本發(fā)明涉及物質(zhì)分離的，尤其涉及一種用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法。

背景技術(shù)：

1、麥糟在啤酒釀造過(guò)程中的糖化和過(guò)濾步驟中產(chǎn)生，是麥芽和不發(fā)芽的谷物輔料經(jīng)過(guò)糖化后不溶解的部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年啤酒生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生超過(guò)4000萬(wàn)噸的麥糟，其中中國(guó)每年的產(chǎn)量超過(guò)300萬(wàn)噸。新鮮麥糟具有高達(dá)60％至80％的含水率，并且富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)(19-30％)、纖維素(30-50％)、碳水化合物、礦物質(zhì)和酚類化合物(如阿魏酸和對(duì)香豆酸)。然而，由于其高濕度和營(yíng)養(yǎng)豐富的特性，新鮮麥糟極易受到微生物污染，迅速腐爛變質(zhì)，從而導(dǎo)致其難以存儲(chǔ)和運(yùn)輸。啤酒釀造行業(yè)產(chǎn)生的大量廢物中，85％來(lái)源于麥糟，由于其產(chǎn)量巨大且相當(dāng)集中，麥糟具有極大的資源開發(fā)潛力。

2、為了延長(zhǎng)麥糟的存儲(chǔ)時(shí)間，目前工業(yè)上通常采用干燥處理方法以降低其含水率。盡管干燥處理能夠有效減緩腐爛過(guò)程，但這種方法需要消耗大量熱能，與當(dāng)前倡導(dǎo)的低碳、節(jié)能環(huán)保目標(biāo)相違背。干燥后的麥糟主要作為動(dòng)物飼料出售，雖然可以快速處理大量廢物，但其經(jīng)濟(jì)附加值較低，未能充分發(fā)掘麥糟中豐富的蛋白質(zhì)和纖維素資源。

3、目前，國(guó)際市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)，通常將干燥后的麥糟作為動(dòng)物飼料(主要是牛和豬)直接出售。這種處理方法通過(guò)快速將麥糟用于飼料，可以有效防止微生物在其內(nèi)部大量繁殖，避免腐爛變質(zhì)。然而，這種處理方式的經(jīng)濟(jì)附加值較低，未能充分挖掘麥糟資源的潛力，對(duì)資源的利用不夠全面。尤其在沿海地區(qū)，由于養(yǎng)殖業(yè)相對(duì)不如內(nèi)陸發(fā)達(dá)，麥糟的銷售和應(yīng)用難度更大，導(dǎo)致資源浪費(fèi)問(wèn)題更加嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題提供一種用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，能夠在同一流程中實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的高效分離和纖維素的收集。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，包括麥糟料漿，麥糟料漿通過(guò)米曲霉進(jìn)行真菌酶解發(fā)酵，真菌酶解發(fā)酵后的麥糟料漿破碎成400～600μm的目標(biāo)顆粒，并進(jìn)行微波輔助提取得到輔助提取料漿，對(duì)輔助提取料漿進(jìn)行固液分離得到液體提取物和含有纖維素的固體殘?jiān)?；液體提取物內(nèi)注入氯化鈉以獲取飽和液，按體積比計(jì)向飽和液中注入1:1的異丙醇并攪拌靜置得到分離的上層有機(jī)相、中間固體相和下層水相，中間固體相轉(zhuǎn)入微波真空干燥裝置進(jìn)行干燥得到蛋白質(zhì)；上述麥糟料漿在通過(guò)真菌酶解發(fā)酵后便于麥糟分解蛋白質(zhì)，有助于后續(xù)對(duì)蛋白質(zhì)的提取和純化步驟，上述真菌酶解發(fā)酵后的麥糟料漿通過(guò)破碎后便于后續(xù)對(duì)輔助提取料漿進(jìn)行固液分離，上述的微波輔助提取使麥糟細(xì)胞壁的孔隙率增加，使溶劑能夠更有效地滲入細(xì)胞。滲透力的增強(qiáng)有利于蛋白質(zhì)有效地釋放到溶劑中，從而促進(jìn)提取過(guò)程，使得真菌酶解發(fā)酵后的麥糟料漿中的蛋白質(zhì)進(jìn)一步釋放。

4、優(yōu)選的，按體積比計(jì)，按照2～3:1的固液比分別在攪拌裝置中注入麥糟和水，并以60～70r/min的攪拌速度進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為10～15min形成麥糟料漿。

5、優(yōu)選的，按質(zhì)量千分比計(jì)，通過(guò)3～6‰的米曲霉對(duì)麥糟料漿進(jìn)行真菌酶解發(fā)酵，真菌酶解發(fā)酵的ph值為6.0～8.0、溫度為36±2℃、時(shí)間為35～37h。

6、優(yōu)選的，麥糟料漿在破碎過(guò)程的溫度不超過(guò)45℃，防止麥糟中的蛋白質(zhì)因過(guò)高的溫度導(dǎo)致變性損傷。

7、優(yōu)選的，微波輔助提取的溫度為55±5℃、時(shí)間為20～25min，攪拌速度為70～75r/min。

8、優(yōu)選的，輔助提取料漿通過(guò)過(guò)濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾裝置的濾網(wǎng)為100～150μm，過(guò)濾壓力為0.3～0.5mpa。

9、優(yōu)選的，異丙醇在注入飽和液后的攪拌時(shí)間為30～35min、攪拌速度為70～75r/min、靜置時(shí)間為2～3h。

10、優(yōu)選的，上層有機(jī)相通過(guò)蒸餾器在85±2℃的溫度范圍下進(jìn)行蒸餾，蒸餾得到的異丙醇蒸汽通過(guò)冷凝器在4℃的溫度下進(jìn)行冷凝，冷凝得到的異丙醇液體再次通過(guò)蒸餾和冷凝獲得純化的異丙醇，實(shí)現(xiàn)異丙醇的回收。

11、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

12、一種用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

14、1、本發(fā)明通過(guò)將啤酒生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的麥糟進(jìn)行發(fā)酵、粉碎、提取及相界分離實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)和纖維素的同時(shí)收集，便于轉(zhuǎn)化為具有高附加值的蛋白質(zhì)和纖維素產(chǎn)品，不僅提高了資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益，還為啤酒行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

15、2、本發(fā)明采用米曲霉對(duì)麥糟料漿進(jìn)行真菌酶解發(fā)酵，米曲霉是醬油釀造中使用的菌種，真菌發(fā)酵安全性高，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

16、3、本發(fā)明在對(duì)輔助提取料漿中的液體提取物進(jìn)行分相界分離時(shí)，采用可以直接排放的氯化鈉來(lái)進(jìn)行鹽析，采用危害小的異丙醇作為分離劑，并且所分離出的含有異丙醇的有機(jī)相通過(guò)蒸餾和冷凝提純后再次回收異丙醇并重復(fù)利用，進(jìn)而可減少有機(jī)溶劑的消耗。

技術(shù)特征：

1.一種用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，其特征在于，包括麥糟料漿，所述麥糟料漿通過(guò)米曲霉進(jìn)行真菌酶解發(fā)酵，真菌酶解發(fā)酵后的麥糟料漿破碎成400～600μm的目標(biāo)顆粒，并進(jìn)行微波輔助提取得到輔助提取料漿，對(duì)所述輔助提取料漿進(jìn)行固液分離得到液體提取物和含有纖維素的固體殘?jiān)?/p>

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，其特征在于，按體積比計(jì)，以2～3:1的固液比分別在攪拌裝置中注入麥糟和水，并以60～70r/min的攪拌速度進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為10～15min形成所述麥糟料漿。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，其特征在于，按質(zhì)量千分比計(jì)，通過(guò)3～6‰的米曲霉對(duì)所述麥糟料漿進(jìn)行真菌酶解發(fā)酵，所述真菌酶解發(fā)酵的ph值為6.0～8.0、溫度為36±2℃、時(shí)間為35～37h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，其特征在于，所述麥糟料漿在破碎過(guò)程的溫度不超過(guò)45℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，其特征在于，所述微波輔助提取的溫度為55±5℃、時(shí)間為20～25min，攪拌速度為70～75r/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，其特征在于，所述輔助提取料漿通過(guò)過(guò)濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，所述過(guò)濾裝置的濾網(wǎng)為100～150μm，過(guò)濾壓力為0.3～0.5mpa。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，其特征在于，所述異丙醇在注入飽和液后的攪拌時(shí)間為30～35min、攪拌速度為70～75r/min、靜置時(shí)間為2～3h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，其特征在于，所述上層有機(jī)相通過(guò)蒸餾器在85±2℃的溫度范圍下進(jìn)行蒸餾，蒸餾得到的異丙醇蒸汽通過(guò)冷凝器在4℃的溫度下進(jìn)行冷凝，冷凝得到的異丙醇液體再次通過(guò)蒸餾和冷凝獲得純化的異丙醇。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種用于分離啤酒麥糟中蛋白質(zhì)和纖維素的方法，包括麥糟料漿，將麥糟料漿通過(guò)米曲霉進(jìn)行真菌酶解發(fā)酵，真菌酶解發(fā)酵后的麥糟料漿破碎并進(jìn)行微波輔助提取得到輔助提取料漿，對(duì)輔助提取料漿進(jìn)行固液分離得到液體提取物和含有纖維素的固體殘?jiān)后w提取物內(nèi)注入氯化鈉以獲取飽和液，向飽和液中注入異丙醇并攪拌靜置得到分離的上層有機(jī)相、中間固體相和下層水相，中間固體相轉(zhuǎn)入微波真空干燥裝置進(jìn)行干燥得到蛋白質(zhì)。啤酒生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的麥糟通過(guò)發(fā)酵、粉碎、提取及相界分離實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)和纖維素的同時(shí)收集，便于轉(zhuǎn)化為具有高附加值的蛋白質(zhì)和纖維素產(chǎn)品，不僅提高了資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益，還為啤酒行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：趙東瑞,陳乙源,黃河,武亞帥,洪嘉欣,謝江,袁欣,王碩,孫金沅,黃明泉,孫嘯濤,鄭福平,孫寶國(guó)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工商大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10