植物染料的應用與發展

刊登日期:2015/8/5
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植物染料實際應用到各種產業需要克服一些工業化量產問題和使用限制,本文將探討各國植物染料技術發展現況與市場分析,介紹植物染料的化學結構、製造技術,以及在醫藥、食品色素、太陽電池、化妝品和紡織品染色的應用現況。2013年中國大陸天然染料產能為3,532噸,預測到2018年產能將可達4,337噸。隨著各國政策和法規的推動,植物染料的市場需求具高度成長之潛力。綜合相關行業資訊與市場調查報告,國際市場上對於植物染料及製品的需求比例如圖三


圖三、2013年各國對植物染料及製品需求比例

植物染料技術發展現況
傳統植物染料一般直接用水萃取;將植物含色素部分粉碎後,在水中浸泡一定時間,再加熱煮沸20~30分鐘,所得的溶液即為染液。但這樣製得的染液,染料粒度大,會影響染色耐水洗堅牢度,且非水溶性之成份無法萃出,以下將介紹其中兩種環保萃取技術。
 
植物染料製造技術簡介 
1. 超音波萃取技術
利用超音波高速震盪、疏密有秩的特性,超音波振動對液體瞬間造成「增壓」及「減壓」,推動介質,產生空穴效應(Cavitation)。當萃取液中無數細小的真空氣泡爆裂時,產生瞬間高溫及強大衝擊力,可以將萃取物之成份分離,而達到萃取的效果。另外,超音波在細緻化過程所產生的分子越小,滲透性、溶解度、含氧量提高,使染料解聚,從而獲得粒徑小的染料,有利於後端染色製程之應用,改善染色效果。 
2. 超臨界流體技術
物質進入超臨界流體狀態,即呈現介於液態與氣態之間的穩定、特殊相態,無法完全歸類於液體或氣體任一範疇,卻又同時具備了兩者物質特性。即一方面具備低表面張力、低黏度,以及高擴散性的氣體狀態性質,另一方面,同時又擁有高溶解力、高密度的液態特性,因可操控之溶劑般特性,使其成為有機及水性溶劑之最佳環保替代品。
 
植物染料在其他領域的應用
1. 在醫藥的應用
植物染料絕大多數是中草藥,常用在醫療保健方面。例如,紅花可以活血化瘀與止痛;茶葉具有清熱降火、消食提神之功效;槐花能止血定痛和抗菌消炎;從藍草中提取的藍靛具有清熱解毒、消炎的功效,是中藥青黛的主要成分;板藍根具有清熱解毒功能,五倍子用在醫藥上具有收斂燥濕的作用。 
2. 在食品的應用
各種植物染料可作為色素添加劑用於食品、飲料中,從植物中萃取的天然食用色素包括葉黃素、辣椒紅色素、葉綠素、番茄紅素等,廣泛使用於食品、醫療保健行業。近幾年,西方國家對天然色素的需求量越來越大,故全球天然色素市場的年平均綜合增長率高達……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。


圖六、植物染料應用領域分析

作者:李國興、江美靜、何佳臻、田錦衡/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」344期,更多資料請見下方附檔。


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