第十章 天然花卉色素（三）

2018-04-15 作者： 樊建；赵天瑞

第十章 天然花卉色素（三）

六、浓色素液的干燥

经过蒸发器浓缩后的天然色素溶液，浓度大大提高，一般干物质含量20%～40％，最高可达80%。Www.Pinwenba.Com 吧虽然可以作为液体天然色素产品，但因为含水量大，容易发霉变质，不能长期贮存和长途运输，为了克服这些问题，必须进行干燥，制成粉状产品。在干燥过程中还必须保证色素尽量少的破坏和分解，保持色泽鲜艳，还要保存其中维生素、氨基酸等各种营养成分。

天然色素浓液干燥的方式主要是喷雾干燥。喷雾干燥是近代干燥新技术之一，它是通过雾化器的作用，将需干燥的物料，分散成很细像雾一样的微粒，与热空气接触后，在一瞬间将大部分水分除去，物料中固体物质干燥成粉末。

喷雾干燥工艺流程

高压喷雾干燥流程。经过精制和浓缩后的天然色素溶液由高压泵加压，进入干燥塔内经雾化器分散成雾状；空气经过滤器过滤，由鼓风机送入加热器加热后，从塔顶进入干燥塔；液滴颗粒与从顶部进风口进入至喷雾器四周的热空气进行充分接触，造成强烈传热和水分蒸发，空气温度下降，微粒在气流和自身重力作用下旋转而下，达到出口时已干燥完毕，然后排料。从干燥室排出的废气经出风管进入布袋过滤器回收微细粉末，废气由排风机抽出。排风机的排风量比进风机的进风量要大，以使塔内成负压，负压一般为98～147Pa范围内，这样即使塔有些渗漏但不会跑粉，保持车间有较好的卫生环境。还可适当调节进气闸门以控制进风压力，调节塔内负压的大小。从塔底排出的干粉温度还较高，完善的流出是将其输入流化床冷却，经过筛粉机过筛，然后送到包装机包装。

喷雾干燥的分类及对干燥花卉色素的适用性

喷雾干燥一般按雾化器的形式分为3种：靠离心盘的高速转动使溶液获得一定的圆周速度而雾化的离心喷雾；采用高压泵使溶液从喷嘴中喷出雾化的高压喷雾；采用压缩空气使溶液从喷嘴中喷出的气流式喷雾。

喷雾干燥是一种在很短时间内就使物料干燥的干燥方式，天然食用色素品种很多，性质各异，不是每一种天然色素物料都能采用喷雾干燥，采用喷雾干燥对天然色素物料溶液有如下要求：

天然食用色素浓缩液应经过精制处理，物料中大部分杂质已被除去，特别是树脂、糖类等杂质会严重影响天然色素的干燥。

天然色素物料本身吸水性不强，否则物料中水分很难在如此短时间内蒸发出来，而且即使能被干燥，但刚出塔后，甚至在塔内又重新吸水，以致很难干燥成粉。

天然色素浓缩液本身黏度不应过大，否则由于溶液本身黏度太大，喷雾器喷雾很难均匀，粒子大小不匀，会产生粘壁现象，使干燥难以正常进行。

除以上物料本身特性外，在天然食用色素生产中，合理地设计也是很重要的，否则也会使干燥过程出现问题。

喷雾干燥的优缺点

1.优点干燥过程非常迅速，溶液被雾化成细微粒，直径在10～200μm，具有很大的表面积，与高温热空气接触后，在0.5～1.5s内干燥除去自由水。从进料到出粉，干燥全过程只有15～30s，物料受热时间短。这种干燥方式特别适宜于热敏感性物质干燥，所以天然色素干燥选择这种干燥方式是很适合色素性质的。

喷雾干燥所得的产品是粉状产品，通常不需要做进一步磨碎，只需用振动筛分级即可，天然色素粉状产品，使用方便，易于保存，这样就简化了其他干燥方式的工序。

喷雾干燥可以调节改变干燥条件而调整产品质量指标，例如通过改变喷液浓度、雾化器工作情况、进出口温度等，在一定范围内调节与改变干燥粉末的体积密度、粉粒大小及产品水分含量。

干燥过程完全是在密闭状态下进行的，而且一般干燥室具有一定负压，这样就避免了粉尘在车间内飞扬，也避免灰尘带入产品中。所以车间有较好的生产卫生条件，并可保证产品的纯度。

喷雾干燥生产效率高，操作人员少，可根据不同产品设计不同规格的干燥室，并可采用自动化控制，实现连续化生产。

2.缺点

设备比较复杂，尤其喷雾器结构复杂，加工条件比较高，维修、保养要求也高。另外一般情况下干燥室的水分蒸发强度仅能达到2.5～4kg／m3，因此需干燥设备体积较大，需较大车间面积。

热效率不高，热消耗大，每蒸发1kg水分约需2～3kg蒸汽，相当于6.28×106～7.118×106kJ热量。喷雾干燥热效率可按下式近似计算。η0=T1-T2T1-T0×100%式中：η0—热效率；

T1—进入干燥室的热空气温度，K；

T2—排出干燥室的废气温度，K；

T0—新鲜空气温度，K。

一般情况下η0不超过50％，所以喷雾干燥在热的利用下不很经济。

废气中回收夹带的细小微粒产品，需要有一套回收效率较高的回收设备，否则造成物料损失。

第四节 几种天然花卉色素提取实例

一、万寿菊中叶黄素的提取

万寿菊为一年生草本植物，株高60～100cm，全株具异味，茎粗壮，绿色，直立。单叶羽状全裂对生，裂片披针形，具锯齿，上部叶时有互生，裂片边缘有油腺，锯齿有芒，头状花序着生枝顶，径可达10cm，黄或橙色，总花梗肿大，花期8～9月。瘦果黑色，冠毛淡黄色。下位子房上位花。舌状花瓣。万寿菊是提取纯天然叶黄素的理想原料。叶黄素广泛用于饲料添加剂和食品添加剂领域。近年，叶黄素被大量用于功能性保健食品的研发和生产上。

夏树林、季本华等人用有机溶剂提取法对万寿菊叶黄素进行提取，具体步骤如下：

花粉的制备。将新鲜的万寿菊花采回，只取花瓣进行避光发酵处理，然后加入液态氮研磨成粉末。此方法的最大好处在于瞬间使花瓣干燥变脆，省却了常规将花置于烘烤箱一段时间后，待水分蒸发烘干的这一过程，既节省了时间，又避免了万寿菊花在烘烤中部分叶黄素异构化的弊端。

叶黄素的制备。万寿菊花粉50g、四氢呋喃500ml、KOH12.5g、乙醇62ml、水62ml，在室温、遮光、密封条件下搅拌混合2h，混合液pH值12左右。过滤，滤液进行旋转蒸发去除溶剂，残留物用水洗至洗涤液pH值成中性，离心，得到叶黄素粗品，纯度为70.8%。

晶体叶黄素的制备。将获得的叶黄素粗品溶解在少量四氢呋喃中，加水至溶液出现浑浊，在室温遮光密封条件下搅拌，使化合物重结晶，然后离心分离出固体，将固体再用水洗涤去除四氢呋喃，最后经真空干燥，得叶黄素晶体，经重结晶提纯后的叶黄素纯度可达97.6%。

鲁明、吴兴壮等人对万寿菊叶黄素提取工艺参数进行优化，经研究确定万寿菊干花颗粒的叶黄素提取最佳工艺参数为：以万寿菊原状颗粒为原料，提取剂正己烷、料液比1∶4，提取温度40℃，提取次数2次，第1次3h，第2次2h。将该研究确定的最佳工艺参数提取的叶黄素提取液，浓缩至万寿菊原料重的20%，按1∶1加入95%乙醇，经搅拌、抽滤，回收溶剂，抽滤物溶剂挥发得叶黄素浸膏，得率为12.7%，较常规提取方法浸膏得率提高2个百分点。

二、皇帝菊中花青素的提取

皇帝菊，菊科，草本植物，植株高约30～50cm，全株粗糙，分枝茂盛，叶对生，春至秋季开花。2010年8月12日，美国分析化学中国实验室对皇帝菊花青素含量进行了检测，结果表明：花青素含量为0.382%。

熊金良等的专利中皇帝菊花青素提取步骤如下：

取皇帝菊，将其粉碎成粉末，粉碎后的皇帝菊粉末按照每克皇帝菊粉末加入8ml体积比为60%～70%的乙醇水溶液的比例，将粉碎后的皇帝菊与体积比为60%～70%的乙醇水溶液混合；

将上述混合液回流提取3～5次，每次60～120min，温度控制在60～64℃，得含有花青素、皇帝菊提取剩余物和乙醇水溶液的提取液，使用板框压滤机过滤掉提取液中的杂质，得含有花青素的乙醇提取液；

c.回流提取并过滤后的含有花青素的乙醇提取液，使用微型真空离心浓缩仪对合并后的含有花青素的乙醇提取液真空浓缩，真空浓缩仪的温度控制在60～64℃，除去乙醇，得花青素水溶液；

将真空浓缩后的花青素水溶液过吸附树脂柱进行层析，树脂柱采用大孔吸附树脂，吸附饱和后，用水做洗脱液，此时吸附树脂柱中的树脂为吸附花青素树脂；

吸附花青素的树脂用体积比为65%～75%丙酮水溶液洗脱，洗脱至树脂柱流出物无色为止，得丙酮洗脱液，再进行真空浓缩除去丙酮，温度控制在60～64℃，然后将所得溶液快速冻结后，再在高真空条件下将其中的冰升华为水蒸气而去除后进行干燥，得花青素纯品。

三、野菊花类胡萝卜类色素的提取

野菊，多年生草本，高达1m。茎基部常匍匐，上部多分枝。叶互生，卵状三角形或卵状椭圆形，长3～9cm，羽状分裂，裂片边缘有锯齿，两面有毛，下面较密，叶柄下有明显的假托叶。头状花序直径2～2.5cm，排成聚伞状；总苞半球形，总苞片4层，边缘膜质，外层椭圆形；花小，黄色，边缘舌状，先端3浅裂，雌性；中央为管状花，先端5裂，两性。花期9～11月，果期10～11月。

郭巧生、申海进和刘丽专利中野菊花类胡萝卜类色素的提取步骤如下：

原料：清洗原料，洁净度≥99%；

杀青：将野菊花在采后的30min内，105℃杀青3min；

干燥：杀青后于40℃通风干燥；

粉碎：用高速粉碎机将野菊花粉碎，过100目筛备用；