膜分离技术在天然植物提取中的应用.doc

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1、在食煮32i方车；暴善髻黼文集在食品业中的应用研讨会论文集z。年t月膜分离技术在天然植物提取中的应用施燕(合肥世杰膜工程有限责任公司，安徽合肥230088)食品工业中的天然植物提取行业，是目前具有 的品质与所采用的分离方法密切相关我们知道，天 长远发展前景的产业之一天然植物提取物可作为 然植物提取液都存在着澄清过滤、分离纯化以及浓 保健食品、化妆品、药品等的原料或辅料，用途十分 缩过程，目前植物提取行业大体采用的工艺路线为： 广泛，已经进入工业化生产的就有数百种，目前正得 l原料预处理(A工段)l斗l除菌、除杂、澄清过滤(B工段)I一 到国际食品界、医药界的极大关注 匾丽瓯面工再圈一匡骊石i暮

2、圃一匠葫砸面回膜分离技术是一种新型高效的分离技术，它是以上工艺的关键点是B、c、D 3个工段目前，多学科交叉的前沿产物，其具有高效、节能、安全环我国植物提取行业采用的多数是板框压滤、树脂分保、常温无相变、无二次污染、操作简便、分子级分离、溶剂萃取、重结晶、热浓缩等传统工艺，这些工艺离、环境温和、易于工业化生产、易于自动化控制以 主要存在着以下不足：澄清过滤无法解决提取液的及易与其他工艺相结合等优点，能经济、高效地替代“后浑浊”问题；分离纯化所得到的产品纯度较低；树传统的板框压滤、烛式过滤、絮凝、树脂分离、溶媒萃脂吸附有效成分，需消耗大量有机溶媒，操作难度取、蒸发浓缩、重结晶等多种工艺方法大，树

3、脂再生又产生酸、碱废水，且普遍存在潜在的本文就膜分离技术在天然栀子黄色素提取以及食品安全问题；浓缩工艺能耗高，对于热敏性物质可葛根素分离纯化两个方面的应用作一些简单的介能会产生品质上的破坏绍希望该技术在天然植物(药物)提取领域的应用1，2如何解决中国植提企业发展过程中存在的问题能够进入一个全新的发展阶段 从整个植物提取行业出发，我们当前的首要任1膜分离技术在天然植物提取行业中 务就是将整个植提行业的科技含量提高，不断提升 的应用 产品档次，增强国际竞争力将先进的分离技术及其 成套设备应用于植物提取领域，实现工艺过程集成11植物提取行业存在的问题化，降低综合生产成本，这是企业在生存、发展和竞 近

4、年来，随着国际上天然植物药和天然食品添 争中立于不败之地的关键之所在加剂市场份额的增加，国内的植提行业已经进入了 针对以上传统工艺中的不足，合肥世杰膜公司 一个快速的发展阶段但是目前仍有一部分植提企 开发出具有很强针对性、经济性和创新性的膜法新 业主要还是依靠出口粗品或中间体，产品的后续精 工艺新工艺将对传统工艺的不足逐一优化，改进后制还是由欧美等一些经济较为发达的国家来完成， 的新工艺将B、C、D 3个工段全部采用膜法处理，实 因此企业的发展空间和利润空间相对来说就比较 现澄清过滤、分离纯化以及浓缩多个工段的集成化 小，在国际市场的竞争中明显处于劣势如何使我国 处理，真正实现传统工艺的升级改

5、造此外，新工艺 的植物提取产业在国际竞争中立于不败之地，目前 将为企业提高产品品质，简化工艺路线，降低生产成 急需解决的问题就是：采用先进的技术和工艺装备 本，提高效率，提供一个经济、环保并切实有效的技 来提高产品的品质，降低综合成本 术平台天然植物提取一般是采用某种分离技术将其中 新工艺的技术优势具体表现为：(1)能有效去 的一种或者多种有效成分分离提取出来，有效成分 除植提液中的大分子蛋白、果胶等物质，解决“冷后作者简介：施燕(1967一)，男，安徽舒城人，合肥世杰膜工程有限责任公司总经理，教授级高工，中国膜工业协会理事已从事10多年的无机膜研制与应用，具有丰富的工程设计与应用经验论文集

6、施燕：膜分离技术在天然植物提取中的应用浑”现象，提高品质；(2)可取代部分产品的“醇沉” 功能的绿色原料，是目前国际上流行的天然食品添 工艺，解决了由于有机溶剂参与生产过程所产生的 加剂，因此国内外对栀子黄色素的需求量逐步增长， 一系列问题(生产的安全、厂房及设备的防爆、溶媒 市场前景非常广阔的残留等)；(3)可针对不同的有效成分以及不同的22膜法提取天然栀子黄色素的集成工艺物料特性参数，选择不同截留分子量、构型和性能特 22 1传统工艺 点的膜元件，实现提取液的精制提纯；(4)实现了常我国的天然色素(如栀子黄色素)的提取多采用 温下的浓缩，一方面将避免热对植物提取物中的热水提醇沉、树脂吸附、

7、蒸发浓缩、重结晶等工艺，这些敏性有效成分的破坏，另一方面将节约大量能耗，降 传统工艺存在很多不足之处需要改进，如：得到的料低生产成本液纯净度不够、有效成分损失较多、有机溶剂用量13膜分离技术在植提行业中应用的范围大、溶剂残留、产品有异味、品质不稳定、系统能耗 一般植物提取物按照功能用途可以分为药用植高、生产周期长、综合成本高、污染较严重、过程复杂 物提取物和食品功能提取物具体包括的品种有：茶 以及劳动强度大等，其中一些不足已成为天然色素叶、罗汉果、芦荟、绞股蓝、葛根、葡萄(皮籽)、甘草、行业生存和发展的瓶颈构杞、柳皮、黄栀子、苋菜红、石榴、红景天、黄姜、贯 222膜法新工艺路线及其优势 叶连翘

8、、银杏、山楂、枳实、越橘、积雪草、刺五加、人与传统工艺方法相比，膜法具有显著的优越性： 参、当归、淫羊藿等，目前发展方向趋向于往功能性 膜法无相变、能耗低、操作环境温和、纯物理的分离 方向发展 过程，操作、维护简便、不会破坏植物提取液中具有膜分离技术以其自身显著的优势而拥有了广 热敏性的有效成分、所得产品品质稳定等泛、灵活的通用性，合肥世杰膜公司开发出的多条应在国内，合肥世杰膜公司率先成功开发出首条 用于天然植(药)物提取领域的膜法集成新工艺，均 应用在天然色素领域(栀子黄色素)的新型膜法集成已获得了工业化应用，现在，国内有很多专业从事植 工艺系统，该集成工艺系统已经得到成功的推广与 (药)物

9、的提取企业都在使用我们的膜分离工艺，这 工业化应用其具体工艺路线为： 些企业生产的产品95以上都是用于出口，并均获l黄栀子干果lf浸提iI预处理卜得了很好的经济效益和社会影响力|膜工段(过滤、分离、纯化、浓缩)卜l后工序2膜分离技术应用于天然栀子黄色素 该条膜法集成新工艺，具体优势在于：(1)采用的提取 了SJMUF一109膜(35-40，08115MPa，2 1天然栀子黄色素膜面流速3840 ms)对栀子黄色素浸取液进行 天然色素是从天然原料(主要是天然植物原料)了精制处理，能有效去除浸取液中大分子的果胶等 中提取出来的产品随着食品工业的发展以及对人 物质，得到高澄清度和稳定性的浸提液；(2

10、)采用了 们合成色素可能毒害性的认识，社会对安全、无毒、SJMFL一362膜(2832，1 6518 MPa，膜 无副作用的天然色素甚至是有营养的天然色素越来面流速4 650 ms)进行分离纯化，相比传统工 越关注和合成色素相比，天然色素已成为国际色素 艺，得到的栀子黄色素OD值和产品色价两项技术 市场的主流指标均符合目前国际市场上的通行标准，且产品的 黄栀子成熟的果实内所含的天然栀子黄色素，收率在原有的基础上提高了1520；(3)采用 是一种应用广泛的天然食用色素利用黄栀子为主 SJMNS一217膜(2535，18-23 MPa，膜而 要原料采用先进的分离提取技术，可从天然黄栀子 流速424

11、4 ins)，实现了常温状态下的浓缩，避 中提取色素，用于食品和物件染色栀子黄色素对淀免r过长的热浓缩过程对色素的破坏；(4)全套“膜 粉、蛋白质等具有优良的染色能力，具有着色力强、 法水提”工艺不需介入任何有机溶剂，保持了天然色色泽鲜艳、色调自然柔和、耐光、耐热、稳定性好、溶 素的原味，并降低了后续工段的操作难度，更重要的 解性强、无沉淀、无异味、无毒副作用、安全性能高等 是降低了对配套设备及生产条件的等级要求(如泵、 优点黄栀子及深加工产品(色膏、色素)用途广泛， 配套设备、厂房的防爆设计要求等)，避免了生产过 是中草药、食品、饮料工业等众多领域不可缺少的多 程中的不安全隐患，显著降低工艺

12、设备和厂房的投膜科学与技术2006年资；(5)新工艺过程没有任何二次污染物和溶剂残 污染 留，省去了传统的树脂吸附，不仅降低了成本，更解合肥世杰膜公司的全膜法新工艺主要技术及工 决了潜在的食品安全问题，避免了树脂再生过程中 艺优势体现在： 废水排放以及相关的环保问题；(6)避免丁乙醇回 (1)用习MUF一2605膜(4ll45，05 收和蒸发浓缩等步骤，工艺路线大大简化，操作环境 08 MPa)对葛根素水取液进行精制，葛根素没有因 得到显著改善，综合生产成本降低约352；(7)合 被膜截留而产生损失，与此同时大分子的蛋白、多 肥世杰膜公司膜法集成上艺在天然色素(栀F黄色 糖、淀粉、色素等被有效

13、去除；(2)采用SJMFL一 素)生产q1的应用可有效解决传统工艺生产的产品 0187膜(30-35，13175 MPa)分离纯化葛根 品质上的缺陷，成为提高天然色素产品品质和附加素，能获得高纯度的葛根素产品，与传统葛根素纯化 值的有效技术手段 方法相比，膜法不仅大大简化T艺路线，并且葛根素的产品纯度也从60提高到了89，葛根素的产品3 膜分离技术应用于葛根素的分离纯化收率提高约10；(3)采用SJMNS一441浓缩膜31葛根素 (2535，1826 h伊a)对葛根素溶液进行常温 葛根素是葛根异黄酮的主要有效成分之一，约浓缩，可节约大量能耗，葛根素溶液的浓缩倍数可达 占葛根异黄酮总量的50(葛

14、根异黄酮是一种毒到25-30倍，浓缩的透过清液经HPLC检测，没有 性极低，安全有效的药物，在临床上主要用于心脑血葛根素残留；(4)整个工艺过程杜绝了有机溶剂的 管方面的疾病治疗)葛根素是近年来国际市场畅销参与，无溶剂残留，降低了生产成本及配套设备要 产品，其药理作用显著，是生产用于治疗心脑血管疾求，改善了操作环境；(5)由于本工艺采用了水相， 病的药品及保健品的重要原料药，市场应用前景非葛根素的溶解度发生了变化，通过膜法新工艺，结合 常广阔我国葛根资源丰富，研究开发从葛根中分离重结晶技术所得到的葛根素原料液纯度972， 纯化得到高纯度葛根素的优化工艺，不仅有利于充符合2005年中华人民共和国

15、药典中葛根素针剂分合理地利用葛根资源，通过药材深加工增加产品对葛根素原料液纯度大于97的要求 附加值，使药材加工企业和药农增收，而且对于推进4结语与展望中药现代化，使中医药产品走向世界具有十分重要的意义在我国广西、湖南、安徽、陕西、四川、云南等地3 2传统的葛根素分离纯化技术 区，拥有着丰富的自然资源优势，部分植物品种属于 传统工艺中，葛根素的分离纯化存在着提取效世界性原料的产地，其他地区也具备一定的资源优 率低、生产成本高、有机溶剂残留以及工艺过程操作 势大力发展天然植(药)物提取行业，利用自身资源 复杂、难度大等诸多问题这些传统方法存在的不足 优势发展地区及国家经济将会产生显著的经济效益

16、足以影响了葛根素产品的品质和成本，削弱了该产 和社会效益先进的膜分离技术作为新兴的化工分 品在市场上的竞争力采用膜分离技术分离纯化葛 离单元，其具有能耗低、无污染、无农残、绿色、安全 根素，可解央现有传统工艺不足，提高产品品质和收等综合优势必将使得该技术成为现代食品工业中极 率，生产出符合国际市场需求的产品具发展潜力的高新分离技术今天的中国，已经有相33膜分离技术分离葛根素的集成工艺 当一部分企业在将膜分离技术应用于天然植物提取 膜法集成工艺路线为：领域匿丽磊i磊卜+匦圆一随着我国经济实力和综合素质的不断提高，制匮面甄西眄丽疆丽两蓟一E子王圈膜技术(原料、性能、结构等)和膜集成工艺的不断优从以上葛根素的膜法生产工艺可以看出，新型 化以及人们对于膜分离技术认识的不断提升，我们 膜分离技术的应用，使得整个分离纯化过程均实现 有理由相信，先进的膜分离技术在天然植物提取行 了水相，无有机溶剂参与，真正傲到了绿色、安全、无 业中的应用必将越来越广泛和深入