CN108948783A - 蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法 - Google Patents

蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法 Download PDF

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Abstract

蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法，将茎叶分离后的蓼蓝叶放入微波杀青机杀青；蓼蓝叶进行自然干燥，将发酵促进剂均匀喷洒在蓼蓝叶面上；将蓼蓝叶放入脉冲固态发酵反应器，先做厌氧发酵，待其温度自然升高到40～60℃时，开启压力脉冲注入潮湿空气，空气湿度为65％～90％，脉冲峰值为0.2～0.3Mpa、脉冲谷值为0.05～0.15Mpa，脉冲周期为30～120分钟，发酵至不再自行升高温度为止；再经过微波烘干机烘干。本发明采用微波快速杀青，微波杀青后的蓼蓝叶自然干燥即可，对气候、场地无要求。同时发酵前在蓼蓝叶喷洒发酵促进剂可缩短发酵期、提高色素含量，配合脉冲固态发酵反应器使发酵时间大幅缩短，发酵质量可控。整个生产过程没有水排放，对环境友好。

Description

蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法
技术领域
本发明涉及天然植物提取、微生物发酵领域，尤其涉及一种蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法。
背景技术
化学染料的生产属于高污染行业，这涉及整个产业链的污染。化学染料源于石油，石油提炼产物在生产化学染料中间体如H酸等对环境的污染十分严重，发达国家已不再生产化学染料中间体，同时由化学染料中间体合成化学染料过程中也是高污染、高碳排放。而植物染料源于种植，种植过程中吸收二氧化碳才能进行光合作用，这与化学染料生产排放二氧化碳是相反的过程，因此植物染料更加低碳、环保。
蓼蓝作物适合种植的地域广泛，对土壤要求不高，并且由于生长速度超过杂草，在杂草还未长出时，蓼蓝作物已经覆盖整个生长地域，因此可免除除草剂的使用。蓼蓝作物也比菘蓝的虫害少，尤其是在特定的种植条件下可避免虫害的侵蚀，可避免农药的使用，因此更加安全。蓼蓝是一种主要的天然蓝色植物染作物，蓼蓝叶色素含量高。但国内沿袭的是传统的加水浸泡发酵生产方式，发酵结束后一般加入海螺会或石灰用以沉淀分离色素，这种生产方式的效率低，同时提取后的残液含有碱性的蓝色液体，当小规模生产时对环境危害不大，但大规模批量生产时会产生大量的碱性蓝色废水，废水呈碱性，不能直接回灌农田，对周围环境危害较大，属于不可持续的生产方式。
在古代也有采用堆渥的干发酵法，是将叶片自然晒干，再晒水、堆成垛做自然发酵，一般需要2～3个月。晾晒需要靠天气、风力，阴雨季节、大风气候或地域都不适合晾晒加工。同时也需要大面积的晾晒场所，需要人工看护。并且发酵过程的温度、湿度也很难控制，干发酵法的质量很难保证，干发酵法在国内逐渐被淘汰。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法，将蓼蓝叶制成天然植物染料，用以代替目前常用的化学染料，避免了化学染料生产过程的毒害、环境污染。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法，具体方法如下：
1)在蓼蓝未开花前收割成熟的蓼蓝，整株距地3cm以上高度收割，将收割的整株蓼蓝做茎叶分离，分离后的蓼蓝叶放入微波杀青机杀青；
2)微波杀青后的蓼蓝叶进行自然干燥，将发酵促进剂配制成质量浓度为1％～5％的水溶液，再均匀喷洒在干燥后的蓼蓝叶面上，使蓼蓝叶含水率在50％～65％；
3)将含有发酵促进剂的蓼蓝叶放入脉冲固态发酵反应器，先做厌氧发酵一段时间，待其温度自然升高到40～60℃时，开启压力脉冲注入潮湿空气，注入空气湿度为65％～90％，脉冲峰值为0.2～0.3Mpa、脉冲谷值为0.05～0.15Mpa，脉冲周期为30～120分钟，发酵至蓼蓝叶不再自行升高温度为止；
4)将发酵后的蓼蓝叶再经过微波烘干机烘干，烘干后的蓼蓝叶经过粉粹制成染料粉末或直接压实成为固体植物染料，成品植物染料含水率低于3％。
在上述步骤3)中控制脉冲固态发酵反应器的空气进气量，使发酵物的含水率保持在50％～65％之间。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用微波快速杀青，微波杀青后的蓼蓝叶自然干燥即可，对气候、场地无要求。同时发酵前在蓼蓝叶喷洒发酵促进剂可缩短发酵期、提高色素含量，配合脉冲固态发酵反应器使发酵时间大幅缩短，发酵质量可控。整个生产过程没有水排放，对环境友好。
2)本发明属于天然植物提取、微生物发酵，是采用高效环保的固态发酵生产方式生产的天然植物色素，属于一种安全、清洁、环保的规模化生产方式。生产的天然植物染料可代替部分化学合成染料，以减少石油化学染料生产、及化学印染厂生产过程对环境的污染。
3)采用微波杀青配合高效固态发酵设备对蓼蓝叶做快速发酵，避免了常规水体浸泡造成的潜在废水污染，没用生产用水，没有废水排放。本发明的蓝色植物染料生产方法的生产周期短，生产质量可控，是一种适合大规模生产的清洁、环保的生产方式。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明，但本发明的实施范围不仅仅限于下述的实施例。
蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法，具体方法如下：
1)在蓼蓝未开花前适时收割成熟的蓼蓝，整株距地3cm以上高度收割，留根、留茬以便蓼蓝后续继续生长。将收割的整株蓼蓝做茎叶分离，分离后的蓼蓝叶在4小时内放入微波杀青机杀青。
2)微波杀青后的蓼蓝叶进行自然干燥，不必经大面积的晾晒场所，即可晒干也可自然阴干。向干燥成蓝黑色的蓼蓝叶粉碎后加入发酵促进剂，将发酵促进剂配制成质量浓度为1％～5％的水溶液，再均匀喷洒在干燥后的蓼蓝叶面上，使蓼蓝叶含水率在50％～65％。
3)将含有发酵促进剂的蓼蓝叶放入脉冲固态发酵反应器，先做厌氧发酵一段时间，待其温度自然升高到40～60℃时，开启压力脉冲注入潮湿空气，注入空气湿度为65％～90％，脉冲峰值为0.2～0.3Mpa、脉冲谷值为0.05～0.15Mpa，脉冲周期为30～120分钟，发酵至蓼蓝叶不再自行升高温度为止，即不再自行发酵、发热；
蓼蓝叶发酵时自然升温速度较快，可达每小时2℃，过高的温度会使色素含量减少，因此在发酵的过程中设备自动检测物料温度，当温度升高到设定值(40～60℃)时，自动开启注入或排出空气予以降温。
4)将发酵后的蓼蓝叶再经过微波烘干机烘干，以杀灭残留的发酵菌群。烘干后的蓼蓝叶经过粉粹制成染料粉末或直接压实成为固体植物染料，成品植物染料含水率低于3％。
在上述步骤3)中控制脉冲固态发酵反应器的空气进气量，使发酵物的含水率保持在50％～65％之间。
实施例一：蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料
选择晴天，在蓼蓝未开花前适时收割成熟的蓼蓝，整株距地3cm以上高度收割，收割时注意留根，以便蓼蓝后续继续生长。将收割的整株蓼蓝做茎叶分离，分离后的蓼蓝叶立即放入微波杀青机杀青。杀青后的蓼蓝叶自然晾干，将干燥成蓝黑的蓼蓝叶粉碎后加入发酵促进剂LB，发酵促进剂LB配制成3％的水溶液，再均匀喷洒在蓼蓝叶面上，使蓼蓝叶含水率在65％。
将含有发酵促进剂的蓼蓝叶放入脉冲固态发酵反应器。先做厌氧发酵一段时间，待其温度自然升高到50℃时，开启压力脉冲注入潮湿空气，注入无菌空气湿度75％，脉冲峰值0.2MPa，脉冲谷值在0.1MPa，脉冲周期60分钟，脉冲固态发酵反应器自动检测物料温度，当温度升高至50℃时自动开启注入或排出空气予以降温。物料在脉冲固态发酵反应器中发酵至蓼蓝叶不再自行升高温度为止，即不再自行发酵、发热。
发酵后的蓼蓝叶再经过微波烘干机烘干，以杀灭残留的发酵菌群。烘干后的蓼蓝叶经过粉粹制成染料粉末或直接压实成为固体植物染料，成品植物染料含水率低于3％。
实施例二：蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料
选择晴天，使用第二茬蓼蓝，在蓼蓝未开花前适时收割成熟的蓼蓝，整株距地3cm以上高度收割，收割时注意留根，以便蓼蓝后续继续生长。将收割的整株蓼蓝做茎叶分离，分离后的蓼蓝叶立即放入微波杀青机杀青。杀青后的蓼蓝叶自然晾干，将干燥成蓝黑的蓼蓝叶粉碎后加入发酵促进剂LB，发酵促进剂LB配制成5％的水溶液，再均匀喷洒在蓼蓝叶面上，使蓼蓝叶含水率在65％。
将含有发酵促进剂的蓼蓝叶放入脉冲固态发酵反应器。先做厌氧发酵一段时间，待其温度自然升高到50℃时，开启压力脉冲注入潮湿空气，注入无菌空气湿度80％，脉冲峰值0.3MPa，脉冲谷值在0.15MPa，脉冲周期40分钟。采用较高的温度固态发酵可大幅缩短生产时间。脉冲式固态生物发酵器自动检测物料温度，当温度升高至50℃时自动开启注入或排出空气予以降温。物料在脉冲固态发酵反应器中发酵至蓼蓝叶不再自行升高温度为止，即不再自行发酵、发热。
发酵后的蓼蓝叶再经过微波烘干机烘干，以杀灭残留的发酵菌群。烘干后的蓼蓝叶经过粉粹制成染料粉末或直接压实成为固体植物染料，成品植物染料含水率低于3％。
实施例三：蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料
选择晴天，在蓼蓝未开花前适时收割成熟的蓼蓝，整株距地3cm以上高度收割，收割时注意留根，以便蓼蓝后续继续生长。将收割的整株蓼蓝做茎叶分离，分离后的蓼蓝叶立即放入微波杀青机杀青。杀青后的蓼蓝叶自然晾干，将干燥成蓝黑的蓼蓝叶粉碎后加入发酵促进剂LB，发酵促进剂LB配制成2％的水溶液，再均匀喷洒在蓼蓝叶面上，使蓼蓝叶含水率在60％。
将含有发酵促进剂的蓼蓝叶放入脉冲固态发酵反应器。先做厌氧发酵一段时间，待其温度自然升高到40℃时，开启压力脉冲注入潮湿空气，注入无菌空气湿度65％，脉冲峰值0.25MPa，脉冲谷值在0.05MPa，脉冲周期90分钟。采用较低的发酵温度，可提高含蓝色素较低的蓼蓝叶的制成率。脉冲固态发酵反应器自动检测物料温度，当温度升高至40℃时自动开启注入或排出空气予以降温。物料在脉冲固态发酵反应器中发酵至蓼蓝叶不再自行升高温度为止，即不再自行发酵、发热。
发酵后的蓼蓝叶再经过微波烘干机烘干，以杀灭残留的发酵菌群。烘干后的蓼蓝叶经过粉粹制成染料粉末或直接压实成为固体植物染料，成品植物染料含水率低于3％。

Claims (2)

1.蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法，其特征在于，具体方法如下：
1)在蓼蓝未开花前收割成熟的蓼蓝，整株距地3cm以上高度收割，将收割的整株蓼蓝做茎叶分离，分离后的蓼蓝叶放入微波杀青机杀青；
2)微波杀青后的蓼蓝叶进行自然干燥，将发酵促进剂配制成质量浓度为1％～5％的水溶液，均匀喷洒在干燥后的蓼蓝叶面上，使蓼蓝叶含水率在50％～65％；
3)将含有发酵促进剂的蓼蓝叶放入脉冲固态发酵反应器，先做厌氧发酵一段时间，待其温度自然升高到40～60℃时，开启压力脉冲注入潮湿空气，注入空气湿度为65％～90％，脉冲峰值为0.2～0.3Mpa、脉冲谷值为0.05～0.15Mpa，脉冲周期为30～120分钟，发酵至蓼蓝叶不再自行升高温度为止；
4)将发酵后的蓼蓝叶再经过微波烘干机烘干，烘干后的蓼蓝叶经过粉粹制成染料粉末或直接压实成为固体植物染料，成品植物染料含水率低于3％。
2.根据权利要求1所述的蓼蓝叶高效固态发酵生产植物染料的方法，其特征在于，在上述步骤3)中控制脉冲固态发酵反应器的潮湿空气进气量，使发酵物的含水率保持在50％～65％之间。
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