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60687-93-6 / 紫胶红色素的精制方法

背景技术

紫胶红色素是应用最广泛的天然色素之一,它是一种来源于动物的提取物。人们 对紫胶红色素的利用早于对紫胶树脂的利用,紫胶红色素传统上用于食品、医药、化妆品、 印染和纺织等行业,其颜色本身为红色或桃红色,但通过媒染调配可获得其他色调。

近年来,随着医学毒理学和生物学实验工作的发展,人们认识到人工合成食用色 素有的对人体有一定的毒性,有的还有致癌作用,因此,天然色素又重新得到普遍重视和应 用。紫胶红色素具有水溶性和无毒性,已作为安全性较高的添加剂得到广泛使用,而且,紫 胶红色素与其它天然色素比还具有着色力强,对光、金属离子和热的稳定性好等优点,紫胶 红色素作为天然食用色素日益被人们所接受。日本等国家已用紫胶红色素染制食品,其应 用前景十分广阔。

在获取紫胶红色素时,传统工艺一直采用化学萃取、结晶方法,这样不仅增加成 本,而且提取后的紫胶红色素得率和质量受到了很大影响。一般紫胶厂采集紫梗(原胶) 用水浸提后弃水而留下紫胶进行工业生产,既浪费原材料,又对环境造成影响。

传统的紫胶色素生产厂家大都是采用色淀法再精制红色素,其工艺技术不仅工序 多、周期长,而且生产中加入了大量的酸、碱和有机溶剂,使其生产成本较高,紫胶红色素得 率也不够理想,而且所得红色素产品中灰分高,重金属也常常超标。

例如,公开号为CN1081190A中公开了一种提高紫胶红色素质量技术,该方法采用 色淀法生产紫胶红色素。在原有生产工艺的基础上增加了对原胶用水浸泡搅拌的工序,使 得紫胶红色素生产的工序更多,生产周期延长。而且该方法同样使用了大量的盐酸,使得产 品中的灼烧残渣高。

又如,《福州师专学报》1996年9月,第16卷第1期第38_42页中公开了一种紫胶 红色素提取方法,该方法将紫胶生产过程排放出的浓色水用稀盐酸调至弱酸性,澄清之后 去除蛋白质等杂质,再调节酸化液的PH值,加入CaCl2溶液,使之生成色素钙盐沉淀,接着 用强酸酸解浓色钙,使紫胶红色素结晶析出。该方法中使用了大量的酸,使得红色素产品中 灰分高,重金属含量高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种紫胶红色素的精制方法,该 方法工艺简单,操作方便,能够使紫胶红色素外观色泽和理化指标达到《中华人民共和国国 家标准-食品添加剂紫胶红色素【GB/T 4571-1996】》规定的标准,缩短了紫胶红色素精制 的工艺,提高紫胶红色素的得率和纯度和降低生产能耗,并且综合利用资源,从根本上解决 了紫胶工业生产的环境污染问题。为实现本发明目的,本发明一方面提供的紫胶红色素的精制方法包括将原胶用水 溶液浸泡、收集洗胶液和通过微滤、超滤对洗胶液进行过滤处理。

此外,还包括对经微滤、超滤处理的洗胶液进行浓缩、干燥处理,即将其进行真 空浓缩,再于真空状态下使其干燥,得紫胶红色素固体。其中,控制真空浓缩时的真空 度为-0. 06〜-0. 08MPa,温度为60〜75 °C ;控制干燥时的温度为75〜100°C,真空度 为-0. 06 〜-0. 08MPa。

其中,水溶液为工业自来水,或者微碱性水溶液,其中的碱可选择碳酸钠或四硼酸 钠。特别是,工业自来水的PH值在7-8之间;微碱性水溶液的pH值在7-8之间。

其中,进行微滤处理时,微滤膜的的膜孔经为0. 22〜0. 80微米,控制微滤的操作 压力差为0. 05〜0. 09MPa ;进行超滤处理时,超滤膜的截留分子量为5000〜30000道尔顿, 控制超滤的操作压力差为0. 10〜0. 40Mpa。

特别是,微滤处理时为负压操作,选用微滤膜的离心液一侧的压力为一个大气压, 而在微滤液一侧减压抽真空,真空压力控制在-0. 05〜-0. 09Mpa(即以一个大气压为0,控 制微滤除杂时微滤液一侧的压力相对于一个大气压为-0. 05〜-0. 09Mpa);超滤处理时为 正压操作,选用在超滤膜的微滤液一侧加压,控制所加的压力为0. 10〜0. 40Mpa (即以一个 大气压为0,控制微滤液一侧的压力相对于一个大气压为0. 10〜0. 40Mpa),而超滤液一侧 的压力为一个大气压。

本发明另一方面提供的紫胶红色素的精制方法,包括以下顺序进行的制备步骤:

1)水溶液浸提

采用水溶液浸提粉碎的原胶,得到洗胶液;

2)沉降分离、过滤

使洗胶液进行沉降分离,然后过滤除杂,得到洗胶液滤液;

3)滤液调酸值、离心除杂

用酸调节洗胶液滤液pH值后,采用离心机对其离心分离除杂,得到离心液;

4)微滤除杂

对离心液微滤得到微滤液;

5)超滤除杂

对微滤液超滤得到超滤浓缩液;

其中,还包括对超滤浓缩液进行浓缩、干燥的步骤,即将超滤浓缩液进行真空浓 缩,再于真空状态下使其干燥,得紫胶红色素固体。

其中,在步骤1)中,所述的水溶液为工业自来水,或者采用微碱性水溶液,其中的 碱可选择碳酸钠或四硼酸钠。

特别是,所述的工业自来水的pH值在7-8之间;微碱性水溶液的pH值在7-8之间。

其中,在所述步骤1)中,首先将原胶粉碎成颗粒并用筛子去除杂质,接着将原胶 颗粒溶于水溶液中进行浸泡,控制原胶颗粒与水溶液的重量比(胶液比)为1 : 3〜10,优 选1 : 5。其中,控制洗胶液的pH值在7〜8间;特别是,原胶颗粒的粒度为1-10毫米,优 选原胶颗粒的粒度为4-6毫米;筛子可选择圆摆筛或振动筛;可重复浸提多次,每次的浸泡 时间控制在0. 5-12小时,浸泡时间优选为4小时。其中,在步骤2)中,沉降时间控制在2〜M小时,优选为10〜14小时;采用200〜 400目的不锈钢丝网进行过滤,可以依次采用200目和400目的不锈钢丝网进行两级过滤。

其中,在步骤3)中,调节滤液的pH值为3. 5〜4,调节滤液的酸选择柠檬酸、植酸、 醋酸、盐酸的一种或多种。

其中,在步骤4)中,采用的微滤膜的膜孔经为0. 22〜0. 80微米,微滤膜可选择纤 维素酯类微滤膜;在步骤幻中,采用的超滤膜的截留分子量为5000〜30000道尔顿,超滤 膜可选择聚醚砜卷式膜、纤维素卷式膜中的一种。特别是,所用的超滤膜为聚醚砜卷式膜。

其中,所述步骤4)中,进行微滤处理时,控制微滤膜两侧的操作压力差为0. 05〜 0.09MPa;在步骤幻中,进行超滤处理时,控制超滤膜两侧的操作压力差为0. 10〜 0.40Mpa。

特别是,所述步骤4)中,微滤处理时为负压操作,选用微滤膜的离心液一侧的压力 为一个大气压,而在微滤液一侧减压抽真空,真空压力控制在-0. 05〜-0. 09Mpa (即以一个 大气压为0,控制微滤处理时,微滤液一侧的压力相对于一个大气压为-0. 05〜-0. 09Mpa); 所述步骤幻中,超滤处理时为正压操作,选用在超滤膜的微滤液一侧加压,控制所加的压 力为0. 10〜0. 40Mpa(即以一个大气压为0,控制微滤液一侧的压力相对于一个大气压为 0. 10〜0. 40Mpa),而超滤液一侧的压力为一个大气压。

其中,在步骤6)中,控制真空浓缩时的真空度为-0. 06〜-0. 08MPa,温度为60〜 75℃ ;控制干燥时的温度为75〜100°C,真空度为-0. 06〜-0. 08MPa。

本发明另一方面提供由上述方法制备的紫胶红色素。

通过本发明方法精制的紫胶红色素具备以下优点:

精制的紫胶红色素为鲜红色,精制紫胶红色素得率达0.43%以上(以原胶计);其 干燥失重、灼烧残渣、铅、砷等重金属等指标显著低于国家标准,紫胶红色素精制效果明显, 保证紫胶红色素的使用性能满足《中华人民共和国国家标准-食品添加剂紫胶红色素【GB/ T 4571-1996】》标准的要求,其中铅、砷等重金属含量远远低于国家标准中规定的含量,提 高了紫胶红色素食用的安全性。

利用膜精制方法精制紫胶红色素,避免了大量的酸碱加入,保持了紫胶红色素原 有的化学结构,而且膜分离技术工艺简单,为绿色化工工艺和技术,从源头上消除污染。

具体实施方式

以原胶(紫梗)为原料,采用本发明的方法进行提取精制紫胶红色素。原胶来自 云南省普洱市。

1、将原胶粉碎成颗粒,粒度为4〜6毫米,通过圆摆筛去除树脂、沙土等杂质;

2、将原胶粉碎颗粒加入装有pH值在7至8之间的工业自来水的洗胶槽中,控制胶 液比(即粉碎的原胶的重量与水溶液的重量比)为1 : 5,浸泡4小时收集洗胶液;重复三 次,合并洗胶液;

3、将洗胶液加入澄清槽中沉降,分离泥沙和微粒紫胶,沉降时间为12小时;

4、将澄清的洗胶液进行两级过滤,一级过滤的滤网为200目不锈钢丝网,二级过 滤的滤网为400目不锈钢丝网;

5、用柠檬酸(固体)调节滤液酸值,控制滤液的pH值为3. 5〜4.0;

6、将滤液送入到离心机,离心分离经柠檬酸调节的滤液,除去固体和悬浮物;

7、常温下以采用混合纤维素酯微滤膜(天津恒奥科技发展有限公司生产)的 FILTER微滤器(北京众益中和生物技术有限公司生产)进行微滤,微滤膜孔径为0.45 微米,微滤膜的离心液一侧的压力为一个大气压,而在微滤液一侧减压抽真空,真空压 力为-0. 06〜-0. 08Mpa(以一个大气压为0,控制微滤液一侧的压力相对于一个大气压 为-0. 06〜-0. 08Mpa),获得微滤液;

8、在常温下采用以聚醚砜卷式膜(美国Millp0re公司生产)为超滤膜的 Prepscale超滤机组(美国Millpore公司生产)对微滤液进行超滤,超滤膜的微滤液一侧 加压,增加的压力控制在0. 15〜0. 25Mpa(以一个大气压为0,控制超滤除杂时微滤液一侧 的加压压力相对于一个大气压为0. 15〜0. 25Mpa),而超滤液一侧的压力为一个大气压,聚 醚砜卷式膜的截留分子量为10000标称分子量;

9、然后于真空度为-0. 06〜-0. 08MPa、温度为60〜75°C下,将超滤液真空浓缩, 之后,于真空干燥箱中,在温度为75〜100°C、真空度为-0. 06〜-0. 08MPa下对其进行干 燥,即得鲜红色的紫胶红色素固体。