一种海参皂苷酶解用提取装置及方法

技术领域

本发明涉及一种酶解提取装置，尤其涉及一种海参皂苷酶解用提取装置及方法。

背景技术

皂苷广泛存在于种植物中，是天然防御活性物质。其中，海参皂苷的份子结构已有700多种被阐明。海参皂苷具有抗真菌、抗病毒、抗肿瘤以及抗细胞毒性等生理活性，但是由于其溶血毒性过强，极大地限制了海参皂苷在食品保健领域的应用。

目前，降低海参皂苷溶解毒性的方法主要有化学降解法、酶降解法（即酶解）、微生物降解法。其中，酶降解法（即酶解）具有反应条件温和、专一性高、产率高、产物单一等特点被食品保健加工行业广泛认可并使用。

现有的海参皂苷酶解的方式是先将海参水浴泡发饱和，再进行除杂（去肠、去器官、去沙包），最后将洗净后的海参放入水浴蒸发装置中进行高温高压蒸煮，同时加入碱性蛋白酶进行酶解。现有方式存在以下缺陷：

（一）由于海参皂苷易溶于水，在将海参水浴泡发至饱和的过程中，泡发废水中溶解流失一些量的海参皂苷，如此再进行后续酶解操作得到的海参皂苷相比原海参中全部海参皂苷的含量大大减少，不仅如此，泡发过程的海参，表层的角质层容易掉落，出现“掉渣”的问题；

（二）除杂过程通常存在两种问题，一种问题是除杂不干净，现有的海参除杂方式一般是通过清洗后，将海参皮放在振动机上振动除杂，利用振动力让海参肠等杂物脱离，这种方式除杂净度一般，海参肠会对海参皮自身造成一定污染，进而影响后续制品的口感；另一种问题是除杂过于用力，利用人工复除，容易造成海参皮的部分刮落，造成海参皮浪费；

（三）蒸煮过程中，极性较大的皂苷类成分流失严重，营养物质流失；海参皮在高温高压蒸煮时还会出现浓缩、粘壁等问题，出品的总质量大大减少，原料的失去率高，影响生产的经济效益。

因此，需要一种在提高酶解率的同时降低海参皂苷溶解毒性，无有毒化学物质残留，并且防止海参皂苷加工流失的海参皂苷酶解用提取装置及方法。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种海参皂苷酶解用提取装置及方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种海参皂苷酶解用提取装置，包括超声波预处理单元，用于对鲜海参进行超声波清洗，超声波预处理单元包括有超声波清洗机；

除水定型单元，用于将通过超声波预处理单元处理后的鲜海参依次进行除水、热定型、切割作业，除水定型单元包括有第一热滚定型辊、第二热滚定型辊以及位于二者后序列操作位置的切割区；

原料收集箱，用于收集切割后的鲜海参段；

粉碎打浆单元，用于将前序处理后的鲜海参段粉碎打浆，粉碎打浆单元包括有搅拌电机、粉碎搅拌罐、位于粉碎搅拌罐内的行星盘以及活动连接行星盘上以在搅拌电机的驱动下对粉碎搅拌罐内鲜海参段进行粉碎打浆的搅拌桨叶，搅拌桨叶还以对粉碎搅拌罐内壁上的海参浆进行刮落的形式实施；

酶解提取罐，用于对海参浆进行酶解；

超滤膜，安装在粉碎打浆单元和酶解提取罐的连接处，用于对酶解后的海参浆中的海参皂苷进行过滤提取；

初碾粉碎器，安装在原料收集箱和粉碎打浆单元之间，用于对鲜海参段进行初步碾压。

进一步地，超声波预处理单元还包括位于超声波清洗机正下方叠放的水箱，水箱以作为底座为相邻的超声波清洗机、除水定型单元提供支撑的形式设置，水箱位于除水定型单元正下方部分的盖体为沥水板。

进一步地，除水定型单元包括位于超声波清洗机正上方叠放且二者相互连通的捞箱、包括从捞箱顶部边缘向远离超声波预处理单元一侧的水箱顶部边缘倾斜放置的滑道板。

进一步地，第一热滚定型辊以横跨在滑道板的板面上的方式实施，且通过摆动连接在滑道板一侧侧墙上的小摇臂进行传动，第一热滚定型辊的内部填充有加热丝；

第二热滚定型辊以横跨在滑道板的板面上的方式实施，还通过摆动连接在滑道板一侧侧墙上且位于小摇臂斜下位置的大摇臂进行传动，第二热滚定型辊的内部填充有加热丝，小摇臂与大摇臂同侧设置；

滑道板远离小摇臂、大摇臂一侧的侧墙外配置有对滑道板进行限位的护翼；

切割区位于滑道板的行程末端，切割区包括与第一热滚定型辊、第二热滚定型辊同向延伸的切割辊。

进一步地，原料收集箱上部敞口且以在除水定型单元一侧收集通过切割辊处理后的切割后的鲜海参段的形式实施；

原料收集箱与粉碎打浆单元之间通过泵送管道连通送料，泵送管道上布置有泵送机。

进一步地，行星盘呈三个爪向外突出的三角盘结构，行星盘的上侧布置有同轴心且通过搅拌电机驱动的齿轮盘，行星盘的三个爪位置均配置有在齿轮盘的外周上啮合连接的行星齿轮，行星齿轮以其轴心连接的传动轴贯穿行星盘上下两侧的方式实施，行星齿轮传动有位于行星盘下侧的传动片状板，传动片状板的自由端上传动连接有朝向粉碎搅拌罐内腔底部延伸的搅拌桨叶，搅拌桨叶的桨叶边缘形成有与粉碎搅拌罐内壁间隙接触的刮壁叶缘。

进一步地，酶解提取罐位于粉碎打浆单元正下方且二者通过闭合口开合连接，酶解提取罐的最大直径大于粉碎搅拌罐的最大直径，则酶解提取罐与粉碎搅拌罐衔接的凸台上配备有与酶解提取罐内腔连通的蛋白酶加料口，酶解提取罐的侧面还配备有与其内腔连通的截留液出料口、提取液出料口，截留液出料口位于提取液出料口的上侧。

进一步地，超滤膜以位于酶解提取罐的腰部以上位置且覆盖整个酶解提取罐内腔开口的方式实施，超滤膜包括有形成于外层的膜壳，膜壳内靠近上下两侧的位置均布置有大孔树脂端封，上下两侧大孔树脂端封之间布置有若干等距间隔排列的中空超滤膜丝。

进一步地，初碾粉碎器包括动力电机、能够流通鲜海参段的碾压流通壳体，碾压流通壳体还形成有碾压流通腔以及与碾压流通腔适配的碾压盘；

碾压流通腔与流通方向相互垂直的内侧壁上固定有导向板；

碾压盘的盘体上形成有盘体豁口，盘体豁口内安装有滑块，滑块上形成有与导向板相适配的滑块豁口，碾压盘的轴心处向上延伸形成有旋转柱，旋转柱以其自由端通过传动轴与动力电机传动连接的方式实施；

传动轴形成有折弯且自由端形成有与旋转柱的自由端活动连接的旋转接头；

则碾压盘在动力电机驱动下通过传动轴的传动以及滑块与导向板的配合以偏转碾压鲜海参段的方式实施。

一种海参皂苷酶解用提取装置的方法，包括以下步骤：

S1.利用超声波清洗机对人工破肚后的鲜海参进行超声波清洗，超声波清洗机的功率为300W、频率为28kHz，超声波清洗机内的水温始终≤5℃，清洗时间共15min且每超声清洗7s后停止3s；

S2.通过人工将S1步骤处理后的鲜海参从捞箱中捞出并放置在第一热滚定型辊、第二热滚定型辊之间，通过第一热滚定型辊、第二热滚定型辊的滚动、加热带动鲜海参滚动除水并进行定型作业；

S3.通过摆动大摇臂改变第二热滚定型辊的位置以使鲜海参在重力作用下落入到切割区，通过切割辊将鲜海参分割成鲜海参段并收集在原料收集箱中；

S4.原料收集箱中的鲜海参段在泵送机作用下通过泵送管道进入粉碎打浆单元，其中，鲜海参段通过初碾粉碎器处时被初步碾压；

S5.利用粉碎打浆单元对经过初碾粉碎器初步碾压的鲜海参段进行粉碎打浆，粉碎打浆过程中利用搅拌桨叶的刮壁叶缘对附着在粉碎搅拌罐内壁上的海参浆进行刮落；

S6.当S5步骤结束后，通过蛋白酶加料口向酶解提取罐内添加碱性蛋白酶，并在粉碎搅拌罐与酶解提取罐的连接处处于开合状态下添加水，使得水与海参的质量比为5：1，碱性蛋白酶的作用温度控制在30℃，作用pH值为8.5，酶解持续时间≤3h；

S7.经过S6步骤酶解后的海参原料混合物在超滤膜处被过滤为通过截留液出料口排出的截留液、通过提取液出料口排出的海参皂苷提取液。

本发明公开了一种海参皂苷酶解用提取装置及方法，具备以下优点：

（一）通过超声波清洗的方式对海参进行全面的除杂，保证海参皮干净的同时，不会出现人工除杂刮掉部分海参皮造成浪费的问题；通过超声波清洗不仅有效加强对鲜海参的清洗效果，还能够提高海参蛋白表面疏水性，是蛋白组织结构变得疏松多孔，增强后续酶解反应与海参底物的相互作用，能够大大提高酶解效率；

（二）完全省掉对海参进行泡发的工序，并且通过除水定型单元对超声波清洗后湿水状态下的鲜海参进行除水，防止海参皂苷与水长期接触的过程中流失；还通过除水定型单元对鲜海参进行热定型作业，防止鲜海参的表层的角质层脱落“掉渣”，保证鲜海参加工的总质量；

（三）通过独特结构设置的粉碎打浆单元，特别是对搅拌桨叶进行特殊构造，加快粉碎打浆效率，还能够防止海参浆附着搅拌罐管壁造成的原料浪费；

（四）利用低温酶解的方式取代传统高温高压蒸煮海参的过程，有效防止海参皂苷溶水流失，大大保留海参皂苷的含量；并且利用碱性蛋白酶低温酶解，控制酶的作用温度、作用时间、作用pH值，相比传统酶解方式，酶解时间更短，酶利用率更高，海参皂苷的转化率更高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明图1中的A处的具体结构设置示意图。

图3为本发明的粉碎搅拌罐内的结构设置示意图。

图4为本发明的超滤膜的剖解图。

图5为本发明的初碾粉碎器的内部结构示意图。

图中：10、超声波预处理单元；11、超声波清洗机；12、水箱；13、沥水板；

20、除水定型单元；21、捞箱；22、滑道板；23、小摇臂；24、第一热滚定型辊；25、大摇臂；26、第二热滚定型辊；27、护翼；28、切割区；29、切割辊；

30、原料收集箱；31、泵送机；32、泵送管道；33、振动间隔板；

40、粉碎打浆单元；41、搅拌电机；42、粉碎搅拌罐；43、行星盘；44、齿轮盘；45、行星齿轮；46、传动片状板；47、搅拌桨叶；48、刮壁叶缘；

50、酶解提取罐；51、蛋白酶加料口；52、截留液出料口；53、提取液出料口；

60、超滤膜；61、膜壳；62、大孔树脂端封；63、中空超滤膜丝；

70、初碾粉碎器；71、动力电机；72、碾压流通壳体；73、碾压流通腔；74、传动轴；741、旋转接头；75、碾压盘；751、旋转柱；76、导向板；77、滑块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-5共同所示，本实施例关于一种海参皂苷酶解用提取装置及方法，包括利用鲜海参进行海参皂苷酶解用提取装置以及该海参皂苷酶解用提取装置的方法。

海参皂苷酶解用提取装置的具体结构如下：

超声波预处理单元10，用于对鲜海参进行超声波清洗，超声波预处理单元10包括有超声波清洗机11，超声波清洗机11不仅有效加强对鲜海参的清洗效果，还能够提高海参蛋白表面疏水性，是蛋白组织结构变得疏松多孔，增强后续酶解反应与海参底物的相互作用，能够大大提高酶解效率，并为了避免在超声介质中产生泡沫，将超声探头完全置于液面以下，超声波清洗机11为现有技术，不对其型号做出限定，特此说明。

优选的，超声波预处理单元10还包括位于超声波清洗机11正下方叠放的水箱12，水箱12以作为底座为相邻的超声波清洗机11、除水定型单元20提供支撑的形式设置，水箱12位于除水定型单元20正下方部分的盖体为沥水板13，通过沥水板13的设置对除水定型单元20作业时鲜海参上掉落的水分进行收集，高效利用空间的同时，防止鲜海参过于泡发，出现表层的角质层脱落“掉渣”以及海参皂苷溶水流失的问题。

除水定型单元20，用于将通过超声波预处理单元10处理后的鲜海参依次进行除水、热定型、切割作业，除水定型单元20包括有第一热滚定型辊24、第二热滚定型辊26以及位于二者后序列操作位置的切割区28。

优选的，除水定型单元20包括位于超声波清洗机11正上方叠放且二者相互连通的捞箱21，捞箱21便于人工将超声波清洗机11中处理好的鲜海参捞出，还包括从捞箱21顶部边缘向远离超声波预处理单元10一侧的水箱12顶部边缘倾斜放置的滑道板22。

进一步的，第一热滚定型辊24以横跨在滑道板22的板面上的方式实施，且通过摆动连接在滑道板22一侧侧墙上的小摇臂23进行传动，第一热滚定型辊24的内部填充有加热丝，需要说明的是，第一热滚定型辊24具体以具备主动驱动转动能力的方式设置，在实际生产过程中，在第一热滚定型辊24与小摇臂23的连接处设置电机即可，该驱动方案比较常规，本领域技术人员能够根据实际需要以不同形式实现对第一热滚定型辊24的主动驱动，故此不进行限定；

第二热滚定型辊26以横跨在滑道板22的板面上的方式实施，还通过摆动连接在滑道板22一侧侧墙上且位于小摇臂23斜下位置的大摇臂25进行传动，第二热滚定型辊26的内部填充有加热丝，小摇臂23与大摇臂25同侧设置，需要说明的是，第二热滚定型辊26在实际生产过程中与第一热滚定型辊24以相同方式使之具备主动驱动能力，故此说明；

基于上述结构，第一热滚定型辊24与第二热滚定型辊26之间形成有放置海参的间隔区域，在作业状态下，第一热滚定型辊24、第二热滚定型辊26分别于滑道板22形成的间隙不足以使鲜海参通过，在实际加工作业时，操作人员能够根据鲜海参的量通过摆动小摇臂23和大摇臂25的位置一定程度上改变第一热滚定型辊24与第二热滚定型辊26之间形成的区域大小。

进一步的，滑道板22远离小摇臂23、大摇臂25一侧的侧墙外配置有对滑道板22进行限位的护翼27。

进一步的，切割区28位于滑道板22的行程末端，切割区28包括与第一热滚定型辊24、第二热滚定型辊26同向延伸的切割辊29，切割辊29与外部的电机电性连接以获得驱动力，切割辊29上布满有切割齿，此为现有技术，附图中未做展示，故此说明；并且由于鲜海参已经在第一热滚定型辊24、第二热滚定型辊26出进行除水定型，则切割辊29的切割更加容易，且本实施例中上述的切割并非要将鲜海参完全切断，没有完全切断的鲜海参也不会影响出品质量，故此说明。

需要说明的是，当鲜海参在第一热滚定型辊24和第二热滚定型辊26处被除水、热定型后，通过改变大摇臂25位置使得第二热滚定型辊26与滑道板22的间距能够让鲜海参滑落至切割区28。

原料收集箱30，用于收集切割后的鲜海参段，原料收集箱30上部敞口且以在除水定型单元20一侧收集通过切割辊29处理后的切割后的鲜海参段的形式实施。

优选的，原料收集箱30与粉碎打浆单元40之间通过泵送管道32连通送料，泵送管道32上布置有泵送机31，泵送机31为现有技术，具体采用何种形式，本实施例不予限定。

粉碎打浆单元40，用于将前序处理后的鲜海参段粉碎打浆，粉碎打浆单元40包括有搅拌电机41、粉碎搅拌罐42、位于粉碎搅拌罐42内的行星盘43以及活动连接行星盘43上以在搅拌电机41的驱动下对粉碎搅拌罐42内鲜海参段进行粉碎打浆的搅拌桨叶47，搅拌桨叶47还以对粉碎搅拌罐42内壁上的海参浆进行刮落的形式实施。

优选的，行星盘43呈三个爪向外突出的三角盘结构，行星盘43的上侧布置有同轴心且通过搅拌电机41驱动的齿轮盘44，行星盘43的三个爪位置均配置有在齿轮盘44的外周上啮合连接的行星齿轮45，行星齿轮45以其轴心连接的传动轴贯穿行星盘43上下两侧的方式实施，行星齿轮45传动有位于行星盘43下侧的传动片状板46，传动片状板46的自由端上传动连接有朝向粉碎搅拌罐42内腔底部延伸的搅拌桨叶47，搅拌桨叶47的桨叶边缘形成有与粉碎搅拌罐42内壁间隙接触的刮壁叶缘48。

需要说明的是，行星齿轮45贯穿在行星盘43下侧的部分也配备有传动齿轮，该传动齿轮与传动片状板46上的小齿轮啮合传动，该传动片状板46的小齿轮向上活动连接在行星盘43上，则当搅拌电机41运转时，齿轮盘44运转，行星齿轮45啮合传动，进而行星齿轮45通过上述结构啮合传动以使传动片状板46转动，则搅拌桨叶47跟随转动，在实际生产时，本领域技术人员能够根据需要通过轴承组与搅拌桨叶47活动连接以使搅拌桨叶47能够自转，加快粉碎打浆效率，搅拌桨叶47转动过程中，海参浆在离心力作用下逐渐附着在粉碎搅拌罐42的内壁上，则搅拌桨叶47转动过程中刮壁叶缘48能够刮落粉碎搅拌罐42内壁上的海参浆。

酶解提取罐50，用于对海参浆进行酶解，酶解提取罐50位于粉碎打浆单元40正下方且二者通过闭合口开合连接，闭合口为现有反应釜和/或反应罐中常见的开合结构，故此没有进行展示，也不进行说明；

优选的，酶解提取罐50的最大直径大于粉碎搅拌罐42的最大直径，则酶解提取罐50与粉碎搅拌罐42衔接的凸台上配备有与酶解提取罐50内腔连通的蛋白酶加料口51，酶解提取罐50的侧面还配备有与其内腔连通的截留液出料口52、提取液出料口53，截留液出料口52位于提取液出料口53的上侧。

超滤膜60，安装在粉碎打浆单元40和酶解提取罐50的连接处，用于对酶解后的海参浆中的海参皂苷进行过滤提取。

优选的，超滤膜60以位于酶解提取罐50的腰部以上位置且覆盖整个酶解提取罐50内腔开口的方式实施，超滤膜60包括有形成于外层的膜壳61，膜壳61内靠近上下两侧的位置均布置有大孔树脂端封62，上下两侧大孔树脂端封62之间布置有若干等距间隔排列的中空超滤膜丝63。

初碾粉碎器70，安装在原料收集箱30和粉碎打浆单元40之间，用于对鲜海参段进行初步碾压，初碾粉碎器70包括动力电机71、能够流通鲜海参段的碾压流通壳体72，碾压流通壳体72还形成有碾压流通腔73以及与碾压流通腔73适配的碾压盘75。

优选的，碾压流通腔73与流通方向相互垂直的内侧壁上固定有导向板76，碾压盘75的盘体上形成有盘体豁口，盘体豁口内安装有滑块77，滑块77上形成有与导向板76相适配的滑块豁口，碾压盘75的轴心处向上延伸形成有旋转柱751，旋转柱751以其自由端通过传动轴74与动力电机71传动连接的方式实施；

优选的，传动轴74形成有折弯且自由端形成有与旋转柱751的自由端活动连接的旋转接头741，则旋转接头741绕传动轴74的传动端头旋转，则碾压盘75在动力电机71驱动下通过传动轴74的传动以及滑块77与导向板76的配合以偏转碾压鲜海参段的方式实施。

需要说明的是，初碾粉碎器70与泵送机31之间通过振动间隔板33进行隔断，为初碾粉碎器70与泵送机31各自的安装提供稳固连接，并且初碾粉碎器70与泵送机31并且对应在同一腔体内，也就是说，泵送机31位于初碾粉碎器70加工工序的后侧位。

海参皂苷酶解用提取装置的方法，具体包括以下步骤：

S1.利用超声波清洗机11对人工破肚后的鲜海参进行超声波清洗，超声波清洗机11的功率为300W、频率为28kHz，超声波清洗机11内的水温始终≤5℃，清洗时间共15min且每超声清洗7s后停止3s；

S2.通过人工将S1步骤处理后的鲜海参从捞箱21中捞出并放置在第一热滚定型辊24、第二热滚定型辊26之间，通过第一热滚定型辊24、第二热滚定型辊26的滚动、加热带动鲜海参滚动除水并进行定型作业；

S3.通过摆动大摇臂25改变第二热滚定型辊26的位置以使鲜海参在重力作用下落入到切割区28，通过切割辊29将鲜海参分割成鲜海参段并收集在原料收集箱30中；

S4.原料收集箱30中的鲜海参段在泵送机31作用下通过泵送管道32进入粉碎打浆单元40，其中，鲜海参段通过初碾粉碎器70处时被初步碾压；

S5.利用粉碎打浆单元40对经过初碾粉碎器70初步碾压的鲜海参段进行粉碎打浆，粉碎打浆过程中利用搅拌桨叶47的刮壁叶缘48对附着在粉碎搅拌罐42内壁上的海参浆进行刮落；

S6.当S5步骤结束后，通过蛋白酶加料口51向酶解提取罐50内添加碱性蛋白酶，并在粉碎搅拌罐42与酶解提取罐50的连接处处于开合状态下添加水，使得水与海参的质量比为5：1，碱性蛋白酶的作用温度控制在30℃，作用pH值为8.5，酶解持续时间≤3h；

S7.经过S6步骤酶解后的海参原料混合物在超滤膜60处被过滤为通过截留液出料口52排出的截留液、通过提取液出料口53排出的海参皂苷提取液。

如此，本发明公开的海参皂苷酶解用提取装置及方法，具备以下优点：

（一）通过超声波清洗的方式对海参进行全面的除杂，保证海参皮干净的同时，不会出现人工除杂刮掉部分海参皮造成浪费的问题；通过超声波清洗不仅有效加强对鲜海参的清洗效果，还能够提高海参蛋白表面疏水性，是蛋白组织结构变得疏松多孔，增强后续酶解反应与海参底物的相互作用，能够大大提高酶解效率；

（二）完全省掉对海参进行泡发的工序，并且通过除水定型单元20对超声波清洗后湿水状态下的鲜海参进行除水，防止海参皂苷与水长期接触的过程中流失；还通过除水定型单元20对鲜海参进行热定型作业，防止鲜海参的表层的角质层脱落“掉渣”，保证鲜海参加工的总质量；

（三）通过独特结构设置的粉碎打浆单元40，特别是对搅拌桨叶47进行特殊构造，加快粉碎打浆效率，还能够防止海参浆附着搅拌罐管壁造成的原料浪费；

（四）利用低温酶解的方式取代传统高温高压蒸煮海参的过程，有效防止海参皂苷溶水流失，大大保留海参皂苷的含量；并且利用碱性蛋白酶低温酶解，控制酶的作用温度、作用时间、作用pH值，相比传统酶解方式，酶解时间更短，酶利用率更高，海参皂苷的转化率更高。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。