透明高醯基結冷膠及其製法的製作方法

2023-12-01 09:20:56 1

專利名稱：：透明高醯基結冷膠及其製法的製作方法
技術領域：
：本發明涉及微生物多糖結冷膠的生產領域，更具體地，本發明涉及透明高醯基結冷膠及其製備方法。
背景技術：
：1992年獲美國FDA批准應用的結冷膠，是一種高品質的凝膠劑和懸浮劑，在食品添加劑、藥用輔料和微生物及植物組織培養基等領域極具應用價值。中國於1996年批准結冷膠作為食品添加劑應用，近年，在食品行業結冷膠作為一種高檔凝膠劑和懸浮劑的應用開始逐漸增加。中國專利申請CN00125858.3(申請日；2000年10月26日)公開了一種微生物多糖結冷膠生產工藝。通常，根據分子結構中一些成分的不同，將結冷膠產品分為兩種。一種結冷膠是通過高溫下鹼處理的方法脫去大部分乙醯基後的低醯基或脫醯基結冷膠。這種類型的結冷膠具有極好的凝膠性。在提取過程中將發酵液帶來的菌體、色素等雜質除去，可得到脫醯基的透明結冷膠。另一種結冷膠多糖分子的重複單元中的D-葡萄糖殘基的C6有約50%被乙醯基取代，具有阻礙分子間架網形成凝膠的作用，因而具有很好的粘彈性，稱之為高醯基結冷膠。由於發酵液中的結冷膠即是這種類型，又稱天然結冷膠。高醯基結冷膠應用於食品、醫藥等工業，是一種新型的添加劑。CP-Kelco公司於1998年實現產業化。其膠體柔軟有彈性，可應用於乳品、調味料、果醬、啫哩、飲料、糖果、布丁等，賦予這些獨特的風味。另外，根據結冷膠水化後溶液的透明度，可以將結冷膠分為透明型和非透明型結冷膠。目前生產的高醯基結冷膠商品是非透明型的，其凝膠純度低，為乳白色的渾濁物，使其品質和應用範圍受到限制。CN101191138A公開了一種透明型的高醯基結冷膠製備工藝，但工藝步驟中存在脫鹽環節，影響產品質量，成本高，三廢排放高。具體而言，CN101191138A採用鹽絮凝或醇鹽共絮凝方式，鹽的用量達到發酵液的0.2%_5%，鹼的用量為0.2%_5%，並增加了一道脫鹽工藝，多耗用20%-80%的水。該文獻還公開了使用醇絮凝法的實施例。然而作為最早絮凝方法，其缺點是醇耗量非常大，。例如在該文獻的實施例2中，對於10立方米發酵液添加15立方米98%的異丙醇；在實施例3中，對10立方米發酵液添加10立方米95%的乙醇，醇用量非常大。CN1635133A中採用活性碳作吸附劑，然而在生產過程中存在濾布袋難以洗滌洗淨，並容易汙染產品的缺點。綜上所述，本領域迫切需要開發工藝簡便，對環境汙染小的生產透明高醯基結冷膠的生產方法。
發明內容本發明的目的就是提供一種工藝簡便，對環境汙染小的生產透明高醯基結冷膠的生產方法。在本發明的第一方面，提供了一種製備透明型高醯基結冷膠的方法，所述的方法包括步驟a.對結冷膠發酵液用無機酸和低級醇混合進行絮凝處理，從而獲得含結冷膠絮凝物的絮凝物料；b.對所述的絮凝物料進行脫水，獲得脫水的絮凝物料；c.對脫水的絮凝物料(如濾餅)加入水再溶解，從而獲得含結冷膠的膠液；d.用無機鹼調節所述結冷膠的膠液的pH至6-7；e.向所述膠液中加入脫色劑進行脫色並過濾，獲得含結冷膠的濾液；f.對所述含結冷膠的濾液進行絮凝處理，並再次脫水，獲得脫水的結冷膠溼品；和g.對所述的結冷膠溼品進行乾燥，獲得透明型高醯基結冷膠產品。在另一類優選例中，在所述步驟a中，無機酸選自下組鹽酸、硫酸、或其組合。在另一類優選例中，無機酸的濃度為l_5wt%。在另一類優選例中，在所述步驟a中，用無機酸調節發酵液的pH至1.0-3.5。在另一類優選例中，用無機酸調節發酵液的pH至1.5-2.5(即絮凝液的酸度為pH1.5-2.5)。在另一類優選例中，在所述步驟a中，低級醇選自下組乙醇、異丙醇，或其組合。在另一類優選例中，在所述步驟a中，不向發酵液中加入水溶性金屬鹽。更佳地，在所述步驟a中，不向發酵液中加入以下金屬的水溶性金屬鹽鎂、鈣、鋇、鋅、鋁或其組合。在另一類優選例中，在所述步驟a中，低級醇的用量是發酵液的10%-25%。在另一類優選例中，低級醇的用量為結冷膠發酵液體積的15-25%。在另一類優選例中，在所述步驟b中，所述脫水的絮凝物料的含水量為80%-85%。在另一類優選例中，在所述步驟c中，所述再溶解的水用量是發酵液體積的60-90%，較佳地70%-80%。在另一類優選例中，在所述步驟d中，所述的無機鹼選自下組氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或其組合。在另一類優選例中，在所述步驟e中，所述脫色劑是酸性白土。在另一類優選例中，脫色劑的用量是發酵液的0.5_6wt%，較佳地l_5wt%。在另一類優選例中，所述的高醯基結冷膠的凝膠透光率不低於70%(如72-85%)。在另一類優選例中，所述的高醯基結冷膠中，以下金屬的水溶性金屬鹽的含量如下鋅和鋁未檢出；鎂、鈣、和鋇的總含量<20ppm。在本發明的第二方面，提供了一種透明高醯基結冷膠，所述結冷膠的凝膠透光率不低於70%(如72-85%)，並且在所述的高醯基結冷膠中，以下金屬的水溶性金屬鹽的含量如下鋅和鋁未檢出(彡lOppm，更佳地彡5ppm；最佳地彡lppm)；並且鎂、鈣、和鋇的總含量彡20ppm(較佳地彡lOppm)。在另一類優選例中，所述的透明高醯基結冷膠是用本發明第一方面中所述的方法製備的。應理解，在本發明範圍內中，本發明的上述各技術特徵和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特徵可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。例如，就PH10-3.5的上限3.5可以與另一優選範圍1.5-2.5的下限1.5進行組合，從而構成範圍1.5-3.5，反之亦然。限於篇幅，在此不再一一累述。具體實施例方式本發明人經過廣泛而深入的研究，首次開發了在酸性條件且不使用鹽作為絮凝劑的情況下、成本低廉、高效率地製備透明高醯基結冷膠(即透明型高醯基結冷膠)的新生產工藝。本發明的新工藝不僅可以生產高澄清的高醯基結冷膠，而且由於減少了醇、鹽和鹼的使用量，顯著地降低了生產成本。此外，新工藝省去了脫鹽工藝，減少三廢排放量，有助於保護環境。在此基礎上完成了本發明。如本文所用，術語「高澄清高醯基結冷膠」、「透明高醯基結冷膠」和「透明型高醯基結冷膠」可互換使用，都指透光率大於70%的高醯基結冷膠。更佳地，所述透明(型)高醯基結冷膠中，鋅、鋁、鎂、鈣、鋇等金屬的水溶性金屬鹽的總含量非常低。通常，鋅和鋁未檢出(彡lOppm，更佳地彡5ppm；最佳地更佳地彡lppm)；鎂、鈣和鋇的總含量彡20ppm(較佳地^lOppm)。首先，本發明提供了生產透明型高醯基結冷膠的方法，它包括以下步驟(a)絮凝本發明方法採用酸/醇共絮凝。先調節結冷膠發酵液的pH至1.0-3.5，然後加入醇，從而使得結冷膠成分絮凝，形成含結冷膠絮凝物的原料液。可用於本發明的酸沒有特別限制，可以是有機酸或無機酸，優選無機酸，尤其是鹽酸、硫酸或其組合。無機酸的濃度沒有特別限制，通常為l_5wt%。一種優選的方式是將發酵原液在攪拌過程中流加0.5wt%3.5wt%濃度的鹽酸至pH為1.5-3.5，然後添加約15-25%體積的乙醇(按發酵原液的體積計)，從而使結冷膠成分絮凝，形成含結冷膠絮凝物的原料液。本發明的酸/醇共絮凝法可以使絮凝更完全，去雜質更多，提高了產品純度和透明度。(b)脫水對含結冷膠絮凝物的原料液進行脫水，得到脫水的絮凝物料(如濾餅)。其中脫水可用常規方法進行，例如用脫水壓榨機進行。(c)勻漿將所述脫水的結冷膠濾餅與一定量的水進行混合勻漿，形成勻漿混合物(即結冷膠的膠液)。在該步驟中，加入的水量沒有特別限制，通常所述脫水的結冷膠濾餅重量的10-20倍，也可加入稍多的水。按發酵液的體積計算，再溶解的水用量通常為發酵液體積的60-90%，較佳地70%-80%。勻漿可用本領域常規的方法和設備進行。例如，用打漿機，將所述脫水的結冷膠濾餅與水進行混合勻漿，形成糊狀的勻漿混合物(也稱為糊狀液料)。(d)調節PH至近中性在本步驟中，用鹼性調節劑將勻漿混合物pH調節至近中性(PH6-7.5，較佳地pH6-7)。在該步驟中，pH調節劑可用本領域常規的各種pH調節劑。鹼性調節劑的代表性例子包括(但並不限於)氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、或其組合。優選的鹼性調節劑是氫氧化鈉。(e)脫色在脫色步驟中，加入白土(如酸性白土)作為脫色劑，然後進行加熱至75°C以上(如90-98°C)。然後，對制膠混合物趁熱過濾，從而獲得含結冷膠的濾液。在該步驟中，可用本領域各種常規方式和設備進行過濾。由於溫度較低時，結冷膠會凝固，因此過濾時制膠混合物的溫度宜保持較高溫度(通常為70-90°C)，以防結冷膠凝結而阻礙過濾。另外，在過濾之前，還可用在制膠混合物中添加適量的助濾劑。常用的助濾劑的例子包括(但並不限於)硅藻土、珍珠巖或其組合。在一類優選例中，在制膠混合物中加入0.5-3.助濾劑，然後進行過濾。(f)二次絮凝和脫水在該步驟中，對於脫色後的濾液稍加冷卻(例如冷卻至50°C以下，優選地冷卻至如室溫至50°C)後，就可用低級醇(如乙醇)再次進行絮凝處理，然後進行脫水，從而獲得結冷膠溼品。或者，也含凝膠態結冷膠的料液進行擠壓過濾，從而去除一部分水分，獲得結冷膠濾餅(溼品)。如果選用壓濾，可以用本領域常規的擠壓過濾裝置(如壓濾機)進行壓濾。壓濾後，通常濾餅中結冷膠含固率為15-30%。含固率的測定方法用常規方法測定，例如GB5009.3乾燥失重方法。(g)造粒、乾燥等後處理步驟對於壓濾後的結冷膠濾餅，可以任選地用常規方式進行造粒，形成顆粒狀物料。造粒可以用本領域常規的方法和裝置進行，例如用市售的造粒機。對顆粒狀結冷膠物料進行乾燥處理(例如烘乾)，從而獲得乾燥的結冷膠。通常乾燥的結冷膠中含水率小於15wt%，更佳地為0.l_15wt%。乾燥可以用本領域常規的方法和裝置進行，例如用市售的各種乾燥機，尤其是負壓乾燥機。對乾燥後的物料進行粉碎，從而獲得粉末狀的結冷膠。粉碎可以用本領域常規的方法和裝置進行，例如用市售的各種粉碎機。在一優選例中，對物料進行低溫氣流粉碎。在本發明的一個優選例中，製備工藝如下發酵液在室溫下，邊攪拌邊用2.0%的鹽酸溶液酸化，直至物料的pH為2.0，用量約為發酵液的10%，同時加入95%的乙醇，用量是發酵液的20%，目的是使絮凝更完全，同時提高脫色效果。約10分鐘，絮凝結束後，進行壓濾脫水。脫水後的物料含水量為80%-85%。再加70%-80%的水，快速攪拌再溶解，同時用10%氫氧化鈉溶液調節pH至6.0-7.0，加2%的酸性白土，加熱至90-98°C，過濾，得到白色或淺黃色澄清濾液，冷卻後用95%乙醇按11比例脫水，溼品經乾燥，粉碎得白色透明高醯基結冷膠。應用用本發明的結冷膠可以製造各種常規的結冷膠製品，通常在這些結冷膠製品中，結冷膠的含量為製品總重量的0.01-99wt%，更佳地為0.l-50wt%。代表性的結冷膠製品包括(但並不限於)(1)食品飲料、糕點、果醬、果凍、合成食品、寵物飼料、糖衣、糖霜、牛奶製品、或豆製品等；(2)藥品眼藥水、軟硬膠囊、微膠囊、或包衣等；(3)化妝品個人護理產品、或香水等；(4)化工產品塗膜、膠粘劑、牙膏、或空氣清香劑等；(5)農業產品緩釋肥料等；(6)其他產品微生物、或植物組織培養基等。用本發明方法製得的高醯基結冷膠具有高純度、透明度高等優點，並且工藝成本低。本發明的主要優點包括1、酸/醇共絮凝法使絮凝更完全，去雜更多，提高了產品純度和透明度。2、省去了鹽的使用量，大幅度減少了醇的使用量，顯著地降低了生產成本。3、省去了脫鹽工藝及20%-80%的水，從而減少20%-80%的三廢排放量，降低相應能耗。4、改用白土脫色工藝，與活性炭相比，脫色效果更好，工藝簡單，不汙染產品，使產品透光率達到72%以上，色澤更白。下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件中所述的條件，或按照製造廠商所建議的條件。除非另外註明，否則百分比和份數按重量計算。實施例1按常規方法(如中國專利申請00125858.3中實施例1所述的方法)獲得含結冷膠的發酵原液。按以下工藝製備高醯基結冷膠絮凝向結冷膠初品含量為16克/升的3900克的發酵液中，邊攪拌邊滴加1.92%的鹽酸(約400ml)，直至物料的pH為2.0。然後加95%的乙醇780克，冷卻至室溫。脫水絮凝結束後，進行壓濾脫水，得溼品224克(脫水後的物料含水量為80%-85%)0制膠、脫色所得溼品加水3200ml，邊攪拌邊用10%的氫氧化鈉中和至pH6.0-7.0。加酸性白土60克，加熱至95°C，用硅藻土作助濾劑，布氏漏鬥抽濾，得淺色透明濾液約3000ml。脫水、乾燥待澄清濾液冷卻後(低於50°C即可)，向3000ml濾液中加入95%乙醇3000ml，溼品經烘乾，粉碎得白色透明高醯基結冷膠40.7克。性能測試對實施例1中製備的結冷膠，用常規方法進行測定其性能。結果如下表1所示表1試樣檢測結果與測定方法tableseeoriginaldocumentpage8實施例2:重複實施例1，不同點僅在於用2.0%的硫酸代替鹽酸作絮凝劑。結果，得高醯基結冷膠成品38.1克。經測定，透光率>72%。鋅和鋁未檢出(<5ppm)；鎂、鈣和鋇的總含量80%。鋅和鋁未檢出(<5ppm)；鎂、鈣和鋇的總含量72%。鋅和鋁未檢出(<5ppm)；鎂、鈣和鋇的總含量74%。鋅和鋁未檢出(<5ppm)；鎂、鈣和鋇的總含量<20ppm。在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。權利要求一種製備透明型高醯基結冷膠的方法，其特徵在於，所述的方法包括步驟a.對結冷膠發酵液用無機酸和低級醇混合進行絮凝處理，從而獲得含結冷膠絮凝物的絮凝物料；b.對所述的絮凝物料進行脫水，獲得脫水的絮凝物料；c.對脫水的絮凝物料加入水再溶解，從而獲得含結冷膠的膠液；d.用無機鹼調節所述結冷膠的膠液的pH至6-7；e.向所述膠液中加入脫色劑進行脫色並過濾，獲得含結冷膠的濾液；f.對所述含結冷膠的濾液進行絮凝處理，並再次脫水，獲得脫水的結冷膠溼品；和g.對所述的結冷膠溼品進行乾燥，獲得透明型高醯基結冷膠產品。2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟a中，無機酸選自下組鹽酸、硫酸、或其組合。3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟a中，用無機酸調節發酵液的PH至1.0-3.5。4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟a中，低級醇選自下組乙醇、異丙醇，或其組合。5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟a中，不向發酵液中加入水溶性金屬鹽6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟a中，低級醇的用量是發酵液的10%-25%。7如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟c中，所述再溶解的水用量是發酵液體積的60-90%，較佳地70%-80%。8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟d中，所述的無機鹼選自下組氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或其組合。9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟e中，所述脫色劑是酸性白土。10.一種透明高醯基結冷膠，其特徵在於，所述結冷膠的凝膠透光率不低於70%，並且在所述的高醯基結冷膠中，以下金屬的水溶性金屬鹽的含量如下鋅和鋁的總含量^lOppm；並且鎂、鈣、和鋇的總含量<20ppm。全文摘要本發明涉及透明高醯基結冷膠及其製法。更具體地，本發明提供了一種透明型高醯基結冷膠的方法，包括步驟a.對結冷膠發酵液用無機酸和低級醇混合進行絮凝處理；b.對所述的絮凝物料進行脫水；c.對脫水的絮凝物料加入水再溶解；d.用無機鹼調節pH至6-7；e.向所述膠液中加入脫色劑進行脫色並過濾；f.對濾液進行絮凝處理，並再次脫水；和g.對結冷膠溼品進行乾燥，獲得透明型高醯基結冷膠產品。與現有工藝相比，本發明工藝特點為減少了工藝步驟、提高了產品質量，降低了生產成本，減少了三廢排放。文檔編號C08B37/00GK101824095SQ20091005221公開日2010年9月8日申請日期2009年5月31日優先權日2009年5月31日發明者周大慶,張士楚申請人:上海眾偉生化有限公司