阅读说明：本技术 一种从沙菜中提取卡拉胶的方法 (Method for extracting carrageenan from hypnea ) 是由 蔡鹰 胡章 李思东 吴湛霞 黄娜 *** 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种从沙菜中提取卡拉胶的方法,包括如下步骤：1)碱处理：采用碱溶液浸泡沙菜原料,结束后,清洗,得到碱处理后的沙菜；2)机械破碎：将步骤1)所得的沙菜粉碎,得到胶液；3)提胶及粗过滤；将步骤2)所得的胶液加热提胶,结束后,离心过滤,得到过滤液；4)板框压滤；将步骤3)所得的过滤液板框压滤,得到压滤液；5)活性炭脱色；将活性炭与步骤4)所得的压滤液混合,脱色处理,结束后,压榨过滤,将所得过滤液后处理得到产品。本发明去除了用化学品加工提取卡拉胶时的酸化、漂白工序,耗水量只是常用化学加工方法的55％左右,产生的含化学品的废水大幅减少。(The invention provides a method for extracting carrageenan from hypnea, which comprises the following steps: 1) alkali treatment: soaking the sauerkraut raw material with an alkali solution, and cleaning to obtain alkali-treated sauerkraut; 2) mechanical crushing: crushing the salad obtained in the step 1) to obtain a glue solution; 3) extracting glue and coarse filtering; heating the glue solution obtained in the step 2) to extract glue, and after the glue solution is extracted, performing centrifugal filtration to obtain filtrate; 4) performing plate and frame filter pressing; performing plate-and-frame filter pressing on the filtrate obtained in the step 3) to obtain a filter pressing solution; 5) decoloring with active carbon; mixing activated carbon with the press filtrate obtained in the step 4), decoloring, pressing and filtering after the decoloring, and post-treating the obtained filtrate to obtain the product. The invention eliminates the acidification and bleaching procedures when processing and extracting the carrageenan by chemicals, the water consumption is only about 55 percent of that of the common chemical processing method, and the generated waste water containing the chemicals is greatly reduced.)

一种从沙菜中提取卡拉胶的方法

技术领域

本发明涉及卡拉胶的制备技术领域，特别是涉及一种从沙菜中提取卡拉胶的方法。

背景技术

沙菜是提取k－卡拉胶的重要原料，在雷州半岛、广西自治区和海南岛沿海均有生长，资源丰富，是一种重要的自然资源。沙菜卡拉胶广泛用于食品、医药、印染、科 研、组培等方面。从沙菜中加工提取卡拉胶常见的方法是：碱处理、清洗浸泡、酸化、 漂白、清洗浸泡、加热提胶、加KCl后过滤、冷却、压榨脱水、粉碎，得到成品。沙菜 藻体比较纤细，易断易碎，在加工过程中经过多次的清洗浸泡，沙菜断、碎部分很容易 流失，造成较多的原料损失，使得产胶率比较低，生产效率不高，同时整个加工过程耗 水量较大，每处理1吨沙菜需用水90吨左右，排放的含化学品的废水量较大，给废水处 理和环境保护带来了压力。这几方面的原因导致产品利润不理想，从而使得有意向开发 利用沙菜的生产企业越来越少，大量沙菜得不到有效利用，丢失在大海里，造成巨大的 浪费。

中国发明专利《一种新的提取沙菜胶漂白方法》(公开号CN 101423562A)就存在用水量过大的问题，其酸化、漂白环节的用水量巨大，如果不进行酸化，存在如下有两大缺陷：一是不容易化学漂白，二是加热提胶时不容易出胶，影响产率，酸化环节的用水量约 为原料的12-16倍，漂白环节的用水量约为原料的30-48倍。整个工艺每处理1吨沙菜需 用水90-110吨左右，耗水量高、化学品废水量大，现有技术文献《沙菜卡拉胶漂白工艺 研究》(黄家康，蔡鹰，李思东，杨磊，广东海洋大学理学院，广东湛江524088，收 稿日期：2008-11-29，2009年第4期，第36卷总第192期)也存在类似的问题，亟 待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中从沙菜中提取卡拉胶时耗水量大、原料 损失量大、产胶率低等问题，提供一种从沙菜中提取卡拉胶的方法。本发明用物理加工方法替代酸化、漂白工序，将可以较好地解决耗水量大等问题，有效地降低生产成本、 提高产品利润，减少含化学品废水的处理量和排放量，对推动从沙菜中提取卡拉胶的加 工技术绿色环保发展，充分利用好沙菜这一海洋资源具有积极的现实意义。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种从沙菜中提取卡拉胶的方法，包括如下步骤：

1)碱处理：采用含有碱的水溶液浸泡沙菜原料，结束后，清洗，去除清洗液，得到碱处理后的沙菜；

2)机械破碎：将步骤1)所得的沙菜粉碎，得到胶液；

3)提胶及粗过滤；将步骤2)所得的胶液加热提胶，结束后，离心过滤，得到过滤液；

4)板框压滤；将步骤3)所得的过滤液板框压滤，得到压滤液；

5)活性炭脱色；将活性炭与步骤4)所得的压滤液混合，脱色处理，结束后，压榨 过滤，将所得过滤液后处理得到产品。

本发明省去了酸化、漂白工艺，进而显著降低用水量，并且有效降低化学品废水对环 境的污染。

可选地，所述步骤2)中，粉碎至无明显可见固形物。

可选地，所述步骤2)中，粉碎时，加入重量为沙菜原料重量5-6倍的水。

可选地，所述步骤3)中，向步骤2)所得的胶液中加入重量为沙菜原料重量15-20倍的水。

可选地，所述步骤3)中，提胶时，将胶液加热至温度≥90℃，还可以为90-100℃。

可选地，所述步骤3)中，离心过滤时，保持胶液的温度≥90℃，还可以为90-100℃。

经过机械破碎后胶液中含有较高比例的沙菜纤维素碎片和其它不溶物颗粒，会影响 下一步脱色处理的过滤效果和脱色效果，所以，在保持胶液温度不低于90℃的情况下，使用离心过滤机进行粗过滤，去除大部分沙菜纤维素和不溶物颗粒。粗过滤后的沙菜胶 液透光率在30％左右，颜色为浅暗褐红色。

可选地，所述步骤4)中，将细度为160-200目的硅藻土添加到水中，制成浆液，用于预涂板框压滤机。

可选地，所述步骤4)中，所述水的温度为90-95℃。

可选地，所述步骤4)中，所述浆液的质量浓度为2-3％。

可选地，所述步骤4)中，将细度为50-80目的硅藻土添加到胶液中，压榨过滤。

可选地，所述步骤4)中，所述硅藻土的重量用量为胶液重量的1-2.5％。

可选地，所述步骤4)中，板框压榨过滤时，保持胶液温度为90-100℃。采用细硅藻土预涂、粗颗粒硅藻土拌浆，可以有效地解决沙菜经机械破碎后加热提胶得到的胶液很 容易在滤布上形成糊状物而导致过滤困难，同时过滤精度不高的问题，在保证过滤速 度、过滤周期的前提下能获得较好的过滤精度。经细硅藻土预涂加粗硅藻土颗粒拌浆的 过滤吸附脱色方法处理后，沙菜胶液透光率在60％左右，脱色率达到70％左右，颜色为 淡淡的褐红色，透明澄清。

可选地，所述步骤1)中，碱处理时，所述含有碱的水溶液为KOH水溶液。

可选地，所述步骤1)中，所述KOH水溶液的浓度为6-10wt％。

可选地，所述步骤1)中，所述KOH水溶液的温度为60-65℃。

可选地，所述步骤1)中，每千克沙菜原料中加入5-8L KOH水溶液，还可以为5-7L，还可以为6L。

可选地，所述步骤1)中，清洗浸泡至清洗液pH为6.2-7.5，还可以为6.5。

可选地，所述步骤5)中，脱色处理时，保持胶液的温度在70-75℃。

可选地，所述步骤5)中，所述活性炭的细度为120-160目。

可选地，所述步骤5)中，所述活性炭的重量用量为胶液重量的0.3％-0.7％。

所述步骤5)中，压榨过滤后，沙菜胶液透光率在80％左右，脱色率上升到80％左右，颜色为无色略带微黄，清澈透明。

可选地，所述步骤5)中，所述后处理包括：向压榨过滤后的胶液中加入KCl，冷 却、推条、压榨脱水，干燥，粉碎得到产品。产品为白色或白色略带微黄色粉末状， 1.5％凝胶强度为850～980g/cm²，出胶率20.0％～28.0％。

可选地，所述步骤5)中，胶液中KCl的浓度为0.15-0.50wt％，还可以为0.2wt％。

本发明具有以下有益效果：

本发明去除了用化学品加工提取卡拉胶时的酸化、漂白工序，通过对碱处理后的沙 菜进行机械破碎、粗过滤、粗细硅藻土配合吸附脱色和活性炭脱色等物理方法，对沙菜胶液进行脱色，生产出了颜色较白、凝胶强度高和性能稳定的卡拉胶，耗水量只是常用 化学加工方法的55％左右，产生的含化学品的废水大幅减少。本发明对提高产品质量、 增加企业经济效益、践行环境生态保护具有较高的现实价值和意义。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限 定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

以下实施例中的沙菜原料均为干品，含水量为5.7％。

以下实施例中，采用的破碎机为DZ-40H海带海藻打浆机，生厂商为南通富莱克流体 装备有限公司，其他类似的破碎机也适用于本发明。

以下实施例中，采用的板框压滤机为XAMY型压滤机，生厂商为天立机械集团有限公司，滤膜孔径为200目，其他类似的板框压滤机也适用于本发明。

以下实施例中，清洗用水计算在工艺用水量中的，去碱清洗次数大致为5-6次，每次 需要6-8倍沙菜重量的水。

以下实施例中，粗过滤采用的离心过滤机为滚筒过滤机，滤网孔径为80目，滚筒过滤机购自汕头市威希尔机械有限公司。

以下实施例中，透光率检测时，采用UV-3200S型紫外可见光分光光度计，该仪器购自上海美谱达仪器有限公司。

脱色率的计算方法如下：用透光率计算出吸光度或同步测出吸光度，脱色率＝(处理 前的吸光度-处理后的吸光度)÷处理前的吸光度×％。

《GB1886.169-2016食品安全国家标准食品添加剂卡拉胶》中，对卡拉胶产品的含水量要求为≤12％，以下实施例制得的卡拉胶含水量是控制在3-6％，含水量远低于国家标准，以下实施例制得的卡拉胶具体为κ-型卡拉胶。

以下实施例中，凝胶强度的测定方法如下：按照1.5g卡拉胶/100mL水的比例称取卡 拉胶，将卡拉胶与水混合，加热沸腾，使其完全溶解，然后按照0.2g/100mL溶液的比例加入KCl，混合均匀，加入测试杯中，测试杯具体为容量150mL的烧杯，加入的胶液体 积为50mL，置于20℃下冷却12h，用水压式凝胶强度测定仪测定(采用的装置及方法参 见专利号为ZL02271486.3的中国实用新型专利)。

实施例1

清除沙菜上的杂物后，称取50kg沙菜进行生产。配制7wt％KOH水溶液300升，加 热到60～65℃，投入沙菜，恒温碱处理8h，结束后，去掉碱液，用清水清洗浸泡至清 洗液pH为6.5左右，清洗后，排出所有的水，得到碱处理后的沙菜，完成前处理。

将碱处理后的沙菜放置于破碎机中，加入250升水，粉碎至形成无明显可见固形物的胶液为止。

往沙菜胶液中加600升水，加热提胶，具体是加热至微沸，保持胶液温度不低于 90℃，使用离心过滤机进行粗过滤，去除大部分沙菜纤维素和不溶物颗粒。粗过滤后的 沙菜胶液透光率为31.4％，颜色为浅暗褐红色。

将160～200目硅藻土添加到90～95℃水中调制成2wt％的浆液，在板框压滤机上进 行预涂，待滤出液变清后完成预涂。将沙菜胶液加热到微沸状态，按照1.5％的重量比例将12.75kg 50～80目硅藻土颗粒添加到沙菜胶液里，搅拌下保持微沸状态5分钟左右，压榨过滤。沙菜胶液透光率61.8％，脱色率达到58.5％，颜色为淡淡的褐红色，透明澄清。

活性炭脱色：保持沙菜胶液的温度在70～75℃范围内，按照0.30％的重量比例向沙 菜胶液里加入2.55kg 120～160目粉状活性炭，缓慢搅拌10分钟。用160～200目硅藻土预涂板框压滤机后，压榨过滤，去除粉状活性炭。沙菜胶液透光率78.2％，脱色率上升 到78.8％，颜色为无色略带微黄，清澈透明。

冷却和脱水：配制25wt％KCl水溶液，搅拌下加入沙菜胶液中至KCl在整体料液中的浓度达到0.2wt％止。随后将沙菜胶液流入储槽或储盆中冷却，推条，压榨脱水，干 燥，粉碎得到产品。产品为白色略带微黄粉末状，1.5wt％卡拉胶水溶液的凝胶强度为 923g/cm²，出胶率为25.1％。

本实施例的用水量为47.9L/kg沙菜。

实施例2

清除沙菜上的杂物后，称取50kg沙菜进行生产。配制7wt％KOH水溶液300升，加 热到60～65℃，投入沙菜，恒温碱处理8h，清洗浸泡至清洗液pH为6.5左右，完成前 处理。

将碱处理后的沙菜放置于破碎机中，加入250升水，粉碎至形成无明显可见固形物的胶液止。

往沙菜胶液中加600升水，加热提胶。保持胶液温度不低于90℃，使用离心过滤机进行粗过滤，去除大部分沙菜纤维素和不溶物颗粒。粗过滤后的沙菜胶液透光率为31.4％，颜色为浅暗褐红色。

将160～200目硅藻土添加到90～95℃水中调制成2wt％的浆液，在板框压滤机上进 行预涂，待滤出液变清后完成预涂。将沙菜胶液加热到微沸状态，按照2.0％的比例将17.0kg 50～80目硅藻土颗粒添加到沙菜胶液里，搅拌下保持微沸状态5分钟左右，压榨 过滤。沙菜胶液透光率66.3％，脱色率达到64.5％，颜色为淡淡的褐红色，透明澄清。

活性炭脱色：保持沙菜胶液的温度在70～75℃范围内，按照0.45％的重量比例向沙 菜胶液里加入3.83kg 120～160目粉状活性炭，缓慢搅拌10分钟。用160～200目硅藻土预涂板框压滤机后，压榨过滤，去除粉状活性炭。沙菜胶液透光率81.7％，脱色率上升 到82.5％，颜色为无色略带微黄，清澈透明。

冷却和脱水：配制25wt％KCl水溶液，搅拌下加入沙菜胶液中至KCl在整体料液中的浓度达到0.2wt％止。随后将沙菜胶液流入储槽或储盆中冷却，推条，压榨脱水，干 燥，粉碎得到产品。产品为白色略带微黄粉末状，1.5wt％卡拉胶水溶液的凝胶强度 977g/cm²，出胶率为26.3％。

本实施例的用水量为48.3L/kg沙菜。

实施例3

清除沙菜上的杂物后，称取50kg沙菜进行生产。配制7wt％KOH水溶液300升，加 热到60～65℃，投入沙菜恒温碱处理10h，清洗浸泡至清洗液pH为6.5左右，完成前处 理。

将碱处理后的沙菜放置于破碎机中，加入250升水，粉碎至形成无明显可见固形物的胶液止。

往沙菜胶液中加750升水，加热提胶。保持胶液温度不低于90℃，使用离心过滤机进行粗过滤，去除大部分沙菜纤维素和不溶物颗粒。粗过滤后的沙菜胶液透光率为35.2％，颜色为浅暗褐红色。

将160～200目硅藻土添加到90～95℃水中调制成2wt％的浆液，在板框压滤机上进 行预涂，待滤出液变清后完成预涂。将沙菜胶液加热到微沸状态，按照2.0％的重量比例将20.0kg 50～80目硅藻土颗粒添加到沙菜胶液里，搅拌下保持微沸状态5分钟左右，压 榨过滤。沙菜胶液透光率72.9％，脱色率达到69.7％，颜色为淡淡的褐红色，透明澄清。

活性炭脱色：保持沙菜胶液的温度在70～75℃范围内，按照0.60％的重量比例向沙 菜胶液里加入6.00kg 120～160目粉状活性炭，缓慢搅拌10分钟。用160～200目硅藻土预涂板框压滤机后，压榨过滤，去除粉状活性炭。沙菜胶液透光率84.6％，脱色率上升 到84.0％，颜色为无色略带微黄，清澈透明。

冷却和脱水：配制25wt％KCl水溶液，搅拌下加入沙菜胶液中至KCl在整体料液中的浓度达到0.2wt％止。随后将沙菜胶液流入储槽或储盆中冷却，推条，压榨脱水，干 燥，粉碎得到产品。产品为白色粉末状，1.5wt％卡拉胶水溶液的凝胶强度为941g/cm²， 出胶率为25.6％。

本实施例的用水量为51.6L/kg沙菜。

现有技术文献《沙菜卡拉胶漂白工艺研究》(黄家康，蔡鹰，李思东，杨磊，广东海洋大学理学院，广东湛江524088，收稿日期：2008-11-29，2009年第4期，第36卷 总第192期)中，其主要过程包括：依次进行沙菜碱处理(7％KOH水溶液,65℃,处理 8～10h)、取出沙菜沥干碱液、清洗至pH为6.5左右、酸化、漂白、清洗、浸泡至p H为6.5左右、加热提胶、过滤(滤前添加KCl使滤液KCl浓度为0.2wt％)、冷却、推条、压 榨脱水、干燥、粉碎，得到产品。其中一种酸化漂白方法如下：HCl酸化液的浓度为 0.30％，处理5min，NaClO浓度为0.12％，漂白10min。得胶率18.3％，凝胶强度 760g/cm²，粉状产品颜色为奶白略带微黄。另一种酸化漂白方法如下：依次进行 0.2％HCl酸化、0.06％NaClO漂白、H₂C₂O₄再次酸化、增白处理、清洗，得胶率23.7％， 凝胶强度940g/cm²，粉状产品颜色为奶白略带微黄。

本发明实施例2中加工出来的产品为白色粉末状，凝胶强度为977g/cm²，出胶率26.3％。本发明实施例2与现有技术文献中的两种方法结果进行对比，在产品颜色更纯白的情况下，凝胶强度分别增长了28.6％、3.9％，出胶率分别增长了43.7％、11.0％。

并且，上述现有技术文献的工艺，每处理1吨沙菜需用水90-110吨左右，耗水量巨大，并且，其得胶率只有5.4-23.7％，而本发明的用水量在50L/kg沙菜左右，显著低于该 文献，得胶率都在25％以上，显著高于该文献。

综上所述，本发明省去了用化学品加工提取卡拉胶时的酸化、漂白工序，通过对碱处理后的沙菜进行机械破碎、粗过滤、粗细硅藻土配合吸附脱色和活性炭脱色等物理方法，对沙菜胶液进行脱色，生产出了颜色较白、凝胶强度高和稳定的卡拉胶，出胶率较 高。耗水量只是常用化学加工方法的55％左右，产生的含化学品废水大幅减少。本发明 对提高产品质量、增加企业经济效益、践行环境生态保护具有较好的现实价值和意义。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限 制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。