阅读说明：本技术 一种南极磷虾制粉系统及其应用 (Euphausia superba pulverizing system and application thereof ) 是由 李永仑 曾庆坚 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种南极磷虾制粉系统及其应用,该系统包括依次连接的破碎单元、多级蒸煮单元、分离压榨单元、真空冷冻干燥单元；其中所述多级蒸煮单元包括一级蒸煮模块和二级蒸煮模块；所述分离压榨单元包括卧式离心模块、压榨模块和蝶式离心模块,所述卧式离心模块的固相出料口连接所述压榨模块的进料口,所述卧式离心模块的液相出料口及所述压榨模块的液相出料口连接所述蝶式离心模块,所述压榨模块和所述蝶式离心模块的固相出料口分别连接所述真空冷冻干燥单元。采用该系统进行南极磷虾粉的制备,可得到含水率低于10％的磷虾粉,且营养成分不受影响。(The invention provides a Euphausia superba pulverizing system and application thereof, wherein the system comprises a crushing unit, a multi-stage cooking unit, a separation squeezing unit and a vacuum freeze drying unit which are sequentially connected; wherein the multi-stage cooking unit comprises a first-stage cooking module and a second-stage cooking module; the separation squeezing unit comprises a horizontal centrifugal module, a squeezing module and a butterfly centrifugal module, a solid-phase discharge hole of the horizontal centrifugal module is connected with a feed inlet of the squeezing module, a liquid-phase discharge hole of the horizontal centrifugal module and a liquid-phase discharge hole of the squeezing module are connected with the butterfly centrifugal module, and the solid-phase discharge holes of the squeezing module and the butterfly centrifugal module are respectively connected with the vacuum freeze drying unit. When the system is used for preparing the antarctic krill powder, the krill powder with the water content lower than 10% can be obtained, and the nutrient components are not influenced.)

一种南极磷虾制粉系统及其应用

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，涉及一种制粉系统，具体涉及一种南极磷虾制粉系统及其应用。

背景技术

根据海洋调查显示，南大洋中蕴藏10～15亿吨的磷虾资源，是地球上海洋生物资源量最丰富的地区。除了南极生态系统的自然摄食和消耗外，理论上人类每年可以从南大洋捕获磷虾储存量的十分之一，即1～1.5亿吨的磷虾资源，且不会影响南极的生态系统平衡，因此南极磷虾资源是一个巨大的蛋白质仓库。

作为人类潜在的、巨大的蛋白质储库，南极磷虾的商业开发早就引起人们的高度重视，磷虾还具有巨大的潜在药用价值，南极磷虾富含Omega-3，Omega-3(DHA和EPA)是一种多元不饱和脂肪酸，是人体不可或缺的重要营养素之一，南极磷虾亦富含抗氧化的虾青素、壳素等，磷虾体内的多种化学物质也同样具有商业开发价值。

目前用于南极磷虾干燥的方法许多，如晒干、烘干等，但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行，干燥所得的产品内的部分营养成分不仅发生了氧化，一些易挥发的营养成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性，微生物失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等，因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别，颜色也不统一，色泽差别非常大。同时，采用传统烘干工艺制取的磷虾粉，其含水率达到20％以上，如果要求10％以下含水率的磷虾粉，则需要用360℃以上的烟管锅炉烘干方可实现，但此含水率的磷虾粉内大部分的营养成分发生了性状变化。

为此，急需开发一种新的磷虾粉制备技术，不仅要能让磷虾粉颜色统一色泽均匀，还要保障磷虾粉的含水率，更要保障磷虾粉内的营养成分不被烘干工艺过程中的高温所破坏。

发明内容

有鉴于此，有必要针对现有技术存在的问题，提供一种南极磷虾制粉系统及其应用。本发明的技术方案为：

第一个方面，本发明提供一种南极磷虾制粉系统，包括依次连接的破碎单元、多级蒸煮单元、分离压榨单元、真空冷冻干燥单元；其中所述多级蒸煮单元包括一级蒸煮模块和二级蒸煮模块；所述分离压榨单元包括卧式离心模块、压榨模块和蝶式离心模块，所述卧式离心模块的固相出料口连接所述压榨模块的进料口，所述卧式离心模块的液相出料口及所述压榨模块的液相出料口连接所述蝶式离心模块，所述压榨模块和所述蝶式离心模块的固相出料口分别连接所述真空冷冻干燥单元。

优选地，所述一级蒸煮模块的加热腔内设有换热器，将加热蒸汽引入所述换热器管道内对物料进行非接触间接加热。

优选地，所述二级蒸煮模块的加热腔连通蒸汽管道，将加热蒸汽直接引入其加热腔内对物料进行直接加热。

进一步地，所述分离压榨单元还包括缓冲罐一和缓冲罐二，所述缓冲罐一设置在所述二级蒸煮单元与所述卧式离心模块之间；所述缓冲罐二设置在所述压榨模块与所述蝶式离心模块之间，并且所述缓冲罐二的进料口分别与所述卧式离心模块的液相出料口及所述压榨模块的液相出料口相连，所述缓冲罐二的出料口与所述蝶式离心模块的进料口相连。

进一步地，所述制粉系统还包括输送单元，所述输送单元设置在所述破碎单元和所述多级蒸煮单元之间。

进一步地，所述制粉系统还包括金属探测器，用以检测物料内包含的金属杂质，所述金属探测器设置于所述输送单元的出口处。

进一步地，所述制粉系统还包括粉碎装袋单元，所述粉碎装袋单元和所述真空冷冻干燥单元的出料口连接。

第二个方面，本发明提供一种南极磷虾粉的制备方法，是采用上述系统，包括如下步骤：

(1)将南极磷虾破碎成直径为4～6mm的颗粒；

(2)经破碎的磷虾进入一级蒸煮模块进行一次蒸煮；

(3)经一级蒸煮后的磷虾进入二级蒸煮模块进行二次蒸煮；

(4)经二级蒸煮后的磷虾依次进入卧式离心模块和压榨模块分离出固相，同时分离出的脂肪和水再进入蝶式离心模块进一步分离出脂肪；

(5)经压榨模块分离的固相及蝶式离心模块分离出的脂肪同时进入真空冷冻干燥单元进行冷冻干燥。

优选地，所述经破碎的磷虾进入一级蒸煮模块后是采用蒸汽间接加热方式蒸煮，间接加热温度≤40℃，蒸煮时间≤2min。

优选地，所述经一级蒸煮后的磷虾进入二级蒸煮模块是采用蒸汽直接加热方式蒸煮，直接加热温度≤85℃，蒸煮时间≤2min。

进一步地，所述冷冻干燥的控制参数为：压力为<5000Pa，温度<40℃。

优选地，所述冷冻干燥的控制参数为：压力<600Pa，干燥温度<0℃。

本发明的优势和有益效果是：

1)本发明制粉的干燥过程是在低温和真空条件下进行，物料的物理、化学性质变化很小，氧化和酶变的可能性很小，故颜色变化微乎其微，色泽均匀；并且磷虾的营养成分几乎不受破坏，这对于许多热敏性、易氧化以及挥发性的物质特别适用，如磷脂、虾青素等，它们不会发生变性、失去生物活力或者挥发。因此，通过本发明技术制取的磷虾粉进而提取的磷虾油，在医药上可以得到广泛的应用。

2)本发明技术方案制取的磷虾粉脱水率较高，可以轻而易举的制取含水率低于10％的磷虾粉，所以比传统烘干工艺制取的磷虾粉有更长的保质期，贮藏、运输更方便，相关费用更低。

3)本发明工艺中真空冷冻干燥单元干燥后的物料无需再进行冷却降温即可直接进行粉碎包装，而传统工艺的烘干单元干燥后的物料需要进一步的冷却降温后方可粉碎包装。

附图说明

图1为本发明的制粉系统的结构示意图，其中1-破碎机，2-输送绞龙，3-金属探测器，4-一级蒸煮机，5-二级蒸煮机，6-缓冲罐一，7-卧式分离机，8-压榨机，9-缓冲罐二，10-蝶式分离机，11-真空冷冻干燥机，12-粉碎装袋机。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，本发明具体实施例提供一种南极磷虾制粉系统，包括依次连接的破碎机1、输送绞龙2、两级蒸煮单元、三级分离单元、真空冷冻干燥机11和粉碎装袋机12；其中两级蒸煮单元包括一级蒸煮机4和二级蒸煮机5，一级蒸煮机4和二级蒸煮机5分别采用间接加热和直接加热方式，其中一级蒸煮机4的加热腔内设有换热器，将加热蒸汽引入其换热器管道内对物料进行非接触间接加热，而不是蒸汽与物料直接接触加热，二级蒸煮机5采用的是直接加热方式，即蒸汽直接通入蒸煮机内与物料混合从而加热物料；三级分离单元包括依次相连的卧式分离机7、压榨机8和蝶式分离机10，卧式分离机7的固相出料口连接压榨机8的进料口，卧式分离机7和压榨机8的液相出料口连接蝶式分离机10的进料口，压榨机8和蝶式分离机10的固相出料口分别连接真空冷冻干燥机11的进料口。并且二级蒸煮机5和卧式分离机7之间设有缓冲罐一6，压榨机8和蝶式分离机10之间设有缓冲罐二9，并且缓冲罐二9的进料口分别与卧式分离机7的液相出料口及压榨机8的液相出料口相连，缓冲罐二9的出料口与蝶式分离机10的进料口相连。

在本系统中，还设有金属探测器3，金属探测器3设置于输送绞龙2和多级蒸煮单元之间，用以检测出物料内的金属杂质。本发明采用的金属探测器为市售食品金属探测器，复合2018最新国家标准的各项要求。

在本系统中，输送绞龙2还可以用输送带、输送链板、输送网带等输送设备替代。

本发明具体实施例还提供一种南极磷虾粉的制备方法，是采用上述系统，包括如下步骤：

(1)将南极磷虾破碎成直径约4～6mm的颗粒，以便于高温下脂肪的流出，然后将破碎的磷虾输送至金属探测工序；

(2)经金属探测结束后的磷虾进入一级蒸煮机，通过蒸汽间接加热方式蒸煮，间接加热温度≤40℃，蒸煮时间控制在2分钟之内；

(3)经一级蒸煮后的磷虾进入二级蒸煮机，通过蒸汽直接加热方式蒸煮，直接加热温度≤85℃，在密闭的蒸煮机内，绞碎后的物料更易于快速均匀的受热、更易于释放出脂肪，这个阶段蛋白质有效凝结并防止氧化；蒸煮时间控制在2分钟之内，蒸煮结束后进入缓冲罐一降温并备用；

(4)将缓冲罐一中的磷虾泥引入卧式分离机分离出蛋白质，卧式分离机分离出来的固相为含水率约为60％的蛋白质；再进入压榨机进一步压榨除水，压榨机的主要作用是将卧式分离机分离出来的含水率约为60％的蛋白质压榨成含水率约为40％的固相再进入干燥机，卧式离心机和压榨机分离出液相主要是脂肪和水，并进入缓冲罐二，再进入蝶式分离机进一步分离出脂肪并进入干燥机，分离出来的水分直接排入大海；

(5)分离压榨出的蛋白质和脂肪同时进入真空冷冻干燥机进行冷冻干燥，该工艺过程是把含有水分的物料，预先进行降温冻结到三相点温度以下(低于0℃)，然后在真空的条件下使水蒸气直接升华出来，为增加升华速度缩短干燥时间，需补充升华潜热而对产品进行适当加热，并及时调节加热量以控制冻层温度始终在共晶点温度以下，确保升华过程中物料始终处于冻着状态且不发生融化。因为三相点温度低于0℃，整个干燥过程都是在较低的温度下进行的，即使要求制取含水率极低(低于5％)的磷虾粉，为了进一步降低产品的残余水分含量，才让产品升至0℃以上的温度，但最高温度也不会超过40℃，该工艺可以最大限度的降低温度影响，避免破坏蛋白质链和虾青素等营养成分、真空情况下也使氧化物质得到了保护。

实施例1

本实施例公开了一种船载南极磷虾粉的制备方法，是采用上述系统和方法，具体包括：将南极磷虾送入破碎机破碎成直径4～6mm的颗粒，以便于高温下脂肪的流出，然后将破碎的磷虾经输送绞龙输送至金属探测器；金属探测结束后的磷虾进入一级蒸煮机，通过蒸汽间接加热方式蒸煮，间接加热温度为30℃，蒸煮时间为1min；一级加热后的磷虾进入二级蒸煮机，通过蒸汽直接加热方式蒸煮，直接加热温度为80℃，在密闭的蒸煮机内，绞碎后的物料更易于快速均匀的受热、更易于释放出脂肪，这个阶段蛋白质有效凝结并防止氧化；蒸煮时间为1.5min，蒸煮结束后进入缓冲罐一；二级加热后的磷虾依次进入卧式分离机和压榨机分离出蛋白质，卧式分离机分离出来的固相为含水率为60％的蛋白质，压榨机的主要作用是将卧式分离机分离出来的液相内的蛋白质再进一步除水至含水量在40％左右，分离成固相并直接进入干燥机，压榨机分离出液相主要是脂肪和水，先进入缓冲罐二，再进入蝶式分离机进一步分离出脂肪，分离出来的水分直接排入大海；分离出的蛋白质和脂肪同时进入真空冷冻干燥单元进行冷冻干燥，该工艺过程是把含有水分的物料，预先进行降温冻结到-25℃，然后在真空的条件下使水蒸气直接升华出来，为增加升华速度缩短干燥时间，需补充升华潜热而对产品进行适当加热至20℃，并及时调节加热量以控制冻层温度始终在0℃以上，确保升华过程中物料始终处于冻着状态且不发生融化，并且干燥过程中压力<600Pa，冷冻干燥后得到含水量为8.2％的虾粉，虾粉色泽均匀，质地松软，无结块现象，制粉前后的营养物质对比如表1所示。

表1实施例1制粉前后的营养物质对比

样品	粗蛋白质	粗脂肪及其他	水分
				南极磷虾	15.3％	5.7％	79％
本实施例的虾粉	70.8％	21％	8.2％

实施例2

本实施例公开了一种船载南极磷虾粉的制备方法，是采用上述系统和方法，具体包括：将南极磷虾送入破碎机破碎成直径4～6mm的颗粒，以便于高温下脂肪的流出，然后将破碎的磷虾经输送绞龙输送至金属探测器；金属探测结束后的磷虾进入一级蒸煮机，通过蒸汽间接加热方式蒸煮，间接加热温度为35℃，蒸煮时间为1.5min；一级加热后的磷虾进入二级蒸煮机，通过蒸汽直接加热方式蒸煮，直接加热温度为82℃，在密闭的蒸煮机内，绞碎后的物料更易于快速均匀的受热、更易于释放出脂肪，这个阶段蛋白质有效凝结并防止氧化；蒸煮时间为1.5min，蒸煮结束后进入缓冲罐一；二级加热后的磷虾依次进入卧式分离机和压榨机分离出蛋白质，卧式分离机分离出来的固相为含水率为60％的蛋白质，压榨机的主要作用是将一级分离机分离出来的液相内的蛋白质再进一步除水至含水量在40％左右，分离成固相并直接进入干燥机，压榨机分离出液相主要是脂肪和水，先进入缓冲罐二，再进入蝶式分离机进一步分离出脂肪，分离出来的水分直接排入大海；分离出的蛋白质和脂肪同时进入真空冷冻干燥单元进行冷冻干燥，该工艺过程是把含有水分的物料，预先进行降温冻结到-25℃，然后在真空的条件下使水蒸气直接升华出来，为增加升华速度缩短干燥时间，需补充升华潜热而对产品进行适当加热至25℃，并及时调节加热量以控制冻层温度始终在0℃以上，确保升华过程中物料始终处于冻着状态且不发生融化，并且干燥过程中压力<600Pa，冷冻干燥后得到含水量为7.8％的虾粉，虾粉色泽均匀，质地松软，无结块现象，制粉前后的营养物质对比如表2所示。

表2实施例2制粉前后的营养物质对比

样品	粗蛋白质	粗脂肪及其他	水分
				南极磷虾	15.3％	5.7％	79％
本实施例的虾粉	71.1％	21.1％	7.8％

实施例3

本实施例公开了一种船载南极磷虾粉的制备方法，是采用上述系统和方法，具体包括：将南极磷虾送入破碎机破碎成直径4～6mm的颗粒，以便于高温下脂肪的流出，然后将破碎的磷虾经输送绞龙输送至金属探测器；金属探测结束后的磷虾进入一级蒸煮机，通过蒸汽间接加热方式蒸煮，间接加热温度为40℃，蒸煮时间为1.5min；一级加热后的磷虾进入二级蒸煮机，通过蒸汽直接加热方式蒸煮，直接加热温度为85℃，在密闭的蒸煮机内，绞碎后的物料更易于快速均匀的受热、更易于释放出脂肪，这个阶段蛋白质有效凝结并防止氧化；蒸煮时间为2.0min，蒸煮结束后进入缓冲罐一；二级加热后的磷虾依次进入卧式分离机和压榨机分离出蛋白质，卧式分离机分离出来的固相为含水率为60％的蛋白质，压榨机的主要作用是将卧式分离机分离出来的固相再次压榨，降低其含水率至40％左右再直接进入干燥机，压榨机分离出液相主要是脂肪和水，先进入缓冲罐二，再进入蝶式分离机进一步分离出脂肪，分离出来的水分直接排入大海；分离出的蛋白质和脂肪同时进入真空冷冻干燥单元进行冷冻干燥，该工艺过程是把含有水分的物料，预先进行降温冻结到-25℃，然后在真空的条件下使水蒸气直接升华出来，为增加升华速度缩短干燥时间，需补充升华潜热而对产品进行适当加热至30℃，并及时调节加热量以控制冻层温度始终在0℃以上，确保升华过程中物料始终处于冻着状态且不发生融化，并且干燥过程中压力<600Pa，冷冻干燥后得到含水量为7.2％的虾粉，虾粉色泽均匀，质地松软，无结块现象，制粉前后的营养物质对比如表3所示。

表3实施例3制粉前后的营养物质对比

样品	粗蛋白质	粗脂肪及其他	水分
				南极磷虾	15.3％	5.7％	79％
本实施例的虾粉	71.6％	21.2％	7.2％

经过上述三次实例，每次制取的虾粉含水率均在10％以下，粗蛋白质含量范围在70.8～71.6％，粗脂肪及其他含量在21～21.2％。

综上，本发明采用先分离再压榨的工艺，之后再真空冷冻干燥，进入真空干燥机的固相，经过压榨模块的压榨除水后含水率仅为40％左右，这就减小了冷冻干燥设备的规格，节约了初投资和运行成本。该技术方案所获得的虾粉物理、化学性质变化很小，颜色变化微乎其微，色泽均匀；并且磷虾的营养成分几乎不受破坏，这对于许多热敏性、易氧化以及挥发性的物质特别适用，如蛋白质、虾青素之类，它们不会发生变性、失去生物活力或者挥发。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。