用Aspen Plus模拟反胶束萃取大豆蛋白过程中毛油脱溶操作

利用反胶束技术萃取大豆蛋白的同时可以提取出大豆毛油,但毛油中含有有机溶剂,它们可以循环回收利用。在工业生产中,为了获得回收有机溶剂所用脱溶操作的相关工艺参数,该文基于Aspen Plus11.1软件模拟了反胶束萃取大豆蛋白过程中毛油的脱溶操作。利用Aspen Plus模块化分析功能,对油脂和溶剂的纯度、精馏塔的塔板数、再沸器和冷凝器的热负荷进行了分析,结果显示:减压蒸馏的回流比为0.352,塔顶馏出物流量为10.348kg/h时,油脂和溶剂的纯度分别可以达到98.9%和99.7%,此时再沸器和冷凝器的实际热负荷分别为1398.824W和1626.226W。灵敏度分析模块显示:随着塔板数的增加,油脂和溶剂的浓度分别增大,并确定了最佳塔板数为5。在模拟计算的基础上,进行成本分析,每年可节约成本127.2万元,并初步探讨了工业化装置设计的技术关键点,以期为工业设计放大脱溶装置提供可靠的数据。     

影响反胶束体系萃取蛋白能力的因素及机理

该文对影响二-（2-乙基已基）琥珀酸酯磺酸钠（AOT）反胶束萃取蛋白能力的因素与机理进行了研究,可以用来解释AOT/异辛烷反胶束溶液分离萃取蛋白与油脂时,萃取率变化的原因,进一步了解反胶束分离萃取蛋白质分子的机理。试验结果表明随着反胶束体系中黏度增加,微乳液增溶水量即水的物质的量与表面活性剂物质的量之比（W0）增大时,使得反胶束萃取蛋白质与油脂的能力增强,从而使萃取率升高。根据Gibbs吸附公式,得出AOT浓度在0.08 g/mL时,反胶束液具有较高的界面活性,W0值也较大,有利于提取蛋白质。利用荧光光谱法和电导法研究AOT反胶束体系的结构,可知W0为11～14时,AOT浓度大于0.06 g/mL,反胶束体系较稳定,该体系是由渗透型和非渗透型的结合,从而可以了解反胶束体系的相行为变化。     

反胶束中单宁酶催化没食子酸烷基酯的合成

没食子酸烷基酯是一类优良的抗氧化剂，具有潜在的药用价值。为了避免化学合成方法带来的弊端，建立了生物合成没食子酸烷基酯的方法。利用单宁酶在有机相可成功地催化没食子酸烷基酯的合成。在合成没食子酸丙酯(PG)、没食子酸丁酯(BG)和没食子酸戊酯(AG)的反胶束(reverse micelle, RM)催化合成体系中，反胶束组成为双(2-乙基己基)磺基琥珀酰钠(AOT)、异辛烷和水。单宁酶浓度为0.6 mg/mL；pH值为6； W0(水与表面活性剂的摩尔比)分别为15、15和12.5；反应温度分别为30、40和45℃；AOT浓度分别为0.1、0.2和0.2 mol/L时，没食子酸转化率分别为87.4%、90.3%和92.5%。3个体系中由于底物脂肪醇的不同，致使各种因素对单宁酶催化活力的影响不同。     

微波辅助萃取水飞蓟素的动力学机理

为了揭示微波辅助萃取水飞蓟素的动力学机理,该文选择萃取温度(78～130℃)、萃取时间(30～70min)为影响因素,用反应级数、平均表观速率常数和活化能表征物料在萃取过程中动力学行为,对比研究了微波辅助萃取(MAE)和常规的热回流萃取法(RHE)萃取水飞蓟素的过程,并在电子显微镜下分别观察了经2种方法加工后水飞蓟颗粒的微观结构。结果表明:MAE和RHE萃取水飞蓟素的过程均符合一级动力学方程的规律;MAE萃取水飞蓟素的活化能约是RHE的1/5,平均表观速率常数是RHE的48倍。观察水飞蓟颗粒微观结构发现,经MAE萃取后的结构呈现疏松排列的;而经RHE方法萃取后的结构排列紧密。这些结果表明微波的作用使萃取剂和萃取物更容易通过细胞壁,增强了水飞蓟素在基体内的扩散速度,提高了萃取率。     

亚热带稻田土壤反硝化动力学参数估算

反硝化作用是土壤氮素损失的重要途径,对反硝化潜势的准确估算是农业精准施肥的必然要求。以亚热带典型红壤稻田土作为研究对象,足量添加外源氮进行室内淹水厌氧培养获取反硝化作用动态,并分别用米氏方程和一级动力学方程对其拟合,最后利用土壤基本理化性质对反硝化动力学参数进行估算。结果表明:米氏方程更适合反硝化动力学拟合,最佳的米氏常数(Km)为35mg/kg;米氏最大速率常数(vmax)与一级动力学速率常数(K)具有显著的相关性(r=0.96, P0.05)。土壤总氮,砂粒和粉粒以及土壤容重对vmax影响最大。利用总氮和粉粒含量作为输入参数估算了vmax,准确度达66%。所构建的参数方程既充分挖掘了土壤基础数据潜能,又能快速地获取土壤反硝化动力学曲线,省时省力。     

茶多酚的萃取过程及体系相平衡研究

通过对醋酸乙酯－茶多酚－水萃取体系的分析,采用逐级萃取的方法,研究了萃取混合时间与萃取相茶多酚浓度的关系、萃取温度对萃取过程的影响、相平衡分配比随逐级萃取平衡级数变化的规律。研究结果表明,茶多酚萃取过程以扩散传质为主,一级萃取相平衡分配比为１．６左右,萃取操作温度宜控制在１５℃以下。建议工业生产采用三级逆流萃取。     

硫自养反硝化对含盐水体脱氮及其动力学模型

以闭合循环养殖系统去除硝酸盐为目的,研究了填料床硫自养反硝化反应器对含盐水体的NO₃^--N去除效果及动力学特性。结果表明,反应器对NO₃^--N浓度为22.5～368 mg/L的含盐水体具有良好的反硝化性能。（29±1）℃条件下,进水NO₃^--N负荷0.052～1.088 kg/(m³·d)为最适进水负荷范围,NO₃^--N去除率大于95%,出水NO2--N浓度小于1 mg/L。进水NO₃^--N负荷2.171 kg/(m³·d)时,达到最大NO₃^--N体积负荷去除率,为1.65 kg/(m³·d)。动力学研究结果表明反应器填料表面生物膜对污染物NO₃^--N的去除呈半级反应速率关系,反应器单位体积半级动力学常数K^1/2v为7.84～ 8.5 mg^1/2/(L^1/2·h)。建立的动力学模型采用该值的计算结果可以预测出水NO₃^--N的浓度,预测值与实际值采用统计软件SAS 8.0做方差分析表明,Pr＞F值分别为0.9732和 0.8845,模型预测值与实际值无显著性差异。     

大豆蛋白在山葡萄酒澄清处理中的应用研究

大豆蛋白即大豆产品所含蛋白质,是植物性的完全蛋白质,绿色安全。本文研究了大豆蛋白对山葡萄酒的澄清作用。确定了大豆蛋白作为山葡萄酒下胶剂的最佳作用条件,即在作用温度：20℃;PH值：3.00条件下,添加0.06%大豆蛋白,以边加边搅拌,每天在振荡器中振荡1h,持续3d,静置,自然澄清的作用方式,使山葡萄酒的澄清度达到89%。并与常规下胶剂明胶进行比较。大豆蛋白比明胶的澄清作用、稳定性更强,口感也更加醇和。     

亚临界丙烷萃取米糠油及其微量活性组分动力学模型

为了揭示亚临界流体萃取米糠油及其微量活性组分的动力学规律,该文以亚临界丙烷为萃取介质,研究了米糠油、γ-谷维素及α-生育酚等活性组分在不同萃取温度和时间的萃取率,并基于 Baümler 模型对目标物的萃取率进行模型拟合,建立相应的动力学模型并验证。结果表明,亚临界萃取过程中目标物的相对萃取率随时间增长递增,且在初始阶段（洗涤过程）的增长速率快于第二阶段（扩散过程）的增长速率;同时,升高萃取温度可同时提高目标产物的扩散系数和相对萃取率;基于Baümler模型可较好拟合亚临界丙烷萃取米糠油、γ-谷维素和α-生育酚的动力学过程（R2>0.95）,所得动力学模型具有较好的预测准确性。由Arrhenius方程可计算出米糠油、α-生育酚和γ-谷维素的亚临界萃取反应活化能,其中米糠油的活化能最低（5.23 kJ/mol）,α-生育酚次之（7.05 kJ/mol）,γ-谷维素最高（9.11 kJ/mol）,表明γ-谷维素最难萃取且对温度依赖程度最高;根据拟合所得动力学模型,对米糠油提取率进行预测,结果表明,该模型对米糠油萃取率的预测准确率达95.8%,而对γ-谷维素和α-生育酚萃取率的预测准确度稍低,分别达94.7%和94.4%,对三者均具有很好的预测准确性。总之,基于 Baümler 模型可以较好地建立米糠油及其有益伴随物的亚临界萃取动力学模型,从而较为准确的预测米糠油及其微量活性组分的萃取率,对米糠油的亚临界萃取工艺具有一定的理论指导意义。     

大豆蛋白在山葡萄酒澄清处理中的应用研究

大豆蛋白即大豆产品所含蛋白质,是植物性的完全蛋白质,绿色安全。本文研究了大豆蛋白对山葡萄酒的澄清作用。确定了大豆蛋白作为山葡萄酒下胶剂的最佳作用条件,即在作用温度:20℃;PH值:3.00条件下,添加0.06%大豆蛋白,以边加边搅拌,每天在振荡器中振荡1h,持续3d,静置,自然澄清的作用方式,使山葡萄酒的澄清度达到89%。并与常规下胶剂明胶进行比较。大豆蛋白比明胶的澄清作用、稳定性更强,口感也更加醇和。     

Simulation by Aspen Plus on desolventizing of crude oil in soybean protein extracting process with reverse micelles

利用反胶束技术萃取大豆蛋白的同时可以提取出大豆毛油,但毛油中含有有机溶剂,它们可以循环回收利用。在工业生产中,为了获得回收有机溶剂所用脱溶操作的相关工艺参数,该文基于Aspen Plus 11.1软件模拟了反胶束萃取大豆蛋白过程中毛油的脱溶操作。利用Aspen Plus模块化分析功能,对油脂和溶剂的纯度、精馏塔的塔板数、再沸器和冷凝器的热负荷进行了分析,结果显示：减压蒸馏的回流比为0.352,塔顶馏出物流量为10.348 kg/h时,油脂和溶剂的纯度分别可以达到98.9%和99.7%,此时再沸器和冷凝器的实际热负荷分别为1 398.824W和?1 626.226 W。灵敏度分析模块显示：随着塔板数的增加,油脂和溶剂的浓度分别增大,并确定了最佳塔板数为5。在模拟计算的基础上,进行成本分析,每年可节约成本127.2万元,并初步探讨了工业化装置设计的技术关键点,以期为工业设计放大脱溶装置提供可靠的数据。     

挤压膨化预处理工艺优化提高大豆蛋白粉品质

该文对大豆挤压膨化预处理工艺进行研究,制得优质膨化大豆蛋白粉。以大豆为原料,研究利用挤压膨化机对经破碎及调质的大豆进行处理,替代部分预处理工序,再经榨油机榨出部分油脂制得膨化大豆蛋白粉的方法。试验通过单因素和响应面优化试验研究挤压膨化大豆含水率、膨化温度、螺杆转速和模孔孔径对大豆脲酶活性的影响,结果表明:当调质含水率为9.0%、膨化温度160℃、螺杆转速270 r/min及模孔孔径18 mm时膨化后大豆脲酶活性为0.021 U/g,同时经透射电镜显示膨化后大豆中的脂肪外露明显,经榨油机压榨再经粉碎制得膨化大豆蛋白粉,豆粉中脂肪质量分数7.1%,氮溶解指数(nitrogen solubility index,NSI)80.5%,实现了通过挤压膨化替代软化、轧坯、蒸炒工艺,简化了生产工序。     

近临界水中大豆油无催化水解反应动力学研究

为系统研究油脂在近临界水中的水解动力学机理，系统地测定了压力10 MPa下，温度180～240℃范围内大豆油在近临界水中水解反应的动力学数据。试验结果表明，近临界水中大豆油水解反应是一个典型的自催化反应，在无任何外加催化剂的情况下大豆油可以在近临界水中顺利进行水解反应生成脂肪酸和甘油。温度对水解反应影响很大，随温度升高，水解反应速率迅速增大。采用二级自催化反应动力学模型对动力学数据进行了拟合，得到大豆油在近临界水中水解反应的活化能为43.2 kJ/mol。     

碱性蛋白酶Alcalase凝固大豆分离蛋白的分子间作用力

为了进一步揭示蛋白酶凝固豆乳的机理,该文通过添加不同化学试剂研究碱性蛋白酶Alcalase凝固大豆分离蛋白(SPI)过程中的分子间作用力。结果发现凝固过程中的分子间作用力主要是氢键和疏水作用,而离子键和二硫键对凝固过程影响不大。大豆蛋白质分子间的交联主要由次级键起作用,同时需要克服由负电荷引起的静电斥力,这就解释了为什么与无机盐和酸相比,Alcalase得到的SPI凝固物强度低。根据以上结论,该文还对豆乳凝固酶当前的筛选策略进行了评价。     

饱和D-最优设计在高蛋白大豆施肥优化中的应用

【目的】高蛋白大豆生产是我国农业供给侧改革发展的一个重点产业,合理施肥是实现高蛋白大豆生产的一个必要环节。利用饱和D-最优设计对黄淮海地区高蛋白大豆氮、磷、钾肥施用量进行研究,旨在为高蛋白大豆生产中的肥料配施提供理论依据和参考。【方法】以高蛋白大豆冀豆21为试验材料,采用氮、磷、钾三因素二次饱和D-最优设计,每个因素分别设10个处理,每个处理3次重复,共计30个小区,随机区组排列。各处理肥料均在大豆开花期分批次施用,成熟后测定大豆产量及籽粒蛋白质含量。【结果】建立了以氮、磷、钾施用量编码值为变量因子,高蛋白大豆产量和蛋白质含量为目标函数的三元二次多项式数学模式。通过对模型解析寻优表明,氮、磷、钾肥对高蛋白大豆和蛋白质含量均有显著影响,且氮肥>钾肥>磷肥;当氮、磷、钾肥用量分别为95.46、183.8和128.7 kg/hm^2时,边际产量效应值为0,当氮、磷、钾肥分别为120.8、178.4和141.3 kg/hm^2时,边际蛋白质含量效应值为0。氮磷、氮钾、磷钾对高蛋白大豆产量和蛋白质含量存在明显的交互作用。本试验条件下,大豆产量超过3104 kg/hm^2,籽粒蛋白质含量46.04%以上的施肥方案为施氮量76.13～101.1 kg/hm^2,施磷量131.1～168.5 kg/hm^2,施钾量104.9～134.8 kg/hm^2。【结论】利用饱和D建立的肥料函数模型可以很好的说明氮、磷、钾施肥与大豆产量、蛋白质含量的连续变化关系和氮、磷、钾间的互作效应,适量的氮肥、磷肥、钾肥可有效提高高蛋白大豆产量和蛋白质含量。供试条件下,最佳肥料配比是N76.1～101.1 kg/hm^2、P 131.1～168.5 kg/hm^2、K 104.9～134.8 kg/hm^2。     

改进的挤压膨化浸出工艺对大豆油脂及粕蛋白品质的改善

该文采用了一种新型的挤压膨化预处理工艺,原料经清理、粉碎后直接进行挤压膨化和浸提,同传统处理工艺相比,在油脂浸出速率和能耗方面,以及油脂稳定性和粕蛋白质溶解性方面均优于传统预处理工艺。研究结果表明,60℃加速氧化30 d后,传统工艺毛油的过氧化值(POV)为72.76 meq/kg,新工艺毛油的POV值在9.80～32.51 meq/kg之间;pH值为7.0时,粕蛋白氮溶指数(NSI)高出传统工艺9.39%～35.92%。     

大豆脂肪氧合酶超高压失活动力学研究

为建立超高压技术工业化应用的基础,以豆浆为研究对象,研究了脂肪氧合酶的超高压失活动力学,试验压力为200～650 MPa,温度为5～60℃。结果表明：豆浆中脂肪氧合酶的超高压失活是不可逆的,并且符合一阶反应动力学。在某一恒定温度下（5℃≤T≤60℃）,脂肪氧合酶的失活速率常数k随着超高压处理压力的增加而增大。但是在某一恒定的压力下（550 MPa≤P≤650 MPa）,脂肪氧合酶的失活速率常数在10～20℃左右出现最小值,表明Arrhenius方程不能适用于整个温度区间。在中温区域（20℃≤T≤60℃）,温度对脂肪氧合酶失活速率常数的影响随着压力的增加而降低。而脂肪氧合酶失活速率常数对压力的敏感性大约在30℃时最大。     

大豆蛋白限制性酶解模式与产品胶凝性的相关性

为了改善大豆蛋白的胶凝性,对大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白进行限制性酶解处理,并考察相应产品的蛋白酶酶解模式与胶凝性变化的相关性。该研究以蛋白质的水解度为指标,通过中性蛋白酶、胰蛋白酶的酶解作用,水解大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白至蛋白质水解度(DH)为1%、2%,考察酶性质、蛋白质的DH对产品胶凝性影响,并利用SDS-凝胶电泳进行确认。结果表明:大豆浓缩蛋白经中性蛋白酶、胰蛋白酶的酶解后,产品胶凝性均显著下降;大豆分离蛋白经中性蛋白酶的酶解后,产品胶凝性在DH为1%时增加,但在DH为2%时下降;大豆分离蛋白经胰蛋白酶酶解后,胶凝性显著改善。SDS-凝胶电泳确认,蛋白质的酶水解模式和水解度不同是导致产品胶凝性产生不同变化的原因。