膜分离提取紫甘薯红色素的方法技术

本发明专利技术涉及一种膜分离提取紫甘薯红色素的方法，该方法是将紫甘薯的块根及其他各器官经酸化溶液提取红色素溶液，用多级分离膜分离纯化，去除杂质，得到浓缩液成品。本发明专利技术的方法所用原料来源广泛，且是在常温条件下操作，能耗低，生产过程中未使用任何有毒有害溶剂，无污染，安全卫生，成本低；色素提取回收率高，可达８０％以上。色素稳定性好，产品色价高：可充分利用紫甘薯特有资源，生产新型药用、日化工业用及食品用着色剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
色素是已被广泛应用于医药工业、食品加工、化妆品生产等行业重要产品，但大多为人工合成生产的化学色素。现已不断发现合成色素中不少品种，对人体具有甚为严重的毒害性，有许多人工合成色素还对人体有致癌性。世界各国尤其是发达国家，已经把不少合成色素从许可使用的色素名单上删除。世界范围内，原来允许在食品中添加的人工合成色素，已有约70％被禁用，我国卫生部1978年5月颁布允许使用的合成色素只有觅菜红、胭脂红、柠檬黄和靛蓝等四种，而且都限量使用。鉴于此种情况，人们普遍恢复了对天然色素的兴趣，研究、生产、使用以农作物和果菜类作为原料的天然色素，已经是色素行业的重点。国际常有专业会议讨论并介绍天然色素，其中的胡萝卜素、黄酮类、花青苷等都有专著介绍，色素使用和生产大国日本还出版了《天然着色料手册》。20世纪末，在发达国家中，美国许可使用的天然色素有29种，欧共体和英国许可的食用天然色素分别为26和28种。而世界上食用天然色素品种最多的国家——日本，已收入食品添加剂目录的天然色素品种为98种。由此可见，使用天然色素，已经是目前世界医药、食品、日用化工等需要大量着色添加剂行业的一个重点。我国近20多年来，研究出七、八十种不同原料来源的食用天然色素，《中华人民共和国国家标准GB2760-1996》中允许使用的食用天然色素有48个品种，如萝卜红、番茄红、辣椒红和玉米黄等。但由于资源少、传统生产技术提取成本高等原因而很难规模化生产。传统的色素提取工艺，多采用浸提、蒸发浓缩、溶剂提纯等旧工艺，存在能耗高、溶剂回收难度大、生产过程复杂、色素被破坏、产品纯度低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该方法采用经济、先进、安全、有效的膜分离技术工艺，从紫甘薯中提取食用红色素，以便充分利用紫甘薯特有资源，生产新型药用、日化工业用及食品用着色剂，为紫甘薯红色素生产开辟新途径. 本专利技术的目的是这样实现的紫甘薯的块根及其他各器官经酸化溶液提取红色素溶液，用多级分离膜分离纯化，去除杂质，得到浓缩液。以鲜薯为例，且浸泡液是水的酸化液。鲜紫薯用水洗净其表面泥土，剔除病虫害质变部分，用机器或人工方法切成薄片、细丝或小块。按不低于1∶8的比例浸泡在温度为20～40℃的酸化液中，浓度为5％的柠檬酸水溶液中，浸泡1.5小时后，泵送浸泡的溶液经压滤机过滤，滤去颗粒状杂质，经超滤膜组件预处理，进入流动床离子交换塔，吸附大部分能对纳滤膜及反渗透膜形成污染堵塞的水溶性杂质，然后再泵送入纳滤膜组件，去除分子量小于红色素分子量的杂质，纯化红色素的溶液，分离得到的酸液，回用浸泡，分离得到的红色素溶液，经反渗透膜组件浓缩，可以得到色素含量在80％以上的浓液产品，在调整PH值到3后即可作为添加剂应用。浓液调整PH值到3后，用相应的干燥工艺即可获得红色素的干粉成品。如果用紫甘薯的干品作原料，在制作薯干时要求自然太阳曝晒干燥时间不要超过四小时，以免色素损失过多。本专利技术的技术方案中的三种主工艺流程，相应得到色价不同级别的产品，以工艺流程一得到的产品质量最好，色素的提取率可达80％以上。主工艺流程之一为紫甘薯，清洗粉碎，酸化液浸泡，压力过滤，滤液经超滤膜处理，阳离子吸附去杂，滤膜分离纯化，反渗透膜浓缩，调pH值后得浓缩溶液成品。浓缩液也可以调pH值后干燥制成干粉成品。主工艺流程之二为鲜紫薯或干紫薯，清洗粉碎，酸化液浸泡，压力过滤，阳离子吸附去杂，纳滤膜分离纯化，反渗透膜浓缩，调pH值后干燥，得到干粉成品。主工艺流程之三为鲜紫薯或干紫薯，清洗粉碎，酸化液浸泡，压力过滤，阳离子吸附去杂，纳滤膜分离纯化，调pH值后得浓缩溶液成品。辅助流程为压力过滤后薯渣，第二次酸化液浸泡，压力过滤，滤液经超滤膜预处理，进入上面所述的主工艺流程后段。上面所述的三种主要工艺流程，可以得到三种等级的色素溶液产品，可适应各种不同档次级别的其他产品需要。在所述的方法中，酸化液指用柠檬酸或食用醋酸调制的水溶液或乙醇溶液，浸泡指用酸化溶液在20℃～40℃的温度条件下，浸泡1.5小时～2小时，第一次压力过滤后的薯渣，在第二次浸泡时仍需相同温度和时间。所述的方法中，采用的各种膜组件均为有机材料或无机材料所制。所述的方法中，采用的超滤膜孔径为0.01微米～0.2微米，纳滤膜孔径为2纳米～10纳米；反渗透膜的孔径小于1纳米。超滤和纳滤系统工作压力为0.3～1.6MPa，反渗透膜的工作压力为1.8～3.5MPa。所述方法中，采用阳离子树脂吸附，应附有树脂再生流程。所述方法中，酸化液为水溶液时，配制比例按重量比为3％～6％，以5％的比例较为合适，酸化液为乙醇溶液时，配制比例按重量比为0.6％～0.8％，以0.6％较为合适。调色素液PH值是用食用纯碱(Na2CO3)或氢氧化钠(NaOH)，调制溶液PH值在2～3之间。紫甘薯红色素提取后的残渣，可用于淀粉提取酒精制作等其它产品生产，进行综合开发利用，提高色素生产的综合效益。紫甘薯是甘薯特有品种类型。因含红色素，其肉色紫红，外观美丽诱人，也因含红色素，使其成为一种重要的天然色素源。紫甘薯所含的色素属花色苷类色素，这种存在于细胞液泡中的色素，其主要组份为矢车菊素和芍药素。本专利技术的技术方案采用紫甘薯原料可以是鲜薯也可以是薯干片等干料，并不因为采用鲜薯料或干薯料而须改变工艺。除了自甘薯的块根，其茎、叶等其他器官含有的色素，也可用本专利技术技术方案提取其中的色素。因此本专利技术的工艺其原料来源广泛，我国大多数地区都适合甘薯种植，面积大，产量高。在国内，80年代初我国引进了“山川紫”和“紫玫瑰”等一些紫甘薯种质，经多年改良，现已选育出不少产量较高的紫甘薯新品系，可以满足工业化提取甘薯红色素要求。主要有济薯18号、广薯135号、宁薯4号。对于提取色素来说，日本的“山川紫”、美国的“美国黑薯”两个品种色素含量高，比普通紫薯的花青素含量高2倍以上，是本专利技术技术方案的首选品种。本专利技术的工艺由于采用膜技术分离纯化和浓缩紫甘薯红色素，在整个过程中，色素不发生相变，且是在常温条件下操作，能耗低，不破坏紫甘薯红色素的分子结构；可以不采用其他溶剂提取而只用水溶液浸提，生产过程中未使用任何有毒有害溶剂，无污染，安全卫生，安全性高，成本低；色素提取回收率高，可达80％以上。色素稳定性好在用膜技术提取过程中不破坏甘薯花色甙含有的酞基结构，有助于对光、热反应的稳定性。产品色价高应用该工艺提取精制的色素产品色价高于其他提取工艺的色价。用本专利技术的方法生产的色素，主要用于食品着色、医药工业品着色，也可作为特种功能保健品的添加剂。具体实施例方式实施例1根据工艺流程之一，取鲜紫甘薯200公斤，洗净后切片，放入容积2m3的浸泡罐中，注入浓度为5％的柠檬酸水溶液，调整浸泡温度到40℃，1.5小时后，从浸泡罐抽出红色色素溶液，用泵送压滤机过滤，滤去颗粒状杂质，过滤后的色素液体，以0.4MPa的压力，泵送进错流式超滤膜组件，预处理分离后，得到含部分色素的酸液，利用剩余的泵压返回浸泡罐再用；得到的富集红色素溶液，仍在剩余的泵压作用下，进入阳离子交换塔，去除会给纳滤及反渗透膜造成污染和堵塞的水溶性杂质；用0.6MPa的压力，泵送进错流式纳滤膜组件，分离出溶液中95％以上的非色素部分，此时的色素溶液浓度约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜分离提取紫甘薯红色素的方法，其特征在于该方法为：紫甘薯的块根及其他各器官经酸化溶液提取红色素溶液，用多级分离膜分离纯化，去除杂质，得到浓缩液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴仲贤，邓卉戎，李芃，王文哲，
申请(专利权)人：吴仲贤，邓卉戎，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]