CN103752290B - 一种用于液体滤清的角叉胶复配助滤剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液体滤清的角叉胶复配助滤剂及其制取方法。该助滤剂除了含有角叉胶外，还有单宁等复配材料，并辅加粘结剂，使用造粒技术制成颗粒或片剂。该助滤剂可以用于食品药品生产中液体溶液的提取过程，能够使得液体沉淀澄清。与现有助滤剂相比，它具有使用安全性高、澄清效果佳、适用范围广等优点，可以提高液体产品的非生物稳定性，延长保质期。

Description

一种用于液体滤清的角叉胶复配助滤剂

技术领域

本发明涉及用于食品药品液体沉淀澄清的助滤剂配制，更具体地指出，本发明涉及一种含有角叉胶的助滤剂复配制取，该助滤剂可以用于食品药品生产过程中液体的助滤，能够使得液体沉淀澄清。

背景技术

在食品药品生产领域，如酒类、果汁、饮料、药剂等提取过程中，常伴有液体半成品生成，而这类半成品液体初步过滤之后，仍然多以浑浊状态存在，造成半成品液体混浊的原因主要可分为三大类：物化因素引起的混浊沉淀；由酶氧化引起的混浊沉淀；由微生物引起的混浊沉淀。

（1）蛋白质在这个系统中暂时处于一种稳定的状态，在液体发酵或贮藏过程中，由于加热、冷冻、pH值过低以及与金属离子形成复合物等原因，导致破坏了蛋白质稳定性，使得蛋白质变性导致液体混浊沉淀。

（2）半成品液体中多酚类物质在多酚氧化酶（漆酶和酪氨酸酶）的催化作用下氧化聚合，形成絮凝，使液体变混浊，颜色加深。

（3）细菌、酵母菌、霉菌等形成菌膜，造成液体混浊。

澄清是食品药品生产领域的一个极其重要的环节，除去液体中所含有容易变性或者引起絮凝悬浮的不稳定物质，使液体澄清透亮，在物化性质上保持稳定的澄清状态是非常关键的。另一方面，长期贮存后的成品也有发生混浊沉淀并氧化变质的可能。混浊形成的原因有很多，主要是与天然存在的酚类物质有关。当液体中的蛋白质和果胶物质与多酚类物质长时间共存时，就会产生混浊的胶体，乃至发生沉淀。因此需要加入各种助滤剂以除去一部分或大部分上述易形成沉淀成分，使产品保持长期的稳定性。

助滤剂是一种通过吸附、架桥、絮凝作用及无机盐电解质微粒和表面电荷产生凝聚作用等，使体系中粒度较大的颗粒及具有沉淀趋势的悬浮颗粒絮凝沉淀，而保留绝大多数有效的高分子物质如多糖等，并利用高分子天然亲水胶体对疏水胶体的保护作用，从而提高制剂的稳定性及澄明度的物质。助滤剂的作用机理大致可分为三种：（1）助滤剂与食品药品液体中胶状混合物发生化学反应。酶制剂是利用其水解液体中的胶物质，使液体中其他物质失去胶体的保护作用而共同沉淀，达到澄清目的；

（2）助滤剂溶解后产生强大的吸附力，吸附食品药品液体中分散的悬浮微粒产生胶体的凝聚作用；

（3）助滤剂所带正电荷与悬浮微粒所带负电荷相互作用达到等电点，使其絮凝沉淀。

一般而言，每种助滤剂都具有以上一种或两种作用机理。

角叉胶又称卡拉胶、鹿角菜胶，是存在于一些红藻中的亲水性胶体，能够从麒麟菜等红藻中提取，是一种有重要经济价值的高分子线性多糖，可以作为天然亲水高分子助滤基体。含有角叉胶基本结构的红藻品种多达80余种，不同的海藻品种含有角叉胶的类型和数量各异。不同红藻来源的角叉胶有不同的精细结构，其胶体性质也不相同；即使是同一来源，不同的工艺提取条件导致不同的分子量降解，产品性质也是有差异的，因此角叉胶只是一个广义的名称。各种角叉胶均是由1，3-连接的β-D-半乳糖和1，4-连接的α-D-半乳糖单位交替连接而成的线性多糖。其中1，3-连接单位以2-和4-硫酸酯形式出现，也可能不存在；1，4-连接单位以2-和6-硫酸酯形式出现，或者以2，6-二硫酸酯，或者以3，6-脱水半乳糖基等形式出现。在基本聚合物上取代基的多种可能性使得角叉胶的形式多样化，但是它们可以看作几种理想的代表性多糖的变种，已经命名的角叉胶有Kappa、Lambda、Iota、Mu、Nu、Theta、Xi型角叉胶等。κ型（Kappa型）角叉胶结构中1，3-连接和1，4-连接单位分别为D-半乳糖-4-硫酸酯和3，6-内醚-D-半乳糖组成。ι型（Iota型）角叉胶结构有些类似，不同之处是3，6-内醚-D-半乳糖是在2位碳形成硫酸盐。

中国专利CN1058888涉及一种沙棘果汁澄清剂，使用了包括硫酸钙、氧化钙、硅藻土、明矾、硅胶、活性炭及焦亚硫酸钠，进行混配使用，可以注意到虽然焦亚硫酸钠可用于食物的漂白跟防腐，但由于焦亚硫酸钠对人体有较大的损伤，所以其用量要严格限定。中国专利CN1316501涉及一种啤酒麦汁澄清剂的沸腾片的制作，其中包含了卡拉胶40~90%和沸腾剂6~30%，它可能存在几个风险，其添加时间点为麦汁结束沸腾前，从反应罐的人孔加入，沸腾片会产生大量的二氧化碳，有引起爆沸的可能并且带出的高温气体会有一定的安全隐患，另一方面，大量的二氧化碳将会影响后期麦汁充氧的效果，抑制酵母的生长繁殖，此外反应产物柠檬酸钠或者类似有机盐在麦汁中的溶解，将有可能影响麦汁风味。中国专利CN1389563涉及从海洋生物鱼皮中提取酒类澄清剂，主要是使用了鳕鱼皮，通过原料处理、酶处理或碱处理、中和、溶胶、凝冻、干燥，但是整个专利并未提及一个重要问题，就是鱼皮腥味或者鱼胶腥味的去除，鱼胶的使用有可能对啤酒风味产生影响。中国专利CN102899211A主要谈及了一种快速高效节能煮沸麦汁方法，而后介绍了一种澄清剂，包含组分为壳聚糖、明胶、单宁、酪蛋白酸钠等。中国专利CN102987514A涉及一种麦芽汁澄清工艺，使用的絮凝剂主是耐酸焦糖色。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明公开了一种用于液体滤清的角叉胶复配助滤剂。

本发明所采用的技术方案是：助滤剂主要包含了角叉胶，可以是κ型（Kappa型）角叉胶，或者是包含κ型角叉胶的混合型角叉胶，选择单宁、硅胶、皂土、壳聚糖等材料中的一种或者多种与其复配，并辅以水、淀粉、糊精、糖粉、聚乙二醇等作为粘结剂，使用造粒技术做成颗粒或片状助滤剂。

单宁是从天然五倍子中提取并经高度纯化及严格分子量筛选的酿造专用单宁酸，外观为粉状，颜色为黄色或浅棕色，最佳溶解温度为40~80℃，能有选择性地与相对分子质量6×10⁴以上的可溶性蛋白质和带有-SH的蛋白质发生沉淀反应。

硅胶为灰色颗粒状，主要成分是SiO₂和Al₂O₃，能够吸附蛋白质、多酚，除去热凝固性氮效果明显，并可降低溶液色度，对溶液浊度也有所改善。

皂土是酒行业惯用的商业名称，它是天然膨润土精制而成的无机矿物凝胶。皂土的主要成分是蒙脱土，一种水合硅酸盐。皂土可以用作蛋白质的吸收剂，同时，另一重要性质是减少农药残留。

壳聚糖是氨基葡萄糖的直链多聚糖，可由甲壳素脱去乙酰基制得，是一种阳离子型絮凝剂，对蛋白质、果胶有很强的凝集能力。

选择水、淀粉、糊精、糖粉、聚乙二醇等作为粘结剂，可以使复配助滤剂的造粒更为方便，如果选择淀粉、糊精、糖粉还可以增加溶液的甜度，也不影响需要使用发酵工艺产品的生产。

一种用于液体滤清的角叉胶复配助滤剂，具体制备包括以下步骤：

κ型（Kappa型）角叉胶粉碎干燥过筛—>ι型（Iota型）角叉胶粉碎干燥过筛—>单宁、硅胶、皂土、壳聚糖等材料干燥粉碎过筛—>添加适量粘结剂—>混合机混合均匀—>干燥过筛—>压片机制成颗粒或片剂—>检验合格—>包装。

（1）κ型（Kappa型）角叉胶粉碎干燥，干燥程度一般为3％~10%，过20~200目筛；

（2）ι型（Iota型）角叉胶粉碎干燥，干燥程度一般为3％~10%，过20~200目筛；

（3）单宁粉碎干燥，干燥程度一般为3％~10%，过20~200目筛；

（4）硅胶粉碎干燥，干燥程度一般为3％~10%，过20~200目筛；

（5）皂土粉碎干燥，干燥程度一般为3％~10%，过20~200目筛；

（6）壳聚糖粉碎干燥，干燥程度一般为3％~10%，过20~200目筛；

（7）在混合机的料罐中，加入100~1000份(重量份)κ型（Kappa型）角叉胶粉末，10~200份ι型（Iota型）角叉胶粉末，10~105份单宁粉末，0~105份硅胶粉末，0~105份皂土粉末，0~105份壳聚糖粉末，进行混合，混合10分钟到1个半小时的时间，期间加入7~105份粘结剂。常见的混合机有：犁刀混合机，螺带混合机，无重力混合机，V型混合机，双螺旋锥形混合机，行星动力混合机等。粘结剂可以选择水、淀粉、糊精、糖粉、聚乙二醇等；

（8）混合机混合均匀后，混料进行干燥，干燥程度一般为3％~10%，混合过程可能有团聚的情况出现，所以混料需要再次过20~200目筛；

（9）给料到压片机压片，压片压力10~80kN，压力直径5~13mm，填充深度6~15mm，片剂厚度5~15mm，在压片成型过程中，一般还需要在模具中放少量甘油，这样压出来的颗粒表面光滑，容易从模具中脱出；

（10）检查产品的成型情况，检测产品的助滤效果；

（11）合格产品包装后入库或销售。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明所涉及的原料均可安全使用于酒类、果汁、饮料、药剂等液体溶液的提取过程，没有使用焦亚硫酸钠等有毒性物质。

（2）本发明最终产品为颗粒或者片剂，在应用过程中使用方便且无粉尘污染，助滤过程无剧烈反应，没有大量二氧化碳的产生，不会引起沸腾液体可能产生的爆沸，也没有影响液体风味或者品质的其他副产物生成。

（3）根据不同材料的功能调配了成分比重，形成有针对性的助滤剂，使得澄清效果更佳。例如，κ型和ι型角叉胶对麦芽汁的澄清效果有所不同，κ型对麦芽汁的澄清效果比ι型好，但所需的澄清时间κ型也相应比ι型要长，综合考虑澄清效果与时间，选择混合使用κ型角叉胶和ι型角叉胶，使麦芽汁在较短的时间内能有效地实现澄清。

表1助滤剂添加量与麦汁的浊度和沉淀物厚度

使用材料比例κ型角叉胶：ι型角叉胶：单宁：糊精（含水20%）=1000：120：100：30，由配比制成的颗粒助滤剂用于麦芽汁澄清，可以得到添加量与麦汁的浊度和沉淀物厚度的关系，如表1所示。添加浓度为20~30mg/L，反应时间为4h后趋于稳定，此时浊度约0.2。随着助滤剂添加量的增加，沉积物变得疏松反而使其厚度不断增大。获得麦汁较理想清亮度的同时，沉淀物密实，可以有效防止因沉积物而造成麦汁损失的增大。与现有技术相比，国家标准4927-2008淡色啤酒感官要求的浊度≤0.9，浊度大幅下降，助滤剂用量少，成本低，减少了过滤麦芽汁的损失，获得显著的经济效益。

（4）根据不同材料的功能调配了成分比重，使得助滤剂有较广泛的适应性，可用于酒类、果汁、饮料、药剂等产品生产过程中的助滤澄清。

（5）本发明能有效除去液体中存在的酚类等引起浑浊的物质，提高液体产品非生物稳定性，延长保质期。使用了本发明助滤剂的产品平均增加了一个试验周期的保质期，每一试验周期相当于保质期35天。试验方法为在60℃热水浴中保持24h，待冷却到室温，然后放入0℃的酒精水中保持24h，为一个周期，如此重复直至浊度大于2EBC单位。

具体实施方式

下面结合具体实施实例，进一步详细地说明本发明。应理解下面实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明范围。

实施实例1

制备液体滤清的角叉胶复配助滤剂。

（1）κ型（Kappa型）角叉胶粉碎干燥，干燥程度一般为8%，过120目筛；

（2）ι型（Iota型）角叉胶粉碎干燥，干燥程度一般为8%，过120目筛；

（3）单宁粉碎干燥，干燥程度一般为8%，过120目筛；

（4）硅胶粉碎干燥，干燥程度一般为7%，过120目筛；

（5）皂土粉碎干燥，干燥程度一般为8%，过120目筛；

（6）壳聚糖粉碎干燥，干燥程度一般为6%，过120目筛；

（7）在混合机的料罐中，加入1000份(重量份)κ型（Kappa型）角叉胶粉末，120份ι型（Iota型）角叉胶粉末，50份单宁粉末，80份硅胶粉末，40份皂土粉末，40份壳聚糖粉末，进行混合，混合半小时的时间，期间加入40份糊精（含水20%）；

（8）混合机混合均匀后，混料进行干燥，干燥程度一般为8%，混合过程可能有团聚的情况出现，所以混料需要再次过100目筛；

（9）给料到压片机制粒，压片压力30kN，压力直径5mm，填充深度6mm，片剂厚度5mm，在压片成型过程中，一般还需要在模具中放少量甘油，这样压出来的颗粒表面光滑，容易从模具中脱出；

（10）检查片剂的成型情况，检测产品的助滤效果；

（11）合格产品包装。

得到的角叉胶复配助滤剂XM4112。

实施实例2

使用实施实例1角叉胶复配助滤剂XM4112对荔枝果汁进行助滤澄清。

（1）挑选无腐烂、无机械伤的荔枝好果，用水冲洗去果皮表面的泥沙，剥去皮和核，用搅拌机将果肉榨汁，汁液再用滤布滤去果肉，滤出的果汁每L中加入0.15g的山梨酸钾作防腐之用；

（2）量取100ml上述所得浑浊汁3份于量筒中，分别加入0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L的助滤剂，充分搅拌，另取一份100ml浑浊汁作对照，将4个量筒静置4h后，观察果汁的外观，进行醇试验及浊度测量。

结果分析

（1）沉淀物外观

表2对照组和加入不同助滤剂处理后果汁的外观及沉淀物厚度

从所观察到的现象看出，角叉胶复配助滤剂能获得更紧密的沉淀，且上清液清亮，说明角叉胶复配助滤剂澄清荔枝果汁的效果好，其中以0.2g/L和0.3g/L用量的效果较好。

（2）醇试验的结果

取上清液5ml，加入95%(v/v)的乙醇10ml，混合静置2d，观察有无絮状物或沉淀形成。

表3对照组和加入不同助滤剂处理后果汁的醇试验结果

从表中可以看出，对照组和0.1g/L角叉胶复配助滤剂处理的荔枝果汁加入乙醇溶液放置2d后均又出现了沉淀，说明没有能完全沉淀出荔枝果汁中的大分子，而用量为0.2g/L和0.3g/L的角叉胶复配助滤剂处理后的荔枝果汁经醇试验检验没有出现沉淀，表明这两种用量的角叉胶复配助滤剂能有效地澄清荔枝果汁。

（3）浊度分析

表4对照组和加入不同助滤剂处理后果汁的浊度

从表中可以看出，用0.2g/L角叉胶复配助滤剂处理可得到浊度最低的澄清汁，浊度为0.7EBC；此外，加热试验还表明，用0.2g/L和0.3g/L的角叉胶复配助滤剂处理的荔枝果汁经100℃水浴加热20min不会出现沉淀，说明0.2～0.3g/L用量的角叉胶复配助滤剂能有效地澄清荔枝果汁。

实施实例3

日产150L啤酒工艺试验生产线上使用角叉胶复配助滤剂，对添加角叉胶复配助滤剂和空白样品进行比较，评价指标为麦汁在回旋沉淀槽中的沉淀澄清情况、麦汁的色度、浊度和发酵后过滤情况和成品酒的理化指标。同时跟踪测定啤酒生产过程的各项指标，研究角叉胶复配助滤剂的使用对发酵及啤酒质量的影响。

助滤剂使用材料比例κ型角叉胶：ι型角叉胶：单宁：糊精（含水20%）=1000：120：100：30，用此配比制成的颗粒助滤剂澄清麦芽汁。在麦汁煮沸结束前5~15分钟加入角叉胶复配助滤剂，检测麦汁的滤速、色度、浊度、可凝固性氮含量、沉淀情况及麦汁外观等指标。

（1）助滤剂对麦汁质量的影响

表5助滤剂对麦汁理化指标的影响

由表5可知，与对照组相比较加入助滤剂后，麦汁样品的浊度明显降低，可凝固性氮含量下降，过滤速度明显加快，而对其它指标没有产生明显影响。卡拉胶添加20mg/L时，麦汁中大部分混浊物已沉淀完毕且沉淀紧密，麦汁清亮透明，其浊度及可凝固性氮含量与添加30、40mg/L的麦汁相差并不大，综合考虑生产成本，选择卡拉胶的添加浓度为20mg/L。

（2）助滤剂对发酵的影响

在相同工艺条件下，分别在操作条件相同的两只发酵罐中，加入经助滤剂澄清和未经助滤剂澄清的麦汁，并接种相同的啤酒酵母菌株进行发酵，发酵工艺参数分别见表6所示。

表6麦汁发酵记录

实验结果表明助滤剂的加入对酵母的沉降基本没有影响，而酵母的发酵速度有所提高，可能的原因是由于添加卡拉胶后麦汁中的杂质减少，吸附在酵母表面杂质也减少了，酵母活力增强，使发酵速度加快，并提高了酵母的双乙酞还原能力，从而缩短了发酵时间。此外，使用卡拉胶澄清的麦汁进行发酵后，排出的沉淀物明显显致密，从而在一定程度上降低了酒损。

（3）助滤剂对成酒质量的影响

表7成品酒的理化指标

分别对添加了助滤剂和未添加助滤剂澄清的麦汁酿制的成品啤酒进行常规指标分析，结果见表7所示。由表可知，助滤剂对啤酒的理化指标无不良影响，各项指标均优于国家标准。

（4）助滤剂对非生物稳定性的影响

分别对添加了助滤剂澄清和未添加助滤剂澄清的麦汁酿制的成品啤酒进行保质期的测定。试验方法：成品啤酒在60℃热水浴中保持24h，待冷却到室温，然后放入0℃的酒精水中保持24h，如此重复冷、热处理，直至浊度为大于2EBC单位。每一试验周期相当于保质期35天。试验结果见表8所示。

由表8可知，使用添加助滤剂澄清的麦汁酿制的成品啤酒，与不添加助滤剂的相比，啤酒的保质期明显地延长，啤酒的非生物稳定性得到显著地提高。

表8成品酒浊度变化

Claims (1)

1.一种用于液体滤清的角叉胶复配助滤剂的制备方法，其特征在于：

（1）Kappa型角叉胶粉碎干燥，干燥程度为8%，过120目筛；

（2）Iota型角叉胶粉碎干燥，干燥程度为8%，过120目筛；

（3）单宁粉碎干燥，干燥程度为8%，过120目筛；

（4）硅胶粉碎干燥，干燥程度为7%，过120目筛；

（5）皂土粉碎干燥，干燥程度为8%，过120目筛；

（6）壳聚糖粉碎干燥，干燥程度为6%，过120目筛；

（7）在混合机的料罐中，按重量份，加入1000份Kappa型角叉胶粉末，120份Iota型角叉胶粉末，50份单宁粉末，80份硅胶粉末，40份皂土粉末，40份壳聚糖粉末，进行混合，混合半小时的时间，期间加入含水率20%的40份糊精；

（8）混合机混合均匀后，混料进行干燥，干燥程度为8%，混料再次过100目筛；

（9）给料到压片机制粒，压片压力30kN，压力直径5mm，填充深度6mm，片剂厚度5mm，在压片成型过程中，需要在模具中放少量甘油，这样压出来的颗粒表面光滑，容易从模具中脱出；

（10）检查片剂的成型情况，检测产品的助滤效果；

（11）合格产品包装。