采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法

摘要

本发明公开了一种采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法，首先以麒麟菜制备出卡拉胶原液，然后利用孔径为20～200nm的陶瓷膜过滤设备进行串联对粗滤液进行连续过滤浓缩，再用板式冷凝器冷却至60～65℃，然后按照浓缩滤液质量的0.15％称取KCl，并将KCl制成浓度为20％的水溶液添加到浓缩滤液中，搅拌均匀后采用推条机推条；然后用隔膜压滤脱水机脱水，接着依次进行粗粉碎、闪蒸干燥、杀菌、气流干燥等步骤得到成品卡拉胶。本发明采用陶瓷膜过滤浓缩，使滤液提高一倍以上的浓度，总量降低至少1/2，氯化钾的使用量直接下降85％，相比现有技术可节省一半的固定设备成本，且提高了生产效率。

权利要求

1.一种采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)制备卡拉胶原液

将麒麟菜经过碱处理、清洗和蒸煮消化后，加入珍珠岩助滤剂，再通过板框压滤机去除杂质，获得卡拉胶原液；

(2)陶瓷膜过滤

利用孔径为20～200nm的两级陶瓷膜过滤设备进行串联对卡拉胶原液进行连续过滤浓缩，获得浓度2％的浓缩滤液；

所述两级陶瓷膜过滤设备包括孔径为50nm～200nm的一级陶瓷膜过滤设备和孔径为

20nm的二级陶瓷膜过滤设备，所述卡拉胶原液先通过一级陶瓷膜过滤设备；所述陶瓷膜由支撑体、过渡层和微孔膜层组成，其膜管外径为30～40mm，通道直径为2.5～6.0mm，通道数量为19～61孔，膜管长度为1.016～1.2m；

(3)冷却、加氯化钾、冷却推条

板式冷凝器冷却所述浓缩滤液至60～65℃，然后按照浓缩滤液质量的0.15％称取KCl，并将KCl制成浓度为20％的水溶液，再将其添加到浓缩滤液中，搅拌均匀，然后采用推条机推条；

(4)后续处理

将推条后的卡拉胶采用隔膜压滤脱水机脱水，然后依次进行粗粉碎、闪蒸干燥、杀菌、气流干燥、细粉碎和过筛，获得成品卡拉胶。

2.根据权利要求1所述的采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法，其特征在于所述一级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为200nm，所述二级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为20nm。

3.根据权利要求1所述的采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法，其特征在于所述一级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为100nm，所述二级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为20nm。

4.根据权利要求1所述的采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法，其特征在于所述一级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为50nm，所述二级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为20nm。

5.根据权利要求1所述的采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法，其特征在于步骤(1)所述碱处理、清洗和蒸煮消化在碱处理罐的同一罐体中依次进行。

6.根据权利要求1所述的采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法，其特征在于步骤(4)所述粗粉碎和细粉碎使用的设备分别是粗碎机、微粉碎机组。

说明书

采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法

技术领域

[0001] 本发明的实施方式涉及食品添加剂卡拉胶的制备领域，更具体地，本发明的实施方式涉及采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法。

背景技术

[0002] 卡拉胶是一种从麒麟菜、石花菜、鹿角菜等红藻类海草中提炼出来的亲水性胶体，因此又称为麒麟菜胶、石花菜胶、鹿角菜胶、角叉菜胶，广泛用于制造果冻、冰淇淋、糕点、软糖等食品作为增稠剂、胶凝剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂等。

[0003] 当下卡拉胶通常是采用海藻等原材料经过清洗、碱处理、蒸煮、过滤、制备凝胶、脱水、烘干、粉碎等步骤制备而成，如中国专利申请CN103319620A公开了一种卡拉胶制造工艺，以海藻为原料，其具体制备步骤为：称量原料→水洗→剪碎→碱洗→水洗→蒸煮→过滤→冷却→加溶剂凝胶→过滤→取凝胶→挤压→烘干。中国专利申请CN103570843A公开了一种提取卡拉胶的方法，该方法中用浓度递减的复合碱处理原料，然后用复合酶处理、金属螯合剂去除重金属，煮胶后粗滤、精滤、凝胶、脱水、切条、干燥、粉碎、过筛得到卡拉胶。虽然CN103319620A的制备方法简单，但是相应的各个步骤卡拉胶的提取效率低，卡拉胶纯度低，加溶剂凝胶过程中KCl等盐用量大；CN103570843A采用三级浓度递减的碱处理工艺来缩短碱处理时间，并用复合酶提高卡拉胶凝胶强度，但是其在煮胶步骤之后的过滤、凝胶、脱水、切条等步骤依然采用传统的方法，没有提高效率，凝胶时使用KCL等盐的量大，整个流程成本和耗能高，耗时长，生产效率低。

[0004] 陶瓷膜又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而成的非对称膜。陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质(或液体)透过膜，大分子物质(或固体)被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。

[0005] 目前使用陶瓷膜对卡拉胶工艺进行改进并采用二级串联的方式过滤从而提高效率、降低成本的技术未见报道。

发明内容

[0006] 本发明旨在在现有技术的基础上降低KCL的用量，从而降低成本，同时减少固定资产(设备)的投入，提高产能，并提高产品质量，节约占地面积。

[0007] 为达到上述目的，本发明制备卡拉胶采用以下技术方案：

[0008] 一种采用陶瓷膜过滤法制备卡拉胶的方法，它包括以下步骤：

[0009] (1)制备卡拉胶原液

[0010] 将麒麟菜经过碱处理、清洗和蒸煮消化后，加入珍珠岩助滤剂，再通过板框[0011] 压滤机去除杂质，获得卡拉胶原液；

[0012] (2)陶瓷膜过滤

[0013] 利用孔径为20～200nm的陶瓷膜过滤设备进行串联对卡拉胶原液进行连续过滤浓缩，获得浓缩滤液；

[0014] (3)冷却、加氯化钾、冷却推条

[0015] 板式冷凝器冷却所述浓缩滤液至60～65℃，然后按照浓缩滤液质量的0.15％称取KCl，并将KCl制成浓度为20％的水溶液，再将其添加到浓缩滤液中，搅拌均匀，然后采用推条机推条；

[0016] (4)后续处理

[0017] 将推条后的卡拉胶采用隔膜压滤脱水机脱水，然后依次进行粗粉碎、闪蒸干燥、杀菌、气流干燥、细粉碎和过筛，获得成品卡拉胶。

[0018] 进一步的技术方案是：步骤(2)所述陶瓷膜过滤采用两级陶瓷膜过滤设备进行串联，所述两级陶瓷膜过滤设备包括孔径为50nm～200nm的一级陶瓷膜过滤设备和孔径为20nm的二级陶瓷膜过滤设备，所述卡拉胶原液先通过一级陶瓷膜过滤设备。

[0019] 根据本发明一种优选的实施方式：所述一级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为200nm，所述二级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为20nm。

[0020] 根据本发明另一种优选的实施方式：所述一级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为100nm，所述二级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为20nm。

[0021] 根据本发明另一种优选的实施方式：所述一级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为50nm，所述二级陶瓷膜过滤设备的陶瓷膜孔径为20nm。

[0022] 更进一步的技术方案是：所述陶瓷膜由支撑体、过渡层和微孔膜层组成，其膜管外径为30～40mm，通道直径为2.5～6.0mm，通道数量为19～61孔，膜管长度为1.016～1.2m。

[0023] 更进一步的技术方案是：步骤(1)所述碱处理、清洗和蒸煮消化在碱处理罐的同一罐体中依次进行。

[0024] 更进一步的技术方案是：步骤(4)所述粗粉碎和细粉碎使用的设备分别是粗碎机、微粉碎机组。

[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明在使用板框压滤机粗滤后将卡拉胶原液采用陶瓷膜过滤浓缩，使浓缩滤液较粗滤后提高一倍以上的浓度，滤液总量降低至少1/2，卡拉胶浓度的提高使卡拉胶在低钾盐含量的情况下即可凝胶，氯化钾的使用量直接下降85％；用陶瓷膜过滤浓缩后，卡拉胶液量的降低使经过板式冷凝器、推条机、隔膜压滤机等设备的卡拉胶液均减少，相比现有技术可节省一半的固定设备成本，同时由于卡拉胶液的总量降低使后续各个步骤所需的时间均相对减少，提高了生产效率。

具体实施方式

[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0027] 本发明实施例1～3采用的无机陶瓷膜由支撑体、过渡层、微孔膜层组成；膜管外径为40mm，通道直径为3.5mm，通道数量为37孔；膜管长度为1.016米。

[0028] 实施例1

[0029] 将1份麒麟菜在碱处理罐中用浓度8％的NaOH溶液按质量比1：10在50℃温度下处理3.5h,抽出碱液，然后将麒麟菜清洗至中性，加入10份水，蒸煮消化70min，加入适量珍珠岩助滤剂，在过滤前先将胶液在配胶罐稀释成一定浓度(利用涂氏粘度计检测原液的粘度，检测指标为25s/杯)，保持胶液处于95℃以上，再通过板框压滤机去除杂质，获得卡拉胶原液，接着将卡拉胶原液依次用孔径200nm的陶瓷膜和孔径20nm的陶瓷膜过滤，得到浓缩滤液，经板式冷凝器冷却至60℃；按照浓缩滤液质量的0.15％称取KCl，并将KCl制成浓度为20％的水溶液，再将其添加到浓缩滤液中，搅拌5min，然后采用推条机推条，再采用隔膜压滤脱水机脱水后采用粗碎机设备粗粉碎，再对粉碎料进行闪蒸干燥、杀菌、气流干燥、微粉碎机组细粉碎，最后根据产品要求选择性过孔径为80目的筛，获得卡拉胶粉末成品。

[0030] 实施例2

[0031] 将1份麒麟菜在碱处理罐中用浓度8％的NaOH溶液按质量比1：10在70℃温度下处理3h,抽出碱液，然后将麒麟菜清洗至中性，加入10份水，蒸煮消化80min，加入适量珍珠岩助滤剂，在过滤前先将胶液在配胶罐稀释成一定浓度(利用涂氏粘度计检测原液的粘度，检测指标为25s/杯)，保持胶液处于95℃以上，再通过板框压滤机去除杂质，获得卡拉胶原液，接着将卡拉胶原液依次用孔径100nm的陶瓷膜和孔径20nm的陶瓷膜过滤，得到浓缩滤液，经板式冷凝器冷却至65℃；按照浓缩滤液质量的0.15％称取KCl，并将KCl制成浓度为20％的水溶液，再将其添加到浓缩滤液中，搅拌5min，然后采用推条机推条，再采用隔膜压滤脱水机脱水后采用粗碎机设备粗粉碎，再对粉碎料进行闪蒸干燥、杀菌、气流干燥、微粉碎机组细粉碎，最后根据产品要求选择性过孔径为200目的筛，获得卡拉胶粉末成品。

[0032] 实施例3

[0033] 将1份麒麟菜在碱处理罐中用浓度8％的NaOH溶液按质量比1：10在70℃温度下处理3h,抽出碱液，然后将麒麟菜清洗至中性，加入10份水，蒸煮消化90min，加入适量珍珠岩助滤剂，在过滤前先将胶液在配胶罐稀释成一定浓度(利用涂氏粘度计检测原液的粘度，检测指标为25s/杯)，保持胶液处于95℃以上，再通过板框压滤机去除杂质，获得卡拉胶原液，接着将卡拉胶原液依次用孔径50nm的陶瓷膜和孔径20nm的陶瓷膜过滤，得到浓缩滤液，经板式冷凝器冷却至65℃；按照浓缩滤液质量的0.15％称取KCl，并将KCl制成浓度为20％的水溶液，再将其添加到浓缩滤液中，搅拌5min，然后采用推条机推条，再采用隔膜压滤脱水机脱水后采用粗碎机设备粗粉碎，再对粉碎料进行闪蒸干燥、杀菌、气流干燥、微粉碎机组细粉碎，最后根据产品要求选择性过孔径为200目的筛，获得卡拉胶粉末成品。

[0034] 上述实施例1～3为生产卡拉胶粉末的实施例，下面对实际生产中卡拉胶制备时的原料投入进行分析和说明。

[0035] 实际生产中，工作时间按18h/天算，处理原液量为500吨/天，每m3陶瓷膜的投入单价约为1.5万，采用实施例1～3的陶瓷膜投入实际生产，陶瓷膜所需总面积如表1。

[0036] 表1陶瓷膜使用面积统计表

[0037]

[0038] 由于本发明增加了无机陶瓷膜过滤，会影响到配胶罐中所加氯化钾的量，以及后面的板式冷凝器、推条机及隔膜压滤的固定资产的投入。以卡拉胶产能5吨/天计算，将不采用陶瓷膜浓缩制备卡拉胶的工艺和本发明的制备工艺进行对比，从粗滤后开始计算卡拉胶液量及设备投入使用量，前面的制备步骤相同，具体如表2。

[0039] 表2卡拉胶液总量和设备投入使用量对比表

[0040]  现有技术 本发明
工艺点 仅板框压滤机过滤 采用陶瓷膜过滤
过滤后液体 500吨/天(1％浓度) 250吨/天(2％浓度)，减少1/2
加氯化钾量 2.5吨/天(0.5％浓度) 0.375吨/天(0.15％浓度)，减少85％
冷却机   减少1/2
冷却推条量   减少1/2
制冷机   减少1/2
隔膜压滤量   减少1/2

[0041] 由表2可知，以现有产能5吨/天卡拉胶粉末计，仅采用板框压滤机粗滤后原液量约为500吨/天，浓度约为1％；而经过陶瓷膜浓缩后浓度能达到2％以上，以2％计，浓缩后的液体量为250吨/天，相比下减少了1/2的数量。由于浓度的提高，卡拉胶在低钾盐量的情况下即可凝胶，氯化钾的使用量直接下降了85％；经板式冷凝器冷却的量相对减少1/2，冷却推条量也相应减少1/2，制冷机投入使用量也可相对减少1/2，且高浓度时，卡拉胶液凝胶的临界温度会相对上升，因此制冷机的耗能可相对减少；由于卡拉胶液的浓度上升，隔膜压滤时的进胶时间相对缩短，压滤的效率可在现有技术的基础上提高50％。

[0042] 制备卡拉胶时涉及到各种设备和陶瓷膜的投入，一般陶瓷膜的膜使用寿命以5年计，对本发明进行成本核算，结果如表3。

[0043] 表3成本核算和对照表

[0044]

[0045]

[0046] 将未采用陶瓷膜过滤法而制备的卡拉胶(原产品)以及用陶瓷膜过滤法而制备的卡拉胶的质量指标进行对比，结果如表3。

[0047] 表3原产品和本发明产品质量对比表

[0048]

[0049] 尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。