油茶果壳红棕天然染料提取及染色方法

摘要

本发明公开一种油茶果壳天然染料提取及染色方法。将油茶果壳洗净风干后粉碎，用碳酸钠水溶液作为溶剂进行浸提，过滤后的滤渣再用碳酸钠水溶液反复浸提，合并滤液，减压蒸馏浓缩得油茶果壳天然染料浓缩液。得到的浓缩液进行果胶去除、过滤、减压蒸馏浓缩、喷雾干燥，得到粉末状油茶果壳天然染料。对纯棉织物进行前处理后采用油茶果壳天然染料染色，得到的织物色泽均匀。本发明解决了从油茶果中提取天然染料的方法及染色方法，其以油茶果壳为原料，有效利用天然废弃物，安全环保，染色织物制得的服装安全，不会有致癌、致畸作用或引起皮肤过敏反应，与生态环境相容性好，可生物降解。

说明书

技术领域

本发明涉及一种红棕色天然染料的提取及染色方法，更具体的涉及一种油茶果壳红棕天然染料提取及染色方法。

技术背景

天然色素安全无毒，尤为受到人们的喜爱。在全球崇尚健康、回归自然和提倡环境保护的今天，合成染料对人体的伤害性和对环境的污染等缺点越来越受到人们的关注，而中草药天然染料从生物体中提取，具有良好的环境相容性和生物降解性。而且现代研究表明，中草药天然染料在染色过程中，其药效活性成分、芳香味成分和天然色素一起被织物吸收，使染色后的织物具有特殊的药物保健功能，如抗菌、消炎、防虫、抗过敏、抗肿瘤、抗氧化、防辐射、降压、促进血液循环等等。因此，中草药为原料的天然染料的研究和应用越来越受到人们的青睐。

油茶是全球四大木本用油料之一，是我国得天独厚的自然资源，在据统计，我国有油茶36.67万mm²，每年产油15亿kg，这将带来100多亿kg的油茶果壳。油茶果壳具有很高的综合利用价值，由于油茶果壳中木质素和多缩戊糖的含量较高，因此针对油茶果壳的利用研究目前还集中在糠醛、活性炭、茶皂素与木糖醇的制备上，而油茶果壳含有的色素成分尚未得到有效地开发。

中国专利申请，申请号为201010221929.9，名称为：“一种从油茶果壳中提取棕色素的方法”，其介绍了一种从油茶果中提取棕色素的方法。刘晓庚(《油茶副产品的成分分析与利用研究》，粮食与饲料工业，1993(4)：47-51)报道了油茶副产品的成分分析与利用研究，实验利用微波辐照加热并通过正交试验研究油茶果壳棕色素的最佳提取工艺，同时研究色素的稳定性，为油茶果壳的综合开发利用提供参考。凌诚德等(《国产食用天然色素油茶果壳棕色素毒性试验》，中华预防医学杂志，1985，19(1)：16)报道了国产食用天然色素茶果壳棕色素毒性实验，指出了油茶果壳棕色素是一种安全的天然食用色素。目前尚未有人对油茶果色素的提取及稳定性进行详细研究的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种从油茶果壳中提取红棕色天然染料方法及其染色。其以油茶果壳为原料，有效利用天然废弃物，安全环保，染色织物制得的服装安全，不会有致癌、致畸作用或引起皮肤过敏反应，与生态环境相容性好，可生物降解。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油茶果壳红棕天然染料的提取方法，具有如下工艺步骤：

(1)原料前处理：用热水清洗油茶果壳，凉干或烘干后将油茶果壳打碎。采用热水清洗油茶果壳，可快速有效去除油茶果壳表面污物，清洗后油茶果壳更洁净，这样可提高天然染料的纯度，将油茶果壳粉碎，可增加物料与液体的接触面积，加快提取速率。

(2)浸提分离：将粉碎好的油茶果壳用碳酸钠水溶液浸提，水溶液的pH为8-12，在温度40-80℃下提取2-4小时，料液比为体积比1∶5-20，然后过滤，得含天然染料的滤液及滤渣；

(3)浓缩去胶：将提取液减压浓缩，蒸发其中60wt％-80wt％的水分，再将浓缩后浸提液的pH值采用5wt％-10wt％的盐酸水溶液调至2-6，加入乙醇将浓缩液中的果胶杂质去除，调节乙醇的体积分数至60％-90％；最后过滤完果胶杂质后，将滤清液的pH值采用20wt％-30wt％的氢氧化钠水溶液调至8-12，搅拌均匀静置4-8小时后抽取上层清液，在将抽取的上清液置入真空浓缩罐中浓缩，保持温度为40-80℃直至将加入其中的乙醇去除，回收乙醇，得到天然染料的浓缩液。

采用上述方法，可降低乙醇的消耗，对提取的天然染料溶液浓缩去胶，能提高油茶果壳天然染料的纯度。

(4)干燥成粉：将天然染料的浓缩液pH值采用10wt％-20wt％的醋酸水溶液调至6-8，然后将天然染料的浓缩液加热至40-80℃后过滤，干燥，制得红棕色粉末状天然染料。将油茶果南天然染料干燥成粉，可达到油茶果壳天然染料稳定存放的目的。

作为优选，所述的油茶果壳红棕天然染料的提取方法，具有如下工艺步骤：

(1)原料前处理：用30-60℃的热水清洗油茶果壳，自然风干后将茶果壳打碎至30-70目；

(2)浸提分离：将粉碎好的油茶果壳用碳酸钠水溶液浸提，水溶液的pH为8-12，在温度40-80℃下提取2-4小时，料液比为体积比1∶5-20，然后过滤，得含天然染料的滤液及滤渣；为了实现高效快速提取油茶果壳天然染料，可采用上述方法多次提取滤渣，提取次数为2-4次；

(3)浓缩去胶：将提取液减压浓缩，蒸发其中60wt％-80wt％的水分，再将浓缩后浸提液的pH值采用5wt％-10wt％的盐酸水溶液调至2-6，加入乙醇将浓缩液中的果胶杂质去除，调节乙醇的体积分数至60％-90％；最后过滤完果胶杂质后将滤清液的pH值采用20wt％-30wt％的氢氧化钠水溶液调至8-12，搅拌均匀静置4-8小时后抽取上层清液，在将抽取的上清液置入真空浓缩罐中浓缩，保持温度为40-80℃直至将加入其中的乙醇去除，回收乙醇，得到天然染料的浓缩液；

(4)干燥成粉：将天然染料的浓缩液pH值采用10wt％-20wt％的醋酸水溶液调至6-8，然后将天然染料的浓缩液加热至40-80℃后过滤，干燥，制得红棕色粉末状天然染料。

作为优选，所述的油茶果壳红棕天然染料的提取方法，具有如下工艺步骤：

(1)原料前处理：采用40-50℃的热水清洗油茶果壳，自然风干后将茶果壳打碎至50-60目；

(2)浸提分离：将粉碎好的油茶果壳用碳酸钠水溶液浸提，水溶液的pH为9-10，在温度50-60℃下提取3小时，料液比为体积比1∶10-15，然后过滤，得含天然染料的滤液及滤渣；为了实现高效快速提取油茶果壳天然染料，采用上述方法多次提取滤渣，提取次数为3次；

(3)浓缩去胶：将提取液减压浓缩，蒸发其中70wt％-75wt％数的水分，再将浓缩后浸提液的pH值采用5wt％-10wt％的盐酸水溶液调至3-5，加入乙醇将浓缩液中的果胶杂质去除，调节乙醇的体积分数至70％-85％；最后过滤完果胶杂质后将滤清液的pH值采用20wt％-30wt％的氢氧化钠水溶液调至9-10，搅拌均匀静置5-6小时后抽取上层清液，在将抽取的上清液置入真空浓缩罐中浓缩，保持温度为50-70℃直至将加入其中的乙醇去除，回收乙醇，得到天然染料的浓缩液；

(4)干燥成粉∶将天然染料的浓缩液采用10wt％-20wt％的醋酸水溶液pH值调至7，然后将天然染料的浓缩液加热至50-70℃后过滤，干燥，制得红棕色粉末状天然染料。

天然染料的浓缩液干燥采用喷雾干燥法，其进口温度为160-220℃，出口温度为80-90℃。

作为优选，其进口温度为170-190℃，出口温度为83-85℃。

前述的油茶果壳天然染料的提取方法所制得的油茶果壳红棕天然染料的纯棉染色方法，包括棉织物的前处理和纯棉染色两道工序，棉织物的前处理主要是为了克服天然染料在纯棉织物上染率低和色牢度差的问题。棉织物的前处理方法为配制2-8克/升阳离子改性剂水溶液，将纯棉织物清洗后放入其中，室温浸渍2-10分钟，浸轧，75-90℃烘干；纯棉染色工艺中染料质量为织物质量的0.5-8％，浴比1∶10-40，在50-80℃下浸染30-90分钟，取出织物、酸性皂洗、清洗、烘干。采用上述工艺条件对纯棉织物进行染色，可使油茶果壳天然染料在处理后的纯棉织物上得到高上染率。

作为优选，棉织物的前处理方法为配制5-6克/升阳离子改性剂水溶液，将纯棉织物清洗后放入其中，室温浸渍4-6分钟，二浸二轧，80-85℃烘干；纯棉染色工艺中染料质量为织物质量的3-4％，浴比1∶20-30，在60-70℃下浸染50-70分钟，取出织物、酸性皂洗、清洗、烘干。

为了保证油茶果壳天然染料染色纯棉织物的质量，提高其耐洗性，所述的酸性皂洗为用酸性皂洗剂对油茶果壳天然染料染色纯棉织物进行清洗，酸性皂洗剂由聚丙烯酸钠、聚吡咯烷酮、C13的支链聚氧乙烯醚、水以重量比为1-5∶1-3∶5-15∶77-93组成的溶液，其pH值为5-7。

按上述方法制得的染色纯棉织物色泽均匀，色差值ΔE小于0.20，上染率达到80％以上。

本发明的有益效果是，本发明既符合了环保理念，同时又满足了广大消费者的需求。有效利用天然废弃物，其提取工艺简单，工艺条件温和，制备周期短，设备投资少，废水可循环利用，废料还可做饲料添加剂，适合连续化、大规模化工业生产。染色织物制得的服装安全，不会有致癌、致畸作用或引起皮肤过敏反应，并且具有杀菌等功效，与生态环境相容性好，可生物降解。

具体实施方式

通过以下实际操作和实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例一

采用30℃温水清洗油茶果壳，自然风干后，称取100克，机械粉碎至30目，加入碳酸钠水溶液进行浸提，水溶液的pH为8，在温度40℃下提取2小时，料液比为1∶5，然后过滤，得含天然染料滤液及滤渣。采用上述方法多次提取滤渣，提取次数为2次。对提取液减压浓缩，蒸发其中60％的水分，再将浓缩后浸提液的pH值用采用5wt％的盐酸水溶液调至2，加入乙醇将浓缩液中的果胶杂质去除，调节乙醇的体积分数至60％。最后过滤完果胶杂质后将滤清液的pH值用20wt％氢氧化钠碱液调至8，搅拌均匀静置4小时后抽取上层清液，在将抽取的上清液置入真空浓缩罐中浓缩，保持温度为40℃直至将加入其中的乙醇去除，回收乙醇。首先将浓缩液pH值用10wt％的醋酸水溶液调至6，然后将浓缩液加热至40℃后过滤，再进行喷雾干燥，进口温度为160℃，出口温度为80℃，制得红棕色粉末状天然染料。

油茶果壳天然染料的提取方法所制得的油茶果壳红棕天然染料的纯棉染色方法，包括棉织物的前处理和纯棉染色两道工序，棉织物的前处理方法为配制2克/升阳离子改性剂水溶液，将纯棉织物清洗后放入其中，室温浸渍2分钟，二浸二轧，75℃烘干；阳离子改性剂水溶液采用常州汉斯化学品有限公司生产的HS-PY。

对已进行前处理的纯棉织物染色，染色工艺条件为：染料浓度2％，浴比1∶10，在50℃下浸染30分钟，取出织物、酸性皂洗、清洗、烘干。得到的染色纯棉织物色泽均匀，色差值ΔE小于0.15，上染率达到80％。

酸性皂洗采用酸性皂洗剂对油茶果壳天然染料染色纯棉织物进行清洗，酸性皂洗剂由聚丙烯酸钠、聚吡咯烷酮、C13的支链聚氧乙烯醚、水以重量比为1∶1∶5∶93组成的溶液，其pH值为5。

实施例二

采用40℃温水清洗油茶果壳，自然风干后，称取100克，机械粉碎至50目，加入碳酸钠水溶液进行浸提，水溶液的pH为9，在温度50℃下提取3小时，料液比为1∶10，然后过滤，得含天然染料滤液及滤渣。采用上述方法多次提取滤渣，提取次数为3次。对提取液减压浓缩，蒸发其中70％的水分，再将浓缩后浸提液的pH值用7wt％的盐酸水溶液调至3，加入乙醇将浓缩液中的果胶杂质去除，调节乙醇的体积分数至70％。最后过滤完果胶杂质后将滤清液的pH值用25wt％氢氧化钠碱液调至10，搅拌均匀静置5小时后抽取上层清液，在将抽取的上清液置入真空浓缩罐中浓缩，保持温度为50℃直至将加入其中的乙醇去除，回收乙醇。首先将浓缩液pH值用15wt％的醋酸水溶液调至7，然后将浓缩液加热至50℃后过滤，再进行喷雾干燥，进口温度为170℃，出口温度为90℃，制得红棕色粉末状天然染料。

油茶果壳天然染料的提取方法所制得的油茶果壳红棕天然染料的纯棉染色方法，包括棉织物的前处理和纯棉染色两道工序，棉织物的前处理方法为配制5克/升阳离子改性剂水溶液，将纯棉织物清洗后放入其中，室温浸渍4分钟，二浸二轧，80℃烘干；阳离子改性剂水溶液采用常州汉斯化学品有限公司生产的HS-PY。

对已进行前处理的纯棉织物染色，染色工艺条件为：染料浓度3％，浴比1∶20，在60℃下浸染50分钟，取出织物、酸性皂洗、清洗、烘干。得到的染色纯棉织物色泽均匀，色差值ΔE小于0.20，上染率达到82％。

酸性皂洗采用酸性皂洗剂对油茶果壳天然染料染色纯棉织物进行清洗，酸性皂洗剂由聚丙烯酸钠、聚吡咯烷酮、C13的支链聚氧乙烯醚、水以重量比为2∶2∶10∶86组成的溶液，其pH值为6。

实施例三

采用50℃温水清洗油茶果壳，自然风干后，称取100克，机械粉碎至60目，加入碳酸钠水溶液进行浸提，水溶液的pH为10，在温度60℃下提取4小时，料液比为1∶15，然后过滤，得含天然染料滤液及滤渣。采用上述方法多次提取滤渣，提取次数为4次。对提取液减压浓缩，蒸发其中75％的水分，再将浓缩后浸提液的pH值用10wt％的水溶液调至5，加入乙醇将浓缩液中的果胶杂质去除，调节乙醇的体积分数至85％。最后过滤完果胶杂质后将滤清液的pH值用28wt％氢氧化钠碱液调至9，搅拌均匀静置6小时后抽取上层清液，在将抽取的上清液置入真空浓缩罐中浓缩，保持温度为70℃直至将加入其中的乙醇去除，回收乙醇。首先将浓缩液pH值用20wt％的醋酸溶液调至8，然后将浓缩液加热至70℃后过滤，再进行喷雾干燥，进口温度为190℃，出口温度为85℃，制得红棕色粉末状天然染料。

棉织物的前处理方法为配制6克/升阳离子改性剂水溶液，将纯棉织物清洗后放入其中，室温浸渍6分钟，二浸二轧，85℃烘干；阳离子改性剂水溶液采用常州汉斯化学品有限公司生产的HS-PY。

对已进行前处理的纯棉织物染色，染色工艺条件为：染料浓度4％，浴比1∶30，在70℃下浸染70分钟，取出织物、酸性皂洗、清洗、烘干。得到的染色纯棉织物色泽均匀，色差值ΔE小于0.18，上染率达到85％。

酸性皂洗采用酸性皂洗剂对油茶果壳天然染料染色纯棉织物进行清洗，酸性皂洗剂由聚丙烯酸钠、聚吡咯烷酮、C13的支链聚氧乙烯醚、水以重量比为5∶3∶15∶77组成的溶液，其pH值为7。

实施例四

采用60℃热水清洗油茶果壳，自然风干后，称取100克，机械粉碎至70目，加入碳酸钠水溶液进行浸提，水溶液的pH为12，在温度80℃下提取4小时，料液比为1∶20，然后过滤，得含天然染料滤液及滤渣。采用上述方法多次提取滤渣，提取次数为4次。对提取液减压浓缩，蒸发其中80％的水分，再将浓缩后浸提液的pH值6wt％的醋酸溶液调至6，加入乙醇将浓缩液中的果胶杂质去除，调节乙醇的体积分数至90％。最后过滤完果胶杂质后将滤清液的pH值用30wt％氢氧化钠碱液调至12，搅拌均匀静置8小时后抽取上层清液，在将抽取的上清液置入真空浓缩罐中浓缩，保持温度为80℃直至将加入其中的乙醇去除，回收乙醇。首先将浓缩液pH值18wt％的醋酸溶液调至8，然后将浓缩液加热至80℃后过滤，再进行喷雾干燥，进口温度为220℃，出口温度为83℃，制得红棕色粉末状天然染料。

棉织物的前处理方法为配制8克/升阳离子改性剂水溶液，将纯棉织物清洗后放入其中，室温浸渍10分钟，二浸二轧，90℃烘干；阳离子改性剂水溶液采用常州汉斯化学品有限公司生产的HS-PY。

对已进行前处理的纯棉织物染色，染色工艺条件为：染料浓度6％，浴比1∶40，在80℃下浸染90分钟，取出织物、酸性皂洗、清洗、烘干。得到的染色纯棉织物色泽均匀，色差值ΔE小于0.10，上染率达到88％。

酸性皂洗采用酸性皂洗剂对油茶果壳天然染料染色纯棉织物进行清洗，酸性皂洗剂由聚丙烯酸钠、聚吡咯烷酮、C13的支链聚氧乙烯醚、水以重量比为4∶2∶12∶82组成的溶液，其pH值为6。