專(zhuān)利名稱(chēng)：海帶組分分離生物量全利用制備多種產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海帶資源利用領(lǐng)域，特別涉及海帶組分分離生物量全利用制備海藻酸
鈉等多種產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)東面臨海，有廣闊的海域，可大力發(fā)展海帶生物質(zhì)資源，海帶加工產(chǎn)品十分豐 富，如海藻酸鈉、碘和甘露醇、海帶膳食纖維等，其中海藻酸鈉以其良好的生物降解性和生 物相容性，被廣泛應(yīng)用于紡織、醫(yī)藥、食品、化學(xué)、生物等領(lǐng)域；碘是人體生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少 的微量元素；甘露醇可用于食品、醫(yī)藥塑料等行業(yè)。傳統(tǒng)的海帶加工方式技術(shù)陳舊，耗水耗 能大，缺乏深加工技術(shù)，已不能滿足我國(guó)社會(huì)發(fā)展的需求，特別是在石油資源日益匱乏、生 物質(zhì)資源將逐漸成為工業(yè)經(jīng)濟(jì)的主角的背景下，必須對(duì)傳統(tǒng)的海帶加工技術(shù)升級(jí)換代，才 能充分發(fā)揮其在生產(chǎn)新材料、食品和化學(xué)品開(kāi)發(fā)方面的潛在優(yōu)勢(shì)。 傳統(tǒng)海藻酸鈉提取方法存在以下主要問(wèn)題1)由于海藻酸鈉粘度大，消化后難以 過(guò)濾，需要大量的水稀釋?zhuān)乃靠蛇_(dá)l : 1000;2)中間產(chǎn)物海藻酸不穩(wěn)定，易降解，因此所 得到的產(chǎn)品收率和黏度都比較低；3)浸泡時(shí)需加有毒物質(zhì)甲醛，在海藻酸鈉產(chǎn)品中會(huì)有殘 留，同時(shí)增加了生產(chǎn)成本和環(huán)境污染。4)浸泡和消化的時(shí)間較長(zhǎng)，一共為6-8h左右，影響 生產(chǎn)效率。在從海帶中提取碘和甘露醇方面也有一些專(zhuān)利，如2006年10月4日公開(kāi)的一 種從海帶中提取碘的方法(申請(qǐng)?zhí)?00510044408. x)和一種從海帶中提取甘露醇的方法 (申請(qǐng)?zhí)?00510044407. 5)，但只是從海帶中提取單個(gè)組分，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)海帶各組分全利用， 經(jīng)濟(jì)效益不高。 針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明根據(jù)海帶組分的特性，利用汽爆技術(shù)對(duì)海帶進(jìn)行預(yù)處理，再 利用管式離心、電滲析、超濾膜等技術(shù)進(jìn)行組分分離，實(shí)現(xiàn)海帶生物量全利用，生產(chǎn)海藻酸 鈉、膳食纖維、碘、色素、甘露醇等產(chǎn)品。本發(fā)明提供了節(jié)能節(jié)水的海帶清潔加工工藝，與傳 統(tǒng)方法相比本發(fā)明可節(jié)水30% _50%，節(jié)能20-30%，避免了使用有毒物甲醛固色過(guò)程，縮 短消化時(shí)間，具有明顯的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)方法從海帶中提取海藻酸鈉等產(chǎn)品耗 水、耗能大的缺點(diǎn)，提供一種清潔高效的海帶組分分離多聯(lián)產(chǎn)制備海藻酸鈉等產(chǎn)品的方法。
技術(shù)方案本發(fā)明提供的海帶組分分離生物量全利用制備海藻酸鈉等多種產(chǎn)品 的方法，包括如下步驟 (1)預(yù)處理將新鮮海帶用水洗去沙土后切成3-15cm小段，或干海帶浸泡l_2h后 洗去沙土切成3-15cm小段； (2)汽爆處理對(duì)預(yù)處理后的海帶在0. 6 1. 5MPa壓力下維壓2 10min進(jìn)行蒸 汽爆破處理； (3)消化對(duì)汽爆后的海帶用相對(duì)于海帶干重5-15倍(m/V， g/ml)的1_2%碳酸鈉溶液進(jìn)行消化，消化溫度為40-55t:，消化時(shí)間為l-2h ; (4)離心消化結(jié)束后加入相對(duì)于海帶干重5-20倍(m/V，g/ml)的水稀釋?zhuān)霉苁?離心機(jī)在轉(zhuǎn)速為5000-15000r/min條件下離心，實(shí)現(xiàn)海帶消化渣與上清液液的分離；
(5)離心后的海帶消化渣主要是海帶纖維，用相對(duì)于固相物料干重10-20倍(m/V， g/ml)的0. 5-2%的雙氧水漂白，漂白時(shí)間為20-60min、溫度為30-5(TC，漂白后50-7(TC下 真空干燥、粉碎便得到海帶膳食纖維成品； (6)上清液中主要成分為海藻酸鈉、色素、碘、甘露醇，上清液用鹽酸調(diào)節(jié)pH為6-7 后加入0. 2-1倍體積的10_15%的氯化鈣溶液，形成海藻酸鈣沉淀，過(guò)濾得到海藻酸鈣和濾 液； (7)將海藻酸鈣加入到5-10%的鹽酸溶液中在20-35t:下酸化10-20min，生成海 藻酸凝塊，過(guò)濾分離出海藻酸凝塊后緩慢加入10-15%的碳酸鈉溶解海藻酸凝塊形成海藻 酸鈉溶液，往海藻酸鈉溶液中加入l-2倍(V/V)的95%乙醇溶液使海藻酸鈉沉淀，過(guò)濾海藻 酸鈉，在40-60°C下干燥后，粉碎得到海藻酸鈉成品。 (8)將步驟(6)的濾液用超濾膜過(guò)濾，分離海帶色素，超濾膜孔徑為O. 001-0. 02微 米； (9)將步驟(8)中去除色素的溶液用電滲析的方法富集碘離子，電滲析后濾液分 為料液和富集碘離子濃液，在富集了碘離子的濃液中加鹽酸調(diào)節(jié)pH為1-3，再充入氯氣在 20-4(TC氧化l-3h，將溶液中的碘離子氧化成單質(zhì)碘。用四氯化碳從溶液中萃取碘，用真空 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀去除四氯化碳溶劑后得到碘。 (10)在步驟(9)得到的料液中加入1_2倍體積的95%乙醇將甘露醇沉淀，過(guò)濾干 燥后得甘露醇。技術(shù)特點(diǎn)本專(zhuān)利的核心是利用汽爆、管式離心、超濾、電滲析等技術(shù)實(shí)現(xiàn)海帶產(chǎn)
品的清潔高效制備，通過(guò)無(wú)污染蒸汽爆破技術(shù)對(duì)海帶進(jìn)行預(yù)處理，將海帶細(xì)胞破壁，為下游 的組分分離提供了良好的條件，汽爆海帶消化后利用管式離心、超濾、電滲析等技術(shù)分離海 帶渣、色素、甘露醇和碘，為海帶組分分離聯(lián)產(chǎn)多種產(chǎn)品提供了新途徑，與傳統(tǒng)方法相比本 發(fā)明可節(jié)水30% -50% ，節(jié)能20-30% ，避免了使用有毒物甲醛固色過(guò)程，縮短消化時(shí)間，經(jīng) 濟(jì)性前景好。


圖1是本發(fā)明工藝流程的示意圖。其中，1為海帶浸泡罐；2為切割機(jī)；3為汽爆罐； 4為消化罐；5為離心機(jī)；6為漂白罐；7為干燥器；8為海藻酸鈣沉淀罐；9為過(guò)濾器；10為 酸化罐；11為中和罐；12為沉淀罐；13為超濾膜；14為電滲析器；15為沉淀罐；16為氧化
罐；17為萃取罐
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 : (1)預(yù)處理將新鮮海帶用水洗去沙土后切成3-15cm小段； (2)汽爆處理對(duì)預(yù)處理后的海帶在0. 6MPa壓力下維壓5min進(jìn)行蒸汽爆破處理；
(3)消化對(duì)汽爆后的海帶用相對(duì)于海帶干重10倍(m/V， g/ml)的1 %碳酸鈉溶液進(jìn)行消化，消化溫度為40°C ，消化時(shí)間為2h ; (4)離心消化結(jié)束后加入相對(duì)于海帶干重20倍(m/V，g/ml)的水稀釋?zhuān)霉苁诫x 心機(jī)在轉(zhuǎn)速為15000r/min條件下離心，實(shí)現(xiàn)海帶消化渣與上清液液的分離；
(5)離心后的海帶消化渣主要是海帶纖維，用相對(duì)于固相物料干重10倍(m/V， g/ ml)的0. 8%的雙氧水漂白，漂白時(shí)間為40min、溫度為35。C，漂白后7(TC下真空干燥、粉碎 便得到海帶膳食纖維成品； (6)上清液中主要成分為海藻酸鈉、色素、碘、甘露醇，上清液用鹽酸調(diào)節(jié)pH為6. 5 后加入0. 2倍體積的10%的氯化鈣溶液，形成海藻酸鈣沉淀，過(guò)濾得到海藻酸鈣和濾液；
(7)將海藻酸鈣加入到7%的鹽酸溶液中在35t:下酸化10min，生成海藻酸凝塊， 過(guò)濾分離出海藻酸凝塊后緩慢加入10%的碳酸鈉溶解海藻酸凝塊形成海藻酸鈉溶液，往海 藻酸鈉溶液中加入2倍(V/V)的95%乙醇溶液使海藻酸鈉沉淀，過(guò)濾海藻酸鈉，在6(TC下 干燥后，粉碎得到海藻酸鈉成品。 (8)將步驟(6)的濾液用孔徑為0. 001-0. 02微米的超濾膜過(guò)濾，分離海帶色素；
(9)將步驟(8)中去除色素的溶液用電滲析的方法富集碘離子，電滲析后濾液分 為料液和富集碘離子濃液，在富集了碘離子的濃液中加鹽酸調(diào)節(jié)pH為3，再充入氯氣在 4(TC氧化lh，將溶液中的碘離子氧化成單質(zhì)碘。用四氯化碳從溶液中萃取碘，用真空旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)儀去除四氯化碳溶劑后得到碘。 (10)在步驟(9)得到的料液中加入2倍體積的95%乙醇將甘露醇沉淀，過(guò)濾干燥
后得甘露醇。
實(shí)施例2 : (1)預(yù)處理將干海帶浸泡l-2h后洗去沙土切成3-15cm小段；
(2)汽爆處理對(duì)預(yù)處理后的海帶在0. 9MPa壓力下維壓9min進(jìn)行蒸汽爆破處理；
(3)消化對(duì)汽爆后的海帶用相對(duì)于海帶干重14倍(m/V，g/ml)的2%碳酸鈉溶液 進(jìn)行消化，消化溫度為5(TC，消化時(shí)間為lh ; (4)離心消化結(jié)束后加入相對(duì)于海帶干重13倍(m/V，g/ml)的水稀釋?zhuān)霉苁诫x 心機(jī)在轉(zhuǎn)速為8000r/min條件下離心，實(shí)現(xiàn)海帶消化渣與上清液液的分離；
(5)離心后的海帶消化渣主要是海帶纖維，用相對(duì)于固相物料干重12倍(m/V， g/ ml)的2%的雙氧水漂白，漂白時(shí)間為20min、溫度為4(TC，漂白后5(TC下真空干燥、粉碎便 得到海帶膳食纖維成品； (6)上清液中主要成分為海藻酸鈉、色素、碘、甘露醇，上清液用鹽酸調(diào)節(jié)pH為6. 3 后加入0. 4倍體積的15%的氯化鈣溶液，形成海藻酸鈣沉淀，過(guò)濾得到海藻酸鈣和濾液；
(7)將海藻酸鈣加入到5_10%的鹽酸溶液中在25t:下酸化20min，生成海藻酸凝 塊，過(guò)濾分離出海藻酸凝塊后緩慢加入14%的碳酸鈉溶解海藻酸凝塊形成海藻酸鈉溶液， 往海藻酸鈉溶液中加入1. 5倍(V/V)的95%乙醇溶液使海藻酸鈉沉淀，過(guò)濾海藻酸鈉，在 50°C下干燥后，粉碎得到海藻酸鈉成品。 (8)將步驟(6)的濾液用孔徑為0. 01-0. 02微米的超濾膜過(guò)濾，分離海帶色素；
(9)將步驟(8)中去除色素的溶液用電滲析的方法富集碘離子，電滲析后濾液分 為料液和富集碘離子濃液，在富集了碘離子的濃液中加鹽酸調(diào)節(jié)pH為l，再充入氯氣在 27t:氧化2h，將溶液中的碘離子氧化成單質(zhì)碘。用四氯化碳從溶液中萃取碘，用真空旋轉(zhuǎn)蒸
5發(fā)儀去除四氯化碳溶劑后得到碘。 (10)在步驟(9)得到的料液中加入1. 5倍體積的95%乙醇將甘露醇沉淀，過(guò)濾干
燥后得甘露醇。
實(shí)施例3: (1)預(yù)處理將干海帶浸泡lh后洗去沙土切成3-15cm小段； (2)汽爆處理對(duì)預(yù)處理后的海帶在1. 5MPa壓力下維壓2min進(jìn)行蒸汽爆破處理；
(3)消化對(duì)汽爆后的海帶用相對(duì)于海帶干重15倍(m/V， g/ml)的1. 5%碳酸鈉溶 液進(jìn)行消化，消化溫度為4(TC，消化時(shí)間為lh ; (4)離心消化結(jié)束后加入相對(duì)于海帶干重10倍(m/V，g/ml)的水稀釋?zhuān)霉苁诫x 心機(jī)在轉(zhuǎn)速為14000r/min條件下離心，實(shí)現(xiàn)海帶消化渣與上清液液的分離；
(5)離心后的海帶消化渣主要是海帶纖維，用相對(duì)于固相物料干重20倍(m/V， g/ ml)的0. 7%的雙氧水漂白，漂白時(shí)間為50min、溫度為3(TC，漂白后5(TC下真空干燥、粉碎 便得到海帶膳食纖維成品； (6)上清液中主要成分為海藻酸鈉、色素、碘、甘露醇，上清液用鹽酸調(diào)節(jié)pH為7后 加入0. 2倍體積的15%的氯化鈣溶液，形成海藻酸鈣沉淀，過(guò)濾得到海藻酸鈣和濾液；
(7)將海藻酸鈣加入到10%的鹽酸溶液中在35t:下酸化10min，生成海藻酸凝塊， 過(guò)濾分離出海藻酸凝塊后緩慢加入10%的碳酸鈉溶解海藻酸凝塊形成海藻酸鈉溶液，往海 藻酸鈉溶液中加入2倍(V/V)的95%乙醇溶液使海藻酸鈉沉淀，過(guò)濾海藻酸鈉，在5(TC下 干燥后，粉碎得到海藻酸鈉成品。 (8)將步驟(6)的濾液用孔徑為0. 001-0. 02微米超濾膜過(guò)濾，分離海帶色素；
(9)將步驟(8)中去除色素的溶液用電滲析的方法富集碘離子，電滲析后濾液分 為料液和富集碘離子濃液，在富集了碘離子的濃液中加鹽酸調(diào)節(jié)pH為3，再充入氯氣在 4(TC氧化3h，將溶液中的碘離子氧化成單質(zhì)碘。用四氯化碳從溶液中萃取碘，用真空旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)儀去除四氯化碳溶劑后得到碘。 (10)在步驟(9)得到的料液中加入1. 5倍體積的95%乙醇將甘露醇沉淀，過(guò)濾干 燥后得甘露醇。
權(quán)利要求
一種海帶組分分離生物量全利用制備多種產(chǎn)品的方法，包括如下步驟(1)預(yù)處理將新鮮海帶用水洗去沙土后切成3-15cm小段，或干海帶浸泡1-2h后洗去沙土切成3-15cm小段；(2)汽爆處理對(duì)預(yù)處理后的海帶在0.6～1.5MPa壓力下維壓2～10min進(jìn)行蒸汽爆破處理；(3)消化對(duì)汽爆后的海帶用相對(duì)于海帶干重5-15倍(m/V，g/ml)的1-2％碳酸鈉溶液進(jìn)行消化，消化溫度為40-55℃，消化時(shí)間為1-2h；(4)離心消化結(jié)束后加入相對(duì)于海帶干重5-20倍(m/V，g/ml)的水稀釋?zhuān)霉苁诫x心機(jī)在轉(zhuǎn)速為5000-15000r/min條件下離心，實(shí)現(xiàn)海帶消化渣與上清液液的分離；(5)離心后的海帶消化渣主要是海帶纖維，用相對(duì)于固相物料干重10-20倍(m/V，g/ml)的0.5-2％的雙氧水漂白，漂白時(shí)間為20-60min、溫度為30-50℃，漂白后50-70℃下真空干燥、粉碎便得到海帶膳食纖維成品；(6)上清液中主要成分為海藻酸鈉、色素、碘、甘露醇，上清液用鹽酸調(diào)節(jié)pH為6-7后加入0.2-1倍體積的10-15％的氯化鈣溶液，形成海藻酸鈣沉淀，過(guò)濾得到海藻酸鈣和濾液；(7)將海藻酸鈣加入到5-10％的鹽酸溶液中在20-35℃下酸化10-20min，生成海藻酸凝塊，過(guò)濾分離出海藻酸凝塊后緩慢加入10-15％的碳酸鈉中和海藻酸凝塊形成海藻酸鈉溶液，往海藻酸鈉溶液中加入1-2倍(V/V)的95％乙醇溶液使海藻酸鈉沉淀，過(guò)濾海藻酸鈉，在40-60℃下干燥后，粉碎得到海藻酸鈉成品；(8)將步驟(6)的濾液用超濾膜過(guò)濾，分離海帶色素；(9)將步驟(8)中去除色素的溶液用電滲析的方法富集碘離子，電滲析后濾液分為料液和富集碘離子濃液，在富集了碘離子的濃液中加鹽酸調(diào)節(jié)pH為1-3，再充入氯氣在20-40℃氧化1-3h，將溶液中的碘離子氧化成單質(zhì)碘，用四氯化碳從溶液中萃取碘，用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀去除四氯化碳溶劑后得到碘；(10)在步驟(9)得到的料液中加入1-2倍體積的95％乙醇將甘露醇沉淀，過(guò)濾干燥后得甘露醇。
全文摘要
針對(duì)傳統(tǒng)方法從海帶中分離海藻酸鈉等產(chǎn)品耗水量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種節(jié)水節(jié)能的海帶組分分離制備海藻酸鈉、膳食纖維、色素、碘和甘露醇的方法，首先洗去海帶表面的沙土，切割后進(jìn)行汽爆處理使海帶撕裂破碎，再用碳酸鈉溶液消化后，用管式離心機(jī)進(jìn)行固液分離，固體渣制備膳食纖維，液體組分用氯化鈣沉淀海藻酸鈉后，用超濾和電滲析等方法分離色素、碘和甘露醇。與傳統(tǒng)方法相比本方法提取海藻酸鈉可節(jié)水30％-50％，節(jié)能20-30％，避免了使用有毒物甲醛固色過(guò)程，縮短消化時(shí)間，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)多種產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)海帶各組分全利用，提高海帶的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)A23L1/337GK101785562SQ201010120859
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者彭小偉, 陳洪章 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所