CN1908071A - 在紫甘薯生产无水酒精的过程中提取红色素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是在用紫甘薯为原料生产无水酒精的过程中提取紫甘薯红色素。在200610010898.6专利申请(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取无水酒精的方法)所阐述的工艺中，由紫甘薯薯渣改为直接用紫甘薯为原料生产无水酒精。在物料发酵后，用UF超滤和NF纳滤的膜组合体，从发酵醪中分离出紫甘薯红色素，再用脱色后的发酵醪生产无水酒精。用本发明的方法，可以使紫甘薯红色素的提取率由原来的30～40％提高到90％，由于使原来生产红色素和无水酒精两个产品重复的工艺合二为一，较大地提高了生产效率和降低能源消耗。

Description

在紫甘薯生产无水酒精的过程中提取红色素的方法

技术领域

本发明涉及天然色素与酒精领域，具体地说就是用紫甘薯为原料生产无水酒精的过程中提取紫甘薯红色素。在200610010898.6专利申请(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取无水酒精的方法)所阐述的工艺中，把紫甘薯薯渣为原料，改为直接用紫甘薯生产无水酒精。在紫甘薯糖化液发酵后，用UF超滤和NF纳滤的膜组件，从发酵醪中分离出紫甘薯红色素，再用脱色后的发酵醪生产无水酒精。

背景技术

虽然云南不能象北方粮食主产区，用玉米为原料生产无水酒精。但云南温暖湿润，特别适合种植薯类作物，因此，在西南大部分地区历来有用薯类作物酿酒的习惯。在200610010898.6专利申请阐述的工艺中，尽管是采用提取红色素后的紫甘薯薯渣生产无水酒精，但因传统生产紫甘薯红色素的工艺(如发明专利申请200610010637.4所采用的工艺方法)，多采用酸液浸提紫甘薯碎片的方法，色素提取率十分低下(约30～40％)。用这些紫甘薯薯渣生产无水酒精的过程中，剩余的色素严重污染各生产工序，使产出的无水酒精也带红色。虽然国标(GB678-1990)对无水酒精的颜色没有限制，但仍会对酒精销售产生不良影响。由于传统提取紫甘薯红色素工艺效率低下，色素资源浪费严重。同时，也加大了企业的生产成本，造成能源和人力的浪费。

发明内容

本发明根据200610010898.6专利申请(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取无水酒精的方法)在实际应用中，必须对发酵后的发酵醪进行脱色的要求，直接用紫甘薯生产无水酒精。在发酵醪经过MF微滤膜回收酵母菌后，在发酵醪蒸馏酒精前，用UF超滤、NF纳滤膜组件，从中分离出紫甘薯红色素。再用脱色后的发酵醪生产出无色、无味的无水酒精。如按一般天然色素生产企业所采用的传统浸提工艺方法生产紫甘薯红色素，他们是把紫甘薯切成1～2mm厚的碎片，然后在酸液中浸泡1.5小时，得到色价仅为18.2的紫甘薯红色素液，其固体物质高达52.7％，且有较大甘薯味。这种方法不仅造成色素资源浪费，而且严重影响紫甘薯红色素品质。紫甘薯因含果胶比较多(2～3％)，色素和淀粉在细胞壁和果胶的厚厚包裹下，很难在酸液的浸泡下释放出来。把紫甘薯切成1～2mm的碎片，其细胞破壁率只有20～30％。所以，采用传统浸提工艺方法生产紫甘薯红色素，其色素提取率仅为30～40％。而国外公布的发酵法制取紫甘薯红色素的方法，则要先将紫甘薯蒸熟、冷却、粉碎，再与大米混合发酵8天，才提取紫甘薯红色素。该发酵法因未经实验，无法判断其可行性。但因其要将紫甘薯蒸熟后冷却粉碎，就可以判断该工艺在蒸熟紫甘薯的过程中，已经造成色素损失。大家知道紫甘薯红色素主要成分是富含营养的花青素。而花青素在高热下大部分分解，丧失营养作用。采用本发明提取紫甘薯红色素，应用200610010898.6专利申请的酶和蒸汽喷射液化技术，使紫甘薯细胞壁和果胶在酶和蒸汽喷射器分解和高压剪切力的作用下，迅速分解液化，色素伴随淀粉大量释放出来。使紫甘薯红色素的提取率由原来的30～40％提高到80％以上。并避免因高温蒸熟紫甘薯，对紫甘薯红色素的损坏。200610010898.6专利申请生产无水酒精，是采用全糖液发酵。当紫甘薯淀粉充分糖化后进行固液分离。固液分离得到的一次固体物用5％酸液浸泡，可以回收5～10％的色素，使紫甘薯红色素的提取率达到90％左右。

为实现上述目的，本发明直接用鲜紫甘薯生产无水酒精。如选用紫甘薯干生产无水酒精，在制作紫甘薯干时不能采用太阳暴晒的方法，以免色素损失，必须采用强制通风干燥的方法。

本发明所述在紫甘薯生产无水酒精的过程中提取红色素，是在200610010898.6专利申请的无水酒精生产过程中，从紫甘薯发酵醪中提取紫甘薯红色素。

本发明所述的一次固体物是糖化工序中不被糖化的非淀粉物质，含有部分红色素，通过酸液浸提，可以回收5～10％的红色素。

本发明所述的发酵醪是经过MF微滤膜分离回收酵母菌后的发酵醪。

本发明所述的UF是过滤粒径为5～10nm，截留分子量1000～3000的超滤膜分离组件；NF是过滤粒径为0.1～1.0nm，截留分子量200～1000的纳滤膜分离组件。

本发明所述的MF微滤膜过滤粒径为0.025～10μm。

本发明的优点是：1、使紫甘薯红色素的提取率由原来的30～40％提高到90％。2、由于采用酶和蒸汽喷射器液化技术，避免了国外发酵法高温蒸熟紫甘薯时对花青素的破坏，保证了紫甘薯红色素的质量。3、生产红色素和无水酒精两个产品重复的工艺合二为一，达到事半功倍的效果，较大地提高了生产效率和降低了能源消耗。

具体实施方式

液化工序：将鲜紫甘薯洗净、除杂、粉碎，送入酶分解罐，加黑曲酶1％，用50～55℃的温水浸泡，加水量为1∶0.25～0.3，气体搅动1～2小时。把料液泵入粉浆罐，pH5.0～7.5，温度90～95℃，加入耐高温a-淀粉酶(E.C.3.2.1.1)，加量5～10ug/g，保持时间30分钟。把粉浆泵入液化喷射器，温度100～105℃，粉浆瞬间液化。进入平板换热器，将温度降至40～55℃，泵入糖化醪罐。

糖化工序：糖化醪罐液位90％，pH4.0～4.5，加糖化酶(E.C.3.2.1.3)，加量30～50U/g，糖化时间2.5小时。泵入卧式沉降式离心机进行固液分离，糖液进入发酵罐。分离出来的一次固体物含有较多蛋白质、纤维素和红色素。把一次固体物送入浸泡池，按1∶1的比例加入浓度为5％、温度30～40℃的柠檬酸浸提液，浸泡3小时，泵入卧式沉降式离心机进行固液二次分离。液体泵入色素提取工序，进行色素提取，渗余液返回浸泡池，浸泡一次固体物。固液分离出来的二次固体物经沸腾干燥器干燥后，可做饲料。

发酵工序：紫甘薯糖化液经平板换热器将温度降至30～31℃，调pH3.5～3.8，发酵醪进入势能梯度连续发酵系统的1#发酵罐，液位95％。加入TH-AADY酵母菌，酵母数0.8～1.2亿/ml(体积分数)；2#发酵罐温度为32～33℃，pH3.9～4.2；3～4#发酵罐温度控制在37℃以内，总酸不超过3.5～4.0。发酵醪泵入MF微滤膜分离组件进行分离红色素前的预处理，操作压力为0.01～0.2Mpa。渗余液(酵母菌、胶体、微粒等物质)全部回用至1#发酵罐；渗透液泵入势能梯度连续发酵系统。各罐间更换发酵醪的速度为每小时5～8％。连续发酵系统的总发酵时间比间隙发酵少10小时，平均总发酵时间为55小时。

色素提取工序：预处理后的紫甘薯发酵醪送入NF、UF膜组件，通过NF去除分子量小于红色素的杂质，操作压力为0.5～1.0Mpa。经一次一级二段UF分离，渗透液为色价40.0的清澄纯净的紫甘薯红色素浓缩液。经二次UF浓缩(操作压力为0.1～0.5Mpa)，就可以得到色素含量80％以上的紫甘薯红色素浓缩液。浓缩液经调整PH值到3后，即为紫甘薯红色素浸膏产品；浓缩液经喷雾干燥就可获得色价100以上的紫甘薯红色素干粉产品。渗透液(含酒精11～12％的发酵醪)进入蒸馏工序。单位为体积百分数。

蒸馏工序；脱色后的发酵醪液经与三级精馏塔底产物换热后进入1#精馏塔。1#精馏塔底用一次蒸汽(140～150℃)作再沸器的热源，而塔顶产物则作2#精馏塔的再沸器热源；而2#精馏塔的塔顶产物再作3#精馏塔的再沸器的热源。3#精馏塔的塔顶产物(94～95％酒精)经再沸器加热后，进入渗透蒸发PV膜组件，渗余液为无水酒精(99.5％酒精)，渗透液则返回1#精馏塔。3#精馏塔的塔顶产物经再沸器加热至60～100℃后进入渗透蒸发PV膜组件，膜后压力为500～2000pa  冷凝器温度为15～20℃；各塔底物流经热回收后进入另一组PV组件，渗余液经热回收后进入1#精馏塔，渗透液则经反渗透RO处理后得到可以循环使用的工艺水。酒精单位为体积百分数，其它单位为质量百分数。

Claims (6)

1、在紫甘薯生产无水酒精的过程中提取红色素的方法，其特征是把200610010898.6专利申请中以紫甘薯薯渣为原料，改为直接用紫甘薯生产无水酒精。

2、按权利要求1所述的方法，其特征是紫甘薯糖化液发酵后，用膜分离组件从发酵醪中提取紫甘薯红色素，再用膜分离组件对紫甘薯红色素进行浓缩。

3、按权利要求1所述的方法，其特征是对紫甘薯糖化液进行固液分离，分离出的一次固体物，用酸液浸提出的紫甘薯红色素液，进入膜分离组件分离出紫甘薯红色素浓缩液。

4、按权利要求1所述的方法，其特征是在紫甘薯发酵醪进入UF膜组件提取红色素前，用MF膜分离组件对发酵醪进行预处理，把酵母菌、胶体和微粒等大分子杂质先分离掉。

5、按权利要求1所述的方法，其特征是经过预处理的紫甘薯发酵醪用膜分离组件去除分子量小于红色素的杂质。

6、按权利要求1所述的方法，其特征是用脱色后的紫片薯发酵醪蒸馏酒精。