一种胶原蛋白肽低温酶解系统

技术领域

本发明属于胶原蛋白肽生产技术领域，具体的说是一种胶原蛋白肽低温酶解系统。

背景技术

胶原蛋白是一种白色、不透明、无支链的纤维状结构蛋白质，胶原蛋白独特的三股超螺旋结构使其具有十分稳定的化学性质，微弱的酸很难使其分解。因此难以被人体直接消化利用。但是，将胶原蛋白水解形成分子量更小的胶原多肽后，可显著提高其生物利用性，更有利于被人体吸收和利用。酶解法水解胶原蛋白制备胶原肽的原理是通过蛋白酶，如胶原酶，胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等对其进行水解，得到多肽。

现有的胶原蛋白酶解方式的水解温度大多在40～60℃的范围内，在此温度范围内蛋白酶的活性最强，但水解出的小分子的胶原蛋白肽在此温度范围内容易失去其生物活性；若是降低胶原蛋白肽低温酶解的温度，保证胶原蛋白肽的生物活性，又会降低胶原蛋白酶的活性，进而降低胶原蛋白肽低温酶解的速率。

发明内容

为了弥补现有技术的部分不足，本发明提出了一种胶原蛋白肽低温酶解系统，用于提高胶原蛋白肽低温酶解的速率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种胶原蛋白肽低温酶解系统,包括酶解容器，所述酶解容器包括柱状容器、位于柱状容器回转中心处的加热球和安装架；所述加热球外套设有石墨烯层；所述石墨烯层外套设有一号球壳，所述一号球壳的内壁不接触石墨烯层的外壁；所述一号球壳上端设置有一号管，所述柱状容器侧部设有安装架，所述安装架为倒立的L形状；安装架的一端与柱状容器侧部固定连接，安装架的另一端延伸至一号管顶端，所述一号管通过安装架与柱状容器侧部固定；所述一号球壳外还套设有二号球壳，所述二号球壳的内壁不接触一号球壳的外壁；所述二号球壳的上端连接有二号管；所述一号管位于二号管内部，且两者之间互不接触；所述二号管伸出柱状容器上端外，位于柱状容器外的二号管上固设有齿轮圈；所述二号管与柱状容器之间转动连接；所述柱状容器侧面设置有电机；所述电机通过齿轮带驱动齿轮圈转动；所述二号球壳外表面上均布有多个搅拌叶片，且各搅拌叶片位于同一水平面上；所述一号管与二号管之间设置有一号水管；所述一号水管包括一号静管、一号动管和流体滑环；所述流体滑环包括上环形盖以及能够相对于上环形盖密封转动的下环形壳体，上环形盖与下环形壳体围合形成一号空腔；所述一号静管穿过上环形盖并连通一号空腔；所述一号动管穿过下环形壳体并与一号空腔连通；所述下环形壳体侧壁与二号管内壁固连；

所述上环形盖通过支架与一号管外壁固连；所述一号动管的一端连通至一号空腔，另一端穿过一号球壳与二号球壳之间的空隙并在该空隙处绕圈，一号动管绕圈后依次穿入各搅拌叶片内部，并从一号管与二号管之间的空隙处穿出后，再次连通至一号空腔；所述一号球壳、二号球壳、搅拌叶片和一号水管均为透明材料制成；所述柱状容器的上端设置有原料入口，柱状容器的下端侧壁设置有物料出口。

所述一号管和二号管之间设置有二号水管；所述二号水管与一号水管之间并列排布，且两者之间相互固连；所述流体滑环内还隔离出与一号空腔同心的二号空腔，且一号空腔的内径大于二号空腔的外径，所述二号水管包括二号静管和二号动管；所述二号静管穿过上环形盖并连通二号空腔；所述二号动管穿过下环形壳体并连通二号空腔；搅拌叶片内的一号水管与二号水管贴合布置；所述二号水管为透明材料；所述一号水管内的冷却液与二号水管内的冷却液流动方向相反。

所述一号球壳和二号球壳之间空隙内的一号水管和二号水管并列接触设置，并列接触的一号水管和二号水管的接触面穿过二号管的回转中心下方，且位于二号管回转中心下方的一号水管和二号水管连通；一号水管和二号水管连通处设置有一号转轴；所述一号转轴的一端均布有驱动叶片，一号转轴的另一端均布有多个搅拌片，所述驱动叶片位于一号水管和二号水管连通处的中央。

所述搅拌片外套设有桶形的壳体，所述壳体与二号球壳固定连接，所述搅拌片为螺旋状，所述壳体的顶部均匀设置有多个输送管，所述输送管的一端与桶形的壳体内部联通，输送管的另一端位于二号球壳的顶端。

所述搅拌叶片上设置有扰流管；所述扰流管沿着搅拌叶片长度方向布置，且扰流管的一端位于搅拌叶片边缘且该扰流管的管口朝向切向于搅拌叶片的转动方向；扰流管的另一端沿着二号球壳表面指向搅拌片处。

所述搅拌叶片及搅拌片表面贴附有软膜。

本发明的有益效果如下：

1.本案中，一方面，使电机通过齿轮带驱动齿轮圈转动，进而驱动搅拌叶片转动，实现胶原蛋白肽和酶的充分混合，有利于胶原蛋白肽酶解速率的提高；另一方面，通过在一号球壳内设置石墨烯层，使被加热的石墨烯层发射远红外线对酶催化，从而能够提高酶解的效率和速度，进而提高胶原蛋白肽低温酶解的速率。

2.本方案中，一号水管通过一号球壳和二号球壳之间的间隙，能够隔绝或降低石墨烯层向二号球壳外的胶原蛋白肽和酶的混合物散发热量，使得被加热的石墨烯层散发的光穿过一号水管或临近一号水管时被降温，避免或降低临近二号壳体处的胶原蛋白肽和酶温度过高的问题，进而降低了石墨烯层发热对胶原蛋白肽和酶温度的影响，从而使得胶原蛋白肽酶解过程处于一个温度较为温和的环境，有利于提高胶原蛋白肽低温酶解出具有活性的小分子胶原蛋白肽，满足实际生产需求。

3.本方案中，通过在搅拌叶片及搅拌片上表面贴附软膜，使得搅拌叶片及搅拌片表面柔软，使得从而使得搅拌叶片和搅拌片在在进行搅拌时，能够降低对胶原蛋白肽酶解破损的程度；此外，在对搅拌叶片及搅拌片进行清洗时，可将软膜撕下，对软膜进行清洗，从而降低搅拌叶片及搅拌片拐角处清洗的难度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为酶解容器的结构总图；

图2为酶解容器的内部结构图；

图3为酶解容器的内部结构剖视图；

图4为流体滑环与一号水管及二号水管连接示意图；

图5为驱动叶片在一号水管和二号水管连通处布置的局部示意图；

图中：柱状容器1、原料入口11、物料出口12、加热球2、安装架21、石墨烯层22、一号球壳23、一号管24、二号球壳25、二号管26、齿轮圈27、电机28、搅拌叶片3、一号水管4、一号静管41、一号动管42、流体滑环5、上环形盖51、下环形壳体52、一号空腔53、支架54、二号水管6、二号空腔61、一号转轴7、驱动叶片71、搅拌片72、壳体73、输送管74、搅拌叶片3、扰流管75。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式和说明书附图1-5，进一步阐述本发明。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种胶原蛋白肽低温酶解系统,包括原料处理装置、分离容器、酶解容器、灭活容器、脱色容器、过滤装置和干燥装置，所述酶解容器用于对胶原蛋白肽低温酶解；所述酶解容器包括柱状容器1、位于柱状容器1回转中心处的加热球2和安装架21；所述加热球2外套设有石墨烯层22；所述石墨烯层22外套设有一号球壳23，所述一号球壳23的内壁不接触石墨烯层22的外壁；所述一号球壳23上端设置有一号管24，所述柱状容器1侧部设有安装架21，所述安装架21为倒立的L形状；安装架21的一端与柱状容器1侧部固定连接，安装架21的另一端延伸至一号管24顶端，所述一号管24通过安装架21与柱状容器1侧部固定；所述一号球壳23外还套设有二号球壳25，所述二号球壳25的内壁不接触一号球壳23的外壁；所述二号球壳25的上端连接有二号管26；所述一号管24位于二号管26内部，且两者之间互不接触；所述二号管26伸出柱状容器1上端外，位于柱状容器1外的二号管26上固设有齿轮圈27；所述二号管26与柱状容器1之间转动连接；所述柱状容器1侧面设置有电机28；所述电机28通过齿轮带驱动齿轮圈27转动；所述二号球壳25外表面上均布有多个搅拌叶片3，且各搅拌叶片3位于同一水平面上；所述一号管24与二号管26之间设置有一号水管4；所述一号水管4包括一号静管41、一号动管42和流体滑环5；所述流体滑环5包括上环形盖51以及能够相对于上环形盖51密封转动的下环形壳体52，上环形盖51与下环形壳体52围合形成一号空腔53；所述一号静管41穿过上环形盖51并连通一号空腔53；所述一号动管42穿过下环形壳体52并与一号空腔53连通；所述下环形壳体52侧壁与二号管26内壁固连；

所述上环形盖51通过支架54与一号管24外壁固连；所述一号动管42的一端连通至一号空腔53，另一端穿过一号球壳23与二号球壳25之间的空隙并在该空隙处绕圈，一号动管42绕圈后依次穿入各搅拌叶片3内部，并从一号管24与二号管26之间的空隙处穿出后，再次连通至一号空腔53；所述一号球壳23、二号球壳25、搅拌叶片3和一号水管4均为透明材料制成；所述柱状容器1的上端设置有原料入口11，柱状容器1的下端侧壁设置有物料出口12；

工作时，通过原料入口11向柱状容器1内通入胶原蛋白肽和对应用于胶原蛋白肽分解的酶，该酶为胶原蛋白酶，通过酶分解胶原蛋白肽；胶原蛋白肽在酶活性最佳的较高温度环境中进行酶解，则水解出的小分子胶原蛋白肽容易失去生物活性，与所需要的具有生物活性的小分子胶原蛋白肽相违背，而若胶原蛋白肽是在低于40℃的低温环境中进行酶解，用于胶原蛋白肽分解的酶在此温度下，酶的活性受限，进而使得胶原蛋白肽低温酶解速率降低；而本案中，为解决胶原蛋白肽低温酶解速率低的问题，一方面，使电机28通过齿轮带驱动齿轮圈27转动，进而驱动搅拌叶片3转动，实现胶原蛋白肽和酶的充分混合，有利于胶原蛋白肽酶解速率的提高；另一方面，通过在一号球壳23内设置石墨烯层22，石墨烯层22由加热球2加热，从而使得被加热的石墨烯层22发射远红外线对酶具有催化作用，而一号球壳23、二号球壳25、搅拌叶片3和一号水管4均为透明材料，能够减少石墨烯层22散发远红外线的阻碍，从而能够提高酶解的效率和速度，进而提高胶原蛋白肽低温酶解的速率；

而石墨烯层22发热必然又会影响胶原蛋白肽和酶的混合物的温度，使胶原蛋白肽和酶的混合物温度升高，而胶原蛋白肽酶解过程中并不需要石墨烯层22进行加热，若是石墨烯层22持续发热使胶原蛋白肽温度持续升高，会使得小分子的胶原蛋白肽失去活性；本案应用石墨烯层22是为了利用石墨烯层22受热后发射的远红外线对酶的催化作用，石墨烯层22被加热的温度低，所发射的远红外线较为微弱，石墨烯层22被加热的温度高，所发射的远红外线强度高。如牛血清白蛋白在进行酶解时，适宜条件中，没有远红外线进行辅助，花费几小时才能得到所需的酶解结果，而适宜条件下有远红外线辅助牛血清白蛋白酶对牛血清白蛋白进行酶解，能够将原先需要几小时的酶解时间缩短到十几分钟时间，且两者的结果相当，由此可见，远红外线对酶具有较好的催化作用，能够成大幅度的提高胶原蛋白肽的酶解速度，而本案中，石墨烯层22发出较强的远红外线时所携带的较高温度，与小分子的胶原蛋白肽因温度升高而失去活性存在矛盾，而解决这一矛盾的关键在于，降低石墨烯层22所携带的较高温度对小分子的胶原蛋白肽的影响，而将这一问题解决后，在远红外线对酶的辅助下，能够大幅度的提高胶原蛋白肽低温酶解速度。而本案中，一方面通过设置一号球壳23和二号球壳25，一号球壳23和二号球壳25之间存在间隙，隔绝了石墨烯层22散发出的大部分的热量，降低了石墨烯层22发热对胶原蛋白肽的影响；另一方面，通过在搅拌叶片3内设置一号水管4，一号水管4内通入冷却液，从而实现搅拌叶片3在搅拌的过程中对胶原蛋白肽和酶的混合物降温的作用，缓解了石墨烯层22对胶原蛋白肽和酶的混合物升温作用，降低了石墨烯层22发热对胶原蛋白肽的影响；此外，本方案的一号水管4通过一号球壳23和二号球壳25之间的间隙，能够进一步的降低或隔绝石墨烯层22向二号球壳25外的胶原蛋白肽和酶的混合物进行热传导，被加热的石墨烯层22散发的热量在一号水管4或临近一号水管4时被吸收或阻挡，避免或降低临近二号壳体73处的胶原蛋白肽和酶温度过高的问题，进而降低了石墨烯层22发热对胶原蛋白肽和酶温度的影响；而若一号水管4未布置在一号球壳23和二号球壳25之间，那么被加热的石墨烯层22散发的热量将无法被一号水管4进行温度过滤，使得胶原蛋白肽和酶的混合物临近石墨烯层22的部分处于温度较高的状态，从而不利于胶原蛋白肽的低温酶解，因此，本案将一号水管4布置在一号球壳23和二号球壳25之间，能够有效的对石墨烯层22散发的热量进行过滤，从而使得胶原蛋白肽酶解过程处于一个温度较为温和的环境，有利于提高胶原蛋白肽低温酶解出具有活性的小分子胶原蛋白肽，满足实际生产需求，完成胶原蛋白肽低温酶解后，通过柱状容器1的下端侧壁设置有物料出口12取出。

作为本案其中一个实施例，所述一号管24和二号管26之间设置有二号水管6；所述二号水管6与一号水管4之间并列排布，且两者之间相互固连；所述流体滑环5内还隔离出与一号空腔53同心的二号空腔61，且一号空腔53的内径大于二号空腔61的外径，所述二号水管6包括二号静管和二号动管；所述二号静管穿过上环形盖51并连通二号空腔61；所述二号动管穿过下环形壳体52并连通二号空腔61；搅拌叶片3内的一号水管4与二号水管6贴合布置；所述二号水管6为透明材料；所述一号水管4内的冷却液与二号水管6内的冷却液流动方向相反；

工作时，由于一号水管4临近一号球壳23表面，而一号球壳23内布置有石墨烯层22和加热球2，加热球2的加热会使得一号水管4进入端的冷却液温度大于一号水管4流出端的冷却液温度，从而使得一号水管4内冷却液温度不均匀，进而会使得柱状容器1内不同位置的胶原蛋白肽和酶的混合物形成温差，局部温度过高容易使水解出的小分子的胶原蛋白肽失去生物活性，并影响胶原蛋白肽的低温酶解过程；本案中，通过在一号水管4的旁侧设置冷却液流动方向相反的二号水管6，且搅拌叶片3内的一号水管4与二号水管6贴合布置，能够使得一号水管4与二号水管6在贴合布置的状态下进行热交换，从而降低一号水管4和二号水管6内冷却液的温度波动幅度，从而使得柱状容器1内不同位置的胶原蛋白肽和酶的混合物温差减小，有利于维持胶原蛋白肽和酶的混合物温度的稳定，从而提高胶原蛋白肽的低温酶解效果。

作为本案其中一个实施例，所述一号球壳23和二号球壳25之间空隙内的一号水管4和二号水管6并列接触设置，并列接触的一号水管4和二号水管6的接触面穿过二号管26的回转中心下方，且位于二号管26回转中心下方的一号水管4和二号水管6连通；一号水管4和二号水管6连通处设置有一号转轴7；所述一号转轴7的一端均布有驱动叶片71，一号转轴7的另一端均布有多个搅拌片72，所述驱动叶片71位于一号水管4和二号水管6连通处的中央，所述驱动叶片71的一半位于一号水管4内，驱动叶片71的另一半位于二号水管6内；所述搅拌片72位于二号球壳25外，搅拌片72在驱动叶片71的带动下，用于实现对二号球壳25下方进行转动搅拌。工作时，由于一号水管4和二号水管6内的冷却液为逆向流动，一号水管4内的冷却液冲击位于一号水管4内的驱动叶片71，二号水管6内的冷却液反向冲击二号水管6内的驱动叶片71，从而使得驱动叶片71转动，一号水管4和二号水管6内的冷却液流速越快，驱动叶片71的转速也将越快，一号水管4和二号水管6通过不同的水泵进行驱动冷却液，其中，该双向水泵的叶片正转能够驱动冷却液正向流动，该双向水泵的叶片反转，能够驱动冷却液逆向流动；在驱动叶片71的驱动下，实现了同轴的搅拌片72转动，使得搅拌片72具有搅拌作用；通过搅拌片72和搅拌叶片3同时对胶原蛋白肽和酶进行搅拌，一方面提高了胶原蛋白肽和酶的充分混合，使得胶原蛋白肽低温酶解的效果提高，另一方面，使得胶原蛋白肽和酶的混合物温度更加均匀，避免胶原蛋白肽和酶的混合物局部温度升高而导致局部的胶原蛋白肽失去活性的问题发生，此外，通过搅拌片72和搅拌叶片3同时对胶原蛋白肽和酶进行搅拌，使得酶能够被石墨烯层22发出的远红外线照射，提高了酶的催化效果，进而使得胶原蛋白肽低温酶解的效率提高。当搅拌片72与搅拌叶片3正向或反向转动，且转速不同时,使得本案中存在多种搅拌形式，如搅拌片72与搅拌叶片3转动方向相同时，搅拌片72的速度大于搅拌叶片3的速度；如搅拌片72与搅拌叶片3转动方向相同时，搅拌片72的速度小于搅拌叶片3的速度；如搅拌片72与搅拌叶片3转动方向相反时，搅拌片72的速度大于搅拌叶片3的速度；如搅拌片72与搅拌叶片3转动方向相反时，搅拌片72的速度小于搅拌叶片3的速度；多种搅拌方式能够根据实际需求，采用一种或多种搅拌方式对胶原蛋白肽和酶的混合，从而提高搅拌效果；且当搅拌片72与搅拌叶片3转动方向相反时，将使得搅拌片72处胶原蛋白肽和酶的混合物与搅拌叶片3处胶原蛋白肽和酶的混合物反向流动，且具有较好的扰流混合搅拌的效果，进而提高胶原蛋白肽低温酶解的效果。

作为本案其中一个实施例，所述搅拌片72外套设有桶形的壳体73，所述壳体73与二号球壳25固定连接，所述搅拌片72为螺旋状，所述壳体73的顶部均匀设置有多个输送管74，所述输送管74的一端与桶形的壳体73内部联通，输送管74的另一端位于二号球壳25的顶端。

工作时，搅拌片72螺旋转动，促使壳体73内的胶原蛋白肽和酶的混合物螺旋转动，进而被压入壳体73顶端的输送管74内，从而促进了壳体73内的胶原蛋白肽和酶的混合物向二号球壳25顶端流动，二号球壳25内有被加热的石墨烯层22，被加热的石墨烯层22散发远红外线，能够提高酶的催化作用，从而一方面促进了二号球壳25顶部和底部的胶原蛋白肽和酶的混合物流动和混合，提高胶原蛋白肽低温酶解的效果，另一方面，在石墨烯层22散发的远红外线的作用下，提高了酶的催化作用，进而进一步的提高胶原蛋白肽低温酶解的效果。

作为本案其中一个实施例，所述搅拌叶片3上设置有扰流管75；所述扰流管75沿着搅拌叶片3长度方向布置，且扰流管75的一端位于搅拌叶片3边缘且该扰流管75的管口朝向切向于搅拌叶片3的转动方向；扰流管75的另一端沿着二号球壳25表面指向搅拌片72处。

工作时，在搅拌叶片3转动时，搅拌叶片3将驱动其上的扰流管75一起转动，从而使得胶原蛋白肽和酶的混合物被灌入扰流管75内，再由扰流管75的另一端流出，从而使得搅拌叶片3边缘的胶原蛋白肽和酶的混合物被输送到二号球壳25处，在搅拌叶片3的搅拌下，源源不断的使搅拌叶片3边缘的胶原蛋白肽和酶的混合物被输送到二号球壳25下方的搅拌片72处，从而更好的促进胶原蛋白肽和酶的混合，也使得胶原蛋白肽和酶的混合物温度更加均匀，提高了胶原蛋白肽低温酶解的效果。

当搅拌叶片3边缘的胶原蛋白肽和酶的混合物被输送到二号球壳25处的搅拌片72处时，能够实现胶原蛋白肽和酶的混合物被二次搅拌，从而促进胶原蛋白肽低温酶解的效果；

同时，在搅拌片72螺旋搅拌下，使得部分的胶原蛋白肽和酶的混合物被螺旋输送到输送管74内，在搅拌片72不断输送下，能够实现壳体73内胶原蛋白肽和酶的混合物被输送到二号球壳25顶端，进而促进了二号球壳25上下的胶原蛋白肽和酶的混合物的充分流动混合，也促进了搅拌叶片3边缘处的胶原蛋白肽和酶的混合物至搅拌片72以及至二号球壳25顶端处输送，提高了胶原蛋白肽和酶的充分混合以及温度分布的均匀性，进而提高了胶原蛋白肽低温酶解的速率。

作为本案其中一个实施例，所述搅拌叶片3及搅拌片72表面贴附有软膜。

工作时，通过在搅拌叶片3及搅拌片72上表面贴附软膜，使得搅拌叶片3及搅拌片72表面柔软，使得从而使得搅拌叶片3和搅拌片72在在进行搅拌时，能够降低对小分子的胶原蛋白肽的破损程度；此外，在对搅拌叶片3及搅拌片72进行清洗时，可将软膜撕下，对软膜进行清洗，从而降低搅拌叶片3及搅拌片72拐角处清洗的难度；若软膜难以固定时，通过食用胶粘接固定，或用螺丝进行固定，软膜包括食用级生物纤维膜或涤纶树脂/聚乙烯材料的食用级复合膜。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本案的任何实施例均可按照实际需求进行删除或适当的修改，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。