專利名稱:在紫甘薯生產(chǎn)無水酒精的過程中提取紅色素的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及天然色素與酒精領(lǐng)域,具體地說就是用紫甘薯為原料生產(chǎn)無水酒精的過程中提取紫甘薯紅色素。在200610010898.6專利申請(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取無水酒精的方法)所闡述的工藝中,把紫甘薯薯渣為原料,改為直接用紫甘薯生產(chǎn)無水酒精。在紫甘薯糖化液發(fā)酵后,用UF超濾和NF納濾的膜組件,從發(fā)酵醪中分離出紫甘薯紅色素,再用脫色后的發(fā)酵醪生產(chǎn)無水酒精。
背景技術(shù):
雖然云南不能象北方糧食主產(chǎn)區(qū),用玉米為原料生產(chǎn)無水酒精。但云南溫暖濕潤,特別適合種植薯類作物,因此,在西南大部分地區(qū)歷來有用薯類作物釀酒的習(xí)慣。在200610010898.6專利申請闡述的工藝中,盡管是采用提取紅色素后的紫甘薯薯渣生產(chǎn)無水酒精,但因傳統(tǒng)生產(chǎn)紫甘薯紅色素的工藝(如發(fā)明專利申請200610010637.4所采用的工藝方法),多采用酸液浸提紫甘薯碎片的方法,色素提取率十分低下(約30~40%)。用這些紫甘薯薯渣生產(chǎn)無水酒精的過程中,剩余的色素嚴(yán)重污染各生產(chǎn)工序,使產(chǎn)出的無水酒精也帶紅色。雖然國標(biāo)(GB678-1990)對無水酒精的顏色沒有限制,但仍會對酒精銷售產(chǎn)生不良影響。由于傳統(tǒng)提取紫甘薯紅色素工藝效率低下,色素資源浪費(fèi)嚴(yán)重。同時,也加大了企業(yè)的生產(chǎn)成本,造成能源和人力的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)200610010898.6專利申請(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取無水酒精的方法)在實(shí)際應(yīng)用中,必須對發(fā)酵后的發(fā)酵醪進(jìn)行脫色的要求,直接用紫甘薯生產(chǎn)無水酒精。在發(fā)酵醪經(jīng)過MF微濾膜回收酵母菌后,在發(fā)酵醪蒸餾酒精前,用UF超濾、NF納濾膜組件,從中分離出紫甘薯紅色素。再用脫色后的發(fā)酵醪生產(chǎn)出無色、無味的無水酒精。如按一般天然色素生產(chǎn)企業(yè)所采用的傳統(tǒng)浸提工藝方法生產(chǎn)紫甘薯紅色素,他們是把紫甘薯切成1~2mm厚的碎片,然后在酸液中浸泡1.5小時,得到色價僅為18.2的紫甘薯紅色素液,其固體物質(zhì)高達(dá)52.7%,且有較大甘薯味。這種方法不僅造成色素資源浪費(fèi),而且嚴(yán)重影響紫甘薯紅色素品質(zhì)。紫甘薯因含果膠比較多(2~3%),色素和淀粉在細(xì)胞壁和果膠的厚厚包裹下,很難在酸液的浸泡下釋放出來。把紫甘薯切成1~2mm的碎片,其細(xì)胞破壁率只有20~30%。所以,采用傳統(tǒng)浸提工藝方法生產(chǎn)紫甘薯紅色素,其色素提取率僅為30~40%。而國外公布的發(fā)酵法制取紫甘薯紅色素的方法,則要先將紫甘薯蒸熟、冷卻、粉碎,再與大米混合發(fā)酵8天,才提取紫甘薯紅色素。該發(fā)酵法因未經(jīng)實(shí)驗(yàn),無法判斷其可行性。但因其要將紫甘薯蒸熟后冷卻粉碎,就可以判斷該工藝在蒸熟紫甘薯的過程中,已經(jīng)造成色素?fù)p失。大家知道紫甘薯紅色素主要成分是富含營養(yǎng)的花青素。而花青素在高熱下大部分分解,喪失營養(yǎng)作用。采用本發(fā)明提取紫甘薯紅色素,應(yīng)用200610010898.6專利申請的酶和蒸汽噴射液化技術(shù),使紫甘薯細(xì)胞壁和果膠在酶和蒸汽噴射器分解和高壓剪切力的作用下,迅速分解液化,色素伴隨淀粉大量釋放出來。使紫甘薯紅色素的提取率由原來的30~40%提高到80%以上。并避免因高溫蒸熟紫甘薯,對紫甘薯紅色素的損壞。200610010898.6專利申請生產(chǎn)無水酒精,是采用全糖液發(fā)酵。當(dāng)紫甘薯淀粉充分糖化后進(jìn)行固液分離。固液分離得到的一次固體物用5%酸液浸泡,可以回收5~10%的色素,使紫甘薯紅色素的提取率達(dá)到90%左右。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明直接用鮮紫甘薯生產(chǎn)無水酒精。如選用紫甘薯干生產(chǎn)無水酒精,在制作紫甘薯干時不能采用太陽暴曬的方法,以免色素?fù)p失,必須采用強(qiáng)制通風(fēng)干燥的方法。
本發(fā)明所述在紫甘薯生產(chǎn)無水酒精的過程中提取紅色素,是在200610010898.6專利申請的無水酒精生產(chǎn)過程中,從紫甘薯發(fā)酵醪中提取紫甘薯紅色素。
本發(fā)明所述的一次固體物是糖化工序中不被糖化的非淀粉物質(zhì),含有部分紅色素,通過酸液浸提,可以回收5~10%的紅色素。
本發(fā)明所述的發(fā)酵醪是經(jīng)過MF微濾膜分離回收酵母菌后的發(fā)酵醪。
本發(fā)明所述的UF是過濾粒徑為5~10nm,截留分子量1000~3000的超濾膜分離組件;NF是過濾粒徑為0.1~1.0nm,截留分子量200~1000的納濾膜分離組件。
本發(fā)明所述的MF微濾膜過濾粒徑為0.025~10μm。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、使紫甘薯紅色素的提取率由原來的30~40%提高到90%。2、由于采用酶和蒸汽噴射器液化技術(shù),避免了國外發(fā)酵法高溫蒸熟紫甘薯時對花青素的破壞,保證了紫甘薯紅色素的質(zhì)量。3、生產(chǎn)紅色素和無水酒精兩個產(chǎn)品重復(fù)的工藝合二為一,達(dá)到事半功倍的效果,較大地提高了生產(chǎn)效率和降低了能源消耗。
具體實(shí)施例方式
液化工序?qū)Ⅴr紫甘薯洗凈、除雜、粉碎,送入酶分解罐,加黑曲酶1%,用50~55℃的溫水浸泡,加水量為1∶0.25~0.3,氣體攪動1~2小時。把料液泵入粉漿罐,pH5.0~7.5,溫度90~95℃,加入耐高溫a-淀粉酶(E.C.3.2.1.1),加量5~10ug/g,保持時間30分鐘。把粉漿泵入液化噴射器,溫度100~105℃,粉漿瞬間液化。進(jìn)入平板換熱器,將溫度降至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,糖化時間2.5小時。泵入臥式沉降式離心機(jī)進(jìn)行固液分離,糖液進(jìn)入發(fā)酵罐。分離出來的一次固體物含有較多蛋白質(zhì)、纖維素和紅色素。把一次固體物送入浸泡池,按1∶1的比例加入濃度為5%、溫度30~40℃的檸檬酸浸提液,浸泡3小時,泵入臥式沉降式離心機(jī)進(jìn)行固液二次分離。液體泵入色素提取工序,進(jìn)行色素提取,滲余液返回浸泡池,浸泡一次固體物。固液分離出來的二次固體物經(jīng)沸騰干燥器干燥后,可做飼料。
發(fā)酵工序紫甘薯糖化液經(jīng)平板換熱器將溫度降至30~31℃,調(diào)pH3.5~3.8,發(fā)酵醪進(jìn)入勢能梯度連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)的1#發(fā)酵罐,液位95%。加入TH-AADY酵母菌,酵母數(shù)0.8~1.2億/ml(體積分?jǐn)?shù));2#發(fā)酵罐溫度為32~33℃,pH3.9~4.2;3~4#發(fā)酵罐溫度控制在37℃以內(nèi),總酸不超過3.5~4.0。發(fā)酵醪泵入MF微濾膜分離組件進(jìn)行分離紅色素前的預(yù)處理,操作壓力為0.01~0.2Mpa。滲余液(酵母菌、膠體、微粒等物質(zhì))全部回用至1#發(fā)酵罐;滲透液泵入勢能梯度連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)。各罐間更換發(fā)酵醪的速度為每小時5~8%。連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)的總發(fā)酵時間比間隙發(fā)酵少10小時,平均總發(fā)酵時間為55小時。
色素提取工序預(yù)處理后的紫甘薯發(fā)酵醪送入NF、UF膜組件,通過NF去除分子量小于紅色素的雜質(zhì),操作壓力為0.5~1.0Mpa。經(jīng)一次一級二段UF分離,滲透液為色價40.0的清澄純凈的紫甘薯紅色素濃縮液。經(jīng)二次UF濃縮(操作壓力為0.1~0.5Mpa),就可以得到色素含量80%以上的紫甘薯紅色素濃縮液。濃縮液經(jīng)調(diào)整PH值到3后,即為紫甘薯紅色素浸膏產(chǎn)品;濃縮液經(jīng)噴霧干燥就可獲得色價100以上的紫甘薯紅色素干粉產(chǎn)品。滲透液(含酒精11~12%的發(fā)酵醪)進(jìn)入蒸餾工序。單位為體積百分?jǐn)?shù)。
蒸餾工序;脫色后的發(fā)酵醪液經(jīng)與三級精餾塔底產(chǎn)物換熱后進(jìn)入1#精餾塔。1#精餾塔底用一次蒸汽(140~150℃)作再沸器的熱源,而塔頂產(chǎn)物則作2#精餾塔的再沸器熱源;而2#精餾塔的塔頂產(chǎn)物再作3#精餾塔的再沸器的熱源。3#精餾塔的塔頂產(chǎn)物(94~95%酒精)經(jīng)再沸器加熱后,進(jìn)入滲透蒸發(fā)PV膜組件,滲余液為無水酒精(99.5%酒精),滲透液則返回1#精餾塔。3#精餾塔的塔頂產(chǎn)物經(jīng)再沸器加熱至60~100℃后進(jìn)入滲透蒸發(fā)PV膜組件,膜后壓力為500~2000pa 冷凝器溫度為15~20℃;各塔底物流經(jīng)熱回收后進(jìn)入另一組PV組件,滲余液經(jīng)熱回收后進(jìn)入1#精餾塔,滲透液則經(jīng)反滲透RO處理后得到可以循環(huán)使用的工藝水。酒精單位為體積百分?jǐn)?shù),其它單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
權(quán)利要求
1.在紫甘薯生產(chǎn)無水酒精的過程中提取紅色素的方法,其特征是把200610010898.6專利申請中以紫甘薯薯渣為原料,改為直接用紫甘薯生產(chǎn)無水酒精。
2.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征是紫甘薯糖化液發(fā)酵后,用膜分離組件從發(fā)酵醪中提取紫甘薯紅色素,再用膜分離組件對紫甘薯紅色素進(jìn)行濃縮。
3.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征是對紫甘薯糖化液進(jìn)行固液分離,分離出的一次固體物,用酸液浸提出的紫甘薯紅色素液,進(jìn)入膜分離組件分離出紫甘薯紅色素濃縮液。
4.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征是在紫甘薯發(fā)酵醪進(jìn)入UF膜組件提取紅色素前,用MF膜分離組件對發(fā)酵醪進(jìn)行預(yù)處理,把酵母菌、膠體和微粒等大分子雜質(zhì)先分離掉。
5.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征是經(jīng)過預(yù)處理的紫甘薯發(fā)酵醪用膜分離組件去除分子量小于紅色素的雜質(zhì)。
6.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征是用脫色后的紫片薯發(fā)酵醪蒸餾酒精。
全文摘要
本發(fā)明的目的是在用紫甘薯為原料生產(chǎn)無水酒精的過程中提取紫甘薯紅色素。在200610010898.6專利申請(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取無水酒精的方法)所闡述的工藝中,由紫甘薯薯渣改為直接用紫甘薯為原料生產(chǎn)無水酒精。在物料發(fā)酵后,用UF超濾和NF納濾的膜組合體,從發(fā)酵醪中分離出紫甘薯紅色素,再用脫色后的發(fā)酵醪生產(chǎn)無水酒精。用本發(fā)明的方法,可以使紫甘薯紅色素的提取率由原來的30~40%提高到90%,由于使原來生產(chǎn)紅色素和無水酒精兩個產(chǎn)品重復(fù)的工藝合二為一,較大地提高了生產(chǎn)效率和降低能源消耗。
文檔編號C12P7/06GK1908071SQ20061001095
公開日2007年2月7日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者楊蘊(yùn)力 申請人:楊蘊(yùn)力