CN116041385A - 一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，属于植酸提取工艺技术领域。该方法中生产原料选用的玉米浸泡水为淀粉厂副产物，廉价易得。解决了以菲汀为原料生产植酸采用多步骤离子交换工艺除杂，酸碱耗用量大，排放大量污水的技术问题。通过一步法树脂吸附玉米浸泡液提取植酸，后续采用纳滤膜分离浓缩、层析柱除杂和双极电渗析酸化，得到高品质植酸成品，盐分和有机物分离彻底，产品纯度高，储存不变色，保质期长，吨产品污水排放量下降80％以上，实现清洁文明生产和可持续发展。该工艺产出植酸清澈透明，各项指标符合国标GB 1886.237‑2016食品添加剂植酸标准要求。

Description

一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法

技术领域

本发明属于植酸提取工艺技术领域，具体涉及一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法。

背景技术

目前生产植酸工艺主要有两种，一种是以菲汀为原料，将菲汀加入稀盐酸，酸解后得到植酸和氯化钙混合液，该混合液经过阳离子交换树脂去除钙离子，得到植酸和盐酸的混合液，该混合液经过丙烯酸树脂饱和吸附，然后用大量水洗去除氯离子，再用氢氧化钠解析得到植酸钠料液，植酸钠料液经过强酸性阳离子树脂去除钠离子得到稀植酸料液，稀植酸料液经过浓缩、脱色得到成品植酸，该工艺需经过多道树脂吸附、和充分冲洗除杂，排污量大，且产品氯离子指标合格率较低，同时产品中残存有菲汀代入的可溶性蛋白和氨基酸杂质，使植酸在储存过程中变色，影响使用效果。

一种工艺是以米糠为原料，将米糠加酸浸泡过滤，得到的浸泡液含有0.8％的植酸，浸泡液加入氢氧化钙中和得到菲汀，后续工艺路线同上述以菲汀为原料制取植酸相同，该工艺路线原料来源少，且污水排放量更大，难以规模化生产。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，用于解决植酸提取原料选取造成的提取质量低的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，该方法中仅通过使用了一组阴离子树脂柱进行吸附，而且通过套用水及少量清水就可以将树脂柱中的植酸进行冲洗，减少了用水量和排污量，解决了现有技术采用多个树脂柱吸附后需要大量用水冲洗，进而造成水资源严重浪费的技术问题。

本发明的第三目的在于提供一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，该方法中通过利用纳滤膜过滤浓缩、层析柱分离除杂和双极电渗析酸化处理的方式，能够显著的提高植酸的收率，且能够保证获得的植酸符合国家食品添加剂的标准。

本发明的第四目的在于提供一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，该方法中经过处理使用的玉米浸泡上清液、洗脱液、冲洗树脂柱的水、过滤液等各种残存液均循环至整个提取方法的对应步骤中，用于循环使用，节约资源，提高利用率。

本发明通过以下技术方案实现：

一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，所述方法包括：

(1)淀粉厂玉米浸泡水经沉降、除杂处理后，获得的玉米浸泡液原浆进入阴离子树脂柱循环饱和吸附，流出液植酸含量达到原浆有机磷含量80％时，吸附结束；

(2)利用套用水顶出步骤(1)阴离子树脂柱内的玉米浸泡液原浆后，经清水冲洗阴离子树脂柱、碱液洗脱，获得pH值不高于10的粗植酸钠料液；

(3)将步骤(2)中的粗植酸钠料液经活性炭脱色、过滤、纳滤膜除杂浓缩、层析柱分离除杂后，使用双极电渗析酸化处理，获得精制植酸。

该方法中生产原料选用的玉米浸泡水为淀粉厂副产物，廉价易得，变废为宝。上述该方法解决了以菲汀为原料生产植酸采用多步骤的离子交换工艺除杂，酸碱耗用量大，排放大量污水的技术问题。上述该方法通过一步法树脂吸附玉米浸泡水植酸，后续采用纳滤膜分离浓缩、层析柱除杂和双极电渗析酸化，得到高品质植酸成品，吨产品污水排放量下降80％以上，可以实现清洁文明生产和可持续发展。采用纳滤膜分离浓缩和层析柱除杂，盐分和有机物分离彻底，产品纯度高，储存不变色，保质期长，可以满足高端客户需求。

作为优选地，所述阴离子树脂柱中装填的树脂为游离胺型丙烯酸阴离子交换树脂。

上述该型号树脂对植酸根具有良好的选择性吸附性能。

作为优选地，所述阴离子树脂柱循环饱和吸附处理包括：阴离子树脂柱吸附提取原浆后，流出液中植酸含量占提取原浆中的植酸含量10wt％时，流出液循环进入提取原浆中，进行阴离子树脂柱循环饱和吸附，至流出液中植酸含量占提取原浆中的植酸含量不低于80wt％。

作为优选地，所述步骤(2)中，碱液包括质量浓度为5wt％-6wt％的稀碱溶液。

作为优选地，所述稀碱溶液为氢氧化钠溶液。

作为优选地，所述步骤(2)中，碱液洗脱后获得的洗脱液混合液返回至原洗脱液中进行循环利用。

作为优选地，所述步骤(3)中，粗植酸钠料液与活性炭的使用质量比为：1:15wt％-20wt％。

作为优选地，所述步骤(3)中，过滤采用孔径2μm布袋过滤装置进行精过滤处理；

所述浓缩采用纳滤膜过滤浓缩处理，膜的截留分子量为150～200D。

纳滤膜，孔径在1nm以上，一般1-2nm。是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为纳米而得名，它截留有机物的分子量大约为150-500左右，截留溶解性盐的能力为2-98％之间，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。纳滤膜大多是复合膜，其表而分离层由聚电解质构成，因而对无机盐具有一定的截留率。国外已经商品化的纳滤膜大多是通过界面缩聚及缩合法在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄分离层。纳滤膜能截留纳米级(0.001微米)的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800MW左右，截留溶解盐类的能力为20％-98％之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。

布袋过滤装置，是一种新型的过滤***，具有过滤精度高、处理量大，成本低廉，使用维护方便、快捷，规格齐全，材质多样，适用范围广等优点。主要应用于：食品、卫生、制药等行业。袋式过滤器根据袋数不同可分为单袋式和多袋式，根据进料孔位置不同可分为侧入式和顶入式，现侧入式已被顶入式取代。另根据用户过滤温度的要求还可提供夹层过滤机，一般为双层结构，夹层可以通蒸汽或导热油，以保持或提高流体的温度，防止流体凝固，提高粘性液体的过滤速度，或满足下一道工序对温度的要求。

作为优选地，所述步骤(3)中，经双极电渗析酸化处理后，还包括获得氢氧化钠溶液；

所述氢氧化钠溶液返回至洗脱剂中循环使用。

双极电渗析(山东天维)，是一种新型的离子交换复合膜，它通常由阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化层)和阴离子交换层(P型膜)复合而成，是真正意义上的反应膜。在直流电场作用下，双极膜可将水离解，在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子。利用这一特点，将双极膜与其他阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析***，能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱，这种方法称为双极膜电渗析法。双极膜电渗析法不仅用于制备酸和碱，若将其与单极膜巧妙地组合起来，能实现多种功能并可用于多个领域。

一种成品植酸，由所述的自玉米浸泡液中提取植酸的方法获得的精制植酸经过浓缩、0.3wt％活性炭脱色后获得；

所述成品植酸中植酸含量为51wt％-52wt％。

与现有技术相比，本发明至少具有如下技术效果：

(1)本发明提供了一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，该方法中生产原料选用的玉米浸泡水为淀粉厂副产物，廉价易得，变废为宝。

上述该方法解决了以菲汀为原料生产植酸采用多步骤的离子交换工艺除杂，酸碱耗用量大，排放大量污水的技术问题。

(2)上述该方法通过一步法树脂吸附玉米浸泡水植酸，后续采用纳滤膜分离浓缩、层析柱除杂和双极电渗析酸化，得到高品质植酸成品，吨产品污水排放量下降80％以上，可以实现清洁文明生产和可持续发展。

采用纳滤膜分离浓缩和层析柱除杂，盐分和有机物分离彻底，产品纯度高，储存不变色，保质期长，可以满足高端客户需求。

(3)该工艺产出植酸清澈透明，各项指标符合国标GB 1886.250-2016食品添加剂植酸标准要求。

附图说明

图1为实施例1提取植酸的方法流程示意图。

图2为实验例样品示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围，实施例中未注明的具体条件，按照常规条件或者制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的一种具体实施方式的技术方案为：

一种自玉米浸泡液提取植酸的方法，包括以下步骤：

(1)使用淀粉厂生产排出的玉米浸泡液输送到沉降罐，静置沉降，用于分离淀粉、蛋白等固形物。沉淀后获得的玉米浸泡上清液作为提取原浆。使用卧室螺旋过滤机过滤，进一步节流悬浮杂质，过滤液进聚丙烯树脂柱吸附植酸，流出液中植酸含量达到提取原浆植酸含量10wt％时，流出液进入提取原浆的沉降罐，再次进行沉降和过滤的步骤，然后利用聚丙烯树脂柱循环饱和吸附，流出液植酸达到提取原浆的80wt％时，循环饱和吸附结束。吸附后剩余的的提取原浆和分离出来的固形物杂质全部返回淀粉厂浓缩利用。

(2)用套用水顶出聚丙烯树脂柱内的提取原浆，再用纳滤膜滤除液和少量清水冲洗树脂柱内杂质，至流出液无明显悬浮杂质。

(3)配制5wt％～6wt％稀碱液进行洗脱，收集植酸钠洗脱液至脱色罐，洗脱液混合液pH值达到不高于10时，停止收集。收集液至配碱罐套用配碱液洗脱剂。

(4)洗脱结束，获得粗植酸钠料液。

(5)粗植酸钠料液加入0.2wt％活性炭脱色，板框得到清澈透明的粗植酸料液。

(6)板框过滤液使用布袋过滤器精过滤。

(7)粗植钠酸料使用纳滤膜过滤浓缩，截留液为植酸钠料液，滤除液含氯化物和小分子有机物，滤除液收集暂存液，用于步骤(2)和步骤(3)冲洗树脂柱。过滤采用孔径2μm布袋过滤装置进行精过滤处理；浓缩采用纳滤膜过滤浓缩处理，膜的截留分子量为150～200D。

(8)膜浓缩截留的约15wt％植酸钠料液使用层析柱分离除杂，得到纯净的植酸钠料液。

(9)植酸钠料液使用双极电渗析酸化，得到精制植酸和氢氧化钠。获得的氢氧化钠溶液用于步骤(3)5wt％～6wt％氢氧化钠溶液的配置。

(10)双极电渗析分离得到的精制植酸经过pp材质或其他防腐材质浓缩至植酸含量51wt％～52wt％，输送至脱色釜，加入0.3wt％活性炭脱色，板框过滤炭饼后精过滤，得到成品植酸。

该工艺产出植酸清澈透明，各项指标符合国标GB 1886.250-2016食品添加剂植酸标准要求。

实施例1：具体流程如图1所示：

一种自玉米浸泡液提取植酸的方法，包括以下步骤：

(1)使用淀粉厂生产排出的玉米浸泡液输送到沉降罐，静置沉降，用于分离淀粉、蛋白等固形物。沉淀后获得的玉米浸泡上清液作为提取原浆。使用卧室螺旋过滤机过滤，进一步节流悬浮杂质，过滤液进聚丙烯树脂柱吸附植酸，流出液中植酸含量达到提取原浆植酸含量10wt％时，流出液进入提取原浆的沉降罐，再次进行沉降和过滤的步骤，然后利用聚丙烯树脂柱循环饱和吸附，流出液植酸达到提取原浆的80wt％时，循环饱和吸附结束。吸附后剩余的的提取原浆和分离出来的固形物杂质全部返回淀粉厂浓缩利用。

(2)用套用水顶出聚丙烯树脂柱内的提取原浆，再用纳滤膜滤除液和少量清水冲洗树脂柱内杂质，至流出液无明显悬浮杂质。

(3)配制5wt％～6wt％稀碱液进行洗脱，收集植酸钠洗脱液至脱色罐，洗脱液混合液pH值达到不高于8-9时，停止收集。收集液至配碱罐套用配碱液洗脱剂。

(4)洗脱结束，获得粗植酸钠料液。

(5)粗植酸钠料液加入0.2wt％活性炭脱色，板框得到清澈透明的粗植酸料液。

(6)板框过滤液使用布袋过滤器精过滤。

(7)粗植钠酸料使用纳滤膜过滤浓缩，截留液为植酸钠料液，滤除液含氯化物和小分子有机物，滤除液收集暂存液，用于步骤(2)和步骤(3)冲洗树脂柱。过滤采用孔径2μm布袋过滤装置进行精过滤处理；浓缩采用纳滤膜过滤浓缩处理，膜的截留分子量为150～200D。

(8)膜浓缩截留的约15wt％植酸钠料液使用层析柱分离除杂，得到纯净的植酸钠料液。该步骤起纯化的作用。

(9)植酸钠料液使用双极电渗析酸化，得到精制植酸和氢氧化钠。获得的氢氧化钠溶液用于步骤(3)5wt％～6wt％氢氧化钠溶液的配置。该步骤中的双极电渗析酸化是用于替代阳树脂处理的过程，减少用水量。

(10)双极电渗析分离得到的精制植酸经过pp材质或其他防腐材质浓缩至植酸含量51wt％～52wt％，输送至脱色釜，加入0.3wt％活性炭脱色，板框过滤炭饼后精过滤，得到成品植酸。

该工艺产出植酸清澈透明，各项指标符合国标GB 1886.237-2016食品添加剂植酸标准要求。

如图2所示，为利用上述实施例1的提取方法，经4个批次制备得到植酸样品图片。其中分别为批次1样品、批次2样品、批次3样品、批次4样品。

结论：上述各样品均是利用实施例1的提取方法获得的植酸，经过针对不同批次获得的样品进行检测，显示经过实施例1通过的该提取方法获得的植酸均符合国家标准。

对比例1：删除上述实施例1方法中的步骤(7)纳滤膜过滤除杂浓缩处理，其他步骤同实施例1一致。

对比例1与实施例1获得样品结果：对比例1产出样品氯化物不合格，产品颜色为黄褐色。

对比例2：删除上述实施例1方法中的步骤(8)层析柱分离除杂处理，其他步骤同实施例1一致。

对比例2与实施例1获得样品结果：对比例2产出样品无机磷、氯化物、硫酸盐、钙盐指标不稳定，部分批次不合格。

对比例3：删除上述实施例1方法中的步骤(7)和步骤(8)，其他步骤同实施例1一致。

对比例3与实施例1获得样品结果：对比例3产出样品无机磷、氯化物、硫酸盐、钙盐指标不稳定，部分批次不合格，产品颜色为黄褐色，影响客户使用。

对比例4：删除上述实施例1方法中的步骤(9)双极电渗析酸化处理，其他步骤同实施例1一致。

对比例4与实施例1获得样品结果：对比例4产出样品没有脱出钠离子，产出样品为植酸7钠溶液，不能得到植酸产品。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)淀粉厂玉米浸泡水经沉降、除杂处理后，获得的玉米浸泡液原浆进入阴离子树脂柱循环饱和吸附，流出液植酸含量达到原浆有机磷含量80％时，吸附结束；

(2)利用套用水顶出步骤(1)阴离子树脂柱内的玉米浸泡液原浆后，经清水冲洗阴离子树脂柱、碱液洗脱，获得pH值不高于10的粗植酸钠料液；

(3)将步骤(2)中的粗植酸钠料液经活性炭脱色、过滤、纳滤膜除杂浓缩、层析柱分离除杂后，使用双极电渗析酸化处理，获得精制植酸。

2.根据权利要求1所述的一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述阴离子树脂柱中装填的树脂为游离胺型丙烯酸阴离子交换树脂。

3.根据权利要求1所述的一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述阴离子树脂柱循环饱和吸附处理包括：阴离子树脂柱吸附提取原浆后，流出液中植酸含量占提取原浆中的植酸含量10wt％时，流出液循环进入提取原浆中，进行阴离子树脂柱循环饱和吸附，至流出液中植酸含量占提取原浆中的植酸含量不低于80wt％。

4.根据权利要求1所述的一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碱液包括质量浓度为5wt％-6wt％的稀碱溶液。

5.根据权利要求4所述的一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述稀碱溶液为氢氧化钠溶液。

6.根据权利要求1所述的一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碱液洗脱后获得的洗脱液混合液质量比为1:0.15wt％-0.20wt％活性炭进行脱色。

7.根据权利要求1所述的一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，粗植酸钠料液与活性炭的使用质量比为1:15wt％-20wt％。

8.根据权利要求7所述的一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，过滤采用孔径2μm布袋过滤装置进行精过滤处理；

所述浓缩采用纳滤膜过滤浓缩处理，膜的截留分子量为150-200D。

9.根据权利要求1所述的一种自玉米浸泡液中提取植酸的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，经双极电渗析酸化处理后，还包括获得氢氧化钠溶液；

所述氢氧化钠溶液返回至洗脱剂中循环使用。

10.一种成品植酸，其特征在于，由如权利要求1-9任一项所述的自玉米浸泡液中提取植酸的方法获得的精制植酸经过浓缩、0.3wt％活性炭脱色后获得；

所述成品植酸中植酸含量为51wt％-52wt％。

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