一種提取辣椒紅色素的新方法

摘要辣椒紅色素是一種天然的色素，如何提取，國(guó)內(nèi)許多科研人員作了大量的研究。本文通過(guò)介紹混合溶劑萃取的理化性質(zhì)、工藝萃取效果，介紹一種提取辣椒紅色素新方法、新途徑。

　　關(guān)鍵詞辣椒紅色素低溫萃取

　?。鼻把噪S著人類文明的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視合成色素對(duì)人體的危害。所以目前不少工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均已明確規(guī)定了食品加工業(yè)不允許使用合成色素的后期限。而天然色素不僅使用安全，有些還具有一定的營(yíng)養(yǎng)或藥理作用，深受消費(fèi)者的信賴和歡迎。開發(fā)安全可靠的天然色素對(duì)保障人民健康和促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展，都具有十分重要的意義。

　　辣椒紅色素（C40H56O3）是從辣椒中提取的一種天然色素，屬于類胡蘿卜系色素。其主要成份為辣椒紅素，其廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品飲料及化妝品中。由于它顏色鮮艷、色調(diào)多樣，一經(jīng)問(wèn)世便深受人們的喜愛。色調(diào)如下：將食用乙醇以1：15溶解后，加量為1/5000時(shí)呈紅色，1/8000時(shí)呈桔紅色，1/12000時(shí)呈黃色，因此具有很重要的生產(chǎn)價(jià)值。辣椒紅色素對(duì)人體無(wú)任何副作用，因此國(guó)際上規(guī)定ADI(人體每日攝入量)為“不限”。

　　天然辣椒紅色素是食品、醫(yī)藥和化妝品的一種重要添加劑。我國(guó)辣椒資源十分豐富。從辣椒中提取天然色素現(xiàn)已有多項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)，目前，國(guó)內(nèi)已由數(shù)十家企業(yè)生產(chǎn)辣椒紅色素，以適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的要求，但因其皆為普通的溶劑提取法，所生產(chǎn)的產(chǎn)品中殘留的溶劑丙酮、二氯甲烷、2-丙酮、正己烷（6號(hào)溶劑）等往往達(dá)不到國(guó)際糧農(nóng)組織／世界衛(wèi)生組織所制定標(biāo)準(zhǔn)的要求。超臨界CO2萃取技術(shù)生產(chǎn)辣椒紅色素工藝中，盡管使用了無(wú)毒、無(wú)味、價(jià)格低廉的二氧化碳作提取劑，可實(shí)現(xiàn)辣素和色素的分離，產(chǎn)率高、純度好，又沒(méi)有溶劑殘留毒性，保持其天然特征，易達(dá)出口指標(biāo)要求。但是，該工藝操作壓力較高（25～30Mpa），設(shè)備一次性投資過(guò)大，成本回收周期太長(zhǎng)。而安陽(yáng)市晶華油脂工程有限公司擁有的混合溶劑低溫萃取技術(shù)提取辣椒紅色素，彌補(bǔ)了以上生產(chǎn)工藝的不足。

　　混合溶劑萃取技術(shù)，是食品加工業(yè)的新興的一項(xiàng)萃取技術(shù)[1]〕，溶劑沸點(diǎn)低，常溫常壓下是氣態(tài)，很容易揮發(fā)。萃取色素，低溫下易與物料和色素分離的特性，從原料中萃取、分離色素。這種技術(shù)與傳統(tǒng)的溶劑萃取法相比大優(yōu)點(diǎn)是常溫萃取、低溫脫溶。它克服了傳統(tǒng)溶劑法萃取在分離過(guò)程中，需蒸汽加熱，破壞掉熱敏性物質(zhì)、色素易氧化，萃取物和色素中存在溶劑殘留等缺陷；與ＣＯ2超臨界萃取法相比，萃取壓力低，工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，操作方便，能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。[2]

　　2、混合溶劑理化性質(zhì)及浸出油脂能力的分析

　　混合溶劑的主要成份是丁烷和丙烷的混合物[3]，它是石油生產(chǎn)過(guò)程中的一種副產(chǎn)品，液化烴中C3和C4量大約各占50%，另外還有少量的C3、C4的異構(gòu)體，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表二：

　　表二：溶劑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB11174-89）

　　丙烷、丁烷的物化性質(zhì)見表三：

　　表三:混合溶劑理化性質(zhì)參數(shù)表

萃取所需溶劑要求的基本條件是可以與色素以任何比例互溶，而溶劑對(duì)色素溶解能力的強(qiáng)弱，關(guān)鍵在于二者的極性是否相近，丙、丁烷的介電常數(shù)分別是1.69和1.78，與辣椒紅色素的很接近，因此，混合溶劑對(duì)辣椒紅色素以任何比例互溶。

　　在浸出能力方面，丙、丁烷較己烷的粘度小，表面張力小，在色素中擴(kuò)散系數(shù)大，所以原料表面滯流層厚度小，對(duì)流擴(kuò)散系數(shù)大，溶劑擴(kuò)散系數(shù)大，原料內(nèi)溶劑擴(kuò)散系數(shù)也大，在正常情況下，相同粒度的辣椒原料，用混合溶劑萃取比己烷萃取的傳質(zhì)系數(shù)大，萃取效率高。

　　混合溶劑的飽和蒸汽壓是工藝設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，其數(shù)值大小與丁烷及丙烷的含量有關(guān)(見圖一)。由圖一中可以看出，在正常情況下，在50℃時(shí)，溶劑的飽和蒸汽壓為1.0Mpa，所以該工藝中設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力不大于1.6Mpa，在工藝使用過(guò)程中較為安全。

　　可以看出，在正常情況下，在50℃時(shí)，溶劑的飽和蒸汽壓為1.0Mpa，所以該工藝中設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力不大于1.6Mpa，在工藝使用過(guò)程中較為安全。

　　3、辣椒紅色素提取工藝及技術(shù)參數(shù)

　　3.1預(yù)處理工藝技術(shù)

　　3.1.1工藝流程

　　辣椒→清理→烘干、脫籽→粉碎→造粒→去萃取工序

　　3.1.2工藝說(shuō)明

　　清理：收購(gòu)的干辣椒一般含有一定量的雜質(zhì)及大量的辣椒梗，首先去除雜質(zhì)及辣椒梗。

　　烘干、脫籽：烘干便于脫籽、萃取，脫籽是提高單位色素的含量。

　　粉碎：粉碎能有效破壞辣椒的組織結(jié)構(gòu)及物理形態(tài)，提高物料的表面積，浸出時(shí)有利于色素分子向溶劑中擴(kuò)散。粉碎后的物料粒度一般為40—60目。

　　造粒：辣椒粉通過(guò)環(huán)模顆粒機(jī)，造成Φ4×8的棒狀顆粒。

　　3.2浸出工藝技術(shù)

　　3.2.1工藝流程

　　粉碎的辣椒→浸出罐→濕粕低溫脫溶→低溫辣椒粕

　　↓

　　混合油→減壓蒸發(fā)脫溶→脂溶性辣椒紅色素

　　3.2.2工藝說(shuō)明

　　浸出：浸出工藝是在浸出罐內(nèi)進(jìn)行的，浸出罐是低壓容器，溶劑或混合油的打入、打出是間歇的。提取辣椒紅色素是一般按逆流四浸工藝進(jìn)行，遍、第二遍、第三遍分別用上一罐浸出的第二遍、第三遍、第四遍混合油浸泡（如果是剛開車，前面三遍都是用新鮮溶劑浸出），第四遍用新鮮溶劑浸泡，每遍浸泡30分鐘。遍浸出的混合油打到蒸發(fā)罐內(nèi)，其余三遍打到其它浸出罐或混合油暫存罐。浸出溫度為40℃，壓力為0.4MPa～1.0MPa。為了提高浸出效果，浸泡當(dāng)中適當(dāng)進(jìn)行攪拌，有利于油脂分子與溶劑分子的進(jìn)行對(duì)流擴(kuò)散。溶劑比按1:1.3～1.5，后粕中殘油能達(dá)到0.6%以下。

　　濕粕脫溶：濕粕脫溶是利用壓力降低時(shí)，四號(hào)溶劑由液態(tài)變成氣態(tài)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮冷凝后，變成液態(tài)的性質(zhì)進(jìn)行的。粕脫溶，是一種吸熱過(guò)程，因此在脫溶時(shí)，需向粕中補(bǔ)充一定熱量。補(bǔ)充熱量時(shí)，為了不使粕中熱敏性物質(zhì)變性，控制加熱溫度在60℃以下，在脫溶過(guò)程中，進(jìn)行慢速攪拌，有助于溶劑地?fù)]發(fā)和熱量地傳遞。

　　混合油蒸發(fā)：混合油的蒸發(fā)也是利用減壓來(lái)進(jìn)行的，所需熱量用循環(huán)熱水來(lái)補(bǔ)充。不能直接用蒸汽來(lái)加熱，以免溫度失控，破壞辣椒紅色素中的熱敏性成份。循環(huán)熱水溫度一般控制在55℃～60℃之間。

　　生產(chǎn)出辣椒紅色素主要指標(biāo)為:

　　辣椒紅色素中殘溶量:≤20ppm

　　辣椒紅色素中含水(%):測(cè)不出

　　丙酮不溶物(%):≤2

　　辣椒紅色素得率≥94%

　　色價(jià)(460nm)≥170～180

　　4、結(jié)論

　　混合溶劑沸點(diǎn)低，常溫常壓下是氣態(tài)，很容易揮發(fā)。用混合溶劑萃取色素，色價(jià)高，易分離，在物料提取液中不殘留等優(yōu)點(diǎn)，已在葉黃素、辣椒紅色素、微生物油ARA、DHA等提取方面，已有多家企業(yè)使用，并取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。