CN102060938B

CN102060938B - 一种褐藻综合利用提取褐藻胶的方法

Info

Publication number: CN102060938B
Application number: CN201010620628A
Authority: CN
Inventors: 李同玉; 刘洪武; 安丰欣; 潘明亮; 黑雅各; 王建惠
Original assignee: QINGDAO BRIGHT MOON SEAWEED GROUP CO Ltd
Current assignee: Jiangsu Mingyue Marine Biotechnology Co., Ltd.
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: CN102060938A

Abstract

本发明提供了一种褐藻综合利用提取褐藻胶的方法，工艺步骤包括浸泡、清洗；加入纯碱消化，得到消化胶液；将消化胶液加水稀释至恩氏粘度为110～200秒，得到稀释消化胶液；稀释消化胶液采用卧式螺旋离心机分离去除褐藻皮、泥沙类杂质，得到分离液，分离液利用该离心机自身的溶气发泡作用进行静置漂浮，得上漂浮渣液和下清液；然后进行上漂浮渣液提取，得到富含纤维的褐藻胶；下清液直接提取，或加入助滤剂进行过滤后提取，得到不同纯度质量的褐藻胶。采用本发明与现有技术相比，简化分离工艺，节约稀释用水，提高褐藻胶的质量和得率，同时可副产提取富含纤维的褐藻胶，具有综合利用的成本优势。

Description

一种褐藻综合利用提取褐藻胶的方法

技术领域

本发明涉及一种利用褐藻为原料综合制备褐藻胶的方法。

背景技术

褐藻胶是从海带、马尾藻、巨藻、泡叶藻等褐藻中提取的褐藻酸的钠盐、钾盐、钙盐、镁盐等制品的统称，可用作食品、纺织、橡胶、医药等工业的助剂。褐藻经加碱消化后，藻体中的不溶性褐藻酸盐转化成水溶性的褐藻酸钠，其中含有藻皮、糖胶、纤维，泥沙、未消化完全的褐藻渣等不溶性藻体成分，需要分离去除。为了实现分离目的，需要加水稀释，稀释浓度太高，液体粘稠度大，无法气浮；稀释浓度低，有利于气浮，但导致的稀释用水量及后续的提取成本会大幅上升，因此在保证分离的条件下，要尽可能提高浓度。

现有技术中，消化后的胶液一般加水稀释到恩氏粘度80～100秒的稀溶液，粘度不能高于110秒，先用10～20目网过滤除去胶液中颗粒比较大的杂质，然后通过溶气设备发泡气浮。由于过滤网过滤只能除去胶液中较大颗粒的不溶物，大部分细小不溶物会留在胶液中，这些残留的不溶物在气浮时大部分比重小的会漂浮进入上渣液内，少部分比重与水相似的也会悬浮在胶液中，也有极少量比重大的会逐渐下沉，慢慢沉入底部，因此气浮分离后的下层清液还需要使用300～400目滤网过滤去除悬浮的杂质。这样过滤后的胶液还会残存极细小的不溶物，提取的褐藻胶1％质量百分比浓度的溶液透明度一般在5～15cm。而气浮分离后的上层渣液因混有太多的不溶物，提取后褐藻胶含量只有5％～10％，只能作为肥料原料，不能作为膳食纤维和胶体有效利用。这种分离方法，每生产一吨褐藻胶，需稀释用水约600～800m³。

2010年3月10公开的CN 101664166A的发明专利申请“海藻高活性膳食纤维及其生产方法”，公开了将褐藻胶生产过程中的海藻渣液经高速离心机离心，分离出含有可溶性膳食纤维的海藻液和含有不溶性膳食纤维的海藻渣，这种高速离心机一次实现了不溶性渣和水溶性液体的分离，但因为分离因数高，处理量小，效率非常有限，不具有规模生产能力，分离出的渣含有海藻中所有的不溶性成分；2003年4月30日公开的CN 1413518A的发明专利申请“海藻膳食纤维的制备及在馅料上的应用”，公开了一种以褐藻、红藻、绿藻为原料，经原料浸泡、清洗、剪碎、碱处理、稀释、过滤、滤渣收集等工艺制备海藻膳食纤维的方法；1999年6月16日公开的CN 1219369A的发明专利申请“一种褐藻膳食纤维及其生产方法和应用”，公开了一种将褐藻浸泡、清洗、绞切，藻体粉碎，强碱提取分离成滤液或滤渣，滤渣经洗涤、烘干、粉碎制成不溶性膳食纤维；2006年10月4日公开的CN1839707A发明专利申请“一种利用褐藻胶漂浮废渣液生产高粘度海藻粉的方法”，公开了一种将漂浮渣液输送到储存池沉淀泥沙后，提取高粘度海藻粉的方法。以上专利申请公开的技术方案中都属于海藻综合利用提取，但胶液与渣的分离方法与本发明申请有根本的差别；都涉及膳食纤维的提取，其中海藻渣中杂质分离问题没有根本解决，所提取的膳食纤维与本发明申请的含纤维的褐藻胶成分有很大区别。

发明内容

本发明提供了一种褐藻综合利用提取褐藻胶的方法，可解决现有技术提取褐藻胶时耗水量大，褐藻胶得率低、质量差的问题，同时可生产一种富含纤维的褐藻胶。

为达到解决上述技术问题的目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种褐藻综合利用提取褐藻胶的方法，包括如下工艺步骤：

(1)褐藻浸泡、清洗；

(2)加入纯碱消化，得到消化胶液；

(3)消化胶液加水稀释至恩氏粘度110～200秒，得到稀释消化胶液；

(4)稀释消化胶液采用卧式螺旋离心机分离去除褐藻皮、泥沙类杂质，得到分离液，分离液在卧式螺旋离心机自身的溶气发泡作用下进行静置漂浮处理1～3h，得到上漂浮渣液和下清液；

(5)上漂浮渣液提取，得到富含纤维的褐藻胶；

(6)下清液直接提取，或加入助滤剂进行过滤后提取，得到不同纯度质量的褐藻胶。

在本发明的技术方案中，还存在如下附加技术特征：

所述卧式螺旋沉降离心机的转鼓旋转速度为2000～3000r/min，分离因数为2000～2500g。

在进行所述方法的步骤(4)时，稀释消化胶液内加入甲壳素絮凝剂溶液，其质量百分比浓度为0.3‰～2‰，加入量为1～5m³/h。

所述助滤剂为硅藻土、珍珠岩、活性炭中的至少一种，其加入量为所述下清液重量的0.2‰～3.0‰。

所述下清液加入助滤剂进行过滤所用的过滤设备为压力式过滤机或真空过滤机。

所述方法的步骤(6)下清液提取包括如下步骤：

①向下清液或下清液经过滤后的清液内加入氯化钙溶液，反应形成褐藻酸钙凝胶，然后加入盐酸脱钙得到褐藻酸；或直接向下清液或下清液经过滤后的清液内加入硫酸酸化得到褐藻酸；

②将步骤①所得褐藻酸进行脱水处理。

③将步骤②脱水处理后的褐藻酸加碱中和，得到褐藻酸盐。

④将步骤③所得褐藻酸盐干燥、粉碎，得到褐藻胶。

所述方法的步骤(5)上漂浮渣液提取包括如下步骤：

①向上漂浮渣液内加入氯化钙溶液，反应形成褐藻酸钙凝胶，然后加入盐酸脱钙得到褐藻酸；或直接向上漂浮渣液内加入硫酸酸化得到褐藻酸；

②将步骤①所得褐藻酸进行脱水处理。

③将步骤②脱水处理后的褐藻酸加碱中和，得到褐藻酸盐。

④将步骤③所得褐藻酸盐干燥、粉碎，得到褐藻胶。

所述褐藻包括海带、巨藻、马尾藻、泡叶藻中的至少一种。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用卧式螺旋离心机分离，使用甲壳素絮凝剂助凝，将消化胶液加水稀释至110～200秒，就可以得到很好的分离效果，每生产一吨褐藻胶可节约稀释用水200～300立方；下清液可直接提取褐藻胶，得率提高5％～10％，提取的褐藻胶质量百分比浓度1％的溶液透明度比现有工艺提高2～4cm。

2、卧式螺旋离心机分离后的胶液，其褐藻皮、泥沙等杂质已经去除，从而使后续漂浮处理所得到的上漂浮渣液不含有泥沙类和其他明显可见杂质，上渣液中含有褐藻胶、纤维、蛋白质、褐藻淀粉等多种活性成分，将其提取出来，可作为富含纤维的褐藻胶，可以用于食品或其他行业的增稠凝胶等用途，也可以作为膳食纤维添加于食品中，提高了褐藻胶的综合利用率。

3、经过分离后的下清液经过助滤剂过滤，可提取高透明褐藻胶，质量百分比浓度为1％的溶液透明度在30cm以上。

4、本发明方法采用卧式螺旋离心机一种设备既离心去除了粗渣，又具有溶气发泡作用，简化了工艺及设备流程，设备自动化程度高，可以实现规模化生产。

附图说明

图1为本发明方法中卧式螺旋离心机的结构示意图。

图2为本发明方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

参照图1和图2所示，一种褐藻综合利用提取褐藻胶的方法，工艺步骤包括(1)浸泡、清洗；(2)加入纯碱消化；(3)稀释；(4)分离；(5)渣液提取；(6)清液提取；步骤(4)采用卧式螺旋离心机，卧式螺旋离心机包括转鼓1、具有内筒21的输料螺旋2、与输料螺旋内筒21连通的进料管3、分别位于转鼓1端部的排渣口11和溢流口12、动力装置4和差速器5；输料螺旋2位于转鼓1内部，二者之间形成用于物料分离的分离空腔6，输料螺旋2上设有用于将从进料管3进入的物料通入输料螺旋2与转鼓1之间分离空腔6的分料口7，动力装置4和差速器5驱动转鼓1和输料螺旋2以一定差速同向高速旋转。转鼓1结构为一端为锥状、一端为圆状大端的筒体，锥端具有排渣口11，大端具有溢流口12，其工作原理为：转鼓1与输料螺旋2以一定差速同向高速旋转，物料由进料管3连续引入输料螺旋内筒21，加速后进入转鼓1，在离心力场作用下，较重的固相物沉积在转鼓1壁上形成沉渣层，输料螺旋2将沉积的固相物连续不断地推至转鼓1锥端，经排渣口11排出机外，较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓1大端溢流口12连续溢出转鼓1，经离心机的排液口排出机外；本实施例一种褐藻综合利用提取褐藻胶的方法具体工艺步骤如下：

①浸泡、清洗：加水浸泡褐藻一定时间，取出后用水清洗；

②加碱消化：向步骤①所得褐藻中加入纯碱溶液进行消化处理，得到褐藻消化胶液；

③稀释：将褐藻消化胶液加水稀释至恩氏粘度110～200秒，得稀释消化胶液；

④分离：将步骤(3)所得稀释消化胶液由卧式螺旋离心机的进料管3连续引入输料螺旋2的内筒21，在输料螺旋2的高速旋转下由其分料口7加速进入分离空腔6。转鼓1与输料螺纹2以10～30r/min的差速同向高速旋转，在转鼓1高速旋转形成的离心作用下，稀释消化胶液中比重大于1的褐藻皮和泥沙类杂质被沉降到位于分离空腔6外层的转鼓1内壁上，输料螺旋2将沉积的褐藻皮和泥沙类杂质连续不断地推至转鼓1的排渣口11而排出机外，其余稀释消化胶液而在分离空腔6的内层形成胶液环，由溢流口12连续溢出转鼓1排出机外并收集得到分离液；由于转鼓1高速旋转时空气从进料管3进入并溶入胶液中，则将分离液分离后引入漂浮罐内后，空气从分离液中释放出来形成气浮作用，分离液在离心机具有的这种气浮作用下进行静置漂浮处理1～3h，得到上漂浮渣液和下清液。

⑤钙化、脱钙：向下清液内加入质量百分比浓度为5％～15％的氯化钙溶液，氯化钙溶液的加入量为清液重量的2％～5％，得到褐藻酸钙凝胶；然后将褐藻酸钙凝胶用2％～4％的稀盐酸酸洗脱钙，得到褐藻酸；

⑥水洗：将褐藻酸加水洗掉多余的酸；

⑦脱水：水洗后的褐藻酸经压榨脱水，得到褐藻酸，并将褐藻酸粉碎；

⑧中和干燥粉碎：将粉碎后的褐藻酸加碳酸钠中和至pH至6.5～8，烘干至含水率小于15％，得到褐藻酸钠；

⑨上漂浮渣液提取：步骤④中所得的上漂浮渣液经步骤⑤～⑧同样的钙化、脱钙、中和、干燥、粉碎加工过程得到富含纤维的褐藻酸钠。

本实施例中，卧式螺旋沉降离心机的转鼓1旋转速度设定为2000～3000r/min，分离因数设定为2000～2500g。

为得到较好的絮凝效果，本实施例的步骤④中向稀释消化胶液内加入质量百分比浓度为0.3‰～2‰的甲壳素絮凝剂溶液，其加入量为1.0～5m³/h。

本实施例中，可对步骤④中得到的下清液直接进行褐藻胶提取，或加入助滤剂进行过滤后提取，得到不同纯度质量的褐藻胶。助滤剂可为硅藻土、珍珠岩、活性炭中的至少一种，其加入量为下清液重量的0.2‰～3.0‰。加入助滤剂进行过滤所用的过滤设备可为压力式过滤机或真空过滤机。

实施例2

①浸泡、清洗：干海带1吨，加12m³自来水浸泡2.5h，控水后用切菜机切至长约10cm左右，加5m³自来水清洗后控水，如此洗涤3遍；

②消化：将浸洗后的海带控水，投入消化罐中，加3m³自来水，搅拌加入碳酸钠120kg，加热到50℃保温并搅拌消化反应3小时，得海带消化胶液；

③稀释：向海带消化胶液中加自来水，搅拌稀释至恩氏粘度为160秒，得稀释消化胶液；

④分离：采用LW530型卧式螺旋离心机，将其处理量设定为50m³/h，质量百分比浓度为0.3‰的甲壳素絮凝剂的加入量设定为1m³/h，转鼓的转速设定为2700r/min，转鼓与输料螺纹的差速设定为30r/min，在转鼓高速旋转形成的离心作用下，除去稀释消化胶液中比重大于1的褐藻皮和泥沙类杂质，得到分离液；由于离心机转鼓高速旋转时空气从进料端进入并溶入胶液中，则将分离液分离后引入漂浮罐内，空气从分离液中释放出来形成气浮作用，在该离心机具有的这种气浮作用下分离液进行静置漂浮2.5h，得到上漂浮渣液和下清液，从漂浮罐的下部先放出气浮分离好的下清液，之后放出上漂浮渣液。

⑤钙化、脱钙：向步骤④中所得下清液加入下清液重量的0.2‰的硅藻土助滤剂，并用板框压力式过滤机过滤，然后向过滤后的下清液中加入质量百分比浓度为10％的氯化钙溶液，得到褐藻酸钙凝胶，然后用质量百分比浓度2％的盐酸浸洗，将褐藻酸钙转化成褐藻酸；

⑥脱水：褐藻酸经压榨脱水到含水率为72％以下，然后粉碎；

⑦中和、干燥、粉碎：将粉碎后的褐藻酸加固相碳酸钠中和至pH 7.5，干燥粉碎；该褐藻酸钠1％质量百分比浓度的溶液透明度为9cm；

⑧上漂浮渣液提取：步骤④中所得的上漂浮渣液经步骤⑤～⑦同样的钙化、脱钙、中和、干燥、粉碎加工过程得到富含纤维的褐藻酸钠，经测得，所得褐藻酸钠纯度为92％。

实施例3

①浸泡、清洗：干巨藻粉碎颗粒1吨，加15m³自来水浸泡12h溶胀完全，控水，加5m³自来水清洗控水，如此洗涤4遍；

②加碱消化：将浸洗后的巨藻加入消化罐中，加5m³自来水，搅拌加入碳酸钠200kg，加热到60℃保温，搅拌消化反应10小时，得巨藻消化胶液；

③稀释：将巨藻消化胶液加自来水，搅拌稀释至恩氏粘度180秒，得稀释消化胶液；

④分离：采用LW530型卧式螺旋离心机，将其处理量设定为40m³/h，质量百分比浓度为1‰的甲壳素絮凝剂的加入量设定为3m³/h，转鼓的转速设定为2500r/min，转鼓与输料螺纹的差速设定为20r/min，其余同实施例1中步骤④相应内容的描述，离心分离除渣，得分离液，分离液静置漂浮处理2h，分层得上漂浮渣液和下清液，从漂浮罐的下部先放出气浮分离好的下清液，之后放出上漂浮渣液。

⑤过滤分离：从漂浮罐的下部放出下清液，加入下清液重量0.2‰的硅藻土，搅拌30分钟，用板框压滤机压滤，得清液；

⑥酸化：向步骤④中所得下清液用质量百分比浓度为10％的硫酸溶液酸化成褐藻酸；

⑦脱水：褐藻酸压榨脱水到含水率72％以下，粉碎；

⑧中和、干燥：将褐藻酸在体积百分比浓度70％酒精介质中，加氢氧化钾溶液，液相中和至pH至8.0，脱水干燥，得褐藻酸钾；该褐藻酸钾1％质量百分比浓度的溶液透明度为18cm；

⑨上漂浮渣液提取：步骤④中所得的上漂浮渣液经步骤⑤～⑧同样的酸化、脱水、中和、干燥加工过程得到富含纤维的褐藻酸钾，经测得，所得褐藻酸钾纯度为95％。

实施例4

①浸泡、清洗：干巨藻1吨，加15m³自来水浸泡18h，然后加5m³自来水洗涤4遍；

②加碱消化：加5m³自来水和200kg纯碱，在60℃温度下保温并搅拌消化8小时，得褐藻消化胶液；

③稀释：将褐藻消化胶液加自来水，搅拌稀释至恩氏粘度200秒，得稀释消化胶液；

④分离：采用LW530型卧式螺旋离心机，将其处理量设定为50m³/h，质量百分比浓度为2‰的甲壳素絮凝剂的加入量设定为5m³/h，转鼓1的转速设定为2700r/min，转鼓1与输料螺纹2的差速设定为10r/min，其余同实施例1中步骤④相应内容的描述，静置漂浮处理2.5h，得到上漂浮渣液和下清液；

⑤过滤分离：从漂浮罐的下部放出下清液，加入下清液重量3‰的硅藻土，搅拌30分钟，用板框压滤机压滤，得清液；

⑥酸化：清液用质量百分比浓度为10％的硫酸溶液酸化成褐藻酸；

⑦脱水：褐藻酸压榨脱水到含水率72％以下，粉碎；

⑧中和、干燥：将褐藻酸加碳酸氢铵固相中和至pH至7.0，得褐藻酸铵；该褐藻酸铵质量百分比浓度1％的溶液透明度为32cm；

⑨上渣液提取：步骤④中所得的上层渣液经步骤⑤～⑧同样酸化、脱水、加碳酸钠中和、干燥、粉碎加工过程得到富含纤维的褐藻酸钠，经测得，所得褐藻酸钠纯度为94％。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种褐藻综合利用提取褐藻胶的方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

(1)褐藻浸泡、清洗；

(2)加入纯碱消化，得到消化胶液；

(3)将消化胶液加水稀释至恩氏粘度为110～200秒，得到稀释消化胶液；

(4)稀释消化胶液采用卧式螺旋离心机分离去除褐藻皮、泥沙类杂质，得到分离液，分离液利用卧式螺旋离心机自身的溶气发泡作用进行静置漂浮处理，得到上漂浮渣液和下清液；

(5)上漂浮渣液提取，得到富含纤维的褐藻胶；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卧式螺旋沉降离心机的转鼓旋转速度为2000～3000r/min，分离因数为2000～2500g。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行所述方法的步骤(4)时，稀释消化胶液内加入甲壳素絮凝剂溶液，其质量百分比浓度为0.3‰～2‰，加入量为1.0～5m³/h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助滤剂为硅藻土、珍珠岩、活性炭中的至少一种，其加入量为所述下清液重量的0.2‰～3.0‰。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述下清液加入助滤剂进行过滤所用的过滤设备为压力式过滤机或真空过滤机。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法的步骤(6)下清液提取包括如下步骤：

②将步骤①所得褐藻酸进行脱水处理；

③将步骤②脱水处理后的褐藻酸加碱中和，得到褐藻酸盐；

④将步骤③所得褐藻酸盐干燥、粉碎，得到褐藻胶。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法的步骤(5)上漂浮渣液提取包括如下步骤：

②将步骤①所得褐藻酸进行脱水处理；

③将步骤②脱水处理后的褐藻酸加碱中和，得到褐藻酸盐；

④将步骤③所得褐藻酸盐干燥、粉碎，得到褐藻胶。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述褐藻包括海带、巨藻、马尾藻、泡叶藻中的至少一种。