国内外学者对制备大豆分离蛋白的工艺进行了很多研究,主要集中在优化大豆蛋白分离的提取工艺及对蛋白质的改性方面。大豆蛋白凝乳的中和过程是碱溶酸沉法制备大豆分离蛋白的重要工序,该过程既有物理混合又伴随着中和反应。降低喷雾干燥能耗,开发新型大豆蛋白产品都要求在高浓度下进行大豆蛋白凝乳的中和过程。本课题的研究对大豆分离蛋白生产工艺的技术升级具有重要意义。论文首先研究了p H和蛋白质浓度对流变性质的影响。结果表明,大豆凝乳蛋白在中和过程中,表现出剪切稀释特性。随着p H和大豆凝乳蛋白浓度的增加,稠度系数K增大,流态特性指数n降低,表现出来就是大豆蛋白凝乳表观粘度增大,假塑性增强。由于常规的实验室搅拌器无法实现高浓度蛋白凝乳的稳定搅拌,需要设计专门的实验设备。设计中考虑了加碱与p H的测定,因此需要在反应容器顶部和侧壁设置多个预留孔;电机与搅拌轴采用特殊的柔性连接方式,保证搅拌桨能平稳转动,有效降低了搅拌轴的磨损,还能方便加料和清洗。首先以14%浓度的大豆蛋白凝乳为对象,研究了加碱位置和碱液浓度对大豆蛋白中和过程中混合时间的影响。其中加碱速度为8ml/min,通过对比顶部、上层桨叶末端、中层桨叶末端三个加碱位置处的混合时间,发现在中层桨叶末端加碱的混合时间最短,结合功率消耗,发现中层桨叶处加碱的混合效率最高。研究碱液浓度对混合时间的影响可得,氢氧化钠溶液浓度为2 mol/L时的混合时间比3 mol/L的短。固定搅拌桨形式为三层二叶斜桨(轴流型桨),进一步研究了加碱速度和蛋白浓度对混合特性的影响。结果表明,当凝乳蛋白浓度为18%时,不同加碱速度总混合时间的大小关系为:20 m L/min最长,4 m L/min次之,8 m L/min最短。加碱结束后的净混合时间的大小关系则与上述结果相反。当大豆蛋白浓度为12%和14%时,不同加碱速度混合时间的大小关系为加碱速度越快,总混合时间越短,但加碱结束后的净混合时间的大小关系则与此结果相反。研究还发现大豆凝乳蛋白浓度越高,其混合时间越长。中和过程中功率消耗的研究结果表明:功率消耗随搅拌转速的增加呈递增趋势,且大豆凝乳蛋白浓度越高,功率消耗越高。本文还研究了径流桨四直叶涡轮桨(DT)与轴流桨二叶斜桨(PBT)不同组合在大豆蛋白凝乳中和过程中的混合特性,作为桨型优化的理论支持。研究结果表明,不同桨型组合的功率消耗的大小为PBT-PBT-DT>PBT-DT-PBT≈DT-PBT-PBT>PBT-PBT-PBT,即四直叶涡轮桨的加入会增加组合桨的功率消耗,且径流桨位置的不同其功率消耗也不同。PBT-PBT-DT的单位体积功WV是最小的,即混合效率最高。工业生产中常用混合效率衡量搅拌器的混合性能,因此PBT-PBT-DT为桨型最优的组合,这也为工业生产大豆分离蛋白时选择组合桨时提供理论依据。