專利名稱：黃原膠分離提取的工程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供的是一種新的黃原膠分離提取的工程方法。該方法適用于多種不同的黃原膠提取工藝。
2、背景技術(shù)黃原膠(Xanthan gum)是黃單胞桿菌(Xanthomonas campestris)發(fā)酵產(chǎn)生的細(xì)胞外酸性雜多糖，也稱黃單胞多糖。早在1958年，美國(guó)Lilly等人已分離得到一株菜豆黃單胞桿菌，可使淀粉轉(zhuǎn)化為水溶性的粘性多糖。美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方地區(qū)Peoria實(shí)驗(yàn)室于60年代初首先用微生物發(fā)酵法獲得了黃原膠。1961年，美國(guó)Kelco公司采用野油菜黃單胞菌NRRLB-1459開(kāi)始了黃原膠半工業(yè)化生產(chǎn)，主要用于油井的鉆井泥漿和采油技術(shù)，1963年正式工業(yè)化生產(chǎn)，1969年，美國(guó)FDA批準(zhǔn)黃原膠用作食品添加劑。其后歐洲各國(guó)相繼批準(zhǔn)黃原膠在食品工業(yè)中應(yīng)用，1975年，黃原膠載入美國(guó)藥典，并公布了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。1983年，聯(lián)合國(guó)世界衛(wèi)生組織(WHO)和糧農(nóng)組織(FAO)也批準(zhǔn)黃原膠作為食品工業(yè)用穩(wěn)定劑、乳化劑、增稠劑。由于黃原膠生產(chǎn)屬于生物高新技術(shù)領(lǐng)域，目前主要有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、瑞士、日本、中國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家生產(chǎn)。
我國(guó)黃原膠的研究和生產(chǎn)起步較晚，70年代后期才開(kāi)始研究。中科院微生物研究所、山東食品發(fā)酵研究所、山東大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)均于80年代中期分別通過(guò)中試鑒定。1985年由張孝寬設(shè)計(jì)的煙臺(tái)微生物多糖廠率先在我國(guó)實(shí)現(xiàn)了黃原膠的工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)的工業(yè)級(jí)黃原膠產(chǎn)品的質(zhì)量與美國(guó)同類產(chǎn)品XC-Polymer相當(dāng)。其主要技術(shù)指標(biāo)流變性甚至優(yōu)于美國(guó)產(chǎn)品。1986年通過(guò)省級(jí)鑒定，1988年獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。之后，我國(guó)又有多家企業(yè)投資黃原膠項(xiàng)目，由于黃原膠技術(shù)密集程度高，工程化難度大，大多沒(méi)有成功，只有極少數(shù)廠家能夠工業(yè)化生產(chǎn)，尤其是發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)的研究和最終產(chǎn)品的分離提取技術(shù)制約了我國(guó)黃原膠工業(yè)的發(fā)展。2000年10月，由張孝寬設(shè)計(jì)的黃河龍集團(tuán)生物工程有限公司建成投產(chǎn)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，黃原膠產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)成本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，標(biāo)志著我國(guó)第二代黃原膠生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟。
黃原膠發(fā)酵液中除含黃原膠外，還含有菌絲體、未消化完的碳水化合物、無(wú)機(jī)鹽及其他雜質(zhì)，這些雜質(zhì)均對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有所影響。為便于運(yùn)輸、保管和使用，還需去除發(fā)酵液中的水分，將黃原膠制成干品。不同的提取分離方法，將決定黃原膠的性能、質(zhì)量和用途。黃原膠的分離提取工藝包括發(fā)酵液的預(yù)處理、分離純化、脫水干燥和粉碎包裝等過(guò)程。在實(shí)際生產(chǎn)中，這些過(guò)程并沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分，而是融合在一起的。
目前，黃原膠產(chǎn)品的分離提取的工藝方法主要有有機(jī)溶劑沉淀法、鹽析沉淀法、直接干燥法、超濾膜分離法等幾類。但在應(yīng)用上都受到各自條件、特點(diǎn)的制約。不同的提取方法對(duì)黃原膠產(chǎn)品的質(zhì)量和應(yīng)用特性影響很大，同時(shí)也是決定產(chǎn)品成本的重要因素。除直接干燥法外，有機(jī)溶劑沉淀法、鹽析沉淀法、超濾膜分離法等均需有機(jī)溶劑的洗滌沉淀過(guò)程。這些溶劑都具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，而目前這些過(guò)程都是分批間歇的，其中一部分為機(jī)械和人工配合開(kāi)放性生產(chǎn)。因此有機(jī)溶劑消耗很大，約占生產(chǎn)成本的25～40％，有的生產(chǎn)企業(yè)甚至達(dá)到生產(chǎn)成本的50％以上。不僅如此，這些有機(jī)溶劑都是易燃易爆危險(xiǎn)品，溶劑大量蒸發(fā)，將增加生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)爆炸和火災(zāi)的危險(xiǎn)性。同時(shí)，這種間歇性、開(kāi)放性生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)較大，生產(chǎn)環(huán)境差、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高。直接干燥法、酶-超濾-直接干燥法雖然可避免上述問(wèn)題，但產(chǎn)品含雜質(zhì)較多，質(zhì)量較差，其用途受到一定限制。
3、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供的提取方案是一種連續(xù)的、全密閉的提取方法。可有效地防止黃原膠分離提取過(guò)程中有機(jī)溶劑的揮發(fā)對(duì)安全造成的威脅和經(jīng)濟(jì)損失，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好。
其物料添加、混合、沉淀、分離、及pH值調(diào)節(jié)等過(guò)程都是在密閉的機(jī)械設(shè)備中連續(xù)均衡地進(jìn)行的，該流程由連續(xù)混合與連續(xù)分離兩個(gè)過(guò)程組成一個(gè)基本單元，可以根據(jù)不同的需要，將一個(gè)或多個(gè)單元進(jìn)行組合，以適應(yīng)不同的提取分離工藝。每個(gè)單元中的混合、分離設(shè)備可以根據(jù)需要采用不同的設(shè)備，也可以將混合、分離功能和二為一，組成一個(gè)設(shè)備。但必須是連續(xù)密閉、防爆、安全的。
該發(fā)明采用全封閉連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)工藝，最大限度地避免了有機(jī)溶劑在生產(chǎn)過(guò)程中的揮發(fā)現(xiàn)象，在正常生產(chǎn)情況下不產(chǎn)生爆炸氣體。減低生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)程度，保證生產(chǎn)安全。
目前，生產(chǎn)食品級(jí)及高質(zhì)量黃原膠，一般采用乙醇沉淀法，開(kāi)放性生產(chǎn)流程乙醇耗量大、生產(chǎn)成本高，每生產(chǎn)一噸黃原膠將消耗乙醇6噸以上。而采用全封閉連續(xù)自動(dòng)提取方法，可使乙醇耗量降為≤1.2噸/噸。按每噸乙醇4500元計(jì)。每噸黃原膠成本可節(jié)約2.7萬(wàn)元，若提取后采用真空干燥，乙醇耗量可降為0.2噸/噸以下。當(dāng)采用其他提取工藝時(shí)，該方法同樣可節(jié)約可觀的有機(jī)溶劑。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化連續(xù)化，生產(chǎn)過(guò)程安全可靠，產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定，并可根據(jù)不同的需要，生產(chǎn)不同用途的產(chǎn)品。
本發(fā)明的提取方法生產(chǎn)效率高，可節(jié)約大量的設(shè)備和廠房投資，節(jié)省勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。


圖1是本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的發(fā)酵液先經(jīng)膜過(guò)濾裝置1，用膜分離技術(shù)超濾濃縮，除去部分水分和雜質(zhì)；再在第一單元2中與有機(jī)溶劑進(jìn)行瞬時(shí)混合、沉淀，同時(shí)調(diào)整PH值；分離濾液后進(jìn)入第二單元3，再進(jìn)行一次混合、沉淀、分離操作。為減少有機(jī)溶劑的用量，可將第二單元3的濾液返回到第一單元2與黃原膠混合。
權(quán)利要求
1.一種黃原膠分離提取的工程方法，其特征是使物料添加、混合、沉淀、分離過(guò)程在密閉的機(jī)械設(shè)備中連續(xù)均衡地進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃原膠分離提取的工程方法，其特征是每個(gè)單元中的混合、分離設(shè)備根據(jù)需要采用不同的設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃原膠分離提取的工程方法，其特征是系統(tǒng)中的部分單元可將混合、分離過(guò)程合二為一，在一臺(tái)設(shè)備中完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的黃原膠分離提取的工程方法，其特征是分離提取過(guò)程中還包括pH值調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種黃原膠分離提取的工程方法，使物料添加、混合、沉淀、分離及pH值調(diào)節(jié)過(guò)程在密閉的機(jī)械設(shè)備中連續(xù)均衡地進(jìn)行。本發(fā)明最大限度地避免了有機(jī)溶劑在生產(chǎn)過(guò)程中的揮發(fā)現(xiàn)象，在正常生產(chǎn)情況下不產(chǎn)生爆炸氣體，減低生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)程度，保證生產(chǎn)安全。與乙醇沉淀法相比醇耗量降低80％，若提取后采用真空干燥，乙醇耗量可降低95％。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化連續(xù)化，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)可節(jié)約大量的設(shè)備和廠房投資，節(jié)省勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。采用該方法，產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定，并可根據(jù)不同的需要，生產(chǎn)不同用途的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08B37/00GK1394878SQ0211781
公開(kāi)日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2002年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月22日
發(fā)明者張孝寬, 張巖 申請(qǐng)人:張孝寬