CN107828544A - 一种高效安全洗涤剂的环保酵素的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效安全洗涤剂的环保酵素的生产方法,其过程为:1)原料的准备:2)初次自然发酵:3)酵母种子液的制作:4)二次改良发酵:5)将二次改良发酵的发酵液经板框压滤机过滤,弃去滤饼,获得澄清的环保酵素精华液。本发明在培养基质中引入非果蔬类的蛋白原料原料豆粕和茶籽饼,发酵周期缩短为原来的0.3‑0.5倍,酶活力提高了2‑6倍,有机酸水平提高了1‑3倍。生物表面活性剂的引入,大大强化和优化了洗涤功效。生物活性成分的引入,使产品具备了更好的皮肤护理功能。本发明彻底消除了以往酵素产品的难闻的酸味,改良了产品品质。大幅度提高农产品废弃物资源的经济附加值。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保酵素的生产方法,特别是涉及以火龙果、食糖天然豆粕、茶籽饼为主体生产高效安全洗涤剂的一种高效安全洗涤剂的环保酵素的生产方法,属洗涤用品生产技术领域。
背景技术
酵素的原意指酶,是特定的生化专业词汇。目前流行的酵素说法源于日本,原指以小麦、米胚芽和大豆等植物原料,用乳酸菌或酵母发酵所制成的发酵食品,现在我国主要指以各种蔬菜水果为原料,通过微生物发酵得到的综合产物,多以液体形态出现,已不等同于原有的酶含义。酵素中主要含有酶、维生素、矿物质和有机酸等次生代谢产物,目前作为保健饮料较为普遍。
由于酵素中有蛋白质酶、脂肪酶、淀粉酶等组份,对各自的底物能分别消化分解,同时其中的多种有机酸也有去污功能,还具有一定的抑菌消炎、保护皮肤等功效,因此酵素有一定的去污保洁作用。天然发酵的酵素不含人工添加的化学成分,对皮肤刺激性小,作为家用洗涤用品更为安全。用残次水果和蔬菜为主要原料,加上一定量的糖进行自然发酵制成环保酵素作为洗涤用品,既可以有效利用残次果蔬,减少农业废弃物数量,还可以生产安全环保的天然洗涤用品,减少化学洗涤剂的用量。
但是目前国内外作为洗涤用品的环保酵素的制作方式基本上沿用了食用酵素的生产方式,原料的选择局限于水果和蔬菜,底物氮源不足,产酶量少,酶活性不高。有机酸虽然有去污能力,但没有特定的疏水基团,不具备起泡性、乳化性、悬浮性、分散性,这些缺陷都制约了环保酵素作为洗涤用品的功效。因此,寻找有效的农林产品作原料并研发特定的生产工艺,制作安全高效果的洗涤剂类环保酵素很有必要。
目前市场上出售的各种洗涤剂多是人工合成的有机化合物,如洗衣剂、洗发剂、厨房用洗涤剂等的主要成分是阴离子表面活性剂、磺酸盐、硫酸盐或盐酸盐的碳氢化合物,这类清洁剂对人的皮肤和黏膜有刺激性,可引起化学性眼结膜炎,如误服可引起消化道及黏膜刺激症状。化学洗涤剂含磷量较高,洗涤后废水流入江河湖泊,引起水体富营养化。另外高磷洗涤剂对皮肤有直接的刺激作用,可引发多种皮肤病。因此,现在许多国家对洗涤剂作了禁磷、限磷的规定,提倡使用无磷洗涤剂。
发明内容
本发明的目的,就是以火龙果、火龙果皮为主要原料,以食糖、茶籽饼、豆粕为辅料,采用特定的发酵工艺,生产出一种去污力强、杀菌效果好、对人体皮肤有护理作用、对环境污染小的的高效环保酵素洗涤剂。
本产品组成原料之一为火龙果。火龙果肉含抗氧化剂花青素较多,特别是含一般蔬果中较少有的植物性白蛋白,其独特的解毒、美白护肤功效越来越被人们所认识,经发酵后进入酵素液中,有良好的护肤作用。另外红心火龙果肉多味甜,含糖量高,它和作为原料用的食糖一起可提供充足的发酵底物碳源。
火龙果皮占据火龙果重量的40%,平时作为生活废弃物,对环保不利。火龙果皮中的果胶类物质是一种的膳食纤维,具有良好的凝胶特性和安全性,因此被作为生物性增稠剂、稳定剂、乳化剂,已被用于日用化工工业中,其溶解性、乳化性、配伍性、抑菌性能都对产品性能有很好改善作用。
火龙果皮中的黄酮是天然色素,有抗氧化、抗病毒等诸多药理作用及功效。此外,黄酮类化合物的抗氧化功能与抗菌性,与一些外源性抗氧化剂相比,具有无毒、安全和来源广等特点。
本产品组成原料之二为茶籽饼。茶籽榨油后的饼粕含茶皂素十分丰富。但长期以来, 茶籽饼基本上被废弃不用。茶籽饼经发酵后其中的茶皂素进入酵素液。
茶皂素是一种生物表面活性剂,具有亲水性能的糖体和疏水性的皂甙元, 所以它是一种性能优良的天然非离子型表面活性剂, 具有良好的乳化、分散、发泡、润湿等表面活性作用, 在洗涤剂中与其它组份复配后的茶皂素特别适合于含天然蛋白质的丝、毛 、发、羽绒等物的洗涤。茶皂素是制备水包油(O/W)型乳化洗涤液的良好乳化剂,含茶皂素的洗涤剂乳液颗粒小,分散均匀,稳定性好,且乳化效果不受水质硬度的影响。此外,由于茶皂素易被降解为无害物质, 因而这种洗涤不会污染环境。茶皂素还对污水中的重金属离子优很好的去除性能。
经实验证明含茶皂素的系列皮肤用洗涤品具有浅部抗菌作用, 它对湿疹、荨麻疹、夏日皮炎等多种皮肤疾患均有疗效。
我国茶籽饼资源丰富, 但目前利用率却极低, 因而开发含茶皂素洗涤剂, 可提高茶籽的综合利用能力。
第三种辅料是豆粕。豆粕是一种富含大豆蛋白的农产品加工副产物,在酵素的生物发酵中可以作为良好的氮源,能使发酵水平大大提高,酶的活力和生成量显著提高。此外,豆粕中富含的卵磷脂是磷脂中的一种,可作为天然乳化剂应用于日用化工行业中。
一般的酵素发酵都采用天然发酵,不人工接入特定菌种,最终的产品由于含大量有机酸而有一股刺鼻的酸味。因此,本发明在天然发酵的基础上,人工接入酿酒酵母,从而形成了乙醇、乳酸乙酯、乙酸乙酯、异戊醇、琥珀酸二乙酯、棕榈酸乙酯等芳香成分,可成功去除酸味。
本发明提供一种高效安全洗涤剂的环保酵素的生产方法:
1. 原料的准备:挑选新鲜、干净的火龙果(不能有腐烂部分),用干净的自来水漂洗,除去表面的灰尘和沙子,将果肉与果皮剥离,果肉切成大约2-4mm厚、10-20mm见方的小块状薄片,将果皮用水果打浆机加工成直径为1-3mm的颗粒状,将豆粕及茶籽粕分别用粉碎机至50-200目的颗粒,粗白砂糖及食盐用紫外灭1-3h。外接菌种为果酒专用酵母,由湖北安琪酵母股份有限公司生产。
原料按配比进行称量,配比如下:火龙果皮10-20%、火龙果肉10-20%、豆粕5-10%、籽粕5-10%、粗白砂糖20-30%、食盐0.2-1.0%。
2.初次自然发酵:将以上原料混合后称重,加入到原料总重量2-5倍的无菌水中,充分混合均匀,分装入体积为10-50L的干净玻璃容器中,加上有单向排气阀的盖子密封,放置室内避光处,室温控制在15-35℃之间,利用环境中及物料中微生物进行初次自然发酵,时长40-60天。
3.酵母种子液的制作:将购得的活性干酵母接入斜面培养基上,在30℃恒温培养箱中培养48h,待生长良好后,4℃保存备用。挑取一环活化后的斜面菌种,接入装有种子培养基的三角瓶中,8层纱布封口,在30℃恒温培养箱中静置培养,镜检应细胞形态均匀,菌数达到108/L个以上,获得酵母种子液,备用。
斜面活化培养基配方(g/L):葡萄糖20.0,酵母粉10.0,蛋白胨20.0,琼脂10.0,蒸馏水,pH值6.0, 0.15MPa灭菌15min。
种子培养基配方:葡萄糖20.0,酵母粉10.0, (NH4)2SO4 3.5, KH2PO4 2.0,硫胺素1.5mg/L,蒸馏水,pH值6.0, 0.15MPa灭菌15min。
4.二次改良发酵:将初次自然发酵完成后发酵液的经100目滤布进行过滤,去除滤渣,将滤液重新加入发酵罐,并在25-35 ℃、pH 3.0-4.5条件下接种加入滤液体积1-5%的酵母菌种子液,然后静置发酵30-50d,进行改良型后发酵,使发酵液产生清香味,彻底消除了刺激性酸味。
5.将二次改良发酵的发酵液经板框压滤机过滤,弃去滤饼,获得澄清的环保酵素精华液。
本发明的主要创新点为:
1.使用了蛋白类原料。目前社会上流行的环保酵素的制作方式模仿了食用酵素的粗放工艺,仅仅将各种水果、蔬菜加糖后自然发酵后产生,对发酵原料(底物)未作选择,有很大的盲目性,尤其是没有加入蛋白原料,致使氮源严重不足,微生物生长和代谢缓慢,生产周期长,产酶量少。本发明在培养基质中引入非果蔬类的蛋白原料原料豆粕和茶籽饼,使得发酵底物的碳氮比适中,多种微生物发酵旺盛,发酵周期缩短为原来的0.3-0.5倍,酶活力提高了2-6倍,有机酸水平提高了1-3倍。
2.生物表面活性剂的引入,大大强化和优化了洗涤功效。洗涤剂产品主要特征就是富含表面活性组分,使得产品具有发泡性、悬浮性、疏水性等物理性能,以产生良好的去污功能。但传统的环保酵素作为洗涤剂时仅靠酶与有机酸进行生化去污,不具备表面活性功能,因此去污功能有限。本发明产品中富含了多种生物表面活性剂,如火龙果皮中的果胶及豆粕中的卵磷脂在发酵后进入酵素液后,起到悬浮剂作用,使功能组分在液相中分散均匀,同时起到发泡剂的作用。茶皂素和卵磷脂是一种天然非离子型表面活性剂, 具有良好的乳化、分散、发泡、润湿等表面活性作用,能显著降低表面张力,具有乳化、增溶、发泡、洗涤去污等一系列表面性能,特别适合含天然蛋白质的丝、毛 、发、羽绒等物的洗涤。它们在乳化过程中形成的乳液颗粒小,分散均匀,稳定性好,且乳化效果不受水质硬度的影响。这些生物表面活性剂可在极端的温度和酸碱条件下使用,能耐 在75-90℃高温下至少可耐热140h,且生物表面活性剂在 p H 值为 5.5-12 时也都十分稳定。
生物活性成分的引入,使产品具备了更好的皮肤护理功能。火龙果皮中的黄酮类和花青素等组分在发酵过程中充分释放到发酵液中,使得酵素液有独特的解毒、美白护肤功效,茶籽饼中释放出来的茶皂素对湿疹、荨麻疹、夏日皮炎等多种皮肤疾患均有疗效,还具有修复创口、抑制各类真菌、增加皮肤光滑性等护理功能。
3.独特的安全性和环保性。化学洗涤用品所用的洗涤去污成分对人体有不同程度的毒害,而且随洗涤用水排出后的难以自行行分解,造成二次污染。本发明产品的所有去污组分包括酶、有机酸、果胶、茶皂素、卵磷脂等均为对人体无害,又是可降解成分,洗涤后的污水还可用于肥田等综合利用,其中茶皂素还能有效去除环境中的重金属,是环境友好型产品,这方面是一般化学合成的洗涤剂难以匹敌的。
4.发酵工艺的创新。传统的酵素发酵均是依靠环境中的微生物一次性自然发酵,这些微生物以产酸细菌为主,胞外代谢产物多为各类有机酸,组分单一,气味刺鼻。本发明采用了自然发酵与二次接种发酵相结合的工艺,在二次发酵中接入酿酒酵母,产生了醇、酯等多种芳香类物质,丰富了洗涤组分,彻底消除了以往酵素产品的难闻的酸味,改良了产品品质。
5.可大幅度提高农产品废弃物资源的经济附加值。传统的食用酵素采用的原料为优质新鲜的水果和蔬菜、食糖等,成本较高。而本发明的环保酵素产品作为洗涤用品的对原料要求不高,可以利用外形不佳、部分破损的残次火龙果以及豆粕、茶籽粕等农产品废弃物,生产成本很低,产出产品性能好。
具体实施方式
原料的准备:挑选新鲜、干净的红心火龙果,用干净的自来水漂洗,除去表面的灰尘和沙子,将果肉与果皮剥离,果肉切成大约大约3mm厚、15mm见方的小块状薄片,将果皮用水果打浆机加工成直径为2mm的颗粒状,将豆粕及茶籽粕分别用粉碎机至100目的颗粒,粗白砂糖及食盐用紫外灭2.5h。
外接菌种:果酒专用酵母,由湖北安琪酵母股份有限公司生产。
按配比进行称量,配比如下:火龙果皮15%、火龙果肉15%、豆粕10%、籽粕5%、粗白砂糖25%、食盐0.3%。
初次自然发酵:将以上原料混合后称重,加入到原料总重量2-5倍的无菌水中,充分混合均匀,分装入体积为10-50L的干净玻璃容器中,加上有单向排气阀的盖子密封,放置室内避光处,室温控制在10-35℃之间,利用环境中及物料中微生物进行初次自然发酵,时长40-60天。
酵母种子液的制作:将购得的活性干酵母接入斜面培养基上,在30℃恒温培养箱中培养48h,待生长良好后,4℃保存备用。挑取一环活化后的斜面菌种,接入装有种子培养基的三角瓶中,8层纱布封口,在30℃恒温培养箱中静置培养,镜检应形态均匀,菌数达到108/L个以上,获得酵母种子液,备用。
以上过程的培养基的制作按一下方式:
斜面活化培养基配方(g/L):葡萄糖20.0,酵母粉10.0,蛋白胨20.0,琼脂10.0,蒸馏水,pH值6.0, 0.15MPa灭菌15min。
种子培养基配方:葡萄糖20.0,酵母粉10.0, (NH4)2SO4 3.5, KH2PO4 2.0,硫胺素1.5mg/L,蒸馏水,pH值6.0, 0.15MPa灭菌15min。
二次改良发酵:将初次自然发酵完成后发酵液的经100目滤布进行过滤,去除滤渣,将滤液重新加入发酵罐,并在30℃、pH3.5条件下接种加入滤液体积3%的酵母菌种子液,然后静置发酵45d,进行改良型后发酵,使发酵液产生清香味,彻底消除了刺激性酸味。
将二次改良发酵的发酵液经板框压滤机过滤,弃去滤饼,获得澄清的环保酵素精华液。
Claims (1)
1.一种高效安全洗涤剂的环保酵素的生产方法,其特征在于:
1)原料的准备:挑选新鲜、干净的火龙果,用干净的自来水漂洗,除去表面的灰尘和沙子,将果肉与果皮剥离,果肉切成大约2-4mm厚、10-20mm见方的小块状薄片,将果皮用水果打浆机加工成直径为1-3mm的颗粒状,将豆粕及茶籽粕分别用粉碎机至50-200目的颗粒,粗白砂糖及食盐用紫外灭1-3h;外接菌种为果酒专用酵母,由湖北安琪酵母股份有限公司生产;原料按配比进行称量,配比如下:火龙果皮10-20%、火龙果肉10-20%、豆粕5-10%、籽粕5-10%、粗白砂糖20-30%、食盐0.2-1.0%;
2)初次自然发酵:将以上原料混合后称重,加入到原料总重量2-5倍的无菌水中,充分混合均匀,分装入体积为10-50L的干净玻璃容器中,加上有单向排气阀的盖子密封,放置室内避光处,室温控制在15-35℃之间,利用环境中及物料中微生物进行初次自然发酵,时长40-60天;
3)酵母种子液的制作:将购得的活性干酵母接入斜面培养基上,在30℃恒温培养箱中培养48h,待生长良好后,4℃保存备用;挑取一环活化后的斜面菌种,接入装有种子培养基的三角瓶中,8层纱布封口,在30℃恒温培养箱中静置培养,镜检应细胞形态均匀,菌数达到108/L个以上,获得酵母种子液,备用;斜面活化培养基配方(g/L):葡萄糖20.0,酵母粉10.0,蛋白胨20.0,琼脂10.0,蒸馏水,pH值6.0, 0.15MPa灭菌15min;种子培养基配方:葡萄糖20.0,酵母粉10.0, (NH4)2SO4 3.5, KH2PO4 2.0,硫胺素1.5mg/L,蒸馏水,pH值6.0,0.15MPa灭菌15min;
4)二次改良发酵:将初次自然发酵完成后发酵液的经100目滤布进行过滤,去除滤渣,将滤液重新加入发酵罐,并在25-35 ℃、pH 3.0-4.5条件下接种加入滤液体积1-5%的酵母菌种子液,然后静置发酵30-50d,进行改良型后发酵,使发酵液产生清香味,彻底消除了刺激性酸味;
5)将二次改良发酵的发酵液经板框压滤机过滤,弃去滤饼,获得澄清的环保酵素精华液。
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