專利名稱：在紫甘薯生產(chǎn)無(wú)水酒精的過(guò)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(shuō)就是用紫甘薯為原料生產(chǎn)無(wú)水酒精的過(guò)程中提取紫甘薯紅色素。在200610010898.6專利申請(qǐng)(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)水酒精。但云南溫暖濕潤(rùn)，特別適合種植薯類作物，因此，在西南大部分地區(qū)歷來(lái)有用薯類作物釀酒的習(xí)慣。在200610010898.6專利申請(qǐng)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(wú)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(qǐng)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(wú)水酒精的過(guò)程中，剩余的色素嚴(yán)重污染各生產(chǎn)工序，使產(chǎn)出的無(wú)水酒精也帶紅色。雖然國(guó)標(biāo)(GB678-1990)對(duì)無(wú)水酒精的顏色沒(méi)有限制，但仍會(huì)對(duì)酒精銷(xiāo)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(shí)，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(qǐng)(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取無(wú)水酒精的方法)在實(shí)際應(yīng)用中，必須對(duì)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(wú)水酒精。在發(fā)酵醪經(jīng)過(guò)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(wú)色、無(wú)味的無(wú)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(shí)，得到色價(jià)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(lái)。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(guó)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(wú)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(guò)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(yíng)養(yǎng)的花青素。而花青素在高熱下大部分分解，喪失營(yíng)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(qǐng)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(lái)。使紫甘薯紅色素的提取率由原來(lái)的30～40％提高到80％以上。并避免因高溫蒸熟紫甘薯，對(duì)紫甘薯紅色素的損壞。200610010898.6專利申請(qǐng)生產(chǎn)無(wú)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(wú)水酒精。如選用紫甘薯干生產(chǎn)無(wú)水酒精，在制作紫甘薯干時(shí)不能采用太陽(yáng)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(wú)水酒精的過(guò)程中提取紅色素，是在200610010898.6專利申請(qǐng)的無(wú)水酒精生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾粒徑為5～10nm，截留分子量1000～3000的超濾膜分離組件；NF是過(guò)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(guò)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(lái)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(guó)外發(fā)酵法高溫蒸熟紫甘薯時(shí)對(duì)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(wú)水酒精兩個(gè)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(dòng)1～2小時(shí)。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(shí)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(shí)間2.5小時(shí)。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(lái)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(shí)，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(lái)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(shì)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(guò)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(shì)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(shí)5～8％。連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)的總發(fā)酵時(shí)間比間隙發(fā)酵少10小時(shí)，平均總發(fā)酵時(shí)間為55小時(shí)。
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(guò)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(jí)二段UF分離，滲透液為色價(jià)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(jià)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(jí)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(wú)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(wú)水酒精的過(guò)程中提取紅色素的方法，其特征是把200610010898.6專利申請(qǐng)中以紫甘薯薯渣為原料，改為直接用紫甘薯生產(chǎn)無(wú)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(duì)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(duì)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U(xiǎn)F膜組件提取紅色素前，用MF膜分離組件對(duì)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(guò)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(wú)水酒精的過(guò)程中提取紫甘薯紅色素。在200610010898.6專利申請(qǐng)(利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取無(wú)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(wú)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(wú)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(lái)的30～40％提高到90％，由于使原來(lái)生產(chǎn)紅色素和無(wú)水酒精兩個(gè)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(hào)C12P7/06GK1908071SQ20061001095
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:楊蘊(yùn)力