專利名稱：食品添加劑g型褐藻膠提取及加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種褐藻膠的制備方法，特別是一種食品添加劑G型褐藻膠的提取與
加工工藝。
背景技術(shù)：
褐藻膠是褐藻酸及其鹽(如褐藻酸鈉、褐藻酸鉀等)的統(tǒng)稱，是從海帶、巨藻、泡葉 藻、馬尾藻等褐藻類海洋植物中提取的一種天然高分子多糖聚合物，褐藻膠已作為原料廣 泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的褐藻膠生產(chǎn)工藝中無酶解工序，不能完全破壞 藻體細(xì)胞壁，從而加大了褐藻膠的提取難度，最終使褐藻膠的收率低。研究表明，褐藻膠的 甘露糖醛酸(M)及古羅糖醛酸(G)的比值(即M/G)對(duì)褐藻膠的性能影響較大，褐藻膠主要 來源于海帶、巨藻、馬尾藻等幾種褐藻，其來源不同，M/G就不相同，現(xiàn)有技術(shù)中巨藻制備的 褐藻酸鈉M/G比分別為0. 842-1. 66，海帶制備的褐藻酸鈉M/G比值為2. 15-2. 35。褐藻膠 的凝膠強(qiáng)度大多不超過600g/cm2，而作為食品添加劑對(duì)褐藻膠的凝膠強(qiáng)度要求較高，開發(fā) 一種高凝膠強(qiáng)度的褐藻膠的生產(chǎn)方法對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高凝膠強(qiáng)度的褐藻膠的食品添加劑G型褐藻膠的提 取與加工工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種食品添加劑G型褐藻膠提取及加工工藝，所述的步驟 如下將褐藻溶脹、酶解、消化、沖稀、發(fā)泡漂浮并精濾后，向精濾液中加入KC1溶液，對(duì)褐藻 膠中的M鏈段進(jìn)行沉淀，將沉淀后膠液過濾，得到M鏈段與G鏈段的含量比值在0. 5-0. 8之 間的膠液，將膠液進(jìn)行鈣化、脫鈣、脫水、中和轉(zhuǎn)化、造粒烘干得到G型褐藻膠。優(yōu)選的是酶解過程為把浸泡完畢的褐藻切碎擠壓后加入pH為5. 0的檸檬酸緩 沖溶液以及纖維素酶，每克褐藻加入5-15毫升檸檬酸緩沖溶液，酶用量為100-120u/g，在 40-50°C溫度下酶解8-16h，而后升溫至90°C，使酶失活；優(yōu)選的是所述的浸泡溶脹為將褐藻與水以1 1-1 3的比例混合，加入溶脹 劑，浸泡36-40小時(shí)。本發(fā)明的有益效果為(1)溶脹褐藻細(xì)胞壁，使藻體易于完全轉(zhuǎn)化在浸泡上，由 于褐藻細(xì)胞壁致密，浸泡加入溶脹劑，來溶脹藻體細(xì)胞壁，使溶脹后的褐藻更易于消化，并 促進(jìn)消化反應(yīng)更加迅速、完全；傳統(tǒng)褐藻膠浸泡工藝簡(jiǎn)單，僅加入自來水浸泡，不利于藻體 消化。(2)酶解褐藻細(xì)胞壁，提高褐藻膠的質(zhì)量和收率褐藻膠是存在于褐藻細(xì)胞壁中的主 要成分，而纖維素是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，纖維素的存在不利于褐藻膠的溶出，所以褐藻 膠的提取關(guān)鍵就在于如何破壞掉褐藻的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)消化前加入纖維素酶酶解細(xì)胞 壁，將褐藻的部分細(xì)胞壁纖維素酶解為葡萄糖小分子，提高褐藻膠的浸出質(zhì)量和收率。(3) 加入鉀鹽沉淀M鏈段，提高產(chǎn)品中G鏈段含量，提高產(chǎn)品性能經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得以褐藻為原料生 產(chǎn)G型褐藻膠產(chǎn)品，在精濾后增加沉淀工序，加入氯化鉀溶液沉淀精濾液中的M鏈段，將沉
3淀后的M鏈段膠液過濾，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品中G鏈段的含量，M/G比值約在0. 5-0. 8之間， 提高產(chǎn)品的膠凝性能。(4)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗和清潔生產(chǎn)利用纖維素酶酶解褐藻的細(xì)胞壁， 可節(jié)省消化碳酸鈉的用量，同時(shí)節(jié)省蒸汽和沖稀自來水的用量；脫水工序上采用連續(xù)二級(jí) 脫水，降低了酸塊的水分含量，減少了烘干蒸汽的用量；根據(jù)海藻加工廢水特性，采用氣浮、 生化、理化等廢水處理新技術(shù)，廢水重復(fù)利用率達(dá)36%。


圖1為本發(fā)明的產(chǎn)品工藝流程圖
具體實(shí)施例方式下面說明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施例1 (1)褐藻的浸泡溶脹在浸泡池內(nèi)加入褐藻1倍的水，加入溶脹劑，然后將褐藻均勻的投在浸泡池內(nèi)，浸 泡36小時(shí)。(2)切碎擠壓、酶解把褐藻吊入擠壓機(jī)內(nèi)切碎擠壓，切碎擠壓后的褐藻進(jìn)入酶解罐中，每克褐藻加入 PH為5. 0的檸檬酸緩沖溶液IOml，纖維素酶用量為lOOu/g，在50°C溫度下酶解16h，而后升 溫至90°C，使酶失活。(3)消化泵入消化鍋內(nèi)的褐藻溫度控制在50°C，補(bǔ)足至15倍熱水，加堿量為干褐藻量 15%。(4)沖稀啟動(dòng)攪籠，開啟沖網(wǎng)水閥，膠液經(jīng)放鍋攪籠粗濾進(jìn)入沖洗池，濾渣回收于回收消化 鍋中，同時(shí)加入經(jīng)40目過濾的沖網(wǎng)水或自來水稀釋，沖稀量為褐藻的50倍；沖稀的同時(shí)，開 啟壓縮機(jī)，用壓縮空氣將沖稀液攪拌均勻，使沖稀液流速在90秒。(5)發(fā)泡漂浮a.發(fā)泡啟動(dòng)發(fā)泡機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，將膠液泵入發(fā)泡機(jī)；啟動(dòng)膠液泵后，立即打開調(diào)節(jié)絮 凝劑加入閥，加入絮凝劑，使其隨膠液一起進(jìn)入發(fā)泡機(jī)發(fā)泡。b.漂浮將發(fā)泡后的膠液注入漂浮池內(nèi)，漂浮池應(yīng)一次注滿，漂浮池注滿膠液后，靜置2. 5 小時(shí)，待膠液澄清后，打開清液閥，關(guān)閉回收閥，放出清液，然后再將回收液放入回收池，回 收液重新沖稀，離心發(fā)泡，漂浮，清液放入膠液貯池。(6)精濾開啟平板過濾器，將漂浮后的清膠液也依次通過上層120目，下層200目的篩網(wǎng)過 濾，濾液入沉淀罐，沖網(wǎng)水回收。(7)沉淀，過濾在盛有精濾液的沉淀罐中加入KCl溶液，對(duì)褐藻膠中的M鏈段進(jìn)行沉淀，將沉淀后
4膠液過濾，并將過濾后的沉淀物回收制取工業(yè)級(jí)褐藻膠產(chǎn)品。(8)鈣化開啟鈣化罐攪拌器，同時(shí)注入含量為9%的經(jīng)沉淀的氯化鈣溶液，啟動(dòng)膠液泵，根 據(jù)膠液流量控制鈣水流量，并根據(jù)鈣化膠色澤情況調(diào)節(jié)Cl2的加入量，再依次啟動(dòng)扒料器， 粉碎機(jī)，將轉(zhuǎn)化好的海藻酸鈣放入脫鈣工序。根據(jù)鈣化程度，適當(dāng)調(diào)整氯化鈣溶液加入量和 發(fā)泡器壓力，使廢鈣水含鈣0. 5%，含膠量在0. 5%。以下，pH值6. 5-7. 5，氯氣緩沖罐內(nèi)壓力 不得超過0. 2MPa。(9)脫鈣依次啟動(dòng)一、二、三、四級(jí)脫鈣攪籠(80目)和一、二、三、四級(jí)脫鈣攪拌器和三級(jí)水 洗攪籠，將轉(zhuǎn)化好的褐藻酸鈣放入一級(jí)脫鈣罐，加入二級(jí)脫鈣廢酸水，經(jīng)一級(jí)脫鈣攪籠浙水 后進(jìn)入二級(jí)脫鈣罐，加入三級(jí)脫鈣廢酸水，經(jīng)二級(jí)脫鈣攪籠浙水后進(jìn)入三級(jí)脫鈣罐，再加入 含量1 %的稀鹽酸，經(jīng)三級(jí)脫鈣攪籠脫浙水后進(jìn)入四級(jí)脫鈣罐，加水水洗，用攪籠浙水。(10)脫水將脫鈣后的褐藻酸注入一次脫水機(jī)貯料箱內(nèi)，物料至貯料箱2/3時(shí)，啟動(dòng)脫水 機(jī)，將一次脫水后的褐藻酸塊送入二次脫水機(jī)進(jìn)行二次脫水，二次脫水酸塊要求水份含量 65%。(11)中和轉(zhuǎn)化將配比度為65° -70°的酒精80kg，火堿約20kg加入轉(zhuǎn)化罐，啟動(dòng)攪拌，然后投入 褐藻酸80kg。不斷測(cè)試pH值，同時(shí)緩慢加入火堿，當(dāng)趨于中性或略顯酸時(shí)，根據(jù)酸塊色澤加 入適量次氯酸鈉漂白液，約5分鐘后，繼續(xù)添加火堿溶液。當(dāng)pH值穩(wěn)定在9士0. 5時(shí)，停止 攪拌(整個(gè)攪拌過程約20-40分鐘)，將轉(zhuǎn)化好的膠塊放入離心機(jī)內(nèi)。放料離心前，將離心 機(jī)內(nèi)的網(wǎng)袋鋪平整好，放料攤平，用手轉(zhuǎn)動(dòng)離心機(jī)均勻后啟動(dòng)，離心后膠塊含水要求在50% 以下。離心完畢，需自行減速停車，不得機(jī)械剎車。停車后，將膠塊粉碎風(fēng)送至烘干工序，先 在攪拌罐內(nèi)噴水，使含水量達(dá)到50 %，然后造粒。(12)蒸發(fā)回收離心后的廢酒精回收池滿后，加入適量鹽酸并攪拌均勻，pH值控制在5. 5之間。檢 查酒精塔冷凝水系統(tǒng)，自來水進(jìn)回收閥并打開。開啟酒精塔進(jìn)氣閥，給酒精塔加溫，當(dāng)塔底 溫度上升至104°C時(shí)，塔中溫度升至97°C以上時(shí)啟動(dòng)進(jìn)料泵，將料液送入蒸餾塔，調(diào)節(jié)好進(jìn) 料量，進(jìn)料后打開排廢液閥門。根據(jù)塔底、塔中溫度調(diào)節(jié)進(jìn)汽壓力，二次冷凝器溫度控制在 30°C以下，解排廢液酒精含量不得大于0. 06%。(13)將造粒后的褐藻膠烘干，水分不得超過15%。(14)混配、磨粉對(duì)烘干后的褐藻膠按重量比進(jìn)行混配，粉碎溫度不超過65°C，6_10月份不得超過 70 °C。(15)包裝扎口要牢固，封口要平整，不能漏線，每袋膠凈含量誤差不超過士 50g，裝袋后按指 定位置存放，并排放整齊，批號(hào)朝上，不得混批。當(dāng)物料溫度較高時(shí)，需按規(guī)定冷卻后再封袋。(16)廢水處理
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洗褐藻廢水首先經(jīng)過沉沙池，除去大的懸浮物及雜質(zhì)，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì) 水量調(diào)節(jié)，確保廢水混合均勻，水質(zhì)穩(wěn)定之后，用具有很高氧傳遞率的渦凹曝氣式氣浮機(jī)， 加入聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁進(jìn)行氧化、絮凝、氣浮，去除大部分B0D、C0D、SS ；再先后流入1 號(hào)生化池、2號(hào)生化池進(jìn)行厭氧生化，即在無氧條件下借厭氧細(xì)菌和兼氧菌的代謝作用將有 機(jī)物分解；最后再通過沙濾去除氣浮沒有去除的固形物，確保處理后水的澄清度；將處理 后的水部分回收洗褐藻、部分達(dá)標(biāo)外排。具體實(shí)施例2 (1)褐藻的浸泡溶脹在浸泡池內(nèi)加入褐藻3倍的自來水，加入溶脹劑，然后將褐藻均勻的投在浸泡池 內(nèi)，浸泡40小時(shí)。(2)切碎擠壓、酶解把褐藻吊入擠壓機(jī)內(nèi)切碎擠壓，切碎擠壓后的褐藻進(jìn)入酶解罐中，每克褐藻加入 PH為5. 0的檸檬酸緩沖溶液15ml，纖維素酶用量為llOu/g，在50°C溫度下酶解10h，而后升 溫至90°C，使酶失活。(3)消化泵入消化鍋內(nèi)的褐藻溫度控制在60°C之間，補(bǔ)足至17倍熱水，加堿量為干褐藻量 35%。(4)沖稀啟動(dòng)攪籠，開啟沖網(wǎng)水閥，膠液經(jīng)放鍋攪籠粗濾進(jìn)入沖洗池，濾渣回收于回收消化 鍋中，同時(shí)加入經(jīng)40目過濾的沖網(wǎng)水或自來水稀釋，沖稀量為褐藻的70倍；沖稀的同時(shí)，開 啟壓縮機(jī)，用壓縮空氣將沖稀液攪拌均勻，使沖稀液流速在100秒。(5)發(fā)泡漂浮a.發(fā)泡啟動(dòng)發(fā)泡機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，將膠液泵入發(fā)泡機(jī)；啟動(dòng)膠液泵后，立即打開調(diào)節(jié)絮 凝劑加入閥，加入絮凝劑，使其隨膠液一起進(jìn)入發(fā)泡機(jī)發(fā)泡。b.漂浮將發(fā)泡后的膠液注入漂浮池內(nèi)，漂浮池應(yīng)一次注滿，漂浮池注滿膠液后，靜置3小 時(shí)，待膠液澄清后，打開清液閥，關(guān)閉回收閥，放出清液，然后再將回收液放入回收池，回收 液重新沖稀，離心發(fā)泡，漂浮，清液放入膠液貯池。(6)精濾開啟平板過濾器，將漂浮后的清膠液也依次通過上層120目，下層260目的篩網(wǎng)過 濾，濾液入沉淀罐，沖網(wǎng)水回收。(7)沉淀，過濾在盛有精濾液的沉淀罐中加入KCl溶液，對(duì)褐藻膠中的M鏈段進(jìn)行沉淀，將沉淀后 膠液過濾，并將過濾后的沉淀物回收制取工業(yè)級(jí)褐藻膠產(chǎn)品。(8)鈣化開啟鈣化罐攪拌器，同時(shí)注入含量為10%的經(jīng)沉淀的氯化鈣溶液，啟動(dòng)膠液泵，根 據(jù)膠液流量控制鈣水流量，并根據(jù)鈣化膠色澤情況調(diào)節(jié)Ci2的加入量，再依次啟動(dòng)扒料器， 粉碎機(jī)，將轉(zhuǎn)化好的海藻酸鈣放入脫鈣工序。根據(jù)鈣化程度，適當(dāng)調(diào)整氯化鈣溶液加入量和發(fā)泡器壓力，使廢鈣水含鈣0. 8%。，含膠量在0. 5%。以下，pH值7. 5，氯氣緩沖罐內(nèi)壓力不得 超過 0. 2MPa。(9)脫鈣依次啟動(dòng)一、二、三、四級(jí)脫鈣攪籠(80目)和一、二、三、四級(jí)脫鈣攪拌器和三級(jí)水 洗攪籠，將轉(zhuǎn)化好的褐藻酸鈣放入一級(jí)脫鈣罐，加入二級(jí)脫鈣廢酸水，經(jīng)一級(jí)脫鈣攪籠浙水 后進(jìn)入二級(jí)脫鈣罐，加入三級(jí)脫鈣廢酸水，經(jīng)二級(jí)脫鈣攪籠浙水后進(jìn)入三級(jí)脫鈣罐，再加入 含量1-2%的稀鹽酸，經(jīng)三級(jí)脫鈣攪籠脫浙水后進(jìn)入四級(jí)脫鈣罐，加水水洗，用攪籠浙水。(10)脫水將脫鈣后的褐藻酸注入一次脫水機(jī)貯料箱內(nèi)，物料至貯料箱2/3時(shí)，啟動(dòng)脫水 機(jī)，將一次脫水后的褐藻酸塊送入二次脫水機(jī)進(jìn)行二次脫水，二次脫水酸塊要求水份含量 65-72%。(11)中和轉(zhuǎn)化將配比度為70°的酒精80kg，火堿約20kg加入轉(zhuǎn)化罐，啟動(dòng)攪拌，然后投入褐藻 酸80kg。不斷測(cè)試pH值，同時(shí)緩慢加入火堿，當(dāng)趨于中性或略顯酸時(shí)，根據(jù)酸塊色澤加入適 量次氯酸鈉漂白液，約5分鐘后，繼續(xù)添加火堿溶液。當(dāng)pH值穩(wěn)定在9士0. 5時(shí)，停止攪拌 (整個(gè)攪拌過程約40分鐘)，將轉(zhuǎn)化好的膠塊放入離心機(jī)內(nèi)。放料離心前，將離心機(jī)內(nèi)的網(wǎng) 袋鋪平整好，放料攤平，用手轉(zhuǎn)動(dòng)離心機(jī)均勻后啟動(dòng)，離心后膠塊含水要求在50%以下。離 心完畢，需自行減速停車，不得機(jī)械剎車。停車后，將膠塊粉碎風(fēng)送至烘干工序，先在攪拌罐 內(nèi)噴水，使含水量達(dá)到55%，然后造粒。(12)蒸發(fā)回收離心后的廢酒精回收池滿后，加入適量鹽酸并攪拌均勻，pH值控制在6. 5之間。檢 查酒精塔冷凝水系統(tǒng)，自來水進(jìn)回收閥并打開。開啟酒精塔進(jìn)汽閥，給酒精塔加溫，當(dāng)塔底 溫度上升至114°C時(shí)，塔中溫度升至97°C以上時(shí)啟動(dòng)進(jìn)料泵，將料液送入蒸餾塔，調(diào)節(jié)好進(jìn) 料量，進(jìn)料后打開排廢液閥門。根據(jù)塔底、塔中溫度調(diào)節(jié)進(jìn)汽壓力，二次冷凝器溫度控制在 30°C以下，解排廢液酒精含量不得大于0. 06%。(13)將造粒后的褐藻膠烘干，水分不得超過15%。(14)混配、磨粉對(duì)烘干后的褐藻膠按重量比進(jìn)行混配，粉碎溫度不超過65°C，6_10月份不得超過 70 °C。(15)包裝扎口要牢固，封口要平整，不能漏線，每袋膠凈含量誤差不超過士50g，裝袋后按指 定位置存放，并排放整齊，批號(hào)朝上，不得混批。當(dāng)物料溫度較高時(shí)，需按規(guī)定冷卻后再封袋。(16)廢水處理洗褐藻廢水首先經(jīng)過沉沙池，除去大的懸浮物及雜質(zhì)，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì) 水量調(diào)節(jié)，確保廢水混合均勻，水質(zhì)穩(wěn)定之后，用具有很高氧傳遞率的渦凹曝氣式氣浮機(jī)， 加入聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁進(jìn)行氧化、絮凝、氣浮，去除大部分B0D、C0D、SS ；再先后流入1 號(hào)生化池、2號(hào)生化池進(jìn)行厭氧生化，即在無氧條件下借厭氧細(xì)菌和兼氧菌的代謝作用將有 機(jī)物分解；最后再通過沙濾去除氣浮沒有去除的固形物，確保處理后水的澄清度；將處理 后的水部分回收洗褐藻、部分達(dá)標(biāo)外排。
權(quán)利要求
一種食品添加劑G型褐藻膠提取及加工工藝，其特征在于所述的步驟如下將褐藻溶脹、酶解、消化、沖稀、發(fā)泡漂浮并精濾后，向精濾液中加入KCl溶液，對(duì)褐藻膠中的M鏈段進(jìn)行沉淀，將沉淀后膠液過濾，得到M鏈段與G鏈段的含量比值在0.5 0.8之間的膠液，將膠液進(jìn)行鈣化、脫鈣、脫水、中和轉(zhuǎn)化、并造粒烘干得到G型褐藻膠。
2.如權(quán)利要求1所述的食品添加劑G型褐藻膠提取及加工工藝，其特征在于酶解過 程為把浸泡完畢的褐藻切碎擠壓后加入PH為5.0的檸檬酸緩沖溶液以及纖維素酶，每克 褐藻加入5-15毫升檸檬酸緩沖溶液，酶用量為100-120u/g，在40-50°C溫度下酶解8_16h， 而后升溫至90°C，使酶失活；
3.如權(quán)利要求1或2所述的食品添加劑G型褐藻膠提取及加工工藝，其特征在于所 述的浸泡溶脹為將褐藻與水以1 1-1 3的比例混合，加入溶脹劑，浸泡36-40小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種食品添加劑G型褐藻膠提取及加工工藝，所述的步驟如下將褐藻溶脹、酶解、消化、沖稀、發(fā)泡漂浮并精濾后，向精濾液中加入KCl溶液，對(duì)褐藻膠中的M鏈段進(jìn)行沉淀，將沉淀后膠液過濾，得到M鏈段與G鏈段的含量比值在0.5-0.8之間的膠液，將膠液進(jìn)行鈣化、脫鈣、脫水、中和轉(zhuǎn)化、并造粒烘干得到G型褐藻膠。溶脹褐藻細(xì)胞壁，使藻體易于完全轉(zhuǎn)化，酶解褐藻細(xì)胞壁，提高褐藻膠的質(zhì)量和收率，加入鉀鹽沉淀M鏈段，提高產(chǎn)品中G鏈段含量，提高產(chǎn)品性能，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗和清潔生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C12S3/02GK101983974SQ201010298858
公開日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者吳仕鵬, 孫梅, 殷聰, 程躍謨, 郭華玉 申請(qǐng)人:青島聚大洋海藻工業(yè)有限公司