颗粒状复合植物蛋白晶制造方法及其装置 技术领域：
本发明涉及食品加工领域植物蛋白的提取方法及装置，特别是颗粒状复合植物蛋白晶制造方法及其装置。背景技术：
在食品工业中，原料资源的合理开发利用，提高植物蛋白的营养价值及植物蛋白的提取和植物蛋白颗粒的制备技术一直是备受关注的重要课题。
现有的技术状况是：目前用大米、蚕豆、绿豆、豌豆等谷物、豆类为原料的食品加工工业，如制造味精、饴糖、粉丝的企业，采用的加工方法大多仍是先用淀粉，再从加工“副产品”中，例如从糖糟、米渣和制粉尾水中提取蛋白，主要作为畜禽饲料的传统工艺，而不是“同步”直接提取淀粉、蛋白质这两种重要营养素，致使本可作为食用的蛋白质资源未能得到合理利用，这是一大缺陷。其次，加工提取植物蛋白采用“碱提、酸沉”工艺中所用化工酸碱，即使是食品工业允许使用的，但因其不能自然降解，具含一定量的重金属——铅等，在加工工艺过程中还有可能将铅之类的重金属积累带入成品中，导致产品重金属超标和造成污染。发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种直接从谷物、豆类原料中“同步”提取、分离淀粉和植物蛋白，并避免使用化学酸、碱可能带来的重金属积累和污染，研究、开发了用2-4种植物蛋白进行限制氨基酸互补、复配提高其营养价值和制造颗粒状复合植物蛋白晶的方法及其装置。
本发明的技术解决方案是一种颗粒状复合植物蛋白晶制造方法及其装置。
颗粒状复合植物蛋白晶的制造方法是一种以多种谷物、豆类原料经碱离子型浸提液浸泡、磨浆、除渣、逆流“同步”提取分离淀粉后的蛋白乳，再经酸离子型凝聚液“等电、絮凝、沉降”，高速离心分离获得地植物蛋白浓乳，调PH值，经灭菌、均质、充氮发泡，形成蛋白浓乳发泡液，经泡沫离心喷雾干燥造粒，复配制成不含胆固醇、可速溶的复合植物蛋白晶颗粒。其方法的特点是：
(1)直接用谷物、豆类作原料，采用碱提工艺，“同步”提取淀粉与植物蛋白。
(2)碱提工艺中的碱提取液，采用可自然降解的纯天然小分子碱离子型浸提液。
(3)蛋白浓乳发泡液是将从谷物、豆类原料“同步”提取的植物蛋白乳，用配有极少量食用酸和絮凝剂的酸离子型凝聚液“等电沉淀”得到的蛋白浓乳充以氮气发泡，使之成为植物蛋白浓乳发泡液。
(4)采用反向逆流对喷造粒工艺，该工艺是谷物、豆类植物蛋白浓乳发泡液分别从泡沫离心喷雾干燥造粒塔的上部离心雾化干燥顺流向下和与双流喷嘴从下方向上两个相反方向进行逆流对喷造粒。
颗粒状复合植物蛋白晶的制造装置是泡沫离心喷雾干燥造粒装置，它主要由可调式连续泡沫发生器与泡沫离心喷雾干燥造粒塔联接构成，其特征在于：
(1)泡沫发生器为可调式泡沫连续发生器，它包含一个气液流量可调的混合喷咀与一个转速及转盘与定子间的间隙可调的齿形转盘发泡机。
(2)喷雾干燥塔包含一个空气除湿干燥、洁净处理的温度可调的热风系统及逆流对喷造粒干燥与低温流化床再干燥结构，它由塔顶的泡沫离心雾化器及热风整流罩，与塔下部的气液双流喷嘴构成。
(3)喷雾干燥塔内壁双重防粘保护结构，它由塔内壁防粘膜与产生环塔内壁垂直流洁净干燥二次低温热风导流罩构成。
附图说明：
图1颗粒状复合植物蛋白晶制造装置结构示意图。
具体实施方式：
本发明结构具体实施例参见附图进一步说明如下：本发明颗粒状复合植物蛋白晶制造方法是以谷物、豆类等原料，经碱离子型浸提液浸泡后磨浆、除渣与淀粉“同步”分离后，蛋白乳再经酸离子型凝聚液絮凝、沉降，高速离心分离获得植物蛋白浓乳，调PH值至中性，经灭菌、均质充氮发泡形成蛋白浓乳发泡液，然后经喷雾干燥和流化再干燥造粒，最后复配制成可速溶的复合植物蛋白晶颗粒，其方法是：
(1)直接用谷物、豆类作原料，采用碱提工艺，“同步”提取淀粉与植物蛋白。
(2)碱提工艺中的碱提液采用可自然降解的纯天然小分子碱离子型浸提液。
(3)蛋白浓乳发泡液是用谷物、豆类原料“同步”提取的植物蛋白乳，用配有少量食用酸和絮凝剂的酸离子型凝聚液“等电沉淀”得到的蛋白浓乳，再充以氮气发泡使之成为植物蛋白浓乳发泡液。
(4)采用反向逆流对喷造粒工艺，即植物蛋白浓乳发泡液分别从泡沫离心喷雾干燥造粒塔的上部离心雾化干燥和与双流喷嘴从下方向上两个相反方向进行逆流对喷造粒。
本发明具体实施是选用大米和豆类作为制造颗粒状复合植物蛋白晶的原料。
经用氨基酸评分差值法(AASD)对多种植物蛋白间的必需氨基酸进行互补计算，选出五组谷、豆类或油料植物蛋白的复合配方，配方原料的配比为：
(1)籼米蛋白∶大豆蛋白＝1∶1.5
(2)籼米蛋白∶豌豆蛋白＝1∶1.2
(3)籼米蛋白∶绿豆蛋白＝1∶0.73
(4)籼米蛋白∶蚕豆蛋白∶大豆蛋白＝1∶1.1∶0.8
(5)籼米蛋白∶蚕豆蛋白∶大豆蛋白＝1∶0.7∶0.5∶0.4。
上述配方复合后的蛋白质，其限制氨基酸含量、比例均接近WHO/FAO推荐模式，是营养价值较高的完全蛋白质。根据原料品种、价格和成本，可以从以上五组的配方中再选出1～2组作优选的复合植物蛋白配方使用。
为统一计算数据，本配方全部系按照中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所编著的《食物成分表》所列必需氨基酸数据计算而得，实际上植物蛋白由于选用的原料品种、产地不同，其粗蛋白含量和必需氨基酸含量亦不尽相同，加之提取蛋白的提取液和提取、分离工艺不同，所得植物蛋白中的八种必需氨基酸的含量、比例亦有出入。因此，在工业化生产中，宜以选定产地的原料按本发明的加工艺制成的植物蛋白检测得到的实测数据，按本发明的配方计算方法优选得到的配方为准。
本发明方法采用“碱提酸沉”工艺制取植物蛋白所使用的酸碱均为可自然降解的全天然小分子碱离子型浸提液和酸离子型凝聚液，而不用化工酸、碱，以避免可能带来成品中的重金属污染问题。使用的是以碱离子水和酸离子水为基料，配制成碱离子型浸提液，和以极少量的食用酸和可食用的絮凝剂配制的酸离子型凝聚液。通过渗透、溶解作用强，可以自然降解的全天然小分子碱离子型浸提液对谷物、豆类连续浸泡、逆流提取和“同步、提取分离”蛋白质和淀粉，这是一种与现有技术安全不同的新工艺技术。
分离的淀粉浆，送入制粉、制饴糖和味精糖化车间，仍可使用现有的工艺技术设备，加工成粉丝或制成大米饴糖或制成大米淀粉糖浆；分离的蛋白乳，再以酸离子型凝聚液调PH值至蛋白质等电点絮凝、沉降后，高速离心分离出蛋白浓乳，蛋白浓乳调PH值至中性，加热灭菌均质、发泡后，用离心雾化器，高压喷嘴或双流喷嘴进行喷雾干燥，制成植物蛋白粉粒，作为颗粒状速溶复合植物蛋白晶的配方原料，也可复配成复合植物蛋白营养强化剂，在食品工业系列复合植物蛋白营养强化食品中应用。
本发明颗粒状复合植物蛋白晶的制造装置是泡沫离心喷雾干燥造粒装置。
它主要由可调式连续泡沫发生器A经连通管道[4]联接泡沫离心喷雾干燥造粒塔B构成，参见附图1，泡沫发生器A是一个可调式连续泡沫发生器，它包含一个气液流量可调的混合喷咀[2]和一个转速及转盘与定子间的间隙可调节的齿形转盘发泡机[3]，发泡机[3]联接一个控制屏[1]，由控制屏[1]调节气液流量和发泡机[3]的转速及齿形转盘与定子间的间隙。可调式连续泡沫发生器A一侧有料液进口[21]和氮气进口[22]，另一侧有发泡液出口[20]，由植物蛋白浓料液经泡沫发生器充入氮气形成蛋白浓液充氮发泡液。
泡沫离心喷雾干燥造粒塔B由圆锥桶形塔身[14]内同心联接圆筒形内腔[12]，内腔[12]顶端联接热风整流罩，热风整流罩包含一次热风整流罩[9]和二次热风导流罩[5]，热风整流罩一侧有一次干燥热风入口[10]输入经除湿处理的洁净干燥一次热风，另一侧有洁净干燥低温二次热风入口[6]，由此入口送入经除湿处理的洁净干燥二次热风，塔顶热风整流罩中心由圆锥形联接孔的联接座[8]与离心雾化器[7]联接，或与高压喷嘴或双流喷嘴联接组成快速互换联接结构。离心雾化器[7]经由连通管道[4]与泡沫发生器A的发泡液出口[20]联接。
塔身[14]和内腔[12]之间有布袋过滤室[13]，布袋过滤室[13]由若干个过滤布袋组成，塔身[14]与内腔[12]联接处的环状顶面上有排风口[19]，塔身[14]下截的圆锥筒中部的中心轴线上安装有双流喷嘴[17]，塔身[14]下端圆锥口一侧有干燥热风入口[15]，由此送入洁净除湿干燥热风，另一侧有颗粒排出口[16]。双流喷嘴[17]经连通管道与泡沫发生器的发泡液出口[20]联接，或双流喷嘴的进液口L1与泡沫发生器的料液进口[22]或粘结剂液流联接，双流喷嘴的进气口L2与除水除油的干燥压缩空气联接。
综上所述，泡沫离心喷雾干燥造粒塔B含有如下特殊结构：
a.逆流对喷造粒与流化床再干燥结构，它由塔顶的泡沫离心雾化器[7]及热风整流罩[9]、二次风导流罩[5]与塔下部气液双流喷嘴组成，它形成上、下方向逆流对喷的泡沫雾滴和逆向对流的洁净干燥热风接触，使泡沫雾滴能够迅速粘结造粒形成特有的球状空心微囊颗粒，并充分干燥。
b.喷雾干燥塔内壁双重防粘保护结构，它由塔内壁[12]防粘膜[18]与产生环塔壁腔的垂直流洁净干燥二次低温热风导流罩组成，环塔壁内腔的垂直流热风是由塔顶的热风整流罩[9]、[5]产生的，它可防止泡沫料液和未完全干燥的微囊粘附集结于塔内壁[12]上。双重防粘结构有效地防止泡沫料液和微囊在内壁[12]上粘结。
c.塔顶由锥形联接孔的联接座[8]构成的可互换联接结构，保证塔顶经锥形联接孔的联接座[8]可灵活方便地与离心雾化器[7]或与高压喷嘴或与双流喷嘴互换联接。分别组成高压喷雾干燥塔，或双流喷雾干燥器。这样可适合于不同物性的料液喷雾干燥，组装成可一塔多用的多功能喷雾干燥塔。
本装置的优点是可灵活方便地联接。离心雾化器或高压喷嘴或双流喷嘴从而获得多种功能，可有效地防止泡沫料液在喷雾干燥塔内壁上粘结，可充分干燥发泡的雾化微囊颗粒同时消除跑粉现象，获得特有的球状空心微囊的干燥颗粒。
泡沫离心喷雾干燥造粒装置是一种多功能的设备，可以将复合植物蛋白浓乳通过充氮气的可调式连续泡沫发生器发泡成为发泡蛋白液，送入离心雾化器和双流喷嘴，以上下对喷的方式喷雾造粒，上喷的泡沫雾滴将热空气初步干燥后的充氮气蛋白空心微囊进一步互相粘结，聚集成较大颗粒的复合植物蛋白晶粒。也可以将高压均质后的蛋白浓乳采用高压喷雾、离心雾化或双流喷雾的方式，在垂直热气流中直接使雾滴干燥成复合植物蛋白粉粒。
本多功能泡沫离心喷雾干燥造粒装置的技术关键是配套有可充氮气、气液混合可调喷嘴的连续泡沫发生器和塔壁用经空气除湿处理的洁净干燥低温二次风和防粘膜护壁结构，以减少和防止料液和粉粒粘壁；塔顶安装的热风整流罩，可使热风垂直送入塔内，减少紊流和涡流的产生，使球形蛋白空心泡沫雾滴迅速干燥成蛋白空心微囊；由下向上喷雾的双流式喷嘴喷出的蛋白浓乳发泡液或食用粘造剂溶液，使空心微囊进一步粘附聚集干燥成为较大晶粒的复合植物蛋白晶，其最大颗粒粒径有时可达500微米左右。这种聚集成粒的复合植物蛋白颗粒，通过毛细管吸附作用，在水中很容易溶解。
本装置设计成塔顶雾化器可以互换的型式，其与离心雾化器锥形座套相同的高压喷嘴或双流喷嘴的锥形座套可极为方便高效的换装在塔顶的离心式雾化器锥形座套内，改装成高压或双流喷雾系统，使本装备真正成为具有多种型式喷雾干燥功能的多功能喷雾干燥塔。亦可用于不需速溶的粉粒物料的喷雾干燥或不同物性的中草药提取浓缩液或植物、果蔬浓缩汁的喷雾干燥造粒。
本装置设计了与塔壁外筒壁直接连续的布袋过滤室，它的最大特点是可以利用塔壁热传导的热量，加热和保温布袋过滤室，使布袋过滤室内温度始终保持在排风含湿空气的露点温度以上，防止含湿空气的水分在布袋过滤室内壁和过滤布袋上结露，排风携带的微粉不会在布袋内遇湿粘结而导致排风不畅，影响喷雾干燥塔和进、排风系统的正常运转。过滤布袋内的微粉聚集达到一定厚度后会自行脱落，或用震动装置抖落回到塔内，继续参与造粒循环。粒径达到要求后，则由塔底旁侧密封排料伐排出，冷却、筛分后进行包装。
颗粒状复合植物蛋白晶制造方法具体实施例的工艺流程如下：
实施例1，蚕豆蛋白粉粒的制造方法
蚕豆→检验、去杂→加热灭酶、分级、脱皮→温浸→磨浆→碱离子型浸提液连续逆流浸提→浆渣分离→蚕豆浆液→蛋白、淀粉“同步”分离→蚕豆蛋白乳酸离子型凝
↓
蚕豆淀粉浆(制淀粉及粉丝)聚液絮凝、沉降→高速离心分离→蛋白浓浆→调PH值至中性→加热、均质→喷雾干燥→蚕豆蛋白粉粒。
2、籼米蛋白粉粒的制造方法
籼米(或碎米)→检验去杂→浸泡→磨浆→浆渣分离→米浆→连续逆流提取米蛋白→淀粉、蛋白浆“同步”分离→蛋白乳→絮凝、沉降→高速离心分离→米蛋白浓 ↓ 米淀粉浆(加工饴糖或淀粉糖浆)乳→调PH值至中性→灭菌、均质→喷雾干燥→米蛋白粉粒。
3、颗粒状速溶复合植物蛋白晶制造方法
谷豆类食品工业原料—→检验去杂—→配方原料碱离子型浸泡液连续温浸—→磨浆—→连续逆流提取—→浆渣分离—→淀粉、蛋白浆“同步”分离—→蛋白乳液
↓ ↓
粉渣 淀粉浆(分别用以制粉或用作制饴糖、淀粉糖浆原料)—→酸离子型凝聚液调等电点絮凝沉降—→高速离心分离或静止分离—→复合植物蛋白浓乳→调PH值至中性—→进一步脱腥→灭菌—→均质发泡→泡沫离心喷雾干燥 ↑ 充惰性气体造粒和流化再干燥—→成品筛分—→颗粒状速溶复合植物蛋白晶—→质检—→装充氮保鲜小包装—→装大包装密封和装纸箱—→库存抽检—→合格品进入市场销售。
工艺流程中的半成品——植物蛋白乳液，可用作配制《复合植物蛋白奶》的原料；植物蛋白浓乳如加工制成不要求速溶的《复合植物蛋白营养强化剂》，则可用本发明的多功能专用设备，采用高压或离心喷雾干燥方式直接加工成植物蛋白粉粒，也可用2～4种植物蛋白粉粒配方制成粉粒状复合植物蛋白营养强化剂。
本发明的优点在于：
(1)本方法制造获得的是一种特有的球状空心微囊集聚成的干燥颗粒能速溶于水。
(2)制造工艺过程中使用可降解的纯天然小分子离子型酸、碱液，不用化工酸碱，避免可能造成的对产品的重金属积累和污染。
(3)直接用谷物、豆类原料，而不是用它们的“副产品”来制取食用植物蛋白，可充分利用原料资源。
(4)植物蛋白与淀粉同步提取，可制得优质的食用蛋白和淀粉，一举两得。
(5)采用反向逆流对喷干燥造粒方法，工效高，效果好。
(6)本发明装置具备多功能，可适于离心喷雾干燥造粒工艺方法，高压喷雾干燥造粒工艺方法及双流喷雾干燥造粒工艺方法。