CN101962486A - 用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法 - Google Patents

用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明创造公开了一种用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，包括如下步骤：(1)紫甘薯的预处理：将紫甘薯洗净粉碎；(2)紫甘薯色素的提取：在酸性水溶液里搅拌提取，提取液沉淀分离；(3)紫甘薯色素的吸附精制：提取液过滤后压入大孔吸附树脂柱进行色素吸附，结束后使用水淋洗树脂；(4)紫甘薯色素的浓缩提纯：淋洗后的树脂柱中加入乙醇解析，得到的解析液用真空浓缩，浓缩物加入去离子水调整浓度，然后超滤、去杂；(5)喷雾干燥，即可获得粉末状紫甘薯色素。采用本发明后，紫甘薯色素收率高，无异味，色价回收率在90％以上，无三废排放。

Description

用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法
技术领域
本发明创造涉及一种提取天然色素的生产方法，特别是一种利用食用紫甘薯为原料提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法。 
背景技术
自1856年英国人发明第一种合成色素苯紫胺以后，由于其色泽鲜艳，着色力强、稳定性高，被大量应用于食品加工、化妆品生产中，但随着人们对合成色素的安全性的深入研究，人们发现很多合成色素对人体有害，其安全性受到质疑，并确认部分合成色素具有潜在的致畸、致癌及其它毒副作用。因此自从美国1976年禁止使用合成色素苋菜红之后，在国际上，就已逐步重视对天然色素的开发和应用。 
食用天然着色剂(天然色素)是由天然资源获得的食品用色素。主要从动物和植物组织及微生物(培养)中提取的色素，其中植物性色素着色剂占多数。天然色素不仅具有给食品、药品、化妆品等着色的作用，而且，相当部分天然色素具有生理活性。如辣椒红具有维生素A的功效；高粱红色素属于黄酮类化合物，具有软化血管的功效。截至2008年5月，我国经国家 主管部门批准使用的天然食用色素，已有四十三种，是目前世界上允许使用天然色素最多的国家之一。 
紫甘薯色素是从紫甘薯中提取出来的，其主要成份为花色苷类化合物，是天然水溶性食用色素，色泽鲜亮自然，无毒、无特殊气味，性能稳定、受光照和温度影响小。该色素不仅具有着色功能，同时具有抗癌肿、抗氧化、消除自由基等营养保健功效，且其安全性毋庸质疑。 
目前，中国的天然色素发展方兴未艾，各种色素的生产方法很多。虽然目前对于安全性很高的紫甘薯色素生产方法有报道，但是主要以实验室为主，目前还没有系统的规模的工业生产方法。为此，许多科研院所、生产厂家和有识之士针对规模化生产进行了研究和开发，但至今尚未有合理的生产方法面世。 
发明内容
为了克服现有提取食品用天然紫甘薯色素存在的上述缺陷，本发明创造的目的是提供一种生产工艺简单合理、生产效率高、产品质量好、能大规模工厂化生产的用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法。 
本发明创造解决其技术问题所采用的技术方案，该方法包括如下步骤： 
(1)、紫甘薯的预处理：将紫甘薯用洗薯机清洗干净，使用切丝机或切丁机或粉碎机将紫甘薯碎成≤10毫米细丝或丁或碎粒； 
(2)、紫甘薯色素的提取：在组合式提取罐中加入紫甘薯细丝或丁或碎粒，接着加入2.0倍及以上紫甘薯重量的水和食品级 酸，使酸性水溶液的PH值在2.0-3.0之间，然后进行搅拌提取，提取温度控制在20-40℃，提取时间在2-6小时，重复提取3次以上，过滤后得到的提取液放入沉淀罐静止沉淀24-48小时分离杂质，或者使用碟片式离心机进行瞬间除杂分离杂质； 
(3)、紫甘薯色素的吸附精制：步骤(2)分离杂质后的提取液通过微滤膜过滤后用泵打入或高位罐压入大孔吸附树脂柱，以300-400升/小时流速进行色素吸附，吸附温度控制在5℃-40℃；当吸附量达到10-15倍树脂柱的体积，并且使用分光光度计测定流出液的吸光度值大于0.3时，说明树脂已经吸附饱和，然后停止吸附，吸附结束后使用1.5-2.5倍大孔吸附树脂柱体积的水淋洗树脂； 
(4)、紫甘薯色素的浓缩提纯：步骤(3)淋洗后的树脂柱中加入2倍树脂柱体积的乙醇解析，含量为50-70％，解析温度控制在5℃-40℃，得到的解析液用旋转薄膜蒸发器真空浓缩，至乙醇含量≤0.5％，然后收集浓缩物，回收的乙醇循环使用，浓缩物加入去离子水调整浓度至固形物含量20％-30％，然后使用超滤膜超滤，去除杂质，即可得到紫甘薯液体色素半成品。 
本发明创造的进一步方案，对所述步骤(4)的色素半成品使用食用级乙醇调整至乙醇浓度达到5-10％，即可得到合格的紫甘薯液体色素。 
本发明创造的进一步方案，紫甘薯色素的干燥：对所述步骤(4)的色素半成品进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度控制在180-230℃，出口温度控制在85-95℃，即可得到合格的粉末状色素。 
本发明创造的进一步方案，紫甘薯色素的干燥：对所述步 骤(4)的色素半成品进行冷冻干燥，然后粉碎，即可得到合格的粉末状色素。
本发明创造的进一步方案，所述步骤(2)的食品级酸为食品级盐酸、柠檬酸、醋酸等食用级酸。 
本发明创造的进一步方案，所述步骤(3)的微滤膜为≤5微米微滤膜。 
本发明创造的进一步方案，所述步骤(3)的大孔吸附树脂选择用弱极性或非极性的大孔吸附树脂。 
本发明创造的进一步方案，所述步骤(4)的真空度-0.05Mpa--0.09Mpa，温度控制在40-90℃之间。 
采用上述方法后，本发明创造有以下优点和效果： 
1、本发明创造通过提取、吸附、提纯、精制、干燥，最终可获得紫甘薯液体色素和粉末状色素，产品颜色稳定鲜艳，生产工艺简捷合理，工艺指标控制容易，紫甘薯色素收率高，色价回收率在90％以上。 
2、本发明创造的吸附树脂吸附效率高，使用寿命长，生产成本低。 
3、本发明创造安全卫生、环境污染小，基本上无废气、废水、废渣排放，工厂生产清洁无污染。 
4、本发明创造的产品技术质量指标完全符合食品添加剂卫生标准。 
技术质量指标为： 
Figure BSA00000253483500041
  干燥失重％≤   /   10
  灼烧残渣％≤   /   1
  砷(As)％≤   0.0002   0.0002
  铅(Pb)％≤   0.0005   0.0005
具体实施方式
下面结合实施例对本发明创造用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法进一步描述。 
实施例1 
将1.0吨紫甘薯通过洗薯机清洗干净，使用切丝机将紫甘薯切成3-5mm的细丝。加入2.0吨的水溶液，加入食品级盐酸7kg，调整使溶液PH达到2.3，加温30℃，搅拌提取3.5小时。过滤后得到提取液1.8吨，泵入沉淀罐静止沉淀。 
静止沉淀24小时后，从沉淀罐的侧口将沉淀好的提取液放出，通过0.45um膜过滤后泵入大孔吸附树脂柱，以流速350L/h进行色素吸附，吸附温度控制在25℃。吸附完成后使用2倍树脂体积的水洗涤树脂，接着加入2倍树脂柱体积的乙醇解析，含量为50％，得到解析液0.5吨，使用旋转薄膜蒸发器进行减压浓缩，真空度-0.08Mpa，将提取液浓缩至10kg，搅拌均匀，测定固形物为25％，然后去超滤。 
将超滤过的液体色素进行喷雾干燥，进口温度180℃，出口温度90℃，得到3.5kg粉末色素。 
经测定色价 
Figure BSA00000253483500051
1％PH为2.75，干燥失重为3％，灼烧残渣为0.15％，砷(As)为≤0.00001％，铅(Pb)为≤0.00002％，完全符合技术质量指标要求。 
实施例2 
将1.0吨紫甘薯通过洗薯机清洗干净，使用切丝机将紫甘薯切成3-5mm的细丝。加入2.5吨的水溶液，加入食品级盐酸6kg，调整使溶液PH达到2.6，加温35℃，搅拌提取4小时。过滤后得到提取液2.2吨，泵入沉淀罐静止沉淀。 
静止沉淀24小时后，从沉淀罐的侧口将沉淀好的提取液放出，通过0.45um膜过滤后泵入大孔吸附树脂柱，以流速350L/h进行色素吸附，吸附温度控制在30℃。吸附完成后使用2倍树脂体积的水洗涤树脂，接着加入2倍树脂柱体积的乙醇解析，含量为60％，得到解析液0.8吨，使用旋转薄膜蒸发器进行减压浓缩，真空度-0.08Mpa，将提取液浓缩至10kg，搅拌均匀，测定固形物为25％，然后去超滤。 
将超滤过的色素液进行喷雾干燥，进口温度200℃，出口温度90℃，得到3.7kg粉末色素。 
经测定色价 
Figure BSA00000253483500061
1％PH为2.8，干燥失重为2％，灼烧残渣为0.13％，砷(As)为≤0.00001％，铅(Pb)为≤0.00002％，完全符合技术质量指标要求。 
实施例3 
将1.0吨紫甘薯通过洗薯机清洗干净，使用切丝机将紫甘薯切成3-5mm的细丝。加入3.0吨的水溶液，加入食品级盐酸5kg，调整使溶液PH达到2.8，加温40℃，搅拌提取5小时。过滤后得到提取液2.7吨，泵入沉淀罐静止沉淀。 
静止沉淀24小时后，从沉淀罐的侧口将沉淀好的提取液放出，通过0.45um膜过滤后泵入大孔吸附树脂柱，以流速350L/h进行色素吸附，吸附温度控制在35℃。吸附完成后使用2倍树脂体积的水洗涤树脂，接着加入2倍树脂柱体积的乙醇解析， 含量为70％，得到解析液0.5吨，使用旋转薄膜蒸发器进行减压浓缩，真空度-0.08Mpa，将提取液浓缩至10kg，搅拌均匀，测定固形物为25％，然后去超滤。 
将超滤过的色素液进行喷雾干燥，进口温度220℃，出口温度90℃，得到4.0kg粉末色素。 
经测定色价 
Figure BSA00000253483500071
1％PH为2.67，干燥失重为4.3％，灼烧残渣为0.18％，砷(As)为≤0.00001％，铅(Pb)为≤0.00002％，完全符合技术质量指标要求。 

Claims (8)

1.一种用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，其特征是该方法包括如下步骤：
(1)、紫甘薯的预处理：将紫甘薯用洗薯机清洗干净，使用切丝机或切丁机或粉碎机将紫甘薯碎成≤10毫米细丝或丁或碎粒；
(2)、紫甘薯色素的提取：在组合式提取罐中加入紫甘薯细丝或丁或碎粒，接着加入2.0倍及以上紫甘薯重量的水和食品级酸，搅拌均匀，使酸性水溶液的PH值在2.0-3.0之间，然后进行搅拌提取，提取温度控制在20-40℃，提取时间在2-6小时，重复提取3次以上，过滤后得到的提取液放入沉淀罐静止沉淀24-48小时分离杂质，或者使用碟片式离心机进行瞬间除杂分离杂质；
(3)、紫甘薯色素的吸附精制：步骤(2)分离杂质后的提取液通过微滤膜过滤后用泵打入或高位罐压入大孔吸附树脂柱，以300-400升/小时流速进行色素吸附，吸附温度控制在5℃-40℃；当吸附量达到10-15倍树脂柱的体积，并且使用分光光度计测定流出液的吸光度值大于0.3时，说明树脂已经吸附饱和，然后停止吸附，吸附结束后使用1.5-2.5倍大孔吸附树脂柱体积的水淋洗树脂；
(4)、紫甘薯色素的浓缩提纯：步骤(3)淋洗后的树脂柱中加入2倍树脂柱体积的乙醇解析，含量为50-70％，解析温度控制在5℃-40℃，得到的解析液用旋转薄膜蒸发器真空浓缩，至乙醇含量≤0.5％，然后收集浓缩物，回收的乙醇循环使用，浓缩物加入去离子水调整浓度至固形物含量20％-30％，然后使用超滤膜超滤，去除杂质，即可得到紫甘薯液体色素半成品。
2.根据权利要求1所述的用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，其特征是：对所述步骤(4)的色素半成品使用食用级乙醇调整至乙醇浓度达到5-10％，即可得到合格的紫甘薯液体色素。
3.根据权利要求1所述的用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，其特征是：紫甘薯色素的干燥：对所述步骤(4)的色素半成品进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度控制在180-230℃，出口温度控制在85-95℃，即可得到合格的粉末状色素。
4.根据权利要求1所述的用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，其特征是：紫甘薯色素的干燥：对所述步骤(4)的色素半成品进行冷冻干燥，然后粉碎，即可得到合格的粉末状色素。
5.根据权利要求1所述的用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，其特征是：所述步骤(2)的食品级酸为食品级盐酸、柠檬酸、醋酸等食用级酸。
6.根据权利要求1所述的用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，其特征是：所述步骤(3)的微滤膜为≤5微米微滤膜。
7.根据权利要求1所述的用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，其特征是：所述步骤(3)的大孔吸附树脂选择用弱极性或非极性的大孔吸附树脂。
8.根据权利要求1所述的用食用紫甘薯提取食品用天然紫甘薯色素的工业生产方法，其特征是：所述步骤(4)的真空度-0.05Mpa--0.09Mpa，温度控制在40-90℃之间。
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