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高純食品鞣酸的中試工藝研究

小小茶農(nóng) 2023-11-13 12:51:02

前言鞣酸又稱為單寧酸(Tannic acid)、五桔子單寧酸

,屬于水解類單寧
,水解后可得到桔酸和葡萄糖
,是最早研究的單寧之一
。單寧酸屬于典型的葡萄糖桔酰基化合物
,結(jié)構(gòu)如圖I所示
,其多酚羥基的結(jié)構(gòu)賦予了它一系列獨特的化學(xué)特性和生理活性,如能與蛋白質(zhì)
、生物堿
、多糖結(jié)合,使其物理化學(xué)行為發(fā)生變化
;能與多種金屬離子發(fā)生絡(luò)合和靜電作用
;具有還原性和捕捉自由基的活性;具有兩親結(jié)構(gòu)和諸多衍生化反應(yīng)活性等
,在醫(yī)藥
、食品、日化等方面具有廣泛的應(yīng)用
。食用單寧酸可作飲料和酒類的澄清劑
、穩(wěn)定劑廣泛用于食品工業(yè),在啤酒及飲料制造時用于除去因蛋白質(zhì)存在而引起的混濁沉淀
。工業(yè)單寧酸中含有樹脂
、蛋白質(zhì)、淀粉等
,為了達(dá)到食品鞣酸的要求
,進(jìn)一步分離純化,除去小分子酚類等雜質(zhì)
,提高其含
。量。常用的分離純化方法有沉淀法
、透析法
、溶劑法、凝膠柱色譜法等
,工業(yè)生產(chǎn)大都采用溶劑法
。酸能溶于乙醇、乙酸乙酯
、甲醇
、丙酮等有機溶劑,在這 圖l 單寧酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)式幾種溶劑中乙醇
、甲醇
、丙酮都能和水混溶
,乙酸乙酯親水性較差,除少量被水飽合外
,可與水很好地分層
。利用此性質(zhì),可以用乙酸乙酯萃取單寧酸的水溶液
,將大部分單寧酸轉(zhuǎn)移到乙酸乙酯層
,而將較多量的水溶性雜質(zhì)留在水層,從而起到提純單寧酸的目的
。國外最早提出乙酸乙酯萃取法提純單寧酸的是R.Armitage L5
,國內(nèi)近年來也開展了這方面的研究。隨著沒食子單寧化學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)的不斷深人
,鞣酸原有的各種系列產(chǎn)品不能完全滿足市場的需求
,特別對鞣酸產(chǎn)品在純度上提出了更高的要求
,由于提取單寧的目的各不相原有小試工藝的基礎(chǔ)上
,對高純食品鞣酸進(jìn)行了中試開發(fā)研究。首先用水浸提五檣子制取單寧酸
,并在單寧酸溶液中加人某種弱堿性物質(zhì)A與單寧酸中的雜質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)
,使之有利于萃取過程進(jìn)行,然后通過乙酸乙酯為溶劑萃取
,活性炭脫色等過程制備高純度食品鞣酸
。產(chǎn)品經(jīng)燕京啤酒股份有限公司和貴州啤酒廠應(yīng)用,效果良好
。1 實驗方法1.1 主要儀器設(shè)備
、原料及試劑五倍子、乙酸乙酯
、活性炭均為工業(yè)品
;蒸餾水(自制);單寧酸標(biāo)準(zhǔn)品
、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品(南京林化所)
;Lc一6A型高效液相色譜儀(日本島津公司);浸提罐
、真空濃縮釜
、蒸發(fā)器、噴霧干燥器(重慶中州化工機械有限公司)
。1.2 分析方法1.2.1 五桔子按國家標(biāo)準(zhǔn)(GB5848—86)測定
。1.2.2 單寧酸含量采用高效液相色譜法測定,紫外檢測器波長280mim
;流動相
,水(含1%磷酸):乙醇=80:20
;固定相,DEVELOSILDDS一7
;不銹鋼柱4 mm×25 12m
;流速,1.0 ml/min.1.2.3 樹脂或糊精試驗
、樹脂類物質(zhì)試驗
、灼燒試驗:按FAO/WHO1992標(biāo)準(zhǔn)測定。1.2.4 干燥失重(105℃
,2 h)1.3 分離純化方法1.3.1 原料浸提浸提過程是用水浸泡五倍子原料
,把有效成分從固體轉(zhuǎn)到液體中。浸提過程主要以優(yōu)質(zhì)
、高產(chǎn)
、低消耗等指標(biāo)為依據(jù),原料的內(nèi)部性質(zhì)
,外部形狀
、溶劑的數(shù)量和質(zhì)量、溫度
、時間
、液固接觸的形式都直接影響著浸提效果。1.3.2 分離純化單寧酸是一種混合物
,從五倍子原料提取單寧酸時還伴著糖類
、酚類、植物色素
、蛋白質(zhì)
,無機鹽、酯質(zhì)等物質(zhì)
,這些物質(zhì)對單寧酸的溶解性
、灰分、顏色和純化均有影響
。乙酸乙酯是單寧酸最好的萃取溶劑
,它對單寧溶解度好,對非單寧如樹脂
、淀粉
、無機鹽、糖類等是不溶解的
,利用此性質(zhì)可使單寧酸與樹脂
、淀粉、無機鹽等雜質(zhì)分離,同時
,乙酸乙酯與水之間溶解度小
,重度差大,能分層
,形成二相體系
,有利于回收。為從單寧酸溶液中分離出沒食子酸類物質(zhì)
,選擇在單寧酸溶液中加人某種弱堿性物質(zhì)A與沒食子酸類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
,使其生成物在乙酸乙酯中不溶解而達(dá)到使單寧酸與沒食子酸類分離的目的。1.3.3 活性炭脫色五槽子單寧酸的沒食子?div id="4qifd00" class="flower right">
;弦蚝卸嘣?div id="4qifd00" class="flower right">
,故很容易被氧化,如空氣
、溶液的pH
、溫度等都能使單寧酸外觀色澤加深,為了除去在操作過程中帶人的水不溶物
、氧化雜質(zhì)等
,采用活性炭脫色不僅可提高產(chǎn)品純度,還可使產(chǎn)品外觀
、色澤
、澄明度等達(dá)到要求
。1.4 高純食品鞣酸的制備首先將257 kg五桔子進(jìn)行粉碎
、篩分,使檣子粒度為0.5~1.0cm
,加入蒸餾水用逆流浸提的方式進(jìn)行浸提
,浸提溫度6O~7O℃,將8~10Be
。浸提液蒸發(fā)濃縮制成13—18Be
。的單寧濃膠備用。取單寧濃膠600
,加人弱堿性物質(zhì)A約9—10 kg
,待反應(yīng)完全后,加人650 kg乙酸乙酯分4次進(jìn)行萃取
,萃取溫度一般為50—60℃
,合并萃取液,進(jìn)行減壓蒸餾
,濃縮回收乙酸乙酯
。濃縮液中加入200 ml蒸餾水,再加人活性炭20kg,于7O℃下攪拌脫色30 min
,趁熱過濾
,濾餅用70℃的蒸餾水洗滌三次,將合并后的濾液置于真空濃縮釜中進(jìn)行濃縮
,然后噴霧干燥
,最后得高純食品鞣酸94.56 kg,高純食品鞣酸的收率為64.1%
。工藝流程:五桔子一破碎一篩分 浸提一濃縮一加入弱堿性物質(zhì)A一乙酸乙酯萃取一濃縮一脫色-+單寧溶液一蒸發(fā)一干燥一高純食品鞣酸
。其中用乙酸乙酯萃取后的母液送桔酸車間制取桔酸,回收的乙酸乙酯重復(fù)使用
。2 結(jié)果與討論高純食品鞣酸的制備涉及到工藝用水量
、萃取溶劑的選擇、反應(yīng)溫度及pH值的確定
、溶劑回收率的控制等諸多因素
。中試實驗結(jié)果及中試樣品與進(jìn)口產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)比較如表1,表2.2.1 溫度的影響五倍子單寧屬于熱敏物質(zhì)
,浸提溫度一般不超過7O℃
;萃取溫度升高,單寧酸在乙酸乙酯中的溶解度相應(yīng)增加
,非單寧類如樹膠
、無機鹽等則不溶于乙酸乙酯,由于單寧酸屬于熱敏性物質(zhì)
,溫度過高
,易于被氧化,故萃取溫度一般為50—60℃.2.2 原材料單耗與溶劑回收率的控制溶劑萃取法規(guī)?div id="4qifd00" class="flower right">
;a(chǎn)高純單寧酸
,五桔子單耗和乙酸乙酯的回收率直接關(guān)系到生產(chǎn)成本的高低,其中五桔子單耗應(yīng)≤3.0t
,乙酸乙酯回收率應(yīng)達(dá)9O%
,本工藝技術(shù)均達(dá)到上述指標(biāo)。2.3 pH值的影響由于單寧酸受pH值影響較大
,在堿性條件下易發(fā)生氧化
,且隨著pH值增加,氧化加劇
。故在整個制備過程中
,其反應(yīng)環(huán)境的pH值必須加以控制。2.4 活性炭的選擇量
。2.5在脫色過程中
,活性炭的內(nèi)在質(zhì)量如脫色率、目數(shù)、鐵含量直接關(guān)系到脫色效果
,尤其是活性炭的鐵含因單寧酸可與鐵生成藍(lán)黑色的絡(luò)合沉淀
,影響單寧的質(zhì)量,目數(shù)的大小直接關(guān)系到過濾速度及過濾效設(shè)備材質(zhì)選擇單寧酸易被鐵離子污染
,在選擇設(shè)備材料時
,都以腐蝕率和對單寧顏色的影響兩個指標(biāo)進(jìn)行選取。單寧酸生產(chǎn)設(shè)備及輔助設(shè)備的材料應(yīng)選擇奧氏體不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)
,搪玻璃反應(yīng)釜和內(nèi)襯塑料等
。3 結(jié) 論以五桔子為原料,通過蒸餾水浸提
、乙酸乙酯萃取
、活性炭脫色等單元過程中試規(guī)模制備了高純食品鞣酸,單寧酸含量達(dá)98.5%
,收率為64.1%
,五桔子單耗為2.8t,乙酸乙酯回收率為94.05%
。該工藝經(jīng)濟合理
,主要原材料五桔子單耗≤3.0t,易于工業(yè)化
。貴州是五槽子的主產(chǎn)省
,高純食品鞣酸的成功研制,對提高五倍子深加工技術(shù)
,開發(fā)高附加值產(chǎn)品具有重要意義

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