專利名稱：從蠶豆、綠豆淀粉加工排放水中提取復(fù)合保健功能因子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
蠶豆(含綠豆、豌豆、紅小豆、苦蕎麥)屬于既含淀粉、又含蛋白與多種功能因子的植物種子，例如蠶豆含碳水化合物50％左右，含蛋白25％左右；綠豆、豌豆含碳水化合物60％左右，含蛋白質(zhì)約20％左右；苦蕎麥含碳水化合物70％左右，含黃酮類功能因子高達(dá)3-5％。蠶豆、綠豆等植物種子是加工優(yōu)質(zhì)淀粉的主要原料，但目前通用技術(shù)是采用將蠶豆、綠豆等植物種子經(jīng)清選、浸泡、漿渣分離，豆渣水洗、漿液沉淀，沉淀物反復(fù)水洗、晾干或低溫干燥(＜30℃)等工藝環(huán)節(jié)，生產(chǎn)淀粉。
上述通用加工技術(shù)的不足是加工用水約為原料重的20倍左右，大量的排放廢水中含有蛋白與各種功能因子(如異黃酮、皂甙、核酸、水蘇糖、棉子糖、葉酸等)，排放水中，可溶性固形物含量高達(dá)原料總量的40％左右，這部分高附加值的蛋白與其它功能因子如不提取利用，不僅造成營(yíng)養(yǎng)資源與水資源浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從蠶豆、綠豆淀粉加工排放水中提取“復(fù)合保健功能因子”與蛋白質(zhì)的方法，克服目前以既含碳水化合物又含蛋白與功能因子的植物籽粒(蠶豆、綠豆、豌豆、紅小豆、苦蕎麥等)為原料，加工淀粉通用技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案1、將淀粉加工過(guò)程所產(chǎn)生的設(shè)備清潔用水與加工清洗原料用水，排放至“初始貯水池”。再經(jīng)板框過(guò)濾，與超濾膜(1.0-50.0nm)分離裝置過(guò)濾，通過(guò)50nm膜過(guò)濾的排放水，經(jīng)檢測(cè)，COD值≤25mg/L，再泵入循環(huán)水池，作為生產(chǎn)循環(huán)用水；截留物作為固體廢棄物排放。
2、生產(chǎn)淀粉過(guò)程產(chǎn)生的、非淀粉成份的漿狀液與清洗淀粉用水，全部泵入貯漿罐中，貯漿罐所貯漿料，首先泵入臥式螺旋沉降離心機(jī)，在離心力作用下，漿料固相物沉降到轉(zhuǎn)鼓壁上，排出烘干后作為飼料；分離液進(jìn)入“一級(jí)膜分離裝置”。
3、“一級(jí)膜分離”采用超濾膜分離裝置(1.0nm-50nm)，將分子量≥2×104D的蛋白質(zhì)截留提取。
4、將“一級(jí)膜分離”流出液通過(guò)納濾膜分離裝置(＜1.0nm)——“二級(jí)膜分離設(shè)備”將分子量＞400D、＜2×104D的結(jié)合型異黃酮(432-532D)、皂甙(666-1110D)、水蘇糖(734.5D)、棉子糖(594.5D)、蘆丁(610D)、植物胰島素(5733D)、葉酸(1766D)、β胡蘿卜素(536.8D)等復(fù)合成份截留。
5、將通過(guò)“二級(jí)膜分離”的通過(guò)液，泵入反滲透(＜5A)“三級(jí)膜分離裝置”，將分子量≤400D的游離型異黃酮(270-284D)、硫胺素(301D)、核黃素(372D)、尼克酸(135D)、核酸(169.6-239.8D)、單糖(171D)、雙糖(372.3D)以及Ca(40.06D)、Fe(55.84D)、Se(78.9D)、Zn(65.38D)等微量元素截留。
6、將“三級(jí)膜分離”后流出的水，經(jīng)檢測(cè)后證明COD值≤25mg/L，排放至循環(huán)水池內(nèi)，作為生產(chǎn)循環(huán)用水。
本發(fā)明積極效果是通過(guò)“一級(jí)膜分離裝置”(1.0nm-50nm)、“二級(jí)膜分離裝置”(＜1nm)與“三級(jí)膜分離裝置”(＜5A)截留出以下對(duì)人體具有醫(yī)療、保健作用的功能因子，克服上述有機(jī)成份排放后造成資源浪費(fèi)與污染環(huán)境的缺點(diǎn)。
“復(fù)合保健功能因子”不同組份，對(duì)人體的有益功能如下(1)、蛋白質(zhì)是人類第一營(yíng)養(yǎng)素，占人體構(gòu)成物質(zhì)的45％左右，人體生長(zhǎng)發(fā)育無(wú)不與蛋白質(zhì)密切相關(guān)，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命?！?001-2010年國(guó)家食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃》要求“我國(guó)至2010年，人均日攝入蛋白質(zhì)，應(yīng)達(dá)到78克，其中植物蛋白不應(yīng)少于70％”，按《規(guī)劃》要求，每人每日應(yīng)攝入植物蛋白54.6克，每人每年需20公斤，每年全國(guó)需2600萬(wàn)噸植物蛋白，所以本發(fā)明廢水中所含蛋白的提取利用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)《綱要》具有重要意義。
(2)、異黃酮被美、日等國(guó)廣泛用于防治婦女乳腺癌與其它癌癥，防治婦女雌激素缺乏癥。美國(guó)FDA建議婦女保健服用量為每日20-90毫克。
高純度異黃酮用于抗癌、防癌；低純度產(chǎn)品用于治療婦女更年期綜合癥、增強(qiáng)女性副性癥、形體美容、改善容顏、延后更年期及雌激素依賴癥的治療，防止老年婦女骨質(zhì)疏松、身高萎縮。
(3)、皂甙具有殺滅病毒、防治艾滋病、降血脂、降血粘度、降血糖、降血壓等功效。
(4)、核酸既是基因的構(gòu)成物質(zhì)又是基因的營(yíng)養(yǎng)，對(duì)于亞健康人群具有特殊的醫(yī)療保健作用。
(5)、低聚糖是近年應(yīng)用范圍最廣的抗衰老藥，可促進(jìn)體內(nèi)有益菌雙歧桿菌的繁殖，對(duì)于保持人體年輕態(tài)，防治胃腸癌、雙向調(diào)節(jié)腹瀉、便秘、防治重癥肝病與肝性腦病、抑制惡性腫瘤、抗氧化、提高免疫功能、延長(zhǎng)壽命等均具有重要作用。在發(fā)達(dá)國(guó)家被譽(yù)為有助于“健康、美容、長(zhǎng)壽的益生素”。
(6)、葉酸為各種細(xì)胞生長(zhǎng)的必需成份，可防止紅細(xì)胞生長(zhǎng)受阻，避免紅細(xì)胞性貧血，成年人體組織中應(yīng)有適宜的葉酸貯備，防胎兒發(fā)生脊柱裂與神經(jīng)管缺陷、先兆子癇、胎盤(pán)早剝的作用。葉酸可預(yù)防心血管病。葉酸與胡蘿卜素是世界衛(wèi)生組織建議世界婦女均應(yīng)全面補(bǔ)充的維生素。
美國(guó)食品藥物管理局(FDA)于1998年1月1日正式通過(guò)“米谷面類葉酸強(qiáng)化政策”；美國(guó)國(guó)家健康部(FHS)于1992年9月發(fā)布公告，建議美國(guó)育齡婦女每日攝取葉酸量不少于400微克(不超過(guò)1000微克)。
(7)、胡蘿卜素(VA、視黃醇)可防治夜肓癥，促進(jìn)上皮細(xì)胞正常形成，防止皮膚角化、增生、干燥，用于皮膚美容，提高機(jī)體抗御病毒、細(xì)菌入侵的能力。促進(jìn)組織器官蛋白質(zhì)的合成，加速人體正常生長(zhǎng)發(fā)育。
(8)、硫胺素(VB1TPP)主要用于防治多發(fā)性神經(jīng)炎與腳氣病，防治心臟功能失調(diào)、甲亢、長(zhǎng)期腹瀉、肝腎疾病、頭痛、失眠、不安、易怒、健忘等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀等。
(9)、核黃素(VB2)用于防治體內(nèi)代謝紊亂，可防治口角炎、唇炎、舌炎、皮脂溢性皮炎。核黃素缺乏主要表現(xiàn)為“口腔生殖系統(tǒng)綜合癥”，疲倦乏力，口腔炎、陰囊炎、生長(zhǎng)停滯、毛發(fā)脫落、生殖功能下降等。
(10)、尼克酸(VPP、煙酸)構(gòu)成輔酶I和輔酶II的主要成份，防治癩皮病、皮炎、腹瀉、癡呆，即醫(yī)學(xué)界的“三D”癥狀。
(11)、鐵可防治貧血，降低胎兒、兒童與育齡婦女死亡率，提高兒童認(rèn)知能力，提高抗感染能力，抗鉛中毒。
(12)、鈣是成人體內(nèi)含量最多的無(wú)機(jī)鹽，一般含量為1200-1300克，99％存在于骨骼與牙齒中。其余1％的游離鈣、結(jié)合離子鈣存在于體液中，對(duì)于維持血液凝固、心肌及骨骼肌的收縮、神經(jīng)細(xì)胞正常功能具有重要作用。
鈣可防治兒童佝僂病，生長(zhǎng)遲緩、大腦活動(dòng)不良，厭食好動(dòng)、齲齒等。我國(guó)規(guī)定鈣供給量為成人800mg/d，孕婦和乳母1000-1500mg/d、兒童600-800mg/d、青少年1000-1200mg/d。
(13)、鋅在人體內(nèi)含量約1.5-2.5克，目前已查明200多種酶含有鋅，它是基因聚合酶呈現(xiàn)活性的必需物質(zhì)，可用于防治兒童，青少年發(fā)育停滯，厭食；提高成年人性機(jī)能與生殖能力；改善肝臟與視網(wǎng)膜功能；提高人體消化機(jī)能。
(14)、硒在人體內(nèi)總含量約14-21mg，分布于肝、腎、頭發(fā)、指甲中，具有分解過(guò)氧化物、清除自由基，修復(fù)受損細(xì)胞膜分子、防細(xì)胞畸變、阻止腫瘤分裂的功能；增強(qiáng)吞噬細(xì)胞能力，提高機(jī)體免疫能力。
由于上述對(duì)人體健康有益的成份，在本發(fā)明生產(chǎn)過(guò)程，綜合提取后，未進(jìn)行單一成份分離，所以本發(fā)明將這些成份統(tǒng)一命名為“復(fù)合保健功能因子”。
在學(xué)術(shù)理論界，傳統(tǒng)低聚糖概念，將水蘇糖、棉子糖、蔗糖籠統(tǒng)地歸納為豆類低聚糖，但這三種糖在人體代謝過(guò)程具有不同的生化過(guò)程，主要表現(xiàn)為水蘇糖(4糖)、棉子糖(3糖)雖然具有甜味，但不被人體吸收，可以通過(guò)消化道直接到達(dá)腸道，作為雙歧桿菌等有有益菌群的營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)雙歧桿菌繁殖，抑制腐敗菌生育，代謝過(guò)程不須胰島素參與，是人體“健康、美容、長(zhǎng)壽”的“益生素”。但蔗糖代謝必須有胰島素參與，由于我國(guó)糖尿病已成為群體病害，為使本項(xiàng)發(fā)明所產(chǎn)產(chǎn)品能滿足糖尿病患者需求，以“二級(jí)膜分離裝置”，將單糖、雙糖分離排除，由“三級(jí)膜分離裝置”截留，使“二級(jí)膜分離”提取的“復(fù)合功能因子”不含雙糖與單糖，在人體代謝過(guò)程，無(wú)須胰島素參與，可供糖尿病患者服用。本發(fā)明涉及的低聚糖概念系指3糖、4糖，不包括雙糖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11.浸泡將經(jīng)過(guò)挑選的蠶豆(或綠豆、豌豆、紅小豆、苦蕎麥等)洗凈，去除雜質(zhì)、泥沙，加4倍豆重的35-45℃溫水浸泡。浸泡時(shí)間冬天10小時(shí)左右，夏天8小時(shí)左右，溫度用添加冷、熱水調(diào)節(jié)，控制在30℃以下。浸泡至用手捏擠時(shí)豆皮易剝離，豆瓣橫斷面肉眼觀察全部浸潤(rùn)，無(wú)干豆色澤，豆肉也易于粉碎時(shí)即可。
清洗與浸泡豆用水，全部排至“初始貯水池”；沉淀5小時(shí)后，泵入“一級(jí)貯水池”，經(jīng)硅藻土固體板壓濾機(jī)，將＞1μm的雜物截留；再泵入“超濾膜(1.0-50.0nm)分離設(shè)備”，處理后，經(jīng)檢驗(yàn)COD值≤25mg/L，泵入循環(huán)用水池，作為生產(chǎn)循環(huán)用水。
2.漿渣分離浸泡好的豆子用通用漿渣分離機(jī)、磨漿，磨漿時(shí)要適量加水，一般加水量約為原料量的4-5倍。加水要均勻，使粉碎的顆粒均勻一致。
用于使淀粉乳與豆皮渣分離的漿渣分離機(jī)，篩孔應(yīng)在80目以上，最高不超過(guò)140目，最低不低于60日。為便于過(guò)濾，可加入少量油，攪拌，以除去泡沫。加水量，以流出豆淀粉乳溫度≤30℃為度，如果溫度≥30℃時(shí)應(yīng)增加添水量降溫，以防淀粉糊化，豆渣分出后要反復(fù)水洗3-4遍，以回收其中的淀粉。
3.分離因淀粉乳是淀粉與蛋白質(zhì)的混合物，二者比重不同，淀粉比重大，沉于容器底部，將上層含蛋白質(zhì)的水吸入貯漿罐中，再向沉淀的淀粉添清水?dāng)嚢?，進(jìn)行兩次沉淀，即得清淀粉。兩次沉淀析出的上層液體全部泵入貯漿罐中。
4.干燥取出沉析淀粉糊，用離心脫水機(jī)脫去水分，低溫(≤30℃)烘干后，粉碎，即為蠶豆(或綠豆、豌豆、紅小豆、苦蕎麥)淀粉。
5、將生產(chǎn)淀粉過(guò)程排至貯漿罐的漿水，泵入臥式螺旋沉降離心機(jī)中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速5×103r/min，分離因數(shù)2795，功率5.5KW，在離心力作用下，固相物沉降至轉(zhuǎn)鼓壁上，由螺旋輸送器將其推向出渣口排出，烘干后作為干飼料。
從臥式螺旋離心機(jī)溢流口流出液相物，進(jìn)入“一級(jí)膜分離裝置”。
6、“一級(jí)膜分離”采用超濾膜裝置(1.0-50.0nm)，將分子量＞2×104D的蛋白等有機(jī)物截留，截留物加無(wú)離子水稀釋至濃度為12-15％，進(jìn)入高溫瞬時(shí)殺菌滅酶器內(nèi)(≥135℃、15S)，經(jīng)高溫瞬時(shí)殺菌滅酶的液體，經(jīng)真空濃縮(100-125℃，20-40min)，濃度達(dá)到≈20％，泵入噴霧干燥塔，塔內(nèi)進(jìn)風(fēng)溫度150°-180℃，出口物料溫度≈80℃，蠶豆蛋白經(jīng)噴霧干燥成粉狀，蛋白純度≥55％，含水量＜7％，脲酶反應(yīng)陰性，噴霧干燥后的蠶豆(或綠豆、豌豆、紅小豆、苦蕎麥)蛋白可直接食用或沖飲，或用于食品添加。
7、將“一級(jí)膜分離”流出液通過(guò)納濾膜分離裝置(≤1.0nm)——本發(fā)明的“二級(jí)膜分離裝置”，通過(guò)溫度≤70℃，工作壓力≤40bar，截留物料分子量≥400D、≤2×104D，截留物為結(jié)合型異黃酮(432-532D)、皂甙(666-1110D)、水蘇糖(734.5D)、棉子糖(594.5D)、蘆丁(610D)、β胡蘿卜素(536.8D)、葉酸(1766D)等復(fù)合功能因子。
截留的復(fù)合功能因子漿狀物，加無(wú)離子水稀釋至12-15％，經(jīng)高溫瞬時(shí)殺菌，泵入蒸餾濃縮裝置，100-125℃，保持時(shí)間20-40分鐘，復(fù)合固形物濃度達(dá)到≈20％，泵入噴霧干燥塔，所得粉狀物，即為分子量≥400D、≤2×104D蠶豆“復(fù)合保健功能因子”。不含單糖、雙糖可供糖尿病人食用。
8、將通過(guò)“二級(jí)膜分離”的通過(guò)液，加水稀釋至≈10％，通過(guò)高溫瞬時(shí)殺菌滅酶(≥135℃、15S)，再泵入反滲透(＜5A)“三級(jí)膜分離裝置”，將游離型異黃酮(270-284D)、核酸(169.6-239.8D)、單糖(171D)、雙糖(372.3D)以及Ca(40.06D)、Fe(55.84D)、Se(78.9D)、Zn(65.38D)等微量元素截留；上述截留物經(jīng)殺菌、滅酶、濃縮、噴霧干燥(技術(shù)工藝同上)，所得粉狀物為分子量≤400D的蠶豆微量元素與小分子功能因子及單、雙糖的復(fù)合成份，可供非糖尿病人群食用。
9、將經(jīng)過(guò)“三級(jí)膜分離”處理后流出的水，經(jīng)檢測(cè)，證明COD值≤25mg/L，排入循環(huán)用水池，作為生產(chǎn)循環(huán)用水。
權(quán)利要求
1.將淀粉加工過(guò)程所產(chǎn)生的設(shè)備清潔用水與加工清洗原料用水，排放至“初始貯水池”。再經(jīng)板框過(guò)濾，與超濾膜(1.0-50.0nm)膜分離裝置過(guò)濾，濾過(guò)的排放水，經(jīng)檢測(cè)，COD值≤25mg/L，再泵入循環(huán)水池，作為生產(chǎn)循環(huán)用水；截留物作為固體廢棄物排放。
2.生產(chǎn)淀粉過(guò)程產(chǎn)生的、非淀粉成份的漿狀液與清洗淀粉用水，全部泵入貯漿罐中，貯漿罐所貯漿料，首先泵入臥式螺旋沉降離心機(jī)，在離心力作用下，漿料固相物沉降到轉(zhuǎn)鼓壁上，排出烘干后作為飼料；分離液進(jìn)入“一級(jí)膜分離裝置”。
3.“一級(jí)膜分離”采用超濾膜分離裝置(1.0-50.0nm)，將分子量≥2×104D的蛋白質(zhì)截留提取。
4.將“一級(jí)膜分離”流出液通過(guò)納濾膜分離裝置(＜1.0nm)——“二級(jí)膜分離設(shè)備”將分子量＞400D、＜2×104D的結(jié)合型異黃酮(432-532D)、皂甙(666-1110D)、水蘇糖(734.5D)、棉子糖(594.5D)、蘆丁(610D)、植物胰島素(5733D)、葉酸(1766D)、β胡蘿卜素(536.8D)等復(fù)合成份截留。
5.將通過(guò)“二級(jí)膜分離”的通過(guò)液，泵入反滲透(＜5A)“三級(jí)膜分離裝置”，將游離型異黃酮(270-284D)、硫胺素(301D)、核黃素(372D)、尼克酸(135D)、核酸(169.6-239.8D)、單糖(171D)、雙糖(372.3D)以及Ca(40.06D)、Fe(55.84D)、Se(78.9D)、Zn(65.38D)等微量元素截留。
6.將“三級(jí)膜分離”后流出的水，經(jīng)檢測(cè)后證明COD值≤25mg/L，排放至循環(huán)水池內(nèi)，作為生產(chǎn)循環(huán)用水。
全文摘要
“從蠶豆、綠豆淀粉加工排放水中提取復(fù)合保健功能因子的方法”，技術(shù)方案如下將淀粉加工過(guò)程所產(chǎn)生的設(shè)備清潔用水與加工清洗原料用水，排放至“初始貯水池”。經(jīng)“一級(jí)膜分離”置(1.0－50.0nm)，將分子量≥2×10
文檔編號(hào)A23L1/29GK1806668SQ20051001653
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者李榮和, 姜浩奎, 李丹, 黃玉珍, 陳星 , 劉蕾, 楊轄, 吳淑清, 李小麗, 牟麗, 梁洪祥, 李小磊, 劉仁洪, 雷海容, 劉輝 申請(qǐng)人:吉林省高等院?？萍奸_(kāi)發(fā)研究中心