CN103468021A - 一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺 - Google Patents

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高正卿
陈勇
何桂源
王国梅
何亮亮
孔庆龙
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Abstract

本发明公开了一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，工艺路线主要为：清汁→树脂处理→树脂中产物提取→产品加工；主要包括以下步骤：（1）把经过预处理的清汁用离子交换树脂进行处理，（2）对饱和的树脂进行洗脱，得到洗脱液，（3）将洗脱液经行膜过滤及浓缩，（4）将浓缩液进行干燥处理；达到了对甘蔗资源的综合利用。

Description

一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺
技术领域
本发明涉及制糖工业中使用膜分离技术和离子交换分离技术结合，尤其是一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺。
背景技术
由于甘蔗的压榨是连皮压榨，且在制糖过程中会发生美拉德反应、酶促反应、微生物反应等，因此在清汁中存在大量非糖色素，这些色素对后续制糖工艺有很多的影响，因此在制糖过程中要对其进行脱色处理。
甘蔗中含有大量的高效抗氧化性物质，在以往的制糖过程中没有对其进行加工利用造成了资源浪费；并且以往的制糖工艺中，人们只提取了甘蔗中的糖，而将甘蔗中其他的功能性成分当成废物排放，还对环境造成很大的影响。
发明内容
本发明提供一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其目的是提高制糖产业的综合利用率，具有生产工艺简单、自动化程度高、投入成本低、经济效益高、产品功能性良好、保护环境等优点。
本发明采用下述技术方案予以实现：
    一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，用离子交换树脂对经预处理的清汁进行处理，吸附其中的功能性产物，之后对饱和树脂进行洗脱，从中提取出具有高附加值的功能性产物，具体步骤如下：
（a）使用离子交换树脂处理清汁，得到饱和离子交换树脂和处理后的清汁；
（b）使用盐碱液对饱和离子交换树脂进行洗脱；
（c）把得到的洗脱液过膜进行除杂并浓缩；
（d）将浓缩液进行干燥处理。
作为本发明的优选技术方案：
使用离子交换树脂处理前的清汁预处理为使用超滤去除清汁中的大分子杂质，留下蔗糖和色素等小分子，再经纳滤去除水分和部分盐类达到浓缩；膜处理所用超滤膜为：孔径0.02~1.5微米，膜材质为无机材质，操作压力0.2~2兆帕，操作温度20~95℃；所用纳滤膜为：孔径1~3纳米，膜材质为无机材质，操作压力0.2~4兆帕，操作温度20~95℃；将清汁浓度从初始浓度14%~18%浓缩到25%~65%，从而增加后续柱分离的处理量并减轻柱负担。
进一步，步骤（a）所用离子交换树脂为阴离子交换树脂，所述清汁的锤度控制在14~65°Bx，温度控制在40~80℃，处理量控制在60~300BV，流速为10~30BV/h，以软化水反洗树脂床至出水无色，得饱和离子交换树脂和处理后的清汁。
    步骤（b）使用质量浓度为1%~5%的NaOH溶液和质量浓度为6%~17%NaCl溶液按1:1比例混合的再生液对饱和离子交换树脂进行洗脱；洗脱的温度控制在40~80℃，用量为30~50BV，流速1~10BV/h，以软化水洗树脂床至出水无色，得洗脱液。
步骤（a）所述阴离子交换树脂为阴离子交换树脂A1213。
    步骤（c）所述的洗脱液过膜并浓缩，浓缩倍数为5~10倍。
步骤（d）所述浓缩液的干燥采用喷雾干燥，喷雾干燥参数为：进风温度200℃，喷头转速25000r/min，干燥时间6~10h，产品干燥到水分含量低于3%。
步骤（d）所述浓缩液的干燥采用真空冷冻干燥，真空冷冻干燥参数为：真空度3Pa，冷阱温度-70℃，干燥时间6~10h，产品干燥到水分含量低于3%。
所得功能性产物为色素类物质，有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素和花青素等，还有部分黄酮类物质。
 本发明的工艺路线主要为：清汁→树脂处理→树脂中产物提取→产品加工；主要包括以下步骤：（1）把经过预处理的清汁用离子交换树脂进行处理，（2）对饱和的树脂进行洗脱，得到洗脱液，（3）将洗脱液经行膜过滤及浓缩，（4）将浓缩液进行干燥处理；达到了对甘蔗资源的综合利用。
使用本发明的工艺技术，树脂处理前的清汁先经过膜处理，除去清汁中的大分子，留下蔗糖和色素等小分子，并将清汁浓度从初始浓度浓缩到相应浓度，从而增加后续柱分离的处理量减少柱负担，并提高产品品质。
采用膜分离技术和离子交换技术对清汁进行脱色，既可达到提高清汁品质的目的又可从脱色废液中提取高活性抗氧化剂以提高经济效益、生产出高附加值的功能性产物，并可减少企业排污负担，不但降低了糖厂的排污压力和治污成本，又回收了有价值的资源、减少了环境污染，可谓一举三得。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）本发明使用离子交换树脂对清汁进行处理，提取出了清汁中的功能性产物，且提高了终产品白砂糖的品质，并降低了制糖清净过程的成本，减少了企业的排污负担，提高了资源综合利用率和经济效益。
2）采用本发明制得的功能性产物中富含花青素色素、酚类色素和黄酮等，经试验测定具有很好的功能活性，且性质稳定，耐热处理。其来源安全，不含对人体有害物质，经适当加工即可作为食品添加剂或其他添加使用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图1及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1，本发明的工艺包括清汁的膜处理、离子交换树脂处理、树脂洗脱、洗脱液中功能性产物的提取等步骤，具体实施方案如下：
清汁的膜处理步骤：亦即精密过滤处理，使用超滤膜去除清汁中的大分子杂质，再经纳滤膜去除水分和部分盐类达到浓缩。
离子交换树脂处理步骤：采用的离子交换树脂为阴离子交换树脂A1213，清汁的锤度控制在14~65°Bx，温度控制在40~80℃，处理量控制在60~300BV，流速为10~30BV/h，再以软化水反洗树脂床至出水无色，得饱和的树脂和处理后的清汁。处理后的清汁按现有技术进行糖液的脱色，生产精制糖。
饱和树脂的洗脱步骤：再生液使用质量浓度1%~5%的NaOH溶液和质量浓度6%~17%NaCl溶液，按1:1重量比例混合，控制温度40~80℃，用量为30~50BV，流速1~10BV/h，再以软化水洗树脂床至出水无色，得洗脱液。再生树脂回用。
从洗脱液中提取功能性产物：将洗脱液通过分离膜进行浓缩，浓缩后使用喷雾干燥或真空冷冻干燥，其中喷雾干燥参数为：进风温度200℃，喷头转速25000r/min；真空冷冻干燥参数为：真空度3Pa，冷阱温度为-70℃，干燥时间6~10h；产品干燥到水分含量低于3%。
最终得到一种从甘蔗中提取的高附加值天然功能性产物，主要包括叶绿素、叶黄素、胡萝卜素和花青素等色素类物质和一些黄酮类物质。经过本工艺处理不但得到了高附加值产品，还对最终糖品的品质有很大提高。

Claims (9)

1.一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，用离子交换树脂对经预处理的清汁进行处理，吸附其中的功能性产物，之后对饱和树脂进行洗脱，从中提取出具有高附加值的功能性产物，具体步骤如下：
（a）使用离子交换树脂处理清汁，得到饱和离子交换树脂和处理后的清汁；
（b）使用盐碱液对饱和离子交换树脂进行洗脱；
（c）把得到的洗脱液过膜进行除杂并浓缩；
（d）将浓缩液进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，使用离子交换树脂处理前的清汁预处理为使用超滤去除清汁中的大分子杂质，留下蔗糖和色素等小分子，再经纳滤去除水分和部分盐类达到浓缩；膜处理所用超滤膜为：孔径0.02~1.5微米，膜材质为无机材质，操作压力0.2~2兆帕，操作温度20~95℃；所用纳滤膜为：孔径1~3纳米，膜材质为无机材质，操作压力0.2~4兆帕，操作温度20~95℃；将清汁浓度从初始浓度14%~18%浓缩到25%~65%，从而增加后续柱分离的处理量并减轻柱负担。
3.根据权利要求1所述的一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，步骤（a）所用离子交换树脂为阴离子交换树脂，所述清汁的锤度控制在14~65°Bx，温度控制在40~80℃，处理量控制在60~300BV，流速为10~30BV/h，以软化水反洗树脂床至出水无色，得饱和离子交换树脂和处理后的清汁。
4.根据权利要求1所述的一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，步骤（b）使用质量浓度为1%~5%的NaOH溶液和质量浓度为6%~17%NaCl溶液按1:1比例混合的再生液对饱和离子交换树脂进行洗脱；洗脱的温度控制在40~80℃，用量为30~50BV，流速1~10BV/h，以软化水洗树脂床至出水无色，得洗脱液。
5.根据权利要求3所述的一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，步骤（a）所述阴离子交换树脂为阴离子交换树脂A1213。
6.根据权利要求1所述的一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，步骤（c）所述的洗脱液过膜并浓缩，浓缩倍数为5~10倍。
7.根据权利要求1所述的一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，步骤（d）所述浓缩液的干燥采用喷雾干燥，喷雾干燥参数为：进风温度200℃，喷头转速25000r/min，干燥时间6~10h，产品干燥到水分含量低于3%。
8.根据权利要求1所述的一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，步骤（d）所述浓缩液的干燥采用真空冷冻干燥，真空冷冻干燥参数为：真空度3Pa，冷阱温度-70℃，干燥时间6~10h，产品干燥到水分含量低于3%。
9.根据权利要求1所述的一种从甘蔗中提取高附加值功能性产物的工艺，其特征在于，所得功能性产物为色素类物质，有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素和花青素等，还有部分黄酮类物质。
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