專利名稱：蘋果果膠的脫色及生產白色細粉的蘋果果膠的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及果膠生產技術，涉及一種蘋果果膠的脫色工藝及生產白色細粉的蘋果果膠的工藝。
背景技術：
果膠是一種親水膠體，主要成分是由α-1，4-D-半乳糖醛酸(D-galactuonicacid)單位組成骨架鏈，少量的鼠李糖，半乳糖，阿拉伯糖，木糖構成側鏈，其中部分半乳糖醛酸被甲醇酯化的多聚糖，分子量在3-18萬之間。果膠具有良好的乳化，增稠、穩(wěn)定和膠凝作用，在食品、紡織、印染、煙草、冶金等領域得到了廣泛的應用。由于果膠具有抗菌、止血、消腫、解毒、止瀉、降血脂、抗輻射等作用，因此，又是一種集藥理活性與填充或包裹作用為一體的優(yōu)良的藥物基質，近年來被越來越多地應用于醫(yī)藥領域。隨著功能性多糖開發(fā)的深入，果膠作為第七大營養(yǎng)素成員之一——水溶性膳食纖維，更加受到食品加工行業(yè)的重視。有關資料表明；全世界果膠的年需求量近2萬噸，其中美國就高達4500噸。據不完全統(tǒng)計我國每年約消耗果膠1500噸以上，其中從國外進口約為80％，自產能力嚴重不足。
傳統(tǒng)的果膠生產主要以柑桔皮為原料，酸提醇沉法提取，可以得到米白到淺黃色的果膠粉(以下稱柑桔果膠)。國產柑桔果膠以帶色者為多，由于果膠帶色會降低產品的適用范圍，所以呈色的果膠價格難以與白色產品競爭；造成國內果膠市場主要被進口產品所占有。廿十世紀末我國蘋果濃縮汁加工業(yè)迅速崛起，蘋果渣的年產量日益增長，目前已達每年數百萬噸，從而使蘋果渣成為亟待開發(fā)的新型農業(yè)資源。前人和本發(fā)明的研究都表明，蘋果渣富含果膠，應用傳統(tǒng)的酸提醇沉工藝提取，其果膠(以下稱蘋果果膠)得率為10％以上，與柑桔果膠產量相當。雖然蘋果果膠與柑桔果膠同屬于高甲氧基(HM)果膠，然而其品質在多方面優(yōu)于柑桔果膠。如蘋果果膠膠凝度普遍高于柑桔果膠，蘋果果膠還具有降低動物體內膽固醇、改善腸道蠕動、減少腸道脂肪等特殊功效。本發(fā)明人的試驗表明，蘋果果膠抗氧化能力很強，體外清除氧分子自由基(O2-·)活性最高可達Vc的12.5倍，清除羥基自由基(HO·)活性最高可達Vc的326倍(見附表3)。因此，蘋果果膠在食品和醫(yī)藥領域具有更加廣泛的用途。遺憾的是傳統(tǒng)方法生產的蘋果果膠較柑桔果膠顏色更深，且以往采用的活性碳吸附、離子交換樹脂脫色都不能奏效；生產中曾嘗試過氧化物漂白，卻引起產品膠凝度嚴重下降。長期以來，蘋果果膠產品顏色較深的問題，始終是高品質果膠生產的瓶頸，也是國內蘋果果膠生產企業(yè)銷售陷入困境的主要原因。
綜上所述，蘋果果膠生產技術亟待改進與完善。

發(fā)明內容
經本發(fā)明人分析，引起蘋果果膠呈色的主要是酚類物質等。本發(fā)明的目的在于，提供一種蘋果果膠的脫色及生產白色細粉的蘋果果膠的工藝方法，該脫色工藝對傳統(tǒng)酸提醇沉法生產果膠工藝改進，除去使蘋果果膠呈色的雜質，同時保持產品高膠凝度，生產出白色的高品質蘋果果膠。
實現上述目的的技術解決方案是，一種蘋果果膠生產過程的脫色工藝，其特征在于，在現有的蘋果果膠生產工藝過程中對得到低濃度降酸的果膠提取液，恒壓加入填有45cm×100cm的大孔樹脂HP2MGL吸附層析柱進行脫色，吸附層析柱長度大于20cm，長徑比不小于8∶1，環(huán)境溫度不低于20℃-45℃，使低濃度降酸的果膠提取液緩慢通過H吸附層析柱，即可得到脫色的果膠洗出液。
一種生產白色細粉蘋果果膠的工藝，原料選擇果汁廠當年7月初到11月上旬的蘋果渣，其特征在于，具體包括下列步驟1)原料干燥首先將蘋果渣加熱至95℃，保持5-30分鐘，然后將溫度降為80℃以下，進行烘干，使蘋果渣完全干燥；2)萃取前的預處理將干燥的蘋果渣在60℃至90℃溫度下進行攪拌水洗10至30分鐘，水洗后濾出濕蘋果渣備用；3)果膠萃取使用常規(guī)的酸化水加入濕蘋果渣內，酸化水以鹽酸、硝酸配制，并使酸化水的pH調整至1.8～2.4之間，加入量為投入干燥的蘋果渣的8至18倍，在85℃至90℃溫度下攪拌，保溫50min至120min之間，過濾、棄渣，冷卻，得果膠酸萃液；4)酸萃液調整調整果膠酸萃液濃度至果膠含量不大于10g/L，用碳酸鈉中和，提高pH值到3.6，得到低濃度降酸的果膠提取液；5)脫色除雜然后將低濃度降酸的果膠提取液恒壓加入填有45cm×100cm的大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱進行脫色，吸附層析柱長度大于20cm，長徑比不小于8∶1，環(huán)境溫度不低于20℃-45℃，使低濃度降酸的果膠提取液緩慢通過大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱，即可得到脫色的果膠洗出液；6)濃縮將果膠洗出液置入雙效蒸發(fā)罐中，真空度為660毫米汞柱，沸騰溫度為45℃-50℃，以濃縮使果膠在溶液中達到飽和狀態(tài)，即可得到濃縮提取液；7)果膠醇析在醇析罐中，以濃縮提取液1.5倍的95％純度酒精對濃縮提取液進行沉析，使?jié)饪s提取液沉析形成絮凝，果膠從濃縮提取液中得以分離，過濾，之后再以純度95％酒精洗膠2次，過濾；
8)離心、干燥、粉碎將沉析、過濾出的果膠在高速離心機上分離，隨后在溫度30℃-70℃、負壓0.03-0.08MPa真空條件下干燥，得到白色絮狀不定形固體，經高速粉碎后即得到白色細粉蘋果果膠；上述步驟7)過濾出的的醇析用酒精和步驟8)的高速離心機分離出的酒精回到減壓濃縮罐中予以蒸餾，回收，可以進入醇析罐中再次循環(huán)使用。
上述步驟5)中對于吸附于大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱上的雜質采用1-3倍柱床填料體積的30％～70％純度的酒精進行洗脫，控制流速9L/h～20L/h，將洗脫液置于減壓濃縮罐，低于50℃溫度下濃縮至膏狀，回收酒精，對浸膏真空冷凍干燥后即得粗多酚，其中的總酚含量達到60％以上。
本發(fā)明的蘋果果膠生產過程的脫色工藝，包括原料萃取前的預處理和采用日本新近研發(fā)的大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱，對酸萃液進行動態(tài)處理，使酚類物質的去除率達到88％以上，凈化的提取液再經濃縮干燥，粉碎，得到米白到紙白色的果膠粉，同時，還可以得到總酚含量達到60％以上的酚類物質。
具體實施例方式
以下結合本發(fā)明的原理和發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
該工藝選擇果汁廠當年7月初到11月上旬的蘋果渣為原料生產蘋果果膠，即末充分成熟的落果到經過短期貯藏的晚熟果都可以用作果膠生產原料，以后的蘋果渣由于貯藏期過長，果膠含量下降。
原料干燥制干蘋果渣時，按傳統(tǒng)方法將蘋果渣原料加熱至95℃，保持5-30分鐘，以鈍化蘋果內的酶，以減少原料制干及保存過程中果膠的自然分解，然后將溫度降為80℃以下，烘干。
萃取前的預處理將干燥的蘋果渣加入自來水中，在60℃至90℃溫度下攪拌水洗10至30分鐘，濾渣，得到濕蘋果渣備用；該步驟的目的是除去蘋果渣中的可溶性糖。本發(fā)明經過試驗，發(fā)現水洗溫度和水洗時間與產品膠凝度和顏色密切相關(見附表1)，溫度低于60℃，不能有效減少呈色物質，溫度過高或洗渣次數增多又會降低果膠產量，產品膠凝度亦隨之下降。
果膠萃取按傳統(tǒng)方法使用酸化軟水，將存在于原料中的不溶性原果膠水解并溶解出來。用鹽酸、硝酸配制酸化水，使pH＝1.8-2.4，酸化水加入量為干蘋果渣投料量的8至18倍(體積/重量，單位v/w)，在85℃至90℃溫度下攪拌，攪拌速度v＝150rpm，保溫50至120min，過濾，棄渣，得酸萃液，冷卻得果膠酸萃液；渣液分離按傳統(tǒng)方法，渣液混合漿料通過板式過濾機或濾布過濾，分離出的萃取液進入下一操作環(huán)節(jié)，脫膠后的殘渣可用作飼料。
脫色除雜脫色采用大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱對果膠酸萃液進行脫色。本發(fā)明經過篩選、實驗及其測試發(fā)現，大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱對酚類物質等呈色和易褐變成分的吸附率遠遠大于對果膠成分的作用，因此通過控制上柱液濃度、流速和吸附條件，可以使果膠提取液在通過大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱后，呈色的雜質物質被吸附，而果膠成分被通過。為了使樹脂有充分的時間與提取液接觸，并進行物質吸附，大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱長度大于20cm，長徑比不小于8∶1?？刂骗h(huán)境溫度于20℃-45℃。出液流速依大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱的長、徑比的不同設定，達到提取液緩慢通過大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱的效果即可。使酚類物質的去除率達到88％以上濃縮為了節(jié)約下一步醇析所用的酒精使用量和操作時間，本發(fā)明按傳統(tǒng)方法將低濃度的果膠溶液需要加以濃縮，使果膠在溶液中達到飽和狀態(tài)。
果膠醇析按傳統(tǒng)方法于濃縮提取液中加入1.5倍的(v/v)的食用酒精(純度95％)沉析，使酒精和果膠充分混合，過濾，再以95％酒精洗膠2次，過濾，通過泡騰作用沉析形成絮凝，果膠從水溶液中得以分離。
干燥按傳統(tǒng)方法沉析出的果膠在高速離心分離之后，在40℃-70℃溫度，負壓0.03-0.08Mpa的真空條件下干燥，可得到白色絮狀不定形固體，經高速粉碎成為純白細粉。
真空干燥期間，分離出的醇析用酒精回到減壓濃縮罐中予以蒸餾，回收酒精，可以進入醇析罐循環(huán)使用。
酚類物質回收果膠酸萃液經大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱脫色后，吸附于大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱上的呈色物質經薄層層析分析主要為酚類物質，實際生產中發(fā)現，以30％～到70％酒精洗脫可起到大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱再生和酚類物質回收的雙重作用。用1-3倍于大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱床填料的體積的酒精可以徹底洗脫吸附柱，使大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱再生。
以下是發(fā)明人給出的實施例干蘋果渣100kg，裝入2m3的反應釜中，加自來水并加熱至80℃，保溫進行攪拌(v＝150rpm)，水洗15min，加水量與干蘋果渣重的比例(v/w)為20∶1。濾出濕渣，加入到投干渣量17.5倍(v/w)、pH＝1.8-2.0的硝酸溶液中，在T＝88±2℃下攪拌(v＝150rpm)，保溫50min，過3927#濾布。棄渣，冷卻、得到酸萃液(根據蘋果果膠產率上限值15％計算，該酸萃液果膠含量小于10g/L，不用再稀釋)，用碳酸鈉(Na2CO3)中和，提高pH值到3.6；恒壓加入填有45cm×100cm的大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱，以9L/h的速度接收洗出液。洗出液置入雙效蒸發(fā)罐，真空度為660毫米汞柱，沸騰溫度為45℃-50℃，濃縮至約240升；以1.5倍的(v/v)的酒精(95％)沉析，過758#濾布。再以95％酒精洗膠2次，同樣過濾758#濾布，將沉析、過濾出的果膠在高速離心機上分離，隨后在59±1℃的真空干燥箱(真空度0.03mpa)中干燥至恒重，粉碎，得純白色蘋果膠粉123.1kg。
多酚回收配制300升、濃度為70％的酒精水溶液，對吸附于大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱上的雜質進行洗脫，控制流速18-20L/h，洗脫液于減壓濃縮罐，47℃～50℃下濃縮至膏狀，回收酒精，對浸膏真空冷凍干燥后得粗多酚1.2kg，其中總酚含量達到63％。
果膠產品質量指標由本脫色工藝生產的蘋果果膠不但顏色顯著優(yōu)于國標規(guī)定，而且膠凝度、酯化度等重要性狀均超過國標，達到美國食用化學品法典(FCC)標準，具體指標參見表1和表2，為增強國內果膠的市場競爭，在國內外開發(fā)高品質蘋果果膠提供了技術保證。
表1 不同水洗次數、溫度、時間對蘋果渣果膠特性的影響


表2 本發(fā)明工藝生產蘋果果膠與傳統(tǒng)工藝HM果膠品質比較

表3 本工藝蘋果果膠體外清除自由基活性測定

權利要求
1.一種蘋果果膠生產過程的脫色工藝，其特征在于，在現有的蘋果果膠生產工藝過程中對得到低濃度降酸的果膠提取液，恒壓加入填有45cm×100cm的大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱進行脫色，大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱長度大于20cm，長徑比不小于8∶1，環(huán)境溫度不低于20℃-45℃，使低濃度降酸的果膠提取液緩慢通過大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱，即可得到脫色的果膠洗出液。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，對于吸附于大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱上的雜質采用1-3倍柱床填料體積的70％純度的酒精進行洗脫，控制流速18L/h～20L/h，將洗脫液置于減壓濃縮罐，47℃-50℃下濃縮至膏狀，回收酒精，對浸膏真空冷凍干燥后即得粗多酚，其中的總酚含量達到60％以上。
3.一種生產白色細粉蘋果果膠的工藝，原料選擇果汁廠當年7月初到11月上旬的蘋果渣，其特征在于，具體包括下列步驟1)原料干燥首先將蘋果渣加熱至95℃，保持5-30分鐘，然后將溫度降為80℃以下，進行烘干，使蘋果渣完全干燥；2)萃取前的預處理將干燥的蘋果渣在60℃至90℃溫度下進行攪拌水洗10至30分鐘，水洗后濾出濕蘋果渣備用；3)果膠萃取使用常規(guī)的酸化水加入濕蘋果渣內，酸化水以鹽酸、硝酸配制，并使酸化水的pH調整至1.8～2.4之間，加入量為投入干燥的蘋果渣的8至18倍，在85℃至90℃溫度下攪拌，保溫50min至120min之間，過濾、棄渣，冷卻，得果膠酸萃液；4)酸萃液調整調整果膠酸萃液濃度至果膠含量不大于10g/L，用碳酸鈉中和，提高pH值到3.6，得到低濃度降酸的果膠提取液；5)脫色除雜然后將低濃度降酸的果膠提取液恒壓加入填有45cm×100cm的大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱進行脫色，大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱長度大于20cm，長徑比不小于8∶1，環(huán)境溫度不低于20℃-45℃，使低濃度降酸的果膠提取液緩慢通過大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱，即可得到脫色的果膠洗出液；6)濃縮將果膠洗出液置入雙效蒸發(fā)罐中，真空度為660毫米汞柱，沸騰溫度為45℃-50℃，以濃縮使果膠在溶液中達到飽和狀態(tài)，即可得到濃縮提取液；7)果膠醇析在醇析罐中，以濃縮提取液1.5倍的95％純度酒精對濃縮提取液進行沉析，使?jié)饪s提取液沉析形成絮凝，果膠從濃縮提取液中得以分離，過濾，之后再以純度95％酒精洗膠2次，過濾；8)離心、干燥、粉碎將沉析、過濾出的果膠絮凝物在高速離心機上分離，隨后在溫度30℃-70℃、負壓0.03-0.08MPa真空條件下干燥，得到白色絮狀不定形固體，經高速粉碎后即得到白色細粉蘋果果膠。
4.如權利要求3所述的生產白色細粉蘋果果膠的工藝，其特征在于，步驟7)過濾出的醇析用酒精和步驟8)的高速離心機分離出的酒精回到減壓濃縮罐中予以蒸餾，回收，進入醇析罐中再次循環(huán)使用。
5.如權利要求3所述的生產白色細粉蘋果果膠的工藝，其特征在于，步驟5)中對于吸附于大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱上的雜質采用1-3倍柱床填料體積的70％純度的酒精進行洗脫，控制流速18L/h～20L/h，將洗脫液置于減壓濃縮罐，47℃-50℃下濃縮至膏狀，回收酒精，對浸膏真空冷凍干燥后即得粗多酚，其中的總酚含量達到60％以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蘋果果膠的脫色工藝及生產白色細粉的蘋果果膠的工藝，該方法對傳統(tǒng)酸提醇沉法生產果膠的工藝進行改進，工藝采用精確控制原料萃取前預處理操作條件，增加了對酸萃液除雜脫色處理環(huán)節(jié)，采用日本新近研發(fā)的大孔樹脂HP2MGL層析吸附柱對酸萃液進行動態(tài)處理，使酚類物質的去除率達到88％以上，凈化的提取液再經濃縮干燥，粉碎，得到米白到紙白色高品質的果膠粉，同時還可以得到總酚含量達到60％以上的酚類物質。
文檔編號C08B37/06GK1775814SQ20051012455
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權日2005年12月15日
發(fā)明者馬惠玲, 岳田利, 張東坡, 許增巍 申請人:西北農林科技大學