CN109629293A - 一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，包括豆渣膳食纤维的预处理、NaOH/尿素溶液处理、离心处理、乙酸中和沉淀处理、洗涤与干燥粉碎。豆渣膳食纤维中，约40%为纤维素，本发明从豆渣膳食纤维提取纤维素，是一种方便、高效的方法。

Description

一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法
技术领域
本发明涉及一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，属于农产品深加工技术领域。
背景技术
大豆，又称黄豆，原产于我国，目前广泛栽培于世界各地。大豆是我国重要的粮食作物之一，已有五千年栽培历史，古称菽，是一种其种子含有丰富植物蛋白质的作物。大豆最常用来做各种豆制品、榨取豆油、酿造酱油和提取蛋白质。
豆渣是大豆生产豆奶、豆浆、豆腐过程中的副产品，含有蛋白质、脂肪、钙、磷、铁等多种营养物质。我国是豆腐、豆浆生产的发源地，具有悠久的生产历史，豆腐、豆浆的生产、销售量都较大，相应的豆渣产量也很大。一般豆渣含水份85%，蛋白质3.0%，脂肪0.5%，碳水化合物8.0%等，其中碳水化合物的主要成分为膳食纤维。
纤维素是一类由葡萄糖组成的大分子物质，主要来自于绿色植物，是植物纤维细胞壁的重要成分，因此，纤维素是自然界中储量丰富的可再生资源。近年来，随着科技进步，纤维素除了作为原料应用在食品、造纸等领域，还被应用于生物医药、石油化工等新的领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，包括下列步骤：
第一步：在5-30℃条件下，将豆渣膳食纤维与纯化水按质量比1:0.8-1.5混合，浸泡60-120min；然后采用匀浆机处理2-4次，每次处理时间为2-4min，两次处理之间的间隔时间为2-4min；匀浆处理后的物料置于蒸汽***设备中，用1.8-2.0Mpa的蒸汽维压处理120-180s，然后关闭高压蒸汽，打开料液出口阀门，物料喷出，在压力差的作用下发生***；收集***处理后物料，备用；
第二步：在5-30℃温度下，将第一步得到的蒸汽***后的物料与NaOH/尿素溶液按质量比5-10:100比例混合，然后以转速30-60r/min搅拌处理15-30min；在搅拌处理过程中，使混合物料处于超声波环境中，超声波频率为25-35KHz，功率密度为0.35-0.45w/cm2；搅拌处理结束后将混合物料放置在-20.5-19.5℃的低温环境中15-16h；
第三步：将第二步得到的混合物料，在0-6℃的条件下，以7000-8000r/min的转速离心15-18min，得到上清液；
第四步：向所述上清液中加入质量浓度为45-55%的乙酸溶液，然后调节pH值至7.0，接着放置120-150min以静置积累沉淀物；
第五步：将第四步得到的混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第一截留固体物质，然后对第一截留固体物质进行三次洗涤和过滤处理；
S1、第一次洗涤和过滤处理
将第一截留固体物质与其质量25-30倍的纯化水混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第二截留固体物质；
S2、第二次洗涤和过滤处理
将第二截留固体物质与其质量15-20倍的体积分数为70-80%的乙醇混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第三截留固体物质；
S3、第三次洗涤和过滤处理
将第三截留固体物质与其质量8-10倍的体积分数为95-98%的乙醇混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第四截留固体物质；
第六步：将第四截留固体物质采用60-80℃的热风干燥至含水量小于或等于8%，粉碎至60-100目后即得到豆渣纤维素产品。
优选的技术方案为：所述豆渣膳食纤维的含水量为6-8%，膳食纤维纯度为85-90%，细度为60-100目。
优选的技术方案为：所述匀浆机的剪切转速为8000-13000r/min。
优选的技术方案为：所述NaOH/尿素溶液以纯化水为溶剂，NaOH、尿素为溶质来配置溶液，使得溶液中，NaOH的质量浓度为6-7%、尿素的质量浓度4-12%。
优选的技术方案为：在第五步中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.4-0.5MPa、滤网孔径为30-50mm。
优选的技术方案为：在S1中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.4-0.5MPa、滤网孔径为30-50mm。
优选的技术方案为：在S2中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.7-0.8MPa、滤网孔径为3-5mm。
优选的技术方案为：在第五步中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.7-0.8MPa、滤网孔径为3-5mm。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
1、豆渣膳食纤维中，约40%为纤维素，本发明从豆渣膳食纤维提取纤维素，是一种方便、高效的方法。
2、NaOH/尿素溶剂是一种绿色水溶剂，在低温状态下溶剂中的碱水合物、尿素水合物、游离水都能渗透到纤维素的大分子中去，而其中具有孤对电子的氧原子均能与纤维素上的羟基发生作用而形成新的分子间作用，最终达到破坏分子间氢键的目地，使纤维素从膳食纤维中溶出，再经过酸沉使其析出。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本实施例所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
本文中使用的术语的目的仅在于说明特别实施例，并不意图对本发明做限制。除非上下文明确显示，否则本文中使用的单数形式“一”、“一个”亦包括复数形式。
在说明较佳实施例时，可能基于清楚的目的而使用特别的术语；然而，本说明书所揭露者并不意图被限制在所选择的该特别术语；并且应当理解，每一个特定元件包括具有相同功能、以相似方式操作并达成相似效果的所有等效技术。
实施例一：一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法
一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，包括以下步骤。
（1）预处理
所述豆渣膳食纤维，以新鲜豆渣为原料，经过蛋白酶解、脱色洗涤、干燥、粉碎制得。所述的豆渣膳食纤维，其含水量为7m%，膳食纤维纯度为83m%，细度为80目。
在20℃温度下，将豆渣膳食纤维与食品级纯化水按质量比1:1混合，浸泡90min；采用食品级匀浆机处理3次，每次剪切转速10000r/min，处理时间3min，每次处理间歇时间3min。
将匀浆处理后的物料置于蒸汽***设备中，用1.9MPa蒸汽维压处理160s；然后，关闭高压蒸汽，打开料液出口阀门，物料喷出，在压力差和温度差的作用下发生***；收集***处理后物料，备用。
（2）NaOH/尿素溶液处理
配成NaOH/尿素溶液。以食品级纯化水为溶剂，NaOH、尿素为溶质来配置溶液，使得溶液中，NaOH质量浓度为6.5m%、尿素质量浓度8m%。
在20℃温度下，将蒸汽***后的物料与NaOH/尿素溶液按质量比7.5:100比例混合，转速45r/min搅拌处理25min；搅拌处理过程中，使混合物料处于超声波环境中，超声波频率为30KHz，功率密度为0.4w/cm2。搅拌处理后，将混合物料放置在-20℃低温环境中15.5h。
（3）离心处理
将低温环境中的混合物料取出，在3℃温度下，使用转速7500r/min离心16.5min，得到上清液，备用。
（4）乙酸中和沉淀处理
向上清液中缓慢加入质量浓度50m%的乙酸溶液，调节混合液的pH值为7.0，放置135min，静置积累沉淀物。
（5）洗涤与干燥粉碎
将上清液、乙酸溶液、沉淀物的混合物置于真空过滤设备中，在真空负压0.4.5MPa、滤网孔径40mm的条件下真空过滤处理，收集截留的固体物质。对截留的固体物质进行三次洗涤和过滤处理。
第一次洗涤和过滤处理。将27倍质量的食品级纯化水与截留的固体物质混合，搅动清洗，然后将混合物置于真空过滤设备中，在真空负压0.45MPa、滤网孔径40mm的条件下真空过滤处理，收集截留的固体物质。
第二次洗涤和过滤处理。将17倍体积分数为75%的乙醇与第一次过滤后截留的固体物质混合，搅动清洗，然后将混合物置于真空过滤设备中，在真空负压0.7MPa、滤网孔径3mm的条件下真空过滤处理，收集截留的固体物质。
第三次洗涤和过滤处理。将9倍体积分数为75%的乙醇与第二次过滤后截留的固体物质混合，搅动清洗，然后将混合物置于真空过滤设备中，在真空负压0.7MPa、滤网孔径3mm的条件下真空过滤处理，收集截留的固体物质。
将第三次过滤截留的固体物质采用70℃热风干燥至为7%，然后粉碎至80目，即得到豆渣纤维素产品。
实施例二：一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法
一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，包括下列步骤：
第一步：在30℃条件下，将豆渣膳食纤维与纯化水按质量比1: 1.5混合，浸泡120min；然后采用匀浆机处理4次，每次处理时间为4min，两次处理之间的间隔时间为4min；匀浆处理后的物料置于蒸汽***设备中，用2.0Mpa的蒸汽维压处理180s，然后关闭高压蒸汽，打开料液出口阀门，物料喷出，在压力差的作用下发生***；收集***处理后物料，备用；
第二步：在30℃温度下，将第一步得到的蒸汽***后的物料与NaOH/尿素溶液按质量比10:100比例混合，然后以转速60r/min搅拌处理30min；在搅拌处理过程中，使混合物料处于超声波环境中，超声波频率为35KHz，功率密度为0.45w/cm2；搅拌处理结束后将混合物料放置在-19.5℃的低温环境中16h；
第三步：将第二步得到的混合物料，在6℃的条件下，以8000r/min的转速离心18min，得到上清液；
第四步：向所述上清液中加入质量浓度为55%的乙酸溶液，然后调节pH值至7.0，接着放置150min以静置积累沉淀物；
第五步：将第四步得到的混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第一截留固体物质，然后对第一截留固体物质进行三次洗涤和过滤处理；
S1、第一次洗涤和过滤处理
将第一截留固体物质与其质量30倍的纯化水混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第二截留固体物质；
S2、第二次洗涤和过滤处理
将第二截留固体物质与其质量20倍的体积分数为80%的乙醇混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第三截留固体物质；
S3、第三次洗涤和过滤处理
将第三截留固体物质与其质量10倍的体积分数为98%的乙醇混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第四截留固体物质；
第六步：将第四截留固体物质采用80℃的热风干燥至含水量为6%，粉碎至100目后即得到豆渣纤维素产品。
优选的技术方案为：所述豆渣膳食纤维的含水量为8%，膳食纤维纯度为90%，细度为100目。
优选的技术方案为：所述匀浆机的剪切转速为13000r/min。
优选的技术方案为：所述NaOH/尿素溶液以纯化水为溶剂，NaOH、尿素为溶质来配置溶液，使得溶液中，NaOH的质量浓度为7%、尿素的质量浓度12%。
优选的技术方案为：在第五步中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.5MPa、滤网孔径为50mm。
优选的技术方案为：在S1中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.5MPa、滤网孔径为50mm。
优选的技术方案为：在S2中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.8MPa、滤网孔径为5mm。
优选的技术方案为：在第五步中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.8MPa、滤网孔径为5mm。
实施例三：一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法
一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，包括下列步骤：
第一步：在5℃条件下，将豆渣膳食纤维与纯化水按质量比1:0.8混合，浸泡60min；然后采用匀浆机处理2次，每次处理时间为2min，两次处理之间的间隔时间为2min；匀浆处理后的物料置于蒸汽***设备中，用1.8Mpa的蒸汽维压处理120s，然后关闭高压蒸汽，打开料液出口阀门，物料喷出，在压力差的作用下发生***；收集***处理后物料，备用；
第二步：在5℃温度下，将第一步得到的蒸汽***后的物料与NaOH/尿素溶液按质量比5:100比例混合，然后以转速30r/min搅拌处理15min；在搅拌处理过程中，使混合物料处于超声波环境中，超声波频率为25KHz，功率密度为0.35w/cm2；搅拌处理结束后将混合物料放置在-20.5℃的低温环境中15h；
第三步：将第二步得到的混合物料，在0℃的条件下，以7000r/min的转速离心15min，得到上清液；
第四步：向所述上清液中加入质量浓度为45%的乙酸溶液，然后调节pH值至7.0，接着放置120min以静置积累沉淀物；
第五步：将第四步得到的混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第一截留固体物质，然后对第一截留固体物质进行三次洗涤和过滤处理；
S1、第一次洗涤和过滤处理
将第一截留固体物质与其质量25倍的纯化水混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第二截留固体物质；
S2、第二次洗涤和过滤处理
将第二截留固体物质与其质量15倍的体积分数为70%的乙醇混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第三截留固体物质；
S3、第三次洗涤和过滤处理
将第三截留固体物质与其质量8倍的体积分数为95%的乙醇混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第四截留固体物质；
第六步：将第四截留固体物质采用60℃的热风干燥至含水量为5%，粉碎至60目后即得到豆渣纤维素产品。
优选的技术方案为：所述豆渣膳食纤维的含水量为6%，膳食纤维纯度为85%，细度为60目。
优选的技术方案为：所述匀浆机的剪切转速为8000r/min。
优选的技术方案为：所述NaOH/尿素溶液以纯化水为溶剂，NaOH、尿素为溶质来配置溶液，使得溶液中，NaOH的质量浓度为6%、尿素的质量浓度4%。
优选的技术方案为：在第五步中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.4MPa、滤网孔径为30mm。
优选的技术方案为：在S1中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.4MPa、滤网孔径为30mm。
优选的技术方案为：在S2中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.7MPa、滤网孔径为3mm。
优选的技术方案为：在第五步中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.7MPa、滤网孔径为3mm。
以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。

Claims (8)

1.一种从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，其特征在于：包括下列步骤：
第一步：在5-30℃条件下，将豆渣膳食纤维与纯化水按质量比1:0.8-1.5混合，浸泡60-120min；然后采用匀浆机处理2-4次，每次处理时间为2-4min，两次处理之间的间隔时间为2-4min；匀浆处理后的物料置于蒸汽***设备中，用1.8-2.0Mpa的蒸汽维压处理120-180s，然后关闭高压蒸汽，打开料液出口阀门，物料喷出，在压力差的作用下发生***；收集***处理后物料，备用；
第二步：在5-30℃温度下，将第一步得到的蒸汽***后的物料与NaOH/尿素溶液按质量比5-10:100比例混合，然后以转速30-60r/min搅拌处理15-30min；在搅拌处理过程中，使混合物料处于超声波环境中，超声波频率为25-35KHz，功率密度为0.35-0.45w/cm2；搅拌处理结束后将混合物料放置在-20.5-19.5℃的低温环境中15-16h；
第三步：将第二步得到的混合物料，在0-6℃的条件下，以7000-8000r/min的转速离心15-18min，得到上清液；
第四步：向所述上清液中加入质量浓度为45-55%的乙酸溶液，然后调节pH值至7.0，接着放置120-150min以静置积累沉淀物；
第五步：将第四步得到的混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第一截留固体物质，然后对第一截留固体物质进行三次洗涤和过滤处理；
S1、第一次洗涤和过滤处理
将第一截留固体物质与其质量25-30倍的纯化水混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第二截留固体物质；
S2、第二次洗涤和过滤处理
将第二截留固体物质与其质量15-20倍的体积分数为70-80%的乙醇混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第三截留固体物质；
S3、第三次洗涤和过滤处理
将第三截留固体物质与其质量8-10倍的体积分数为95-98%的乙醇混合，然后搅动清洗，接着将混合物置于真空过滤机中进行真空过滤处理，收集得到第四截留固体物质；
第六步：将第四截留固体物质采用60-80℃的热风干燥至含水量小于或等于8%，粉碎至60-100目后即得到豆渣纤维素产品。
2.根据权利要求1所述的从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，其特征在于：所述豆渣膳食纤维的含水量为6-8%，膳食纤维纯度为85-90%，细度为60-100目。
3.根据权利要求1所述的从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，其特征在于：所述匀浆机的剪切转速为8000-13000r/min。
4.根据权利要求1所述的从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，其特征在于：所述NaOH/尿素溶液以纯化水为溶剂，NaOH、尿素为溶质来配置溶液，使得溶液中，NaOH的质量浓度为6-7%、尿素的质量浓度4-12%。
5.根据权利要求1所述的从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，其特征在于：在第五步中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.4-0.5MPa、滤网孔径为30-50mm。
6.根据权利要求1所述的从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，其特征在于：在S1中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.4-0.5MPa、滤网孔径为30-50mm。
7.根据权利要求1所述的从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，其特征在于：在S2中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.7-0.8MPa、滤网孔径为3-5mm。
8.根据权利要求1所述的从豆渣膳食纤维中提取纤维素的方法，其特征在于：在第五步中，真空过滤机中进行真空过滤处理时的真空负压为0.7-0.8MPa、滤网孔径为3-5mm。
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