本發明涉及家用設備領域，尤其涉及一種家用一體化膠原蛋白制備裝置。

背景技術：

膠原蛋白是動物體內含量最多且分布最廣的蛋白質，廣泛分布于結締組織、骨骼、內臟細胞間質及肌腔、韌帶、鞏膜等部位。膠原蛋白富含人體需要的甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸等氨基酸。它廣泛地存在于人體的皮膚、骨骼，肌肉、軟骨、關節、頭發組織中，是細胞外基質中最重要的組成部分，起著支撐、修復，保護的三重抗衰老作用。膠原蛋白因其具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，因此在食品、醫藥、組織工程、化妝品等領域得到獲得廣泛的應用。隨著社會和經濟的發展，人們對提高生活質量的訴求也越來越高，使健康問題成為了人們關注的焦點，膠原蛋白也因此愈來愈受到人們的重視。

如今，市場上充斥著各種各樣的膠原蛋白產品，琳瑯滿目，質量也良莠不齊，且價格不菲。面對市場上的品牌眾多、種類繁雜的膠原蛋白產品讓人眼花繚亂。事實上，這些膠原蛋白產品都是以動物膠原為原料通過酶法、酸堿法或熱降解法等制備而成的多肽混合物。而這其中所使用的動物膠原，卻是動物體內含量最多且分布最廣的蛋白質。工業上用于提取膠原蛋白的原料，諸如豬皮、牛皮、魚鱗、魚皮等都極為易得且價格低廉，與市場上的膠原蛋白產品堪比黃金的價格不成比例。

目前，對膠原蛋白的提取主要有三種方法，即酸法、酶法與堿法。根據提取方法的不同，膠原蛋白也可分為酸溶性膠原蛋白、酶溶性膠原蛋白以及堿溶性膠原蛋白，這三種膠原蛋白的結構、理化性質及用途都有所不同。目前酶法提取膠原是膠原生產的一個方向。主要由于酶法具有如下特點：（1）提取膠原條件溫和，所需設備簡單，但反應速率很快，同時還可以大大減少環境污染；（2）由于膠原特有的三股螺旋結構具有耐蛋白酶的作用，因此使用酶法提取膠原不會破壞膠原的結構，產物的理化性質穩定；（3）隨著生物技術水平的提高，蛋白酶制劑的來源廣泛，活性也不斷提高，價效比也大幅度降低。

目前酶法提取膠原的主要工藝流程如下：

預處理→酶提取→鹽析→分離和純化→冷凍干燥→成品加工。

其中（1）預處理過程主要指對膠原蛋白原料（豬皮、牛皮、魚鱗、魚皮等），進行切碎、雜質去除及脫脂過程。該過程主要需要分析天平、組織攪碎機及恒溫水浴鍋等基本設備。（2）酶提取過程指采用蛋白酶降解膠原纖維中末端肽的過程以及分散的膠原分子溶解于稀醋酸的過程。由于酶解和酸溶這兩個步驟往往同時進行，因此統稱為酶提取過程。酶提取過程所需的主要設備是恒溫水浴鍋。（3）鹽析過程是利用溶液中高濃度的中性鹽離子具有很強的水化能力，來奪取蛋白質分子的水化層，使蛋白質膠粒失水并發生凝集而沉淀析出。不同的蛋白質在同一濃度鹽溶液中的溶解度不同，因而可利用不同濃度的鹽溶液使每個蛋白質成分分別析出。鹽析過程所需的主要設備是恒溫水浴鍋。（4）鹽析后得到的沉淀物即為膠原產物，其中可能含有物料碎片、脂肪、無機離子、雜蛋白等雜質。因此鹽析后得到的膠原產物還需要用稀醋酸溶液等溶解并進行進一步純化。可采用離心、過濾、層析、吸附及離子交換等實現膠原產物的純化。離心和過濾是兩種簡單而傳統的方法，所需使用的設備為壓縮機和高速離心機等。（5）純化后的膠原根據需要，既可以冷凍干燥保存，也可以溶解于稀醋酸溶液中于 4℃低溫下存放。這一過程所需的設備主要包括鼓風干燥箱及冰箱等。

由此可見，從動物膠原原料中提取膠原蛋白生產工藝流程較為復雜，生產所需設備包括組織搗碎勻漿機、電動攪拌器、恒溫水浴鍋、壓縮機及高速離心機等生產設備，這些設備體積較為龐大，結構復雜，使用不方便，且價格不菲，只適合于具有一定生產規模的生產商去實現，也就是說，現有膠原蛋白設備所需生產設備種類繁多，控制和操作程序復雜，不利于非專業人士操作和使用。另外，現有膠原蛋白生產過程由生產商掌握，產品的質量往往只能由企業的道德水平以及監管部門的控制。而消費者作為膠原蛋白的實際消費者，卻不能了解和掌握膠原蛋白的生產過程，而膠原蛋白產品的質量只能期待生產企業具有良好的職業道德或監管部門盡職盡責。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

技術實現要素：

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種家用一體化膠原蛋白制備裝置，旨在解決現有的膠原蛋白制備裝置結構復雜、成本高、使用不方便等問題。

本發明的技術方案如下：

一種家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，包括裝置本體、設置于裝置本體中用于膠原原料脫脂、酶解和鹽析的恒溫反應釜、用于膠原蛋白產物的分離與純化的分離純化組件、用于膠原蛋白產物的加熱、滅酶及滅菌的加熱釜、用于對所述恒溫反應釜、分離純化組件和加熱釜進行控制的控制電路板，所述恒溫反應釜、分離純化組件和加熱釜均連接于所述控制電路板。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述裝置本體的前端設置有操作面板和顯示面板。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述分離純化組件包括用于對膠原蛋白產物進行粗過濾的過濾裝置和用于對膠原蛋白產物進行純化的離心機，所述過濾裝置和離心機連接。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述恒溫反應釜包括反應容器、第一溫度控制電路、設置于反應容器底部的加熱片，所述加熱片連接于所述第一溫度控制電路。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述加熱釜包括加熱容器、第二溫度控制電路、設置于所述加熱容器底部的電熱元件，所述電熱元件連接所述第二溫度控制電路。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述過濾裝置包括過濾容器和位于過濾容器內的過濾網。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述第一溫度控制電路包括溫度傳感電路和與之連接的溫度傳感器。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述反應容器的底部設置有底座，所述加熱片位于底座上。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述顯示面板為LCD顯示面板。

所述的家用一體化膠原蛋白制備裝置，其中，所述過濾網設置有多個，并且以可拆卸的方式設置在過濾容器內。

有益效果：本發明根據常用動物膠原原料的膠原蛋白標準提取工藝，簡化提取過程所需的設備，并進行一體化設計，組建適用于家庭使用的小型一體化膠原蛋白制備裝置，其結構簡單，成本低，使用更加方便。

附圖說明

圖1為本發明一種家用一體化膠原蛋白制備裝置較佳實施例的結構示意圖。

圖2為本發明中加熱釜的結構示意圖。

圖3為本發明中恒溫反應釜的結構示意圖。

圖4為本發明中離心機的結構示意圖。

具體實施方式

本發明提供一種家用一體化膠原蛋白制備裝置，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

請參閱圖1，圖1為本發明一種家用一體化膠原蛋白制備裝置較佳實施例的結構示意圖，如圖所示，其包括裝置本體1-1、設置于裝置本體1-1中用于膠原原料脫脂、酶解和鹽析的恒溫反應釜1-4、用于膠原蛋白產物的分離與純化的分離純化組件1-6、用于膠原蛋白產物的加熱、滅酶及滅菌的加熱釜1-5、用于對所述恒溫反應釜1-4、分離純化組件1-6和加熱釜1-5進行控制的控制電路板（視角關系未示出），所述恒溫反應釜1-4、分離純化組件1-6和加熱釜1-5均連接于所述控制電路板。

本發明通過制定一些常用動物膠原原料的膠原蛋白的標準提取工藝，并根據實際應用需求簡化膠原蛋白提取工藝流程，簡化制備裝置，組建適用于家庭使用的小型一體化膠原蛋白制備裝置，使膠原蛋白現場提取和應用走進千萬家成為可能。

對于家庭自制膠原蛋白而言，為了保證膠原蛋白的新鮮度，所制備的膠原蛋白都是現制現用的，不需要冷凍干燥和成品加工這兩個工藝流程。因此膠原蛋白提取工藝可以簡化為預處理、酶提取、鹽析及分離和純化四個工藝流程。因此本發明的家用一體化膠原蛋白制備裝置主要實現以下功能：（1）膠原原料脫脂；（2）用于膠原原料的酶解過程；（3）用于膠原原料的鹽析過程；（4）用于膠原蛋白產物的分離與純化；（5）用于設置和控制膠原蛋白提取裝置相關參數的控制。因此本發明的家用一體化膠原蛋白制備裝置包括的主要組件有：分離純化組件1-6、恒溫反應釜1-4、加熱釜1-5及控制電路板。所述控制電路板是根據具體采用的膠原原料和膠原蛋白產物用途，來選擇和設定具體的操作步驟和控制方法。

具體來說，在所述裝置本體1-1的前端設置有操作面板1-3和顯示面板1-2，其中的操作面板1-3可供用戶進行一些設置操作，例如設置加熱時間、加熱溫度、離心速率等等。其中的顯示面板1-2可顯示當前正在進行的工序的一些信息。所述顯示面板1-2為LCD顯示面板。所述操作面板1-3可以是為觸屏面板，也可以是按鍵面板。

具體地，如圖3所示，所述恒溫反應釜1-4內部結構與加熱釜1-5相似。所述恒溫反應釜1-4包括反應容器3-3、第一溫度控制電路、設置于反應容器3-3底部的加熱片3-5，所述加熱片3-5連接于所述第一溫度控制電路。具體來說，本發明中恒溫反應釜1-4包括殼體3-1、導熱金屬3-2、反應容器3-3、密封裝置3-4、加熱片3-5、第一溫度控制電路。其中反應容器3-3作為參與反應的原料的反應容器；為降低成本，所述加熱片3-5可采用PTC陶瓷加熱片，代替溫度傳感器及電熱元件的功能實現反應容器3-3的恒溫控制，使反應容器3-3能夠在室溫溫度過低時能夠維持高于室溫的溫度，并在室溫溫度過高時能夠維持低于室溫的溫度。所述第一溫度控制電路可根據膠原蛋白提取步驟來設定反應容器3-3的溫度及其持續時間。

所述反應容器3-3的底部設置有底座，所述加熱片3-5位于底座上，即從底部對所述反應容器3-3進行溫度控制。進一步，所述導熱金屬3-2位于所述反應釜本體3-1與反應容器3-3之間，實現導熱功能。所述密封裝置3-4設置于所述反應容器3-3頂部，實現密封功能。

具體地，所述分離純化組件1-6包括用于對膠原蛋白產物進行粗過濾的過濾裝置和用于對膠原蛋白產物進行純化的離心機，所述過濾裝置和離心機連接。

所述分離純化組件1-6用于鹽析后得到的膠原蛋白產物進行分離純化，以消除物料碎片、脂肪、無機離子、雜蛋白等雜質。其中的過濾裝置用于對膠原蛋白產物進行粗過濾；離心機用于膠原蛋白產物的進一步分離與純化；且可調節和控制離心機轉速和離心時間。另外，本發明中的分離純化組件1-6中還可增加超濾裝置，超濾裝置其濾網孔徑更小，可得到指定分子量大小的膠原蛋白產物。

所述離心機的結構如圖4所示，包括離心控制電路4-1、殼體4-2、減速電動機4-3、減震裝置4-4、支架4-5、轉軸4-6、離心管4-7及離心架4-8。所述離心控制電路4-1設置于所述殼體4-2的內壁上，所述減速電動機4-3通過所述支架4-5設置于殼體4-2底部上方，所述減速電動機4-3通過轉軸4-6連接于離心架4-8并驅動所述離心架4-8轉動，所述離心管4-7設置于所述離心架4-8上。

具體地，如圖2所示，所述加熱釜1-5包括加熱容器2-3、第二溫度控制電路、設置于所述加熱容器2-3底部的電熱元件2-7。具體來說，所述加熱釜1-5具體包括殼體2-1、導熱金屬2-2、加熱容器2-3、密封裝置2-4、第二溫度控制電路2-5、溫度傳感器2-6、電熱元件2-7。所述電熱元件2-7連接所述第二溫度控制電路2-5。即，所述第二溫度控制電路包括溫度傳感電路2-5和與之連接的溫度傳感器2-6，用于測試和控制電熱元件2-7的溫度。

另外，所述加熱容器2-3底部也設置有底座，所述電熱元件2-7位于所述底座上，即從底部對所述加熱容器2-3進行加熱。所述導熱金屬2-2位于所述殼體2-1與加熱容器2-3之間，實現導熱功能。所述密封裝置2-4設置于加熱容器2-3頂部，實現密封功能。

本發明中，所述控制電路板用于操作面板1-3和顯示面板1-2的讀取和控制，并根據膠原蛋白標準提取工藝實現對恒溫反應釜1-4、加熱釜1-5及分離純化組件1-6的相互配合和控制。另外，所述控制電路板根據常用動物膠原原料的膠原蛋白提取工藝，并根據實際應用需求簡化膠原蛋白提取工藝流程，制定標準化的提取程序，內部可存儲常用動物膠原原料的膠原蛋白提取工藝的相關參數，供使用者操作選擇，易于操作，直觀性好，以實現對膠原蛋白提取過程的半自動化操作。

所述過濾裝置包括過濾容器和位于過濾容器內的過濾網，其中的過濾網可根據需要進行更換，例如更換不同孔徑的過濾網，以便實現不同目的的過濾。所述過濾網設置有多個，并且以可拆卸的方式設置在過濾容器內，即用戶能夠選擇安裝不同的過濾網。

本發明能夠根據常用動物膠原原料（豬皮、牛皮、雞皮、魚鱗及魚皮等）的膠原蛋白酶法提取工藝，制定采用本發明裝置的標準化提取程序及其相關參數，以實現對膠原蛋白提取過程的半自動化操作，保證非專業人士能夠操作和使用該裝置。標準化提取程序及其相關參數指具體膠原原料（豬皮、牛皮、雞皮、魚鱗及魚皮等）的膠原蛋白酶法提取過程中，恒溫反應釜1-4的溫度和和工作時間、分離純化組件1-6中過濾網的選擇、離心機的轉速和工作時間及加熱釜1-5的溫度和工作時間等。

實施例1：采用豬皮為原料提取用于食用的膠原蛋白肽

工藝流程如下：

預處理→酶提取→過濾→滅菌

預處理：新鮮豬皮洗凈脫毛后切碎，加入10%的NaCl溶液裝入恒溫反應釜，設定溫度為37℃浸泡5小時。用純凈水洗滌三次后，按 m(酶):m(豬皮)=1:100的質量比加入假絲酵母脂肪酶，裝入恒溫反應釜，設定溫度為37℃處理 5 小時脫脂。倒掉處理液，用純凈水洗滌 2~3 次。

酶提取：在預處理過的豬皮原料中加入胃蛋白酶（或木瓜蛋白酶）（按m(酶):m(豬皮)=1:50的質量比）及 0.5mol/L的醋酸溶液，一起裝入恒溫反應釜，設定溫度為30℃中處理24 小時。

過濾：將酶提取工藝得到膠原蛋白產物用過濾裝置過濾，以去除，以消除物料碎片等雜質。

滅菌：將過濾得到的膠原蛋白產物置于加熱釜中加熱滅菌，得到膠原蛋白肽。該膠原蛋白肽可作為食物添加劑或直接食用。該膠原蛋白肽的分子量低，非常利于人體吸收，具有極高的營養價值。

實施例2：采用豬皮為原料提取用于美容的膠原蛋白肽

工藝流程如下：

預處理→酶提取→鹽析→離心分離→分離純化→滅菌

預處理：新鮮豬皮洗凈脫毛后切碎，加入10%的NaCl溶液裝入恒溫反應釜，設定溫度為25℃浸泡5小時。用純凈水洗滌三次后，按 m(酶):m(豬皮)=1:100的質量比加入假絲酵母脂肪酶，裝入恒溫反應釜，設定溫度為25℃處理 10 小時脫脂。倒掉處理液，用純凈水洗滌 2~3 次。

酶提取：在預處理過的豬皮原料中加入胃蛋白酶（按m(酶):m(豬皮)=1:50的質量比）及 0.5mol/L的醋酸溶液，一起裝入恒溫反應釜，設定溫度為30℃中處理24 小時，用過濾裝置過濾。

鹽析：在濾液中直接加入 NaCl固體進行鹽析（NaCl濃度小于 5mol/L）。

離心分離：采用離心裝置對鹽析后濾液的進行離心分離，得到膠原沉淀。

分離純化：將離心分離得到的膠原沉淀溶于0.5mol/L的醋酸溶液，采用超濾裝置進行過濾分離純化，得到具有一定分子量的高純膠原蛋白肽溶液，將該高純膠原蛋白肽溶液干燥，即得到可用于美容的膠原蛋白肽。

綜上所述，本發明的裝置采用一體化設計，將提取過程中的預處理、酶提取、鹽析、分離和純化等四個基本工藝流程所需的設備集成到一個系統中，簡化了系統的復雜度。該裝置的小型化和集成化設計，為降低設備成本和降低操作復雜度，實現膠原蛋白提取的家用場合應用成為可能。本發明根據常用動物膠原原料的膠原蛋白提取工藝，并根據實際應用需求簡化膠原蛋白提取工藝流程，制定標準化的提取程序，以實現對膠原蛋白提取過程的半自動化操作，保證非專業人士能夠操作和使用該膠原蛋白提取裝置。本發明的裝置內部可存儲常用動物膠原原料的膠原蛋白提取工藝的相關參數，供使用者操作選擇，易于操作，直觀性好。本發明的裝置結構簡單，可靠性高，維護成本低。

應當理解的是，本發明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。