专利名称：一种降低明胶灰分和重金属含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种降低明胶灰分和重金属含量的方法。
背景技术：
明胶是动物结蹄组织中的胶原转化成的高分子蛋白质，是重要的工业原料，按用途可分为照相明胶、医用明胶、食用明胶和工业明胶。目前，以制作医用胶囊、栓塞外壳和作为食品添加剂的用量最多，即使是低档次的明胶也广泛的应用于工业粘合剂。
传统的明胶的制备方法，是以动物的皮和骨为原料，先经过酸碱处理，去掉其中的油脂、非胶原蛋白、多糖，并使原料膨胀，再放入到50℃-100℃的水中进行提胶，通常要经过4-8次才能将原料中的明胶提取完毕，然后经过滤、浓缩、干燥、混胶，最后制得产品。这种传统的明胶制备方法，由于受原料、水质、工艺条件等因素的影响，明胶中灰分和重金属的含量往往偏高，不能达到医用和食用的国家标准，只能作为工业明胶使用，降低了明胶的使用价值。
为了降低明胶灰分和重金属含量，国内外普遍采用的方法是在过滤工序后，再让澄清的胶液通过离子交换柱来去除金属离子。该方法虽然对降低明胶灰分和重金属含量效果较好，但设备和树脂一次性投资大，树脂再生、清洗需要消耗大量的酸碱和水，运行成本很高。由中国日用化工协会明胶分会编辑出版的《明胶科学与技术》1999年第三期刊登的“一种降低明胶灰分方法的试验”一文，是将溶胀后的明胶在环境温度10℃以下，放入20倍用10％的氯化钠和盐酸的混合液中，反复浸泡4次，每次1小时，再用20倍的2％的氯化钠浸泡1小时，之后用自来水浸泡1小时，最后用95％的乙醇浸泡5分钟后，干燥。该试验虽然能对明胶的灰分去除率达到70％，但存有以下三方面的缺陷1、产生的废水量大、含盐量高，造成环境污染；2、明胶中必然要残留部分氯化钠，使明胶溶液的凝胶温度降低、粘度下降、容易吸水，从而影响到明胶原有的性质；3、整个工艺过程需要6个多小时，生产效率低，并且需要低温环境下进行，生产成本高于离子交换柱法，不适用于产业化生产。专利申请号为03112541.7的“一种提高明胶透明度的方法”，虽然也能降低明胶的灰分，但只能去除以不溶性盐的形式存在的金属离子，而不能去除以可溶性盐的形式存在的金属离子。
发明内容
本发明的目的是提供一种运行成本低、去除灰分和金属离子效果好的降低明胶灰分和重金属含量的方法。
为了实现上述的目的，所提供的降低明胶灰分和重金属含量的方法，是在按常规生产工艺制备出冷冻成型的浓胶或经干燥的明胶后，再依次包括以下的步骤A、制备渗析液，在容器内加入温度在25℃以下、重量为所要处理的浓胶或明胶的重量2-10倍的水，用能与明胶中存在的金属离子生成可溶性的盐、并且其酸根与这些金属离子的络合能力比胶原羧基强的酸性调节剂将该水的pH值调整为0-7，即为渗析液；B、浸泡渗析，将所要处理的浓胶或明胶放入渗析液中，浸泡渗析0.5-24小时，排放渗析液；
C、中和与水洗，当渗析液的pH值小于或等于3时，向容器中加入pH值为7-14的碱性溶液，将浸泡渗析后的固体状凝胶浸泡中和20分钟-12小时，排放中和液后再水洗；当渗析液的pH值大于3时，向容器中加入水，将固体状凝胶浸泡水洗20分钟-12小时后，排放水洗液；D、干燥，将固体状凝胶干燥到含水量为12％-14％。
上述的酸性调节剂是多元羧酸、多元羧酸之间的复配物、多元羧酸与其它酸的复配物或多元羧酸的铵盐、钠盐或者钾盐与酸的复配物。
上述的碱性溶液是氨水、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
为了缩短流程时间，上述B步骤的浸泡渗析和C步骤的中和或者水洗，是在缓慢搅动条件下进行。
在本发明所述的方法中，还可将排放的酸性渗析液收集，配合其它的酸对皮料或骨素进行中和，以便降低生产成本。
本发明是利用明胶在冷冻点以下的固体状凝胶是一种离子交换膜这一性质，通过合理配制渗析液进行渗析，就能达到降低灰分和重金属离子含量的目的。具体原理是1、固体状凝胶内部的Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cr3+、Pb2+等自由金属离子的浓度大于渗析液中的这些金属离子浓度，在浓度差的作用下，固体状凝胶内部未被胶原络合的上述自由金属离子就会向渗析液中扩散、迁移，并被络合，形成更稳定的络合物，络合物的形成，又降低了渗析液中的自由金属离子浓度，从而使固体状凝胶内外的自由金属离子始终保持大的浓度差，使渗析进行的更彻底；2、酸性渗析液的H+浓度大于固体状凝胶内部的H+浓度，H+就会进入固体状凝胶内部，由于H+与胶原羧基形成的共价化合物的稳定性比上述金属离子与胶原形成的络合物的稳定性高，因此，与胶原络合的金属离子在H+的作用下，就和胶原产生了解离；3、渗析液中的羧酸根作为阴离子配体时，与明胶中的金属离子的络合能力比胶原羧基强，也具有解离被胶原络合的金属离子的效果。综上所述，渗析液中的酸性调节剂对去除明胶中的金属离子同时起到了三种作用。
按照GB6783-94的国家标准，医用和食用明胶的A级灰分≤1％、重金属≤50mg/kg，B级灰分≤2％、重金属≤50mg/kg。采用本发明所述的方法，不但能将明胶中的灰分降低到0.8％以下、重金属降低到30mg/kg以下，不影响明胶原有的冻力、粘度和其它理化性能，而且操作简单，运行费用低，可以替代明胶生产行业普遍使用的离子交换柱。
具体实施例方式
例11)、在不锈钢桶内加入温度在25℃以下、重量为3-10吨的水，用柠檬酸配制成pH值为4.5-5.0的渗析液；2)、取灰分含量2.5％、重金属含量80mg/kg、含水量70％的冷冻成型的浓胶1吨，放入渗析液中，在用空气缓慢搅动的条件下浸泡渗析1-4小时，放掉渗析液；所述的空气缓慢搅动是用空气压缩机产生的气体，通过控制阀输入到渗析液中，使渗析液和浓胶缓慢上下翻动；3)、将水温为15℃-20℃的地下水放入该不锈钢桶内，在用空气缓慢搅动的条件下对浸泡渗析后的固体状凝胶进行浸泡水洗20分钟-1小时，排放水洗液；所述的空气缓慢搅动是用空气压缩机产生的气体，通过控制阀输入到水洗液中，使水洗液和固体状凝胶缓慢上下翻动；4)、将固体状凝胶干燥到含水量为12％-14％，然后粉碎，得成品胶。
例21)、取灰分含量3.9％、重金属含量100mg/kg、含水量12％的商品明胶100克，加水300ml，溶胀1小时后，在温度为60℃的水中水浴加热，使其充分溶解，在温度为20℃的条件下冷却成型为浓胶，切成条状；2)、将0-5份的柠檬酸和10-5份的丙二酸混合后，用温度在25℃以下的水800ml-1000ml配置pH值为2-2.5的渗析液；3)、将浓胶条放入渗析液中浸泡1.5-2.5小时，放掉渗析液；4)、用pH值为8-10的氨水对浸泡渗析后的固体状凝胶浸泡中和20分钟-30分钟，排放中和液后再水洗；5)、将固体状凝胶干燥到含水量为12％，得成品胶。
例31)、在不锈钢桶内加入温度在25℃以下、重量为1-3吨的水，用5-9份柠檬酸和5-1份甲酸的复配物配制成pH值为3.5-5的渗析液；2)、取灰分含量2.9％、重金属含量70mg/kg、含水量72％的冷冻成型的条状浓胶0.5吨，放入渗析液中，在用空气缓慢搅动的条件下浸泡渗析2-3小时，放掉渗析液；所述的空气缓慢搅动是用空气压缩机产生的气体，通过控制阀输入到渗析液中，使渗析液和浓胶缓慢上下翻动；3)、将温度为16℃-18℃的水加入到该不锈钢桶内，冲洗浸泡渗析后的固体状凝胶20分钟-40分钟，排放水洗液；4)、将固体状凝胶干燥到含水量为12％-14％，然后粉碎，得成品胶。
例41)、在烧杯内加入温度在25℃以下的去离子水1000ml，再加入2-10克柠檬酸三铵，用乙酸调pH值为3.5-4，制成渗析液；2)、取灰分含量3.2％、重金属含量150mg/kg、含水量12％的条状明胶100克，放入渗析液中浸泡渗析5-10小时，使明胶溶胀、呈现固体状凝胶，放掉渗析液；3)、将浸泡渗析后的固体状凝胶用温度为25℃以下的去离子水浸泡水洗20分钟-40分钟，排放水洗液；4)、将固体状凝胶鼓风干燥到含水量为12％，得成品胶。
上述四个实施例制得的成品胶，按照食品添加剂明胶GB6783-94的国家标准中对灰分和重金属含量的检测方法，其检测结果见下表
权利要求
1.一种降低明胶灰分和重金属含量的方法，是在按常规生产工艺制备出冷冻成型的浓胶或经干燥的明胶后，其特征是再依次包括以下的步骤A、制备渗析液，在容器内加入温度在25℃以下、重量为所要处理的浓胶或明胶的重量2-10倍的水，用能与明胶中存在的金属离子生成可溶性的盐、并且其酸根与这些金属离子的络合能力比胶原羧基强的酸性调节剂将该水的pH值调整为0-7，即为渗析液；B、浸泡渗析，将所要处理的浓胶或明胶放入渗析液中，浸泡渗析0.5-24小时，排放渗析液；C、中和与水洗，当渗析液的pH值小于或等于3时，向容器中加入pH值为7-14的碱性溶液，将浸泡渗析后的固体状凝胶浸泡中和20分钟-12小时，排放中和液后再水洗；当渗析液的pH值大于3时，向容器中加入水，将固体状凝胶浸泡水洗20分钟-12小时后，排放水洗液；D、干燥，将固体状凝胶干燥到含水量为12％-14％。
2.根据权利要求1所述的降低明胶灰分和重金属含量的方法，其特征是酸性调节剂是多元羧酸、多元羧酸之间的复配物、多元羧酸与其它酸的复配物或多元羧酸的铵盐、钠盐或者钾盐与酸的复配物。
3.根据权利要求1所述的降低明胶灰分和重金属含量的方法，其特征是碱性溶液是氨水、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
4.根据权利要求1、2或3所述的降低明胶灰分和重金属含量的方法，其特征是B步骤的浸泡渗析和C步骤的中和或者水洗，是在缓慢搅动条件下进行。
全文摘要
本发明涉及一种降低明胶灰分和重金属含量的方法，是在按常规生产工艺制备出冷冻成型的浓胶或经干燥的明胶后，利用它们在冷冻点以下的固体状凝胶是一种离子交换膜这一性质，将其浸泡在酸性渗析液中渗析，然后经中和与水洗，再进行干燥。用这种方法制备出的明胶，不但灰分降低到0.8％以下、重金属降低到30mg/kg以下，不影响明胶原有的冻力、粘度和其它理化性能，而且操作简单，运行费用低，可以替代明胶生产行业普遍使用的离子交换柱。
文档编号C09H3/02GK1618910SQ20041003587
公开日2005年5月25日 申请日期2004年9月30日 优先权日2004年9月30日
发明者房思亮, 王素青, 冯一民 申请人:潍坊学院