[实用新型]乳糖水解装置

说明书

本实用新型涉及一种乳糖水解装置，特别是一种将牛奶中的乳糖进行水解的装置。

目前，在低乳糖乳制品生产中，人们是利用乳酸克鲁维酵母源的乳糖酶提取物，用直接添加酶制剂法生产数量有限的低乳糖酶奶粉，但是，其产品因添加粗酶液易出现沉淀，增多杂质等缺陷，这种生产方法乳糖酶无法重复利用，难以实现连续化、自动化生产低乳糖的乳制品。随着乳品工业的发展，为满足人们对低乳糖乳制品的需求，急需开发研制一种能够连续化、自动化生产，成本低的乳糖水解装置。

本实用新型的目的是提供一种能够连续化、自动化生产，乳糖酶可以重复使用，生产成本低的乳糖水解装置。

本实用新型的乳糖水解装置，包括搅拌机，与其连接的泵，其中泵的出口与设在膜酶生化反应器一端的入口相连，所述膜酶生化反应器内，沿其轴线方向填满带有超滤膜壁的中空纤维簇，所述中空纤维的底部和顶部与膜酶生化反应器的底部和顶部之间留有适当的距离，所述中空纤维的底部和顶部及与其相接触的膜酶生化反应器的侧壁互相粘接在一起，所述纤维簇和膜酶生化反应器的内壁之间充满乳糖酶，所述膜酶生化反应器上设有乳糖酶添加口，侧壁上设有水解乳出口，其另一端设有未水解乳出口。

本实用新型乳糖水解装置的改进之处在于水解乳出口和未水解乳出口连接在一起，并通过截至阀分别与搅拌机和乳制品出口相通。

本实用新型乳糖水解装置的优点和积极效果在于利用带有超滤膜壁的中空纤维截留法固定乳糖酶，使乳糖酶可以重复使用，降低了生产成本。比直接添加酶制剂的方法，酶的活力回收率可高达99.98％，基本不存在包埋损失。由于乳糖酶被固定于装置中，底物(乳或乳清)可以不断与其反应，因此能够实现连续化、自动化生产低乳糖的乳制品。并且操作简单，在连续生产中乳糖酶的稳定性较高，利用膜酶生化反应器生产乳糖水解乳的生产周期短，整个反应过程是在封闭的容器中进行，从而使反应结束时底物的各项微生物指标(细菌总数、大肠杆菌)不会产生大的变化，产品质量得以保证。

本实用新型的其他细节和特点可通过阅读下文结合附图详加描述实施例即可清楚明了。

图1是本实用新型乳糖水解装置的示意图；

图2是本实用新型乳糖水解装置膜酶生化反应器的剖视图。

如图1所示，包括搅拌机1，与其连接的泵2，其中泵2的出口3与设在膜酶生化反应器一端的入口4相连，所述膜酶生化反应器5内，沿其轴线方向填满带有超滤膜壁的中空纤维簇6，所述中空纤维簇6的底部和顶部与膜酶生化反应器5的底部和顶部之间留有适当的距离，使从入口4注入的底物能够进入纤维的中间通道内，所述膜酶生化反应器5上设有乳糖酶7的添加口10，所述纤维簇6和膜酶生化反应器5的内壁之间充满乳糖酶7，所述中空纤维簇6的底部和顶部及与其相接触的膜酶生化反应器5的侧壁互相粘接在一起，以使所注入的乳糖酶7不能进入纤维的中间通道内或者随乳产品流出，保证乳糖酶7可以重复利用，在膜酶生化反应器5的侧壁上设有水解乳出口9，其另一端设有未水解乳出口8，在未水解出口8处设有加压装置，用于限制未水解乳的流速。水解乳出口9和未水解乳出口8连接在一起，并通过截至阀分别与搅拌机1和乳制品出口11相通。图2是膜酶生化反应器的剖视图，其中膜酶生化反应器5中设有中空纤维簇6和乳糖酶7。

本实用新型的工作过程和原理是，将一批(约2吨)底物(牛乳、脱脂乳、乳清等)灭菌后通过管道注入搅拌机1中，在搅拌机1里，底物进行降温或预热，使底物保持在32～38℃之间，然后以0.45～0.6吨/小时的流速泵入膜酶生化反应器5中。在膜酶生化反应器5内，沿其轴线方向填满带有超滤膜壁的中空纤维簇6，该膜的截留分子量为10000。通过膜酶生化反应器5上的乳糖酶入口10，在膜酶生化反应器5内壁与带有超滤膜的中空纤维簇6之间注入乳糖酶7，在本实施例中乳糖酶为β-半乳糖苷酶。底物从入口4流入中空纤维簇6的中间通道内中，含有小分子量的乳糖乳清经带有超滤膜的中空纤维簇6的侧壁滤过，扩散到膜酶生化反应器5中，与膜酶生化反应器5中的乳糖酶7接触，被乳糖酶7水解为葡萄糖和半乳糖，反应一段时间后，便得到乳糖水解乳，经过水解乳出口9处截留分子量为100000的膜流出。而大分子量的物质无需水解，从膜酶生化反应器5上部的未水解乳出口8，经加压后流出，并与水解后的水解乳汇合。从而得到低乳糖的乳制品。在整个水解过程中膜酶生化反应器5中的乳糖酶7不会流失，这些乳糖酶7将继续进行下面的水解反应，得到重复利用。在优化工艺条件下，2小时即可完成对一批产品的水解。如果该批产品的乳糖指标达不到要求，还可返回到搅拌机中，经泵重新注入膜酶生化反应器中，再次水解，直到符合要求为止。然后水解下一批产品，连续不断，自动生产。