专利名称：透明结冷胶成品的生产方法
技术领域：
本发明涉及从结冷胶发酵液生产透明结冷胶制品的方法，尤其涉及透明低酰基结 冷胶的生产方法。
背景技术：
按结冷胶多糖分子中乙酰基含量而导致的结冷胶凝胶特性的不同，通常将结冷胶 产品分为两种一种是高酰基结冷胶产品，水化后易形成粘弹性凝胶，正常结冷胶发酵液中 所含的基为高酰基结冷胶，其多糖分子的重复单元中的D-葡萄糖残基的C6有约50%被乙 酰基取代；另一种是低酰基结冷胶产品，通过对高酰基结冷胶作脱酰基或部分脱酰基得到， 水化后在阳离子作用下极易形成脆性凝胶。根据结冷胶水化后溶液的透明度，又可分为透 明结冷胶和非透明结冷胶，非透明结冷胶中含有大量来自发酵液的菌体碎片、色素等杂质。 结冷胶大多数的应用领域需要溶解后透明、无色或色泽很浅的结冷胶产品，通常称为透明 结冷胶产品。结冷胶发酵液粘度很高，难以在常温下过滤澄清，如果直接高温过滤则发酵液中 杂质相互反应使颜色变深，因而难以得到溶解后透明、无色的结冷胶产品。本发明人过往研究发现，对除去发酵液中大部分残糖、盐以及色素等杂质后的结 冷胶溶液进行高温加热或碱处理也不会导致溶液颜色明显加深、且易于过滤澄清。基于这 一发现，本发明人的中国专利申请公开CN101191138提供了一种先将发酵液脱水浓缩(结 冷胶絮凝及固液分离)、将絮凝结冷胶再溶解、澄清结冷胶溶液、再脱水浓缩(醇沉淀或凝 胶脱水)得到透明结冷胶产品的工艺流程。后来的中国专利申请公开CN101591399和CN101591400也采用了与上述申请中基 本类似的工艺流程来提取透明结冷胶，其包括发酵液絮凝处理、澄清处理(包括溶解絮凝 结冷胶和结冷胶溶液澄清处理)、澄清结冷胶溶液的脱水处理等步骤。虽然上述文献均记载得到了透明结冷胶产品，但将这些工艺应用于工业化大规模 生产还存在困难，甚至无法进行正常稳定的生产。发酵液絮凝后的再溶解和澄清步骤就是 其中关键问题。CN10119113在说明书中要求在B.再溶解过程中，为了使结冷胶充分溶 解，溶解温度为70-95°C ；在C.澄清过程中需保持在60°C或以上以保持结冷胶溶液不凝胶 或较低粘度。CN101591399和CN101591400也均明确要求在结冷胶絮凝物溶解时需升温到 85-900C以达到完全溶解；澄清时的温度应该在65°C以上，以防止溶液形成凝胶；并且要求 在溶解时需使用去离子水。另外，上述文献的实施例中虽然记载了结冷胶絮凝物的溶解温 度，但并没有公开该温度下所需的溶解时间，也没有公开趁热过滤澄清所需的时间。在溶解 和澄清过程中保持高温，除了增加结冷胶工厂能耗之外，还带来以下问题结冷胶溶液长时 间处于高温会导致结冷胶多糖分子明显降解；由于结冷胶溶液发生凝胶的温度较高，在澄 清过程一旦不慎在过滤器或管路中发生凝胶则导致整条生产线瘫痪。
发明内容
鉴于上述结冷胶提取方法的不足之处，本发明的目的是提供一种改进的透明结冷 胶提取方法，其能降低结冷胶絮凝物溶解温度和/或溶解时间，降低澄清所需温度和时间。本发明提供一种从发酵液生产透明结冷胶的方法，包括A.浓缩过程对结冷胶发酵液作絮凝处理、固液分离，得到湿的结冷胶粗品；B.溶解过程将A中得到的结冷胶粗品分散于水得到分散液，并添加二价金属阳 离子的络合剂，使结冷胶溶解于水得到结冷胶浊液；C.澄清过程对B中得到的结冷胶浊液作澄清处理，得到结冷胶清液；D.再浓缩过程对C中得到的结冷胶清液作脱水处理，得到结冷胶湿成品；E.干燥及粉碎过程对D中得到的湿的结冷胶成品作干燥、粉碎处理，得到结冷胶 成品。本发明的具体实施方式
中，络合剂为EDTA、氨酸络合剂、柠檬酸盐类络合剂、磷酸 盐类络合剂或其组合，且络合剂在分散液中的含量为0. 5-5g/L。本发明的具体实施方式
中，所述络合剂为柠檬酸钠或柠檬酸钾，且络合剂在分散 液中的含量为0. 5-3g/L。本发明的具体实施方式
中，所述络合剂为六偏磷酸钾或六偏磷酸钠，且络合剂在 分散液中的含量为0. 5-3g/L。本发明的具体实施方式
中，B.溶解过程的溶解结冷胶的温度可低至50-60°C。本发明的具体实施方式
中，C.澄清过程中结冷胶液保温温度可低至45°C。本发明的具体实施方式
中，在B.溶解过程中对结冷胶液进行脱酰基处理。本发明的具体实施方式
中，溶解结冷胶湿粗品所用的水为自来水。结冷胶为阴离子型多糖，易于与二价金属阳离子结合而变得难以溶解或容易凝 胶。本发明中，由于在溶解过程添加了二价金属阳离子的络合剂，降低了结冷胶分散液中游 离二价阳离子的浓度，从而降低溶解所需温度和/或溶解所需时间，并降低澄清所需温度 和时间。这不仅可以减少能耗、简短生产周期，还减少结冷胶分子在长时间高温下降解引起 的品质下降，尤其可以有效避免澄清过程中胶液自发凝胶导致的生产瘫痪。而且溶解过程 可以方便地使用自来水。
具体实施例方式结冷胶是对阳离子尤其是多价阳离子(如钙、镁等二价阳离子)高度敏感的阴离 子多糖，结冷胶在二价阳离子环境中不易溶解、粘度高、极易凝胶。发明人认为，结冷胶发 酵培养基成分引入的钙、镁等二价阳离子必然会至少部分存留在发酵液絮凝物(结冷胶粗 品)中。而且现有技术中，为降低絮凝步骤的成本，倾向于采用盐絮凝尤其是二价金属盐絮 凝，则会增加结冷胶絮凝物中二价阳离子的残留量。因此，本发明在结冷胶絮凝物的溶解过 程使用二价金属离子的络合剂，减低游离的二价金属离子量，从而降低溶解温度和澄清温 度，避免结冷胶分子降解、防止澄清过程发生凝胶。本发明提供的从结冷胶发酵液生产透明结冷胶的方法，它包括A.浓缩过程对结冷胶发酵液作絮凝处理、固液分离，得到湿的结冷胶粗品；B.溶解过程将A中得到的结冷胶粗品分散于水，并添加络合剂，使结冷胶溶解于水得到结冷胶浊液；C.澄清过程对B中得到的结冷胶浊液作澄清处理，得到结冷胶清液；D.再浓缩过程对C中得到的结冷胶清液作脱水处理，得到湿的结冷胶成品；E.干燥及粉碎过程对D中得到的湿的结冷胶成品作干燥、粉碎处理，得到结冷胶 成品。本发明方法的工艺过程A、D和E与前述CN101191138描述的相应过程可以相 同，该具体实施方式
中记载的浓缩过程(发酵液醇絮凝、盐絮凝或醇盐共絮凝方式)和再 浓缩过程均适用于实施本发明的浓缩过程和再浓缩过程。盐絮凝时，优选采用水溶性二 价金属盐絮凝。现通过引用将该专利文献中关于发酵液浓缩、再浓缩(结冷胶清液脱水) 过程的内容合并于本文，以免本说明书对相应过程的赘述。而且，另一中国专利申请公开 CN101062957中记载的用酸在pH 1. 5-4. 0的条件下絮凝结冷胶发酵液的方法经适当调整 也适用于本发明的浓缩过程，例如，在酸絮凝PH值较低(如pH2.0下)时为避免因中和残 留于絮凝物的酸而引入过多的金属阳离子，最好在溶解(煮胶)前用有机溶剂如低级醇洗 涤脱水后絮凝物以洗去残留的酸，同时起到脱色作用。所述洗涤过程的低级醇浓度可参照 CN101191138中记载的(c)脱盐工艺。酸絮凝pH优选为1. 5至2。也可将该酸絮凝与醇絮 凝结合采用醇与酸共絮凝方式。下面主要对本发明的溶解过程和澄清过程作详细说明。本发明方法的B.溶解过程将发酵液浓缩得到的结冷胶絮凝物(湿粗品)重新分 散于水，并加热溶解结冷胶，而溶解后形成的浊液中的不溶物质如蛋白、菌体碎片等微小粒 子则可通过后续澄清去除。用于溶解结冷胶粗品的水量没有特别的限制，本领域技术人员 可以根据前述文献中规定的比例确定。在溶解过程中还添加二价金属阳离子的络合剂。络 合剂可以溶液形式加入也可以固体形式加入，并且可与结冷胶粗品一起或分别投入水中。 所述络合剂可以是EDTA、氨酸络合剂、柠檬酸盐类络合剂或磷酸盐类络合剂。络合剂的添 加量占结冷胶分散液的量为0. 5-5g/L。优选地，使用的络合剂为柠檬酸的钾盐或钠盐以及 六偏磷酸的钾盐或钠盐，且优选的添加量为0. 5-3g/L。由于使用了络合剂，结冷胶湿粗品 在50°C的温度下，经搅拌即可溶解于水。所以本发明使用的溶解温度为50°C以上即可，优 选为50至80°C，更优选为60-65°C。在这样的温度下，即可确保结冷胶充分溶解，同时降低 加热能耗并较少高温对结冷胶分子的破坏。另外，用于分散、溶解结冷胶絮凝物的水可以如 现有技术那样采用去离子水、纯水或软化水，但也可以使用普通的自来水，因为自来水中金 属阳离子尤其是二价阳离子带来的不利影响可由添加的络合剂抵消。本发明方法的C.澄清过程与CN101191138中记载的澄清方法基本相同。不同之 处在于，澄清过程中不用必须保持在60°C、甚至65°C以上，而仅需维持在40°C以上就可确 保结冷胶溶液不会自发凝胶，在45°C以上就可保持有利于过滤操作的粘度范围。因此，利用 溶解后胶液温度自然缓慢下降，在澄清过程中保持结冷胶溶液(包括过滤或离心时以及清 液输送过程)在40°C以上即可，优选地保持在45°C以上即可，更优选地在45至55°C之间。 温度范围即有利于澄清操作的进行，也降低后续再浓缩过程前的冷却能耗。在本发明C.澄清过程前或后，可以参照CN101191138的方法对结冷胶溶液进行脱 酰基处理。也可在本发明溶解温度下通过适当延长碱处理时间进行脱酰基处理，如在60°C 左右，调节至PH 9-11，维持20-40分钟。本领域技术人员知道可以根据所需的脱酰基程度，对温度、PH和时间作适当的调整。以下结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。原料结冷胶发酵液，酒精沉淀、干燥后测得其结冷胶粗品含量为1.8g/100ml(1.8% )。实施例1A.浓缩过程1.向装有10m3发酵液的絮凝罐中，常温下，加入20% CaCl2溶液500L，边搅拌边 加入20%氢氧化钠溶液500L，得到絮凝发酵液。2.用泵将絮凝发酵液送至板框压滤机过滤脱水，并用清水顶洗，卸料得到IlOOkg 结冷胶絮凝物。3.将结冷胶絮凝物投料至脱盐洗涤罐，加入90% (ν/ν)的异丙醇溶液lm3，搅拌分 散，用盐酸调PH为3. 0，约60min后用三足离心机过滤脱液，得到约800kg结冷胶粗品。B.溶解过程4.溶胶罐中加自来水约6m3，将上述3.中得到结冷胶粗品分散于水中，并在分散 液中加入柠檬酸钠12kg，边搅拌边升温至80°C，保温至结冷胶溶解(保温时随时取分散液 观察其中结冷胶絮凝颗粒，至无明显肉眼可见结冷胶絮凝颗粒则判断结冷胶已溶解，记录 溶解时间)，得到结冷胶浊液。然后调节PH至10进行脱酰基处理10分钟。再用酸液将pH 下调到7.0。C.澄清过程5.趁热用预涂硅藻土助滤剂的涤纶滤布板框式压滤机(过滤面积40m2)过滤澄清 上述结冷胶浊液，得到的结冷胶清液接入沉淀罐。记录所需过滤时间。D.再浓缩过程6.将上述沉淀罐中的结冷胶清液冷却至40°C以下，加入95% (ν/ν)乙醇溶液约 10m3,混勻，得到结冷胶沉淀，用卧螺卸料式离心机脱液得到湿的结冷胶成品。E.干燥粉碎7.用鼓风式干燥箱烘干上述湿品，用锤式粉碎机粉碎得到粉末状结冷胶成品。实施例2A.浓缩过程1.向装有10m3发酵液的絮凝罐中加入98% (ν/ν)异丙醇约15m3，搅拌均勻，得到 絮凝发酵液。2.用泵将絮凝发酵液送至板框压滤机过滤脱液。3.用少量异丙醇顶洗后卸料，得到700kg湿的结冷胶粗品。B.溶解过程4.溶胶罐中加去自来水约6m3，将得到结冷胶粗品分散于水中，并在分散液中加 入六偏磷酸钾3kg，边搅拌边升温至80°C，保温至结冷胶溶解(保温时随时取分散液观察其 中结冷胶絮凝颗粒，至无明显肉眼可见结冷胶絮凝颗粒则判断结冷胶已溶解，记录溶解时 间)，得到结冷胶浊液。然后调节pH至10进行脱酰基处理10分钟。再用酸液将pH下调到 7. 0。
过程C.至E.同实施例1。实施例3A.浓缩过程1.向装有10m3发酵液的絮凝罐中，边搅拌边加入5 %的盐酸，调节pH至2. 0，得到
絮凝发酵液。2.用泵将絮凝发酵液送至板框压滤机过滤脱水，并用清水顶洗，卸料得到1200kg 结冷胶絮凝物。3.将结冷胶絮凝物投料至洗涤罐，加入90% (ν/ν)的异丙醇溶液约lm3，搅拌分 散，约60min后用三足离心机过滤脱液，得到约800kg结冷胶粗品。B.溶解过程4.溶胶罐中加去自来水约6m3，将得到结冷胶粗品分散于水中，并在分散液中加入 柠檬酸钾6kg，边搅拌边升温至80°C，保温至结冷胶溶解(保温时随时取分散液观察其中结冷 胶絮凝颗粒，至无明显肉眼可见结冷胶絮凝颗粒则判断结冷胶已溶解，记录溶解时间)，得到 结冷胶浊液。然后调节pH至10进行脱酰基处理10分钟。再用酸液将pH下调到7.0。过程C.至E.同实施例1。对照例1工艺过程参考实施例1，不同之处在于不添加络合剂，且溶解温度为90°C。对照例2工艺过程参考实施例2，不同之处在于不添加络合剂。对照例3工艺过程参考实施例3，不同之处在于不添加络合剂。取上述各例子过滤澄清开始时所得清液，缓慢降温至室温观察其发生自发凝胶时 的温度。另外测定各例子所得结冷胶成品的水化情况和凝胶强度。观察和测定结果列于下 表。其中水化时间和凝胶强度测定方法为称取0. 6g结冷胶成品粉末于250ml烧杯，加蒸 馏水120ml ；80°C水浴加热至全部水化；滴加2. 7%的CaC12溶液2ml ；倾入容器冷却至20°C 制成高度为2cm的凝胶；用凝胶强度仪测定强度。表 *80°C下难以溶解，在90°C左右维持5小时观察到明显溶解。**20小时尚未完成浊液过滤，因压滤机出液口发生凝胶堵塞导致操作终止。前面已经对本发明方法做了详细阐述和举例说明，但应理解，这些说明是为了帮 助本领域技术人员更好地理解和实施本发明而非限制本发明。
权利要求
一种从发酵液生产透明结冷胶的方法，包括A.浓缩过程对结冷胶发酵液作絮凝处理、固液分离，得到湿的结冷胶粗品；B.溶解过程将A中得到的结冷胶粗品分散于水得到分散液，并添加二价金属阳离子的络合剂，使结冷胶溶解于水得到结冷胶浊液；C.澄清过程对B中得到的结冷胶浊液作澄清处理，得到结冷胶清液；D.再浓缩过程对C中得到的结冷胶清液作脱水处理，得到结冷胶湿成品；E.干燥及粉碎过程对D中得到的湿的结冷胶成品作干燥、粉碎处理，得到结冷胶成品。
2.如权利要求1所述的方法，其中络合剂为EDTA、氨酸络合剂、柠檬酸盐类络合剂、磷 酸盐类络合剂或其组合，且络合剂在分散液中的含量为0. 5-5g/L。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述络合剂为柠檬酸钠、柠檬酸钾、六偏磷酸钾或六 偏磷酸钠，且络合剂在分散液中的含量为0. 5-3g/L。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述絮凝处理采用醇絮凝、水溶性二价金属盐絮凝、 醇与盐共絮凝、酸絮凝、或醇与酸共絮凝的方式。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中B.溶解过程中溶解结冷胶的温度可低至 50-60 "C。
6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中C.澄清过程中结冷胶溶液的保温温度可 低至45°C。
7.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中还在B.溶解过程中对结冷胶进行脱酰基处理。
8.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在B.溶解过程中用于分散和溶解结冷胶 的水为自来水。
全文摘要
一种从发酵液生产透明结冷胶的方法，包括浓缩过程、溶解过程、澄清过程和再浓缩过程，其中在溶解过程中添加二价阳离子的络合剂。本发明降低溶解所需温度和/或溶解所需时间，并降低澄清所需温度和时间。
文档编号C08B37/00GK101885783SQ20101022845
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者尹洪波, 陈亮 申请人:尹洪波;陈亮