甘蔗糖蜜酵母废液焦糖色素提取工艺研究

    采用吸附树脂从酵母废液中提取焦糖色素。1m3废液可提取12kg焦糖色素，该产品质量达到GB8817-1988标准，同时排放废水的COD由10-14万mg/L降至1万mg/L，pH值由4.5-5.0升至7.
    关键词：焦糖色素；吸附树脂；糖蜜
　　我国大部分活性干酵母生产厂以甘蔗糖蜜为原料生产酵母。糖蜜中含水约20%，含糖约50%,其它成分约30%。在生产酵母过程中只利用了糖蜜中的糖，其它成分由于组成复杂一直未被利用，留于废液中作为废物排放(其成分见表1)，浪费了资源，造成环境污染。
    酵母废液的利用与治理一直是国内外许多酵母生产厂多年来难以解决的问题，目前治理酵母废液主要采用厌氧消化后好气处理。由于微生物不能降解废液中的色素，采用厌氧消化后好气处理并不能降低废液的色度，处理后的废液颜色仍为深红棕色，且COD大大超标，笔者对酵母废液的综合治理与利用进行试验研究：从酵母废液中，提取焦糖色素，所得色素产品理化指标等达到GB8817- 1988标准。提取焦糖色素后的废液色度大大下降，减少了废液造成的环境污染，为酵母废液的综合利用与治理开辟了新的途径。

　　1 材料与方法
　　1.1 实验材料
　　糖蜜酵母废液；
　　吸附树脂：南开大学化工厂；
　　无水乙醇：武汉市化学试剂厂；K₂Cr₂O₇：分析纯。

　　1.2 实验方法

　　从表1可以看出，酵母废液成分复杂，其中的有机物多为色素、维生素、氨基酸等。为了有效地从废醪中提取色素，我们对制糖过程中的色素来源、特性进行了分析研究。糖蜜酵母废液中的色素是在制糖加工过程和酵母培养过程中逐步积累而成的多种色素混合物，含有酚类和氨基氮化合物等成分。多酚类物质在酶作用下氧化成褐色素、还原糖酸分解缩合聚合成高分子棕黑色素、还原糖与氨基酸进行美拉德反应生成褐色聚合物、糖热分解成深咖啡色焦糖色素、酚类物与铁反应生成深色的化合物，其中焦糖色素和美拉德反应生成褐色聚合物占70%以上。根据废醪中色素的存在形式，我们首先采用沸石柱吸附废液中的阳离子，然后采用吸附树脂柱吸附色素，利用不同的树脂有效地将色素富集于树脂上，并很好的分离了杂质。

　　1.3 工艺流程
　　糖蜜酵母培养液用碟片式酵母离心机分离酵母后，从离心机流出的红棕色废醪液，用沸石柱吸附K+、Mg2+、Ca2+等阳离子。沸石柱流出的废醪液，由吸附树脂柱富集焦糖色素，经吸附后流出为浅黄色pH≈7的溶液。工艺流程见图1。

　　2 实验操作
　　2.1 实验方法

　　2.1.1 树脂选型及洗脱剂的选择树脂筛选是本实验的关键。
　　根据废醪中色素的性质，我们选择了D4020、AB-8、1-107、S-8 4种树脂富集焦糖色素。并比较了4种树脂对色素的吸附性能，目的在于选择一种能最大量吸附色素而最小量吸附其它物质的树脂，从而达到分离杂质的目的。通过比较AB- 8树脂对色素的富集效果最好。

　　2.1.2 焦糖色素的提取
　　将由沸石柱流出的红棕色酵母废醪自上而下通过装有吸附树脂的交换柱，焦糖色素富集于树脂上。流出液由浅黄色变成红黄色时，树脂失效，停止通入红棕色的废醪液。水洗树脂柱至流出液清亮，再用70%乙醇溶液洗脱柱内色素，收集洗脱液，将其减压蒸馏回收乙醇浓缩至浓浆状，于80～85℃干燥8h，研碎，可得粉状的食用焦糖色素。

　　2.2 操作要点
　　树脂柱大小根据实验情况而定，树脂柱填装高度h与树脂柱直径R的比值8<(h/R)<11,树脂柱高度Ⅱ与树脂填装高度h，（H/h）＞2.。
    上柱吸附流速一般应掌握在5个体积比为佳(1个体积比表示每小时流过树脂的液体体积与填装树脂体积的比值为1)，洗脱色素的流速一般掌握在1个体积比为佳。

　　3 结  果
　　将所提取焦糖色素产品分别溶解在蒸馏水、5%盐酸、5%醋酸溶液、5% NaOH、20% NaCl溶液中，静置24h后加热煮沸、在强光下照射5d，检验其稳定性，结果见表3。从表3可以看出，产焦糖色素产品除了在5%盐酸中浑浊、颜色发乌、无光泽外，在20%NaCl溶液、5%NaOH溶液、5%醋酸溶液和蒸馏水中稳定性都很好，溶液颜色鲜亮，呈红褐色且有光泽，这4种溶液加热煮沸和在强光下照射5d，溶液的光泽和色泽不变。由此可知：提取的焦糖色素产品在pH>3的溶液中稳定，且耐热、耐光照，不易氧化。经检验该产品的理化指标等均达到GB8817- 1988标准。

        经处理后的废液pH值由原来的4.5-5.0上升到7.0，COD由原来的10-14万mg/L降至1万mg/L，降低了酵母生产企业废水处理难度。采用树脂法回收焦糖色素，以树脂饱和工作量控制操作，只需从流出液颜色目测即可看出树脂失效与否，省去了大量的中间去样分析，操作简单。（本文搜集整理于网络，如有侵权之处，请联系我们删除。）