膜分離技術在天然植物提取中的應用

1、在食煮32i方車；暴善髻黼文集在食品業(yè)中的應用研討會論文集z。年t月膜分離技術在天然植物提取中的應用施燕(合肥世杰膜工程有限責任公司，安徽合肥230088)食品工業(yè)中的天然植物提取行業(yè)，是目前具有 的品質與所采用的分離方法密切相關我們知道，天 長遠發(fā)展前景的產業(yè)之一天然植物提取物可作為 然植物提取液都存在著澄清過濾、分離純化以及濃 保健食品、化妝品、藥品等的原料或輔料，用途十分 縮過程，目前植物提取行業(yè)大體采用的工藝路線為： 廣泛，已經進入工業(yè)化生產的就有數百種，目前正得 l原料預處理(a工段)l斗l除菌、除雜、澄清過濾(b工段)i一 到國際食品界、醫(yī)藥界的極大關注 匾麗甌面工再圈一匡驪石i暮

2、圃一匠葫砸面回膜分離技術是一種新型高效的分離技術，它是以上工藝的關鍵點是b、c、d 3個工段目前，多學科交叉的前沿產物，其具有高效、節(jié)能、安全環(huán)我國植物提取行業(yè)采用的多數是板框壓濾、樹脂分保、常溫無相變、無二次污染、操作簡便、分子級分離、溶劑萃取、重結晶、熱濃縮等傳統(tǒng)工藝，這些工藝離、環(huán)境溫和、易于工業(yè)化生產、易于自動化控制以 主要存在著以下不足：澄清過濾無法解決提取液的及易與其他工藝相結合等優(yōu)點，能經濟、高效地替代“后渾濁”問題；分離純化所得到的產品純度較低；樹傳統(tǒng)的板框壓濾、燭式過濾、絮凝、樹脂分離、溶媒萃脂吸附有效成分，需消耗大量有機溶媒，操作難度取、蒸發(fā)濃縮、重結晶等多種工藝方法大，樹

3、脂再生又產生酸、堿廢水，且普遍存在潛在的本文就膜分離技術在天然梔子黃色素提取以及食品安全問題；濃縮工藝能耗高，對于熱敏性物質可葛根素分離純化兩個方面的應用作一些簡單的介能會產生品質上的破壞紹希望該技術在天然植物(藥物)提取領域的應用1，2如何解決中國植提企業(yè)發(fā)展過程中存在的問題能夠進入一個全新的發(fā)展階段 從整個植物提取行業(yè)出發(fā)，我們當前的首要任1膜分離技術在天然植物提取行業(yè)中 務就是將整個植提行業(yè)的科技含量提高，不斷提升 的應用 產品檔次，增強國際競爭力將先進的分離技術及其 成套設備應用于植物提取領域，實現工藝過程集成11植物提取行業(yè)存在的問題化，降低綜合生產成本，這是企業(yè)在生存、發(fā)展和競 近

4、年來，隨著國際上天然植物藥和天然食品添 爭中立于不敗之地的關鍵之所在加劑市場份額的增加，國內的植提行業(yè)已經進入了 針對以上傳統(tǒng)工藝中的不足，合肥世杰膜公司 一個快速的發(fā)展階段但是目前仍有一部分植提企 開發(fā)出具有很強針對性、經濟性和創(chuàng)新性的膜法新 業(yè)主要還是依靠出口粗品或中間體，產品的后續(xù)精 工藝新工藝將對傳統(tǒng)工藝的不足逐一優(yōu)化，改進后制還是由歐美等一些經濟較為發(fā)達的國家來完成， 的新工藝將b、c、d 3個工段全部采用膜法處理，實 因此企業(yè)的發(fā)展空間和利潤空間相對來說就比較 現澄清過濾、分離純化以及濃縮多個工段的集成化 小，在國際市場的競爭中明顯處于劣勢如何使我國 處理，真正實現傳統(tǒng)工藝的升級改

5、造此外，新工藝 的植物提取產業(yè)在國際競爭中立于不敗之地，目前 將為企業(yè)提高產品品質，簡化工藝路線，降低生產成 急需解決的問題就是：采用先進的技術和工藝裝備 本，提高效率，提供一個經濟、環(huán)保并切實有效的技 來提高產品的品質，降低綜合成本 術平臺天然植物提取一般是采用某種分離技術將其中 新工藝的技術優(yōu)勢具體表現為：(1)能有效去 的一種或者多種有效成分分離提取出來，有效成分 除植提液中的大分子蛋白、果膠等物質，解決“冷后作者簡介：施燕(1967一)，男，安徽舒城人，合肥世杰膜工程有限責任公司總經理，教授級高工，中國膜工業(yè)協會理事已從事10多年的無機膜研制與應用，具有豐富的工程設計與應用經驗論文集

6、施燕：膜分離技術在天然植物提取中的應用渾”現象，提高品質；(2)可取代部分產品的“醇沉” 功能的綠色原料，是目前國際上流行的天然食品添 工藝，解決了由于有機溶劑參與生產過程所產生的 加劑，因此國內外對梔子黃色素的需求量逐步增長， 一系列問題(生產的安全、廠房及設備的防爆、溶媒 市場前景非常廣闊的殘留等)；(3)可針對不同的有效成分以及不同的22膜法提取天然梔子黃色素的集成工藝物料特性參數，選擇不同截留分子量、構型和性能特 22 1傳統(tǒng)工藝 點的膜元件，實現提取液的精制提純；(4)實現了常我國的天然色素(如梔子黃色素)的提取多采用 溫下的濃縮，一方面將避免熱對植物提取物中的熱水提醇沉、樹脂吸附、

7、蒸發(fā)濃縮、重結晶等工藝，這些敏性有效成分的破壞，另一方面將節(jié)約大量能耗，降 傳統(tǒng)工藝存在很多不足之處需要改進，如：得到的料低生產成本液純凈度不夠、有效成分損失較多、有機溶劑用量13膜分離技術在植提行業(yè)中應用的范圍大、溶劑殘留、產品有異味、品質不穩(wěn)定、系統(tǒng)能耗 一般植物提取物按照功能用途可以分為藥用植高、生產周期長、綜合成本高、污染較嚴重、過程復雜 物提取物和食品功能提取物具體包括的品種有：茶 以及勞動強度大等，其中一些不足已成為天然色素葉、羅漢果、蘆薈、絞股藍、葛根、葡萄(皮籽)、甘草、行業(yè)生存和發(fā)展的瓶頸構杞、柳皮、黃梔子、莧菜紅、石榴、紅景天、黃姜、貫 222膜法新工藝路線及其優(yōu)勢 葉連翹

8、、銀杏、山楂、枳實、越橘、積雪草、刺五加、人與傳統(tǒng)工藝方法相比，膜法具有顯著的優(yōu)越性： 參、當歸、淫羊藿等，目前發(fā)展方向趨向于往功能性 膜法無相變、能耗低、操作環(huán)境溫和、純物理的分離 方向發(fā)展 過程，操作、維護簡便、不會破壞植物提取液中具有膜分離技術以其自身顯著的優(yōu)勢而擁有了廣 熱敏性的有效成分、所得產品品質穩(wěn)定等泛、靈活的通用性，合肥世杰膜公司開發(fā)出的多條應在國內，合肥世杰膜公司率先成功開發(fā)出首條 用于天然植(藥)物提取領域的膜法集成新工藝，均 應用在天然色素領域(梔子黃色素)的新型膜法集成已獲得了工業(yè)化應用，現在，國內有很多專業(yè)從事植 工藝系統(tǒng)，該集成工藝系統(tǒng)已經得到成功的推廣與 (藥)物

9、的提取企業(yè)都在使用我們的膜分離工藝，這 工業(yè)化應用其具體工藝路線為： 些企業(yè)生產的產品95以上都是用于出口，并均獲l黃梔子干果lf浸提ii預處理卜得了很好的經濟效益和社會影響力|膜工段(過濾、分離、純化、濃縮)卜l后工序2膜分離技術應用于天然梔子黃色素 該條膜法集成新工藝，具體優(yōu)勢在于：(1)采用的提取 了sjmuf一109膜(35-40，08115mpa，2 1天然梔子黃色素膜面流速3840 ms)對梔子黃色素浸取液進行 天然色素是從天然原料(主要是天然植物原料)了精制處理，能有效去除浸取液中大分子的果膠等 中提取出來的產品隨著食品工業(yè)的發(fā)展以及對人 物質，得到高澄清度和穩(wěn)定性的浸提液；(2

10、)采用了 們合成色素可能毒害性的認識，社會對安全、無毒、sjmfl一362膜(2832，1 6518 mpa，膜 無副作用的天然色素甚至是有營養(yǎng)的天然色素越來面流速4 650 ms)進行分離純化，相比傳統(tǒng)工 越關注和合成色素相比，天然色素已成為國際色素 藝，得到的梔子黃色素od值和產品色價兩項技術 市場的主流指標均符合目前國際市場上的通行標準，且產品的 黃梔子成熟的果實內所含的天然梔子黃色素，收率在原有的基礎上提高了1520；(3)采用 是一種應用廣泛的天然食用色素利用黃梔子為主 sjmns一217膜(2535，18-23 mpa，膜而 要原料采用先進的分離提取技術，可從天然黃梔子 流速424

11、4 ins)，實現了常溫狀態(tài)下的濃縮，避 中提取色素，用于食品和物件染色梔子黃色素對淀免r過長的熱濃縮過程對色素的破壞；(4)全套“膜 粉、蛋白質等具有優(yōu)良的染色能力，具有著色力強、 法水提”工藝不需介入任何有機溶劑，保持了天然色色澤鮮艷、色調自然柔和、耐光、耐熱、穩(wěn)定性好、溶 素的原味，并降低了后續(xù)工段的操作難度，更重要的 解性強、無沉淀、無異味、無毒副作用、安全性能高等 是降低了對配套設備及生產條件的等級要求(如泵、 優(yōu)點黃梔子及深加工產品(色膏、色素)用途廣泛， 配套設備、廠房的防爆設計要求等)，避免了生產過 是中草藥、食品、飲料工業(yè)等眾多領域不可缺少的多 程中的不安全隱患，顯著降低工藝

12、設備和廠房的投膜科學與技術2006年資；(5)新工藝過程沒有任何二次污染物和溶劑殘 污染 留，省去了傳統(tǒng)的樹脂吸附，不僅降低了成本，更解合肥世杰膜公司的全膜法新工藝主要技術及工 決了潛在的食品安全問題，避免了樹脂再生過程中 藝優(yōu)勢體現在： 廢水排放以及相關的環(huán)保問題；(6)避免丁乙醇回 (1)用習muf一2605膜(4ll45，05 收和蒸發(fā)濃縮等步驟，工藝路線大大簡化，操作環(huán)境 08 mpa)對葛根素水取液進行精制，葛根素沒有因 得到顯著改善，綜合生產成本降低約352；(7)合 被膜截留而產生損失，與此同時大分子的蛋白、多 肥世杰膜公司膜法集成上藝在天然色素(梔f黃色 糖、淀粉、色素等被有效

13、去除；(2)采用sjmfl一 素)生產q1的應用可有效解決傳統(tǒng)工藝生產的產品 0187膜(30-35，13175 mpa)分離純化葛根 品質上的缺陷，成為提高天然色素產品品質和附加素，能獲得高純度的葛根素產品，與傳統(tǒng)葛根素純化 值的有效技術手段 方法相比，膜法不僅大大簡化t藝路線，并且葛根素的產品純度也從60提高到了89，葛根素的產品3 膜分離技術應用于葛根素的分離純化收率提高約10；(3)采用sjmns一441濃縮膜31葛根素 (2535，1826 h伊a)對葛根素溶液進行常溫 葛根素是葛根異黃酮的主要有效成分之一，約濃縮，可節(jié)約大量能耗，葛根素溶液的濃縮倍數可達 占葛根異黃酮總量的50(葛

14、根異黃酮是一種毒到25-30倍，濃縮的透過清液經hplc檢測，沒有 性極低，安全有效的藥物，在臨床上主要用于心腦血葛根素殘留；(4)整個工藝過程杜絕了有機溶劑的 管方面的疾病治療)葛根素是近年來國際市場暢銷參與，無溶劑殘留，降低了生產成本及配套設備要 產品，其藥理作用顯著，是生產用于治療心腦血管疾求，改善了操作環(huán)境；(5)由于本工藝采用了水相， 病的藥品及保健品的重要原料藥，市場應用前景非葛根素的溶解度發(fā)生了變化，通過膜法新工藝，結合 常廣闊我國葛根資源豐富，研究開發(fā)從葛根中分離重結晶技術所得到的葛根素原料液純度972， 純化得到高純度葛根素的優(yōu)化工藝，不僅有利于充符合2005年中華人民共和國

15、藥典中葛根素針劑分合理地利用葛根資源，通過藥材深加工增加產品對葛根素原料液純度大于97的要求 附加值，使藥材加工企業(yè)和藥農增收，而且對于推進4結語與展望中藥現代化，使中醫(yī)藥產品走向世界具有十分重要的意義在我國廣西、湖南、安徽、陜西、四川、云南等地3 2傳統(tǒng)的葛根素分離純化技術 區(qū)，擁有著豐富的自然資源優(yōu)勢，部分植物品種屬于 傳統(tǒng)工藝中，葛根素的分離純化存在著提取效世界性原料的產地，其他地區(qū)也具備一定的資源優(yōu) 率低、生產成本高、有機溶劑殘留以及工藝過程操作 勢大力發(fā)展天然植(藥)物提取行業(yè)，利用自身資源 復雜、難度大等諸多問題這些傳統(tǒng)方法存在的不足 優(yōu)勢發(fā)展地區(qū)及國家經濟將會產生顯著的經濟效益 足以影響了葛根素產品的品質和成本，削弱了該產 和社會效益先進的膜分離技術作為新興的化工分 品在市場上的競爭力采用膜分離技術分離純化葛 離單元，其具有能耗低、無污染、無農殘、綠色、安全 根素，可解央現有傳統(tǒng)工藝不足，提高產品品質和收等綜合優(yōu)勢必將使得該技術成為現代食品工業(yè)中極 率，生產出符合國際市場需求的產品具發(fā)展?jié)摿Φ母咝路蛛x技術今天的中國，已經有相33膜分離技