中，经灭菌得膳食纤维素粉。
实测数据，此工艺得到膳食纤维素41.5kg,纯度96.2％，经计算其收率88.78％。
Claims (10)
1.连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置，其特征在于，
第一真空上料机(1)连接浸润罐(2)，所述的浸润罐(2)出口连接暂存槽(6)，所述的暂存槽(6)依次连接卫生泵Ⅰ(7)、第一挤压分离机(8)、第一缓冲罐(9)、卫生泵Ⅱ(11)，所述的卫生泵Ⅱ(11)连接酸解罐(3)、碱解罐(4)的入口，所述的第一挤压分离机(8)连接沉淀池(10)，所述酸解罐(3)、碱解罐(4)的出口连接暂存槽(6)；
所述的卫生泵Ⅱ(11)连接一级隧道式洗涤器(12)，所述的一级隧道式洗涤器(12)连接第二缓冲罐(15)入口，所述第二缓冲罐(15)出口分别连接二级隧道式洗涤器(13)、第二挤压分离机(16)，所述的二级隧道式洗涤器(13)出口连接第二缓冲罐(15)入口，所述的二级隧道式洗涤器(13)出口依次连接配液罐(14)、第一缓冲罐(9)。
2.如权利要求1所述的连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置，其特征在于，所述的暂存槽(6)为锥形。
3.如权利要求1所述的连续从谷物麸皮中提取膳食纤维素的装置，其特征在于，所述的酸解罐(3)和碱解罐(4)采用夹套式加热。
4.一种应用权利要求1所述的装置提取膳食纤维素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(一)提取
将原料通过第一真空上料机(1)送入浸润罐(2)，用水浸润后，原料经过卸料阀进入暂存罐(6)，浸润后的原料依次进入酸解罐(3)、碱解罐(4)脱除原料中的脂肪、淀粉和蛋白质，得到初级提取物；
(二)洗涤
初级提取物从第一缓冲罐(9)经卫生泵Ⅱ(11)送入一级隧道式洗涤器(12)第一次洗涤，之后送入二级隧道式洗涤器(13)内第二次清洗；
(三)干燥、粉碎
两次洗涤后的提取物经过沸腾干燥器(18)、气流粉碎机(21)进行干燥、粉碎，即得膳食纤维素。
5.如权利要求4所述的提取膳食纤维素的方法，其特征在于，所述的提取过程具体如下：
将原料通过第一真空上料机(1)送入浸润罐(2)，用水浸润后，原料经过卸料阀进入暂存罐(6)，浸润后的原料经过第一挤压分离机(8)进行固液分离，废液排入沉淀池(10)，固体物料进入第一缓冲罐(9)，将配液罐(14)储存的食用醋酸溶液打入第一缓冲罐(9)中调整pH值为5后，将物料打入酸解罐(3)内，反应后物料自酸解罐(3)底部卸料阀放出进入暂存槽(6)中，用第一挤压分离机(8)分离后，固体物料进入第一缓冲罐(9)中；将配液罐(14)储存的食用纯碱溶液打入第一缓冲罐(9)中调整pH值为9后，将物料打入热碱解罐(4)，反应后物料自卸料阀进入第一缓冲罐(9)中，为初级提取物。
6.如权利要求4所述的提取膳食纤维素的方法，其特征在于，所述的浸润罐(2)为工业反应釜，并联2台，交替作业，浸润时间2-8小时，温度20-60℃，加水量为原料质量的6-10倍。
7.如权利要求4所述的提取膳食纤维素的方法，其特征在于，所述的酸解罐(3)为工业反应釜，工作温度60-80℃，采用食用醋酸调节pH值5-6。
8.如权利要求4所述的提取膳食纤维素的方法，其特征在于，所述的碱解罐(4)为工业反应釜，工作温度60-100℃，采用食用纯碱调节pH值8-9。
9.如权利要求4所述的提取膳食纤维素的方法，其特征在于，所述的一级隧道式洗涤器(12)和二级隧道式洗涤器(13)内部为筛网滚筒，筛网滚筒的下方设置喷水嘴，滚筒筛网为80-200目，提取物正向进入筛网滚筒内，而洗涤水从反方向进入及喷水嘴喷入。
10.如权利要求4所述的提取膳食纤维素的方法，其特征在于，所述的第一挤压分离机(8)、第二挤压分离机(16)为工业挤渣机。
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- 2017-11-28 CN CN201711211260.3A patent/CN107927801A/zh active Pending
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