酶解法從水產品下腳料提取膠原蛋白纖維體汙水處理工藝的製作方法
2023-12-01 13:17:51
酶解法從水產品下腳料提取膠原蛋白纖維體汙水處理工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種酶解法從水產品下腳料提取膠原蛋白纖維體汙水處理工藝。該工藝包括：汙水分層及蒸餾、濃縮液二次水解、超濾、納濾和胺基酸結晶。本發明所述的工藝不僅減少了提取膠原蛋白工藝的汙染，同時提高了下腳料的利用率，另外通過乙醇蒸餾回收的乙醇可重複，同時處理後的汙水可達到5類水的標準。所以本發明所述的汙水處理工藝不僅降低了環境汙染，還提高原材料的利用率。
【專利說明】酶解法從水產品下腳料提取膠原蛋白纖維體汙水處理工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於農副產品深加工【技術領域】，具體而言涉及從水產品下腳料中提取膠原蛋白的工藝，並對所述工藝產生的汙水進行處理，包括蒸餾回收乙醇(可在工藝流程中循環利用)，汙水經處理後可達到5類水的標準(可在工藝流程中循環利用)，對工藝流程中產生的廢渣等，進行二次酶解發酵，把蛋白質分子酶解轉化成胺基酸分子，獲取結晶胺基酸產品和生物鈣產品。其一:提高了原料的利用率；其二:保護了環境汙染。
[0002]背景資料
[0003]每年我國水產品總產量可達萬噸，因此推動了水產品深加工技術的迅速發展，主要包括冷凍幹製品、各種魚糜製品、水產罐頭及醃製品等。加工過程產生大量的下腳料，如魚骨、魚皮、魚鰭及一些邊角料，約佔魚體重量的30%?50%，其中廢棄魚骨在總廢棄物中所佔比例最高，約30%?60%。我國每年生產的魚副產物中，下腳料大約可達到幾十萬噸，然而這些下腳料並沒有得到很好的利用，每年約有萬噸的下腳料作為廢棄物被丟棄，這不僅造成了資源的浪費，也對環境造成了汙染。因此對水產品下腳料的開發利用備受關注。
[0004]下腳料中含有大量的蛋白質和鈣鹽，如骨骼中含有豐富的蛋白、多肽、胺基酸及鈣、磷、鎂、鐵等物質；魚鱗中富含膠原蛋白。同時，由於下腳料中脂質含量少，因此這樣的化學組成比傳統的皮類原料更適合於提取膠原蛋白。即可以有效的提高水產品加工的經濟效益，同時也解決了口蹄疫、狂牛症可能帶來的膠原蛋白安全問題。
[0005]目前從水產品下腳料提取膠原蛋白的過程中，會產生大量廢棄物和汙水，如不處理這些廢棄物，同樣會產生大量的汙染，為解決在提取膠原蛋白過程中產生的廢棄物對環境的汙染，本發明同時提供了一種處理所述廢棄物的工藝。所述工藝不僅有效的處理了廢棄物，減少了汙染，同時還提高了原材料的利用率，帶來了更高的經濟收益。
【發明內容】
[0006]本發明公開了一種從水產品下腳料中提取膠原蛋白的工藝，在提取膠原蛋白的過程中會產生汙水，為了提高原料利用率，同時降低汙水對環境造成的汙染，本發明提供了的一種汙水處理工藝。
[0007](本發明所述的水產品下腳料優選魚鱗、魚骨和魚皮、魚腸，由於下腳料中魚鱗和魚骨的膠原纖維與羥基磷灰石緊密粘結，提取膠原蛋白前處理進行脫鈣處理，可以有利於膠原蛋白的溶出，因此本發明開發了使用檸檬酸對魚鱗和魚骨進行脫鈣的工藝。並且去除了其中的少量脂肪以及雜蛋白，提高了膠原蛋白的純度。)
[0008]本發明所述膠原蛋白提取工藝包括以下步驟:
[0009]I)水產品下腳料的初處理:將新鮮的或解凍的冷凍魚皮分揀，將魚鱗和魚骨與魚皮分離，去除表面的粘性物質及脂肪，去除部分腥味；
[0010]2)魚鱗魚骨的脫鈣:將去除表面粘性物質及脂肪的魚鱗和魚骨，清洗浙幹後脫鈣；
[0011]3)處理後下腳料的粉碎:將脫鈣後的魚鱗和魚骨，清洗後的魚皮粉碎；
[0012]4)酶解發酵:將粉碎後的魚鱗和魚骨與粉碎後的魚皮混合均勻後，用蛋白酶水解；
[0013]5)抽濾:將酶解後的產物首先用抽濾槽抽濾，除去未酶解的下腳料濾渣；
[0014]6)超濾:將抽濾後得到的濾液通過超濾膜進行超濾，除去分量大於5萬道爾頓的雜質，優先選用高通量8040超濾膜；
[0015]7)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質透過濾膜，如胺基酸等分子量大於80道爾頓的物質被截留；
[0016]8)沉澱:向納濾中未透過納濾膜的溶液添加乙醇，低溫沉澱膠原蛋白和胺基酸。
[0017]其中所述的水產品下腳料的初處理具體為:將新鮮的或解凍的冷凍魚皮分揀，將魚鱗和魚骨與魚皮分離；分離後的魚鱗和魚骨浸泡在50°C溫水中10?30min,去除部分腥味；將去雜後的魚皮浸入50°C溫水中10?30分鐘，去除表面的粘性物質及脂肪，去除部分腥味，用清水反覆衝洗至無浮液並浙幹，將浙幹後的魚皮粉碎；
[0018]其中所述的魚鱗魚骨的脫鈣:用清水反覆衝洗至無浮液並浙幹，之後用檸檬酸浸泡、振蕩脫鈣2?4小時，其中檸檬酸的濃度為6?15%魚鱗和魚骨與檸檬酸的比例優選I: 12?24 (W/V單位為g/ml)，之後用清水衝洗至中性，浙幹備用；
[0019]其中所述的酶解發酵:將粉碎後的魚鱗和魚骨與粉碎後的魚皮混合均勻後，加水稀釋到8%，在攪拌器上預熱至50°C，用30% (w/v g/ml)的氫氧化鈉調節PH7.0，按下腳料的投料重量的4%加入中性蛋白酶，按下腳料的投料重量的2%加入風味蛋白酶進行水解，恆溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應3h，然後加熱至80°C反應5min。在滅酶後加入下腳料的投料重量0.5%?1.5%的複合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥，過濾得脫腥脫色後的魚膠原蛋白上清液；
[0020]所述抽濾:將酶解後的產物首先用抽濾槽抽濾，除去未酶解的下腳料濾渣，抽濾槽其過濾網的孔徑為10-15mm。抽濾所得的濾渣可以再次用蛋白酶水解，提高對原料的利用率，同時減少廢棄物對環境的汙染。
[0021]所述超濾:將抽濾後得到的濾液通過超濾膜進行超濾，超濾膜的孔徑為
0.1-0.2 μ m，截留的分子量為5-8萬道爾頓以上的的雜質。沒有透過的超濾膜的上層濃液可以再次用蛋白酶水解，提高對原料的利用率，同時減少廢棄物對環境的汙染。
[0022]所述納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質透過濾膜，如胺基酸等分子量大於80道爾頓的物質被截留。透過納濾膜的溶液主要為水，還有其他小分子，其水質能夠達到5類水的標準。
[0023]所述的沉澱為:將步驟7)中未透過納濾膜的上層溶液中添加乙醇，低溫沉澱膠原蛋白和胺基酸24小時以上，離心收集膠原蛋白和胺基酸。
[0024]本發明還公開了一種廢棄物處理工藝，用於處理提取膠原蛋白過程中產生的汙水和廢渣，包括以下步驟:
[0025](I)汙水分層及蒸餾:將上述提取膠原蛋白工藝所產生的廢渣、廢液進入回收罐，分層，A蒸餾回收乙醇，回收後的在工藝流程中循環利用；B蒸發濃縮:收集後的水進入水的淨化裝置，淨化後的水可達5類水的標準，可在工藝流程中循環利用。
[0026](2)濃縮後溶液進行酶解及滅活(發酵):將步驟(I)中蒸餾除去乙醇和部分水的濃縮液，用蛋白酶進行二次水解主要是把蛋白質分子經酶解轉化為複合胺基酸。
[0027](3)超濾:將酶解後的產物通過超濾膜進行超濾，除去分量大於5萬道爾頓的雜質，優先選用高通量8040超濾膜。
[0028](4)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質透過濾膜，如胺基酸等分子量大於80道爾頓的物質被截留。收集經納濾後透過濾膜的溶液，經蒸發濃縮後，獲得生物鈣；
[0029](5)胺基酸結晶:收集經納濾後目標溶液(未透過納濾膜的溶液)，在高速剪切罐中混勻並初步蒸發濃縮後，在結晶沉澱罐中蒸發濃縮，回流結晶，抽濾回收結晶胺基酸，乾燥，包裝。
[0030](6)胺基酸入庫冷藏。
[0031]其中所述的乙醇蒸餾回收主要設備工藝參數:
[0032]1.蒸餾塔餾分含量要求達到95% V/V，釜殘液中乙醇含量應低於2.5% V/V。
[0033]2.蒸餾塔操作壓力為常壓。
[0034]3.在沸器加熱蒸汽壓力(表壓):1.0-1.4X 15帕斯卡，相應溫度為121_126°C。
[0035]4.冷凝器:
[0036]物料冷凝溫度:成品乙醇含量為95% V/V的相應溫度為78°C。
[0037]冷凝水溫度:進水，通常採用夏季平均水溫，設計採用32°C。
[0038]出水溫度:由水質硬度確定，本設計選用45 °C。
[0039]5.冷卻器:
[0040]物料進料溫度:即為冷凝器出料溫度78°C。
[0041 ] 出料溫度:設計選為25 °C。
[0042]冷卻水進水溫度:設計選為18°C。
[0043]出水溫度:設計選為25 °C。
[0044]乙醇蒸餾回收工藝流程:
[0045]將乙醇廢液泵入蒸餾塔，經轉子流量計及提餾段進入蒸餾釜中，邊進料邊加熱，蒸汽壓力一般控制為1-1.5 X 15帕斯卡。隨塔壓升高，逐步從冷凝器排出口排出不凝性氣體。當釜液面達2/3溶劑時，應根據釜溫情況決定是否採出釜液或減少、停止進料量，但需始終保持釜內液位為容積的1/2-2/3左右。待上升蒸汽經精餾塔和冷凝器以致使塔頂出現回流時，可進行全回流操作，直至取樣分析塔頂餾分含乙醇95%以上，方可調節回流比出料。以恆定餾分乙醇濃度為95%進行出成品乙醇操作(控制回流比和蒸汽壓力)。成品乙醇再經冷卻器繼續冷卻至25°C以下流入成品乙醇受器中。隨著乙醇不斷蒸出，釜底乙醇含量不斷降低，為保證成品乙醇含量恆定為95%，應逐漸增大回流比。待蒸至釜溫達100°C以上，釜底殘液含乙醇量小於2% (W/W)後。停止精餾操作，並將殘液放入下水道，將成品乙醇放入成品乙醇貯罐中貯存備用。
[0046]上述廢棄物處理工藝的步驟(2)所述的二次水解為，將步驟(I)中蒸餾除去乙醇和部分水的濃縮液，用蛋白酶進行二次水解主要是把蛋白質分子經酶解轉化為複合胺基酸。按濃縮液重量的5%加入中性蛋白酶，恆溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應3h，然後加熱至80°C反應5min。在滅酶後加入按濃縮液重量0.5%?1.5%的複合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥；
[0047]上述廢棄物處理工藝的步驟(4)中透過納濾膜的溶液經蒸發濃縮後，獲得生物鈣；未透過納濾膜的上層溶液經蒸發濃縮，回流結晶，抽濾回收結晶胺基酸。
[0048]納濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質透過濾膜，如胺基酸等分子量大於80道爾頓的物質被截留。透過納慮膜的溶液主要為水，還有其他小分子，其水質能夠達到5類水的標準。
[0049]本發明具有以下有益效果:
[0050]1、將從提取膠原蛋白工藝中抽濾槽吸取的渣，同提取膠原蛋白工藝中超濾獲得的上層濃液混合提取複合胺基酸，能夠獲得更高的經濟收入，同時極大的降低了企業汙染。[0051 ] 2、經汙水處理可獲得4個產品:
[0052]I)結晶胺基酸入庫冷凍；
[0053]2)乙醇蒸餾回收再用；
[0054]3)淨化後的水可達5類水的標準，其一可在工藝流程中回收循環利用，其二，可用做澆菜、莊稼等利用。
[0055]4)獲得生物鈣可做飼料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]圖1鈣標準曲線；
[0057]圖2酸濃度對脫鈣率的影響；
[0058]圖3振蕩脫鈣時間對脫鈣率的影響；
[0059]圖4固液比對脫鈣率的影響；
[0060]圖5提取膠原蛋白產生的汙水的處理工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0061]為了更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明作進一步的描述，但本發明的保護範圍不限於此。
[0062]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0063]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0064]實施例一魚鱗和魚骨的脫鈣工藝研究
[0065]將粉碎的魚鱗和魚骨，以脫鈣率為指標研究魚鱗和魚骨的脫鈣工藝。
[0066](I)鈣標準曲線繪製
[0067]首先配製2mg/ml鈣標準溶液:準確稱取110°C下烘乾至恆重的無水碳酸鈣5.0Og於10ml燒杯中，加入少量蒸餾水，滴加lmol/L的鹽酸溶液，直至完全溶解。定容至1L，搖勻備用。此溶液含鈣離子的濃度為2mg/ml。
[0068]準確吸取0.00、1.00,2.00,3.00,4.00,6.0Oml 鈣標準溶液，用 0.01mol/L 的 EDTA標準溶液滴定。繪製鈣標準曲線，求取鈣標準回歸方程為y = 2.507X-0.003，回歸係數R2=0.999。
[0069](2)魚鱗脫鈣率的測定
[0070]準確稱取Ig魚鱗，置於50ml錐形瓶中，加入一定濃度、體積的鹽酸溶液後，振蕩脫隹丐。一定時間後，過濾脫I丐液至50ml容量瓶中。用水定容,搖勻備用。
[0071]準確吸取1.0Oml上述脫鈣液於錐形瓶中，記錄EDTA消耗體積。根據鈣標準回歸方程計算脫鈣液中的鈣離子濃度，並計算脫鈣率。
[0072](3)單因素試驗
[0073]①酸濃度對脫鈣率的影響
[0074]準確稱取Ig魚鱗和魚骨粉碎顆粒,置於50ml錐形瓶中，分別加入質量濃度為2%,4%,6%,8%,10%U2% (W/W)的檸檬酸溶液，振蕩脫鈣，測定脫鈣率，結果如圖2所示。
[0075]由圖2中可以看出，脫鈣率隨著檸檬酸濃度的增加而提高。當檸檬酸質量濃度超過8% (W/W)後，脫鈣率的提高幅度趨於平緩，因此選擇檸檬酸的濃度為8% (W/W)。
[0076]②振蕩脫鈣時間對脫鈣率的影響
[0077]準確稱取Ig魚鱗和魚骨粉碎顆粒，置於錐形瓶中，加入一定量質量濃度為8% (ff/W)檸檬酸溶液，分別振蕩脫鈣0.5h，lh，l.5h，2h，2.5h、3h，考察振蕩脫鈣時間對脫鈣率的影響，結果如圖3所示。
[0078]由圖3中可以看出，振蕩脫鈣時間對魚鱗和魚骨脫鈣率的影響。可以觀察到，脫鈣率隨著振蕩脫鈣時間的增加而升高。當振蕩脫鈣時間達到2h後，脫鈣率的提高趨於平緩，因此選擇的震蕩脫鈣時間為2h。
[0079]③固液比對脫鈣率的影響
[0080]準確稱取Ig魚鱗和魚骨粉碎顆粒，置於錐形瓶中，分別測定固液比為1: 4、1: 8、1: 12、1: 16、1: 20,1: 24、1: 28 (W/V單位為g/ml)下的脫鈣率，考察固液比對脫鈣率的影響，結果如圖4所示。
[0081]由圖4中可以看出，固液比對脫鈣效果影響顯著。當固液比為1: 4(W/V單位為g/ml)時，脫鈣液與底物形成較為粘稠的液體，不利於鈣離子的脫除，因此魚鱗和魚骨的脫鈣率較低。當脫鈣液體積增加，有利於鈣離子從魚鱗表面脫除，因此脫鈣率迅速提高。當固液比超過1: 16W/V單位為g/ml時，進一步提高固液比不能提高脫鈣率。因此固液比為1: 16W/V單位為g/ml較合適。
[0082]因此，優化後的脫鈣工藝為:固液比1: 16(W/V單位為g/ml)，質量濃度為8%檸檬酸中，震蕩脫鈣2h，脫鈣率可達78.6%，縮短了脫鈣時間，提高了脫鈣的效率。
[0083]實施例二從水產品下腳料中提取膠原蛋白
[0084]本發明所述膠原蛋白提取工藝包括以下步驟:
[0085]I)水產品下腳料的初處理:將新鮮的或解凍的冷凍魚皮分揀，將魚鱗和魚骨與魚皮分離；分離後的魚鱗和魚骨浸泡在50°C溫水中30min，去除部分腥味；將去雜後的魚皮浸入50°C溫水中30分鐘，去除表面的粘性物質及脂肪，去除部分腥味，用清水反覆衝洗至無浮液並浙幹。
[0086]2)魚鱗魚骨的脫鈣:將去除表面粘性物質及脂肪的魚鱗和魚骨，清洗浙幹後脫鈣，檸檬酸浸泡、振蕩脫鈣2?4小時，其中檸檬酸的濃度為8% (W/W)，魚鱗和魚骨與檸檬酸的比例優選1: 16 (W/V單位為g/ml)，之後用清水衝洗至中性，浙幹備用。
[0087]3)處理後下腳料的粉碎:將脫鈣後的魚鱗和魚骨，清洗後的魚皮粉碎，粉碎顆粒小於20mm3。
[0088]4)酶解發酵:將粉碎後的魚鱗和魚骨與粉碎後的魚皮混合均勻後，加水稀釋到8%,在攪拌器上預熱至50°C,用30% (w/v g/ml)的氫氧化鈉調節PH7.0,按下腳料的投料重量的4%加入中性蛋白酶，按下腳料的投料重量的2%加入風味蛋白酶進行水解，恆溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應3h，然後加熱至80°C反應5min。在滅酶後加入下腳料的投料重量0.5%?1.5%的複合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥，過濾得脫腥脫色後的魚膠原蛋白上清液。
[0089]5)抽濾:將酶解後的產物首先用抽濾槽抽濾，除去未酶解的下腳料濾渣，抽濾槽其過濾網的孔徑為10-15mm。
[0090]6)超濾:將抽濾後得到的濾液通過超濾膜進行超濾，超濾膜的孔徑為
0.1-0.2 μ m，截留的分子量為5-8萬道爾頓以上的的雜質。
[0091]7)納濾:超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質透過濾膜，如胺基酸等分子量大於80道爾頓的物質被截留。
[0092]8)沉澱:將步驟7)中未透過納濾膜的上層溶液中添加乙醇，使乙醇濃度達到75%,4°C沉澱膠原蛋白和胺基酸24小時，離心收集膠原蛋白和胺基酸。
[0093]本發明通過以下方法檢測膠原蛋白的提取率:
[0094](I)羥脯氨酸標準曲線繪製
[0095]羥脯氨酸標準溶液:準確稱取L-羥脯氨酸標準品lOOmg，加入0.0lmol/L鹽酸中溶解，稀釋並定容到100ml，在冰箱中保存，使用前稀釋。
[0096]檸檬酸緩衝液:檸檬酸鈉120g、冰醋酸12ml、檸檬酸46g、氫氧化鈉34g溶解於蒸餾水中，調整pH值至6.0，然後定容至1000ml。
[0097]氯胺T溶液:稱取氯胺Tl.4g，溶於20ml蒸餾水中，加入30ml乙二醇獨甲醚和50ml檸檬酸緩衝液混合均勻。因氯胺T不穩定，必須在使用前配製。
[0098]對二甲基氨基苯甲醛溶液:20g對二甲基氨基苯甲醛，用乙二醇獨甲醚溶解並加至總量為10ml，冷藏保存，有結晶析出時使用前需加熱溶解。
[0099]高氯酸溶液:70%高氯酸27ml，以蒸餾水定容到100ml。
[0100]羥脯氨酸標準曲線的繪製:將羥脯氨酸標準溶液稀釋成7個不同的濃度梯度，分別為:1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0 μ g/ml,以蒸餾水為空白對照，分別吸取上述溶液lml，加入Iml檸檬酸緩衝液和Iml氯胺T溶液，混勻後室溫靜置20min，加入高氯酸1ml，放置5min,加入對二甲基氨基苯甲醒試劑Iml、混勻,65°C水浴顯色1min,冷卻後在561nm處測吸光度。以吸光度為縱坐標，羥脯氨酸濃度為橫坐標繪製標準曲線。
[0101](2)膠原蛋白的提取率的測定
[0102]①原材料中羥脯氨酸含量的測定
[0103]稱取4g原材料(精確至0.0Olg)於錐形瓶中，加入6mol/L HCI溶液10ml，抽真空充氮，105°C水解24h，水解完成後過濾定容至250ml，取其中1ml，調pH值到6.0，再定容至250ml，按上述方法測定吸光度並從標準曲線上查找對應的羥脯氨酸的吸光度，代入回歸方程，求取樣品中羥脯氨酸的濃度。再按照如下公式計算原材料中羥脯氨酸的含量。
「 ncl X 250X 250
[0104]--
ml
[0105]式中:Wl-原材料中羥脯氨酸的含量，mg/g
[0106]C1-樣品液中羥脯氨酸的濃度，mg/ml
[0107]Hi1—原材料的質量，g。
[0108]②膠原蛋白提取液中羥脯氨酸含量的測定
[0109]稱取一定質量的原材料提取膠原蛋白後，定容膠原蛋白提取液(體積V)。移取2ml溶液於錐形瓶中，加入1ml濃度為6mol/L的鹽酸溶液中，抽真空充氮，105°C水解24h後稀釋至50ml。取其中5ml溶液，用濃度為20%的NaOH溶液調至pH = 6.0，定容至50ml。測定樣品液中羥脯氨酸的濃度C，計算提取液中羥脯氨酸的含量。
c2 X 50 X 50 Xt?
[0110]Wl =----
m2 X 2 X 5
[0111]式中:W2-提取液中羥脯氨酸的含量，mg/g
[0112]C2 一樣品液中羥脯氨酸的濃度，mg/ml
[0113]V—膠原蛋白提取液的體積，ml
[0114]m2-原材料的質量，go
[0115]③原材料膠原蛋白提取率的計算
[0116]膠原蛋白的提取率可通過下式計算:
w2
[0117]k= —KlOom
wl
[0118]式中:k 一原材料中膠原蛋白的提取率，％
[0119]W1-原材料中羥脯氨酸的含量，mg/g
[0120]W2-提取液中羥脯氨酸的含量，mg/g。
[0121]通過上述方法測定本發明工藝提取的膠原蛋白的效率為10.4%。
[0122]實施例三提取膠原蛋白纖維體的汙水處理工藝
[0123]本發明通過以下工藝，處理提取膠原蛋白產生的廢渣和汙水，有利於提高材料的利用率，同時降低廢棄物對環境的汙染。
[0124]本發明所述的處理提取膠原蛋白過程中產生的汙水和廢渣，包括以下步驟，工藝流程圖見圖5:
[0125](I)汙水分層及蒸餾:將實施例2中提取膠原蛋白工藝產生的廢水放入回收罐中靜置分層，取上層溶液進行蒸餾，將實施例2中提取膠原蛋白工藝產生的廢水放入回收罐，通過泵將其分流至分層罐中靜置分層，將上層廢液由泵，泵入蒸餾塔中，經轉子流量計及提餾段進入蒸餾釜中，邊進料邊加熱，蒸汽壓力一般控制為1-1.4X105帕斯卡。隨塔壓升高，逐步從冷凝器排出口排出不凝性氣體。當釜液面達2/3溶劑時，應根據釜溫情況決定是否採出釜液或減少、停止進料量，但需始終保持釜內液位為容積的1/2-2/3左右。待上升蒸汽經精餾塔和冷凝器以致使塔頂出現回流時，可進行全回流操作，直至取樣分析塔頂餾分含乙醇95%以上，方可調節回流比出料。以恆定餾分乙醇濃度為95%進行出成品乙醇操作(控制回流比和蒸汽壓力)。成品乙醇再經冷卻器繼續冷卻至25°C以下流入成品乙醇受器中。隨著乙醇不斷蒸出，釜底乙醇含量不斷降低，為保證成品乙醇含量恆定為95%，應逐漸增大回流比。待蒸至釜溫達100°C以上，釜底殘液含乙醇量小於2% (W/W)後。停止精餾操作，並將殘液放入下水道，將成品乙醇放入成品乙醇貯罐中貯存備用。
[0126]其中所述的乙醇蒸餾回收主要設備工藝參數:蒸餾塔餾分含量要求達到95% V/V，釜殘液中乙醇含量應低於2.5% V/V，在沸器加熱蒸汽壓力(表壓):1.0-1.4X 15帕斯卡，相應溫度為121-126°C ;冷凝器:物料冷凝溫度:成品乙醇含量為95% V/V的相應溫度為78°C ;冷凝水溫度:進水，通常採用夏季平均水溫，設計採用32°C ;出水溫度:由水質硬度確定，本設計選用45°C ;冷卻器:物料進料溫度:即為冷凝器出料溫度78°C ;出料溫度:設計選為25°C ;冷卻水進水溫度:設計選為18°C ;出水溫度:設計選為25°C。
[0127]蒸發濃縮:收集後的水進入水的淨化裝置，淨化後的水可達5類水的標準，可在工藝流程中循環利用。
[0128](2)濃縮後溶液進行酶解及滅活(發酵):將上述提取膠原蛋白工藝產生的廢渣，進行二次水解主要是把蛋白質分子經酶解轉化為複合胺基酸:將汙水處理工藝圖5中水處理系統蒸發水後獲得的濃縮液，進行二次水解發酵，按濃縮液重量的5%加入中性蛋白酶，恆溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應3h，然後加熱至80°C反應5min。在滅酶後加入下腳料的投料重量I %的複合活性炭攪拌60min進行脫色脫腥；
[0129](3)超濾:將酶解後的產物通過超濾膜進行超濾，除去分量大於5萬道爾頓的雜質，優先選用高通量8040超濾膜。
[0130](4)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質透過濾膜，如胺基酸等分子量大於80道爾頓的物質被截留。收集經納濾後透過濾膜的溶液，經蒸發濃縮後，獲得生物鈣；
[0131](5)胺基酸結晶:收集經納濾後目標溶液(未透過納濾膜的溶液)，在高速剪切罐中混勻並初步蒸發濃縮30min後，在初步蒸發的溶液中加入2-5%的磷酸鉀，在結晶沉澱罐中蒸發濃縮，回流結晶，抽濾回收結晶胺基酸，在乾燥器中乾燥，得到結晶胺基酸並包裝。
[0132](6)胺基酸入庫冷藏。
[0133]通過上述汙水處理工藝，從每噸汙水中可提取0.5千克的胺基酸，從每噸的魚骨魚鱗可回收200千克生物鈣。
[0134]實施例四膠原蛋白製作腸衣
[0135]提取後的膠原蛋白按以下方法製備腸衣，具體步驟如下:
[0136]膠原蛋白提取液在250Mpa壓力下,用孔徑為0.5mm的過濾機孔板過濾淨化,然後加入3%?3.5%可食性竹纖維素，3%?3.5%食用甘油和10%檸檬酸，攪拌混合均勻，4°C冷藏1h以上備用。進入高速旋刀攪拌器，在攪拌器切刀旋速為2000rpm/min下,攪拌20min，形成膠原蛋白纖維體。在磁力線的作用下迅速冷凍，然後在-10°C下冷藏。
[0137]採用的制腸設備，把膠原蛋白纖維體升溫至4°C，直接用於紅腸、香腸等的生產。
【權利要求】
1.一種從水產品下腳料中提取膠原蛋白的方法，包括以下步驟 .1)水產品下腳料的初處理:將新鮮的或解凍的冷凍魚皮分揀，將魚鱗和魚骨與魚皮分離；分離後的魚鱗和魚骨浸泡在50°c溫水中10?30min，去除部分腥味；將去雜後的魚皮浸入50°C溫水中10?30分鐘，去除表面的粘性物質及脂肪，去除部分腥味，用清水反覆衝洗至無浮液並浙幹，將浙幹後的魚皮粉碎； . 2)魚鱗魚骨的脫鈣:用清水反覆衝洗至無浮液並浙幹，之後用檸檬酸浸泡、振蕩脫鈣.2?4小時，之後用清水衝洗至中性，浙幹備用； . 3)處理後下腳料的粉碎:將脫鈣後的魚鱗和魚骨，清洗後的魚皮粉碎； . 4)酶解發酵:將粉碎後的魚鱗和魚骨與粉碎後的魚皮混合均勾後，加水稀釋到8%,在攪拌器上預熱至50°C，用30% (w/v g/ml)的氫氧化鈉調節PH7.0，按下腳料的投料重量的4%加入中性蛋白酶，按下腳料的投料重量的2%加入風味蛋白酶進行水解，恆溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應3h，然後加熱至80°C反應5min。在滅酶後加入下腳料的投料重量0.5%?1.5%的複合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥，過濾得脫腥脫色後的魚膠原蛋白上清液； . 5)抽濾:將酶解後的產物首先用抽濾槽抽濾,除去未酶解的下腳料濾渣,抽濾槽其過濾網的孔徑為10-15mm ； ..6)超濾:將抽濾後得到的濾液通過超濾膜進行超濾，超濾膜的孔徑為0.1-0.2 μ m，截留的分子量為5-8萬道爾頓以上的的雜質； . 7)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質透過濾膜，大於.80道爾頓的物質被截留； .8)沉澱:將步驟7)中未透過納濾膜的上層溶液中添加乙醇，低溫沉澱膠原蛋白和胺基酸24小時以上，離心收集膠原蛋白和胺基酸。
2.如權利要求1所述的一種從水產品下腳料中提取膠原蛋白的方法，其特徵在於，所述的水產品下腳料為魚鱗、魚骨魚皮中的一種或多種。
3.如權利要求1所述的一種從水產品下腳料中提取膠原蛋白的方法，其特徵在於，步驟2)所述的魚鱗魚骨的脫鈣，其中檸檬酸的濃度為6?15%，魚鱗和魚骨與檸檬酸的比例優選I: 12?24 (W/V單位為g/ml)。
4.如權利要求1所述的一種從水產品下腳料中提取膠原蛋白的方法，其特徵在於，步驟8)中所述的乙醇其終濃度為75% v/v。
5.一種處理權利要求1產生的廢棄物的工藝，包括以下步驟: (1)汙水分層及蒸餾:將權利要求1所述的提取膠原蛋白產生的廢棄溶液靜置分層，取上層溶液進行蒸餾，回收乙醇； (2)濃縮後溶液進行酶解及滅活:將步驟(I)中蒸餾除去乙醇和部分水的濃縮液用蛋白酶進行二次水解，主要是把蛋白質分子經酶解轉化為複合胺基酸； (3)超濾:將抽濾後得到的濾液通過超濾膜進行超濾，除去分量大於5萬道爾頓的雜質； (4)納濾:將超濾得到的濾液通過納濾機進行過濾，使水及小分子物質透過濾膜，質量大於80道爾頓的物質被截留；收集經納濾後透過濾膜的溶液，經蒸發濃縮後，獲得生物鈣； (5)胺基酸結晶:收集經納濾後目標溶液(未透過納濾膜的溶液)，蒸發濃縮，回流結晶，抽濾回收結晶胺基酸，乾燥，包裝； (6)胺基酸入庫冷藏。
6.如權利要求5所述的工藝，其特徵在於，步驟(I)所述的廢棄溶液為權利要求1步驟.7)納濾離心後的上清。
7.如權利要求5所述的工藝，其特徵在於，所述的蒸餾具體方法如下: 將乙醇廢液由稀液罐泵入高位槽，經轉子流量計及提餾段進入蒸餾釜中，邊進料邊加熱，蒸汽壓力一般控制為1-1.5 X 15帕斯卡；隨塔壓升高，逐步從冷凝器排出口排出不凝性氣體；當釜液面達2/3溶劑時，應根據釜溫情況決定是否採出釜液或減少、停止進料量，但需始終保持釜內液位為容積的1/2-2/3左右；待上升蒸汽經精餾塔和冷凝器以致使塔頂出現回流時，可進行全回流操作，直至取樣分析塔頂餾分含乙醇95%以上，方可調節回流比出料；以恆定餾分乙醇濃度為95%進行出成品乙醇操作(控制回流比和蒸汽壓力)；成品乙醇再經冷卻器繼續冷卻至25°C以下流入成品乙醇受器中；隨著乙醇不斷蒸出，釜底乙醇含量不斷降低，為保證成品乙醇含量恆定為95%，應逐漸增大回流比。待蒸至釜溫達100°C以上，釜底殘液含乙醇量小於2% (W/W)後；停止精餾操作，並將殘液放入下水道，將成品乙醇放入成品乙醇貯罐中貯存備用。
8.如權利要求5所述的工藝，其特徵在於，二次水解具體方法為:收集權利要求5步驟(I)中蒸餾除去乙醇和部分水的濃縮液，按濃縮液重量的5%加入中性蛋白酶，恆溫50°C左右，在攪拌器攪拌的條件下反應3h，然後加熱至80 V反應5min ;在滅酶後按濃縮液重量的.0.5%?1.5%的加入複合活性炭攪拌40?60min進行脫色脫腥。
【文檔編號】C02F9/14GK104232713SQ201310251808
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月24日 優先權日:2013年6月24日
【發明者】李桂鳳, 程振倩, 張洪鋼, 李志美, 王洪亮, 王增輝, 時玉靜, 張玉濤, 王清志, 高新 申請人:諸城綠維食品有限公司, 山東省天舒農業科技研究所