一种单宁酸的纯化方法技术

常规法生产工业五倍子单宁酸的纯度只有７０－８０％。本发明专利技术一种单宁酸的纯化方法系采用物理方法，对单宁酸进行分离、精制、纯化，包括冷却沉淀、离子交换法分离、溶液的脱色与净化、溶液的萃取精制、色谱法提纯等手段，选择提取分子量在１４００－１７００区段的酿造用单宁酸产品，纯度达９９％以上，颜色为米黄色，以适应酿造工业的需要。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种在啤酒行业中使用的单宁酸的纯化方法。
技术介绍
近年来，五倍子单宁酸在我国啤酒行业得到越来越广泛的应用，国内近百家啤酒厂的使用证明在啤酒生产的不同阶段添加单宁酸，能够提高啤酒的非生物稳定性，延长保质期；同时还可以提高成品啤酒的抗老化性能，改善啤酒的风味。早在1997年，我国有关部门引进了比利时的“葆酿丹”产品，首先用于啤酒麦汁的澄清和发酵液的处理，1998年以后，长春研制的“申通食用单宁酸”和中国林科院的药用单宁酸也陆续在啤酒工业中应用。在此基础上，我们根据啤酒酿造的特殊要求，研究出适合于吸附啤酒蛋白的新一代酿造用单宁酸，主要特点是分子链。经过严格筛选，能够选择性地捕捉啤酒中的不稳定蛋白质，纯度高，颜色浅。酿造用单宁酸是以我国特有的林业资源——五倍子为原料，采用物理方法浸提、精制、提纯及严格的分子筛选，生产出对人体安全的高效稳定剂。由于与其它稳定剂相比使用效果明显，功效高，用量少，可以大幅降低处理成本，所以产品倍受用户欢迎，具有良好的市场前景。
技术实现思路
本专利技术是为了克服上述缺点，提供一种成本低、速度快、纯度高的啤酒用的单宁酸的提纯方法。用水浸提生产的工业五倍子单宁酸是棕色或浅棕色粉末状，它是一种混合物，含有少量糖类、多酚、无机盐、植物色素、蛋白质、脂类等物质。单宁酸分子有较强的极性，易溶解于水和一些有机溶剂中，如酒精、乙酸、乙酸乙酯、甲醇、丙酮等，而不溶解于苯、氯仿、石油醚、二硫化碳等有机溶剂。单宁酸的水溶液表现出半胶体状态，在不同的浓度和温度条件下呈现出不同的分散相，根据这些特性可以将单宁酸进行初步分离。前面列举的单宁酸以外的杂质在发酵酒生产中属于应该被淘汰的物质，含量越少越好，对于啤酒澄清使用的单宁酸纯度要求达到96％。所谓单宁酸的分离，是指用色谱以外的方法对单宁酸进行初步的分离、精制、纯化。也就是将单宁酸与非单宁酸分开，或者将单宁酸分作不同的组分，得到粗分离的单宁酸混合物。目前已研究成熟或得到应用的分离方法有皮粉法，沉淀法、渗析或超滤法、结晶法、溶剂浸提或溶剂沉淀法。有些方法在工业生产中被普遍采用，有的方法从原料中分离出单宁酸的纯度达到95％以上，既使在色谱法得到应用之后，某些方法仍然很有应用价值，仍然需要配合色谱法进行前阶段的处理。1982年Nishizawa将中国五倍子分离出8种化合物，每个分子中含有多个口酰基，水解后得到B-D-葡萄糖和没食子酸，没食子酰基在空气中氧化变性，所以生产单宁酸时尽量避免与空气接触，采用密闭式设备低温短时间操作。分离、提纯单宁酸一般在溶液中进行，经过一系列分离，精制、纯化最终得到纯溶液，再进行浓缩、干燥，制取纯单宁酸产品。本专利技术的单宁酸的提纯方法，包括下列步骤第一步冷却沉淀将水加入到纯度为70-80％的工业单宁酸中，溶解后使浓度达到6-8°Be’，放入沉清罐中，送入冷藏室，冷却澄清，取用上层清液；第二步离子交换法分离先后将上述清液通过阴离子交换树脂、阳离子交换树脂进行离子交换，得到离子交换后的溶液；第三部溶液脱色与净化将离子交换后的溶液通过活性炭和硅胶过滤；第四步溶液的萃取精制溶液萃取操作流程分三个阶段a、将上述过滤后混合溶液与乙酸乙酯溶剂充分混合，使单宁酸从过滤后的混合液溶入该溶剂中，乙酸乙酯重度小，逐渐上升，剩余的过滤后混合溶液比重大，逐渐下降，分为轻重液层；b、将其轻重液层在分离器中进行分离；c、在真空中回收乙酸乙酯，蒸发乙酸乙酯后的单宁酸乙酯液送入到下道工序进行纯化；第五步色谱法纯化蒸出乙酸乙酯后的溶液用乙醇溶解，注入葡萄糖凝胶LH-20柱，用1∶1的乙醇-水溶液反复进行洗脱，然后，进入减压蒸发系统以回收乙醇溶液，剩下的溶质部分即为纯单宁酸导入铝制烘盘烘干，干燥温度150℃，时间2小时，采用万能磨碎机将干燥的固体块状单宁酸磨成粉末状(60-80目)，即为所研制的单宁酸产品。该纯化方法的原理具体如下1.单宁酸水溶液冷却沉淀用水浸提生产的单宁酸含有多种成分和杂质，在精制之前必须经过冷却澄清，否则不但提纯效果难于达到质量要求，同时也会增加处理成本。当单宁酸水溶液遇冷时，较大粒子的布郎运动减慢，进而产生沉淀，单宁酸溶液发生分层，上层为单宁酸胶体分散系，下层为单宁酸胶体部分和粗分散系，其中含有树脂、植物蛋白及淀粉等，采用倾析法或离心法可以将沉淀分开，制取酿造用单宁酸取用冷却后的上层清液，澄清操作最好在冷藏室中进行，将五倍子浸提液放入沉清罐中，送入冷藏室，恒温冷却，若干时间后，即可达到分层目的。对于小批量产品试制亦可采用冷却罐方式进行冷却。首先将五倍子浸提液放入特制的冷却罐中，在不断搅拌下被冷却到设定温度，用泵送到澄清罐中澄清，上层清液用于制取酿造用单宁酸，下层沉淀物可水解制造没食子酸。冷却罐和澄清罐应采有不锈钢材料或陶瓷玻璃制造，实验过程中忌与铁器接触，以免产生化学变化，罐壁保温材料选择保温性能好、比重轻、耐湿、耐火性能好的材料。由于单宁酸胶体溶液沉降速度慢，澄清过程选用间歇式较经济些。2.离子交换法分离单宁酸溶液冷却澄清后，其澄清液中，还会有没食子酸、多缩没食子酸、无机盐类和色素等，因此在生产酿造用单宁酸时，必须经过精制、提纯处理。单宁酸的提纯方法很多，经过筛选，从提纯效果和安全角度考虑，初步选出三种生产工艺路线；①乙醇溶液浸取方法；②醋酸乙酯萃取；③离子交换法。以上三种方法，从产品质量上讲都能达到规定要求，再从能量消耗和有机溶剂需要量上考虑，后一种方法生产成本低。离子交换和吸附过程相似，是通过离子交换树脂将带有活性离子的高分子化合物剔除出去，即将单宁酸中含有的钙、镁、铁等阳离子和没食子酸，多缩没食子酸，有机色素等阴离子，通过离子交换清除出去。离子交换树脂是一种颗粒的，多孔网状的固体，是由一个稳定的大分子带电基团和另外若干可以置换的离子组成，不溶解于水，也不溶解于电解质溶液，能从溶液中吸取离子进行离了交换。本试验装置是一支带有进出口装置的立式玻璃管，即离子交换过程在玻璃管交换柱内进行。溶液自上而下透过固定床，进行离子交换(吸咐)，离子交换树脂使用一阶段后，还可以淋洗再生。除了所吸附离子的离子树脂可以循环使用外，根据交换效果还可随时补充一部分树脂。固定床离子交换装置，交换柱内的树脂处于静止状态，被处理的溶液在交换柱内沿固定方向流动，该系统设备简单，工艺成熟，便于操作，管理方便，是水净化和化学工业上普遍采用的净化方式，缺点是树脂交换容量利用率低，再生费用较大。3.溶液脱色与净化用热水浸提的五倍子，虽然采用冷却澄清，离子交换净化分离除去了绝大部分树脂、淀粉、无机盐类和色素，但还是不能达到高纯度的要求，为了进一步提高酿造用单宁酸纯度，实验采用活性炭和硅胶连续过滤。活性炭对液体具有明显的脱色作用，去除风味上的不纯粒子，硅胶是一种白色无味的多孔状颗粒物质，能够选择性地吸收胶体和蛋白质颗粒物质，提高酿造用单宁酸溶液的纯度，过滤装置是一支带有上下进出口的玻璃圆筒，圆筒下部设有筛底。4.溶液的萃取精制萃取是利用溶剂对物质溶解能力的差异来进行分离，通常是在液相中进行，可作为单宁酸的溶剂很多，乙酸乙酯是较好的萃取溶剂之一。乙酸乙酯沸点77.1℃微溶于水，是无色可燃性液体，其蒸汽与空气混合形成燃炸性混合物燃炸极限2.2-11.2％(体积)。其优点是对单宁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单宁酸的纯化方法，其特征在于包括下列步骤： 第一步：冷却沉淀：将水加入到纯度为７０－８０％的工业单宁酸中，溶解后使浓度达到６－８°Ｂｅ’，放入沉清罐中，送入冷藏室，冷却澄清，取用上层清液； 第二步：离子交换法分离：先后将上述清液通过阴离子交换树脂、阳离子交换树脂进行离子交换，得到离子交换后的溶液； 第三部：溶液脱色与净化：将离子交换后的溶液通过活性炭和硅胶过滤； 第四步：溶液的萃取精制：溶液萃取操作流程分三个阶段：ａ、将上述过滤后混合溶液与乙酸乙酯溶剂充分混合，使单宁酸从过滤后的混合液溶入该溶剂中，乙酸乙酯重度小，逐渐上升，剩余的过滤后混合溶液比重大，逐渐下降，分为轻重液层；ｂ、将其轻重液层在分离器中进行分离；ｃ、在真空中回收乙酸乙酯，蒸发乙酸乙酯后的单宁酸乙酯液送入到下道工序进行纯化； 第五步：色谱法纯化：蒸出乙酸乙酯后的溶液用乙醇溶解，注入葡萄糖凝胶ＬＨ－２０柱，用１∶１的乙醇－水溶液反复进行洗脱，然后，进入减压蒸发系统以回收乙醇溶液，剩下的溶质部分即为纯单宁酸导入铝制烘盘烘干，干燥温度１５０℃，时间２小时，采用万能磨碎机将干燥的固体块状单宁酸磨成粉末状（６０－８０目），即为纯化后的单宁酸产品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任博文，王富彪，
申请(专利权)人：北京富邦博尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]