專利名稱：一種降低明膠灰分和重金屬含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低明膠灰分和重金屬含量的方法。
背景技術(shù)：
明膠是動物結(jié)蹄組織中的膠原轉(zhuǎn)化成的高分子蛋白質(zhì)，是重要的工業(yè)原料，按用途可分為照相明膠、醫(yī)用明膠、食用明膠和工業(yè)明膠。目前，以制作醫(yī)用膠囊、栓塞外殼和作為食品添加劑的用量最多，即使是低檔次的明膠也廣泛的應(yīng)用于工業(yè)粘合劑。
傳統(tǒng)的明膠的制備方法，是以動物的皮和骨為原料，先經(jīng)過酸堿處理，去掉其中的油脂、非膠原蛋白、多糖，并使原料膨脹，再放入到50℃-100℃的水中進行提膠，通常要經(jīng)過4-8次才能將原料中的明膠提取完畢，然后經(jīng)過濾、濃縮、干燥、混膠，最后制得產(chǎn)品。這種傳統(tǒng)的明膠制備方法，由于受原料、水質(zhì)、工藝條件等因素的影響，明膠中灰分和重金屬的含量往往偏高，不能達到醫(yī)用和食用的國家標準，只能作為工業(yè)明膠使用，降低了明膠的使用價值。
為了降低明膠灰分和重金屬含量，國內(nèi)外普遍采用的方法是在過濾工序后，再讓澄清的膠液通過離子交換柱來去除金屬離子。該方法雖然對降低明膠灰分和重金屬含量效果較好，但設(shè)備和樹脂一次性投資大，樹脂再生、清洗需要消耗大量的酸堿和水，運行成本很高。由中國日用化工協(xié)會明膠分會編輯出版的《明膠科學(xué)與技術(shù)》1999年第三期刊登的“一種降低明膠灰分方法的試驗”一文，是將溶脹后的明膠在環(huán)境溫度10℃以下，放入20倍用10％的氯化鈉和鹽酸的混合液中，反復(fù)浸泡4次，每次1小時，再用20倍的2％的氯化鈉浸泡1小時，之后用自來水浸泡1小時，最后用95％的乙醇浸泡5分鐘后，干燥。該試驗雖然能對明膠的灰分去除率達到70％，但存有以下三方面的缺陷1、產(chǎn)生的廢水量大、含鹽量高，造成環(huán)境污染；2、明膠中必然要殘留部分氯化鈉，使明膠溶液的凝膠溫度降低、粘度下降、容易吸水，從而影響到明膠原有的性質(zhì)；3、整個工藝過程需要6個多小時，生產(chǎn)效率低，并且需要低溫環(huán)境下進行，生產(chǎn)成本高于離子交換柱法，不適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。專利申請?zhí)枮?3112541.7的“一種提高明膠透明度的方法”，雖然也能降低明膠的灰分，但只能去除以不溶性鹽的形式存在的金屬離子，而不能去除以可溶性鹽的形式存在的金屬離子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種運行成本低、去除灰分和金屬離子效果好的降低明膠灰分和重金屬含量的方法。
為了實現(xiàn)上述的目的，所提供的降低明膠灰分和重金屬含量的方法，是在按常規(guī)生產(chǎn)工藝制備出冷凍成型的濃膠或經(jīng)干燥的明膠后，再依次包括以下的步驟A、制備滲析液，在容器內(nèi)加入溫度在25℃以下、重量為所要處理的濃膠或明膠的重量2-10倍的水，用能與明膠中存在的金屬離子生成可溶性的鹽、并且其酸根與這些金屬離子的絡(luò)合能力比膠原羧基強的酸性調(diào)節(jié)劑將該水的pH值調(diào)整為0-7，即為滲析液；B、浸泡滲析，將所要處理的濃膠或明膠放入滲析液中，浸泡滲析0.5-24小時，排放滲析液；
C、中和與水洗，當(dāng)滲析液的pH值小于或等于3時，向容器中加入pH值為7-14的堿性溶液，將浸泡滲析后的固體狀凝膠浸泡中和20分鐘-12小時，排放中和液后再水洗；當(dāng)滲析液的pH值大于3時，向容器中加入水，將固體狀凝膠浸泡水洗20分鐘-12小時后，排放水洗液；D、干燥，將固體狀凝膠干燥到含水量為12％-14％。
上述的酸性調(diào)節(jié)劑是多元羧酸、多元羧酸之間的復(fù)配物、多元羧酸與其它酸的復(fù)配物或多元羧酸的銨鹽、鈉鹽或者鉀鹽與酸的復(fù)配物。
上述的堿性溶液是氨水、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
為了縮短流程時間，上述B步驟的浸泡滲析和C步驟的中和或者水洗，是在緩慢攪動條件下進行。
在本發(fā)明所述的方法中，還可將排放的酸性滲析液收集，配合其它的酸對皮料或骨素進行中和，以便降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明是利用明膠在冷凍點以下的固體狀凝膠是一種離子交換膜這一性質(zhì)，通過合理配制滲析液進行滲析，就能達到降低灰分和重金屬離子含量的目的。具體原理是1、固體狀凝膠內(nèi)部的Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cr3+、Pb2+等自由金屬離子的濃度大于滲析液中的這些金屬離子濃度，在濃度差的作用下，固體狀凝膠內(nèi)部未被膠原絡(luò)合的上述自由金屬離子就會向滲析液中擴散、遷移，并被絡(luò)合，形成更穩(wěn)定的絡(luò)合物，絡(luò)合物的形成，又降低了滲析液中的自由金屬離子濃度，從而使固體狀凝膠內(nèi)外的自由金屬離子始終保持大的濃度差，使?jié)B析進行的更徹底；2、酸性滲析液的H+濃度大于固體狀凝膠內(nèi)部的H+濃度，H+就會進入固體狀凝膠內(nèi)部，由于H+與膠原羧基形成的共價化合物的穩(wěn)定性比上述金屬離子與膠原形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性高，因此，與膠原絡(luò)合的金屬離子在H+的作用下，就和膠原產(chǎn)生了解離；3、滲析液中的羧酸根作為陰離子配體時，與明膠中的金屬離子的絡(luò)合能力比膠原羧基強，也具有解離被膠原絡(luò)合的金屬離子的效果。綜上所述，滲析液中的酸性調(diào)節(jié)劑對去除明膠中的金屬離子同時起到了三種作用。
按照GB6783-94的國家標準，醫(yī)用和食用明膠的A級灰分≤1％、重金屬≤50mg/kg，B級灰分≤2％、重金屬≤50mg/kg。采用本發(fā)明所述的方法，不但能將明膠中的灰分降低到0.8％以下、重金屬降低到30mg/kg以下，不影響明膠原有的凍力、粘度和其它理化性能，而且操作簡單，運行費用低，可以替代明膠生產(chǎn)行業(yè)普遍使用的離子交換柱。
具體實施例方式
例11)、在不銹鋼桶內(nèi)加入溫度在25℃以下、重量為3-10噸的水，用檸檬酸配制成pH值為4.5-5.0的滲析液；2)、取灰分含量2.5％、重金屬含量80mg/kg、含水量70％的冷凍成型的濃膠1噸，放入滲析液中，在用空氣緩慢攪動的條件下浸泡滲析1-4小時，放掉滲析液；所述的空氣緩慢攪動是用空氣壓縮機產(chǎn)生的氣體，通過控制閥輸入到滲析液中，使?jié)B析液和濃膠緩慢上下翻動；3)、將水溫為15℃-20℃的地下水放入該不銹鋼桶內(nèi)，在用空氣緩慢攪動的條件下對浸泡滲析后的固體狀凝膠進行浸泡水洗20分鐘-1小時，排放水洗液；所述的空氣緩慢攪動是用空氣壓縮機產(chǎn)生的氣體，通過控制閥輸入到水洗液中，使水洗液和固體狀凝膠緩慢上下翻動；4)、將固體狀凝膠干燥到含水量為12％-14％，然后粉碎，得成品膠。
例21)、取灰分含量3.9％、重金屬含量100mg/kg、含水量12％的商品明膠100克，加水300ml，溶脹1小時后，在溫度為60℃的水中水浴加熱，使其充分溶解，在溫度為20℃的條件下冷卻成型為濃膠，切成條狀；2)、將0-5份的檸檬酸和10-5份的丙二酸混合后，用溫度在25℃以下的水800ml-1000ml配置pH值為2-2.5的滲析液；3)、將濃膠條放入滲析液中浸泡1.5-2.5小時，放掉滲析液；4)、用pH值為8-10的氨水對浸泡滲析后的固體狀凝膠浸泡中和20分鐘-30分鐘，排放中和液后再水洗；5)、將固體狀凝膠干燥到含水量為12％，得成品膠。
例31)、在不銹鋼桶內(nèi)加入溫度在25℃以下、重量為1-3噸的水，用5-9份檸檬酸和5-1份甲酸的復(fù)配物配制成pH值為3.5-5的滲析液；2)、取灰分含量2.9％、重金屬含量70mg/kg、含水量72％的冷凍成型的條狀濃膠0.5噸，放入滲析液中，在用空氣緩慢攪動的條件下浸泡滲析2-3小時，放掉滲析液；所述的空氣緩慢攪動是用空氣壓縮機產(chǎn)生的氣體，通過控制閥輸入到滲析液中，使?jié)B析液和濃膠緩慢上下翻動；3)、將溫度為16℃-18℃的水加入到該不銹鋼桶內(nèi)，沖洗浸泡滲析后的固體狀凝膠20分鐘-40分鐘，排放水洗液；4)、將固體狀凝膠干燥到含水量為12％-14％，然后粉碎，得成品膠。
例41)、在燒杯內(nèi)加入溫度在25℃以下的去離子水1000ml，再加入2-10克檸檬酸三銨，用乙酸調(diào)pH值為3.5-4，制成滲析液；2)、取灰分含量3.2％、重金屬含量150mg/kg、含水量12％的條狀明膠100克，放入滲析液中浸泡滲析5-10小時，使明膠溶脹、呈現(xiàn)固體狀凝膠，放掉滲析液；3)、將浸泡滲析后的固體狀凝膠用溫度為25℃以下的去離子水浸泡水洗20分鐘-40分鐘，排放水洗液；4)、將固體狀凝膠鼓風(fēng)干燥到含水量為12％，得成品膠。
上述四個實施例制得的成品膠，按照食品添加劑明膠GB6783-94的國家標準中對灰分和重金屬含量的檢測方法，其檢測結(jié)果見下表

權(quán)利要求
1.一種降低明膠灰分和重金屬含量的方法，是在按常規(guī)生產(chǎn)工藝制備出冷凍成型的濃膠或經(jīng)干燥的明膠后，其特征是再依次包括以下的步驟A、制備滲析液，在容器內(nèi)加入溫度在25℃以下、重量為所要處理的濃膠或明膠的重量2-10倍的水，用能與明膠中存在的金屬離子生成可溶性的鹽、并且其酸根與這些金屬離子的絡(luò)合能力比膠原羧基強的酸性調(diào)節(jié)劑將該水的pH值調(diào)整為0-7，即為滲析液；B、浸泡滲析，將所要處理的濃膠或明膠放入滲析液中，浸泡滲析0.5-24小時，排放滲析液；C、中和與水洗，當(dāng)滲析液的pH值小于或等于3時，向容器中加入pH值為7-14的堿性溶液，將浸泡滲析后的固體狀凝膠浸泡中和20分鐘-12小時，排放中和液后再水洗；當(dāng)滲析液的pH值大于3時，向容器中加入水，將固體狀凝膠浸泡水洗20分鐘-12小時后，排放水洗液；D、干燥，將固體狀凝膠干燥到含水量為12％-14％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低明膠灰分和重金屬含量的方法，其特征是酸性調(diào)節(jié)劑是多元羧酸、多元羧酸之間的復(fù)配物、多元羧酸與其它酸的復(fù)配物或多元羧酸的銨鹽、鈉鹽或者鉀鹽與酸的復(fù)配物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低明膠灰分和重金屬含量的方法，其特征是堿性溶液是氨水、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的降低明膠灰分和重金屬含量的方法，其特征是B步驟的浸泡滲析和C步驟的中和或者水洗，是在緩慢攪動條件下進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降低明膠灰分和重金屬含量的方法，是在按常規(guī)生產(chǎn)工藝制備出冷凍成型的濃膠或經(jīng)干燥的明膠后，利用它們在冷凍點以下的固體狀凝膠是一種離子交換膜這一性質(zhì)，將其浸泡在酸性滲析液中滲析，然后經(jīng)中和與水洗，再進行干燥。用這種方法制備出的明膠，不但灰分降低到0.8％以下、重金屬降低到30mg/kg以下，不影響明膠原有的凍力、粘度和其它理化性能，而且操作簡單，運行費用低，可以替代明膠生產(chǎn)行業(yè)普遍使用的離子交換柱。
文檔編號C09H3/02GK1618910SQ20041003587
公開日2005年5月25日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者房思亮, 王素青, 馮一民 申請人:濰坊學(xué)院