专利名称：无污染直接提取皂甙生产薯蓣皂素的方法
技术领域：
本发明属植物化学工程领域，尤其涉及一种无污染直接提取皂甙生产薯蓣皂素的方法。
背景技术：
薯蓣皂素是合成抗炎激素、孕激素、性激素等多种甾体药物的基本原料。特别是糖皮质激素，具有抗炎、抗过敏、抗休克、抗毒及抗癌的作用，是医药上广泛应用的不可缺少的主要药物。
目前，我国生产的薯蓣皂素占世界总量50％，主要是从盾叶薯蓣中提出。盾叶薯蓣植物纤维占35-40％，淀粉占45-50％，水溶性物质占10％，皂素含量仅占1-2.5％，且难以分离提取，常规工艺是将盾叶薯蓣在高温、高压、高酸环境下进行水解，每生产一吨皂素需鲜黄姜150吨，耗盐酸20吨，产生高浓度废水500吨以上，其COD高达30000mg/L(BOD8000mg/L)，PH值1.0-2.5，因而传统工艺生产成本高，劳动强度大，产品质量难以控制，尤其是环境污染严重，处理废水耗质巨大，已影响我国薯蓣产业的发展。对此已出现了多种工艺改革，归纳起来可分为水解前处理和水解后处理工艺。水解后处理工艺需处理大量废水，是公认无前途的。现在已出现的水解前处理工艺是首先分别分离出纤维和淀粉后，再进行酸水解；但黄姜磨浆后的性状，决定筛分纤维时需要大量的水洗尽纤维中的皂甙，需用20-30倍的水，水虽可循环使用，但难以脱水浓缩，不仅加大淀粉分离的处理量，而且从中分离出的大量含1-2％固体物的皂甙浆也难以脱水浓缩，生产成本和劳动强度大。另外，还有一种工艺是先筛分纤维，然后超滤浓缩淀粉浆，再用乙醇萃取皂甙；这种工艺中，由于淀粉没有分离，因而超滤困难，萃取成本高，难以推广。
发明内容
为了解决现有利用薯蓣生产皂素的方法中产生大量废水、难以脱水浓缩、生产成本高的缺点，综合利用资源，在生产环境无害化的同时降低生产成本，本发明提出无污染直接提取皂甙生产薯蓣皂素的方法。
本发明的理论依据是淀粉、皂甙存在于薄壁细胞中，且被纤维、木质素包埋，当黄姜磨到一定细度，细胞壁破坏，木质素、纤维、淀粉、皂甙解离出来，其中皂甙比重最小，可用物理方法首先把皂甙分离出来。
为此，本发明的技术方案如下无污染直接提取皂甙生产薯蓣皂素的方法，由如下工艺步骤实现(1)、原料预处理用清水清洗薯蓣，用破碎机破碎，破碎后用磨机研磨成浆，使薯蓣浆的颗粒达到40-150目，浓度为5-12％；(2)、提取皂甙浆用多级旋流器组，将比重较轻的皂甙与纤维、淀粉分离，得到皂甙浆；(3)、脱水浓缩用过滤机或人工过滤脱水，去除约70％-80％的水，得浓缩皂甙浆；(4)、浓缩皂甙浆到成品的处理按常规工艺方法，至少经过酸水解、提取、浓缩、结晶得到成品。
有益效果本发明的工艺步骤简单，避开了筛分纤维的步骤，节约了大量的水；在提取皂甙浆的过程中，利用旋流器组直接将比重较轻的皂甙从薯蓣浆中提取出来，利用旋流器的特性得到合适浓度的皂甙浆，然后进入浓缩及到成品的步骤，从旋流器组中分离出来的纤维和淀粉混合浆可制作酒精或干燥作饲料。与现有的方法相比，工艺步骤更简单明了，避开了筛分纤维时产生大量废水的弊端，减少了废水的排放，同时使皂甙浆容易浓缩，缩短了工艺时间，降低生产成本，提高了产品收率及质量；传统工艺年生产100吨皂素，产生废水5万吨，而本发明中废水减少到10％仅5000吨，且可再利用作酒精，基本对环境无污染。
图1是本发明的生产工艺流程图。
具体实施例方式
根据图1所示的工艺流程图，详细描述本发明如下(1)、原料预处理包括清洗、粉碎磨浆，具体是用清水清洗薯蓣，用破碎机破碎，破碎后用磨机研磨成浆，使薯蓣浆的颗粒达到40-150目，浓度为5-12％；磨机采用双盘磨或锥磨；(2)、提取皂甙浆采用旋流分离，具体是用多级旋流器组，将比重较轻的皂甙与纤维、淀粉分离，得到皂甙浆，纤维和淀粉混合浆再利用作酒精或饲料；(3)、脱水浓缩用过滤机或人工过滤脱水，去除约70％-80％的水，得浓缩皂甙浆；(4)、如图1所示浓缩皂甙浆到成品的处理又分为3种途径，如下分别描述第1种途径将浓缩皂甙浆直接进行酸水解，然后经过提取、浓缩、结晶得到成品。
第2种途径将浓缩皂甙浆在25-45℃的条件下，自然发酵48小时左右；然后经过酸水解、提取、浓缩、结晶得到成品。
第3种途径将浓缩皂甙浆用75-90％的有机溶剂甲醇、乙醇、丙醇、戊醇或丙醇任何一种萃取15-25分钟，然后过滤，再用上述溶剂萃取一次，最后蒸馏分离出皂甙，并回收溶剂；然后经过酸水解、提取、浓缩、结晶得到成品。
上述工艺步骤中的第(4)步骤中的3种途径分别具有不同的效果第1种途径具有最简洁的特点，但酸水解时产生废水较多。第2种途径采用发酵后再酸水解，用酸较少，废水仍然较多。第3种途径采用有机溶剂萃取后再酸水解，酸水解时不仅减少用酸量和废水，而且减少了后续步骤提取皂素的成本，产品质量好。
本发明工艺步骤为物理、化学反应过程，工艺简洁明了，在不增加环保设施条件下，达到基本无污染的生产薯蓣皂素，适宜大规模生产，易于推广。
本发明的特点在于避免了筛分纤维的步骤，直接采用旋流分离将皂甙与纤维、淀粉分离开，节约大量的水，避免了大量废水的产生，容易脱水浓缩，生产过程中的劳动强度小，生产成本低。
权利要求
1.无污染生产薯蓣皂素的方法，其特征是由如下工艺步骤实现(1)、原料预处理用清水清洗薯蓣，用破碎机破碎，破碎后用磨机研磨成浆，使薯蓣浆的颗粒达到40-150目，浓度为5-12％；(2)、提取皂甙浆用多级旋流器组，将比重较轻的皂甙与纤维、淀粉分离，得到皂甙浆；(3)、脱水浓缩用过滤机或人工过滤脱水，去除约70％-80％的水，得浓缩皂甙浆；(4)、浓缩皂甙浆到成品的处理按常规工艺方法，至少经过酸水解、提取、浓缩、结晶得到成品。
2.根据权利要求1所述的无污染生产薯蓣皂素的方法，其特征是所述步骤(4)中浓缩皂甙浆到成品的处理，具体是将浓缩皂甙浆用75-90％的有机溶剂甲醇、乙醇、丙醇、戊醇或丙醇任何一种萃取15-25分钟，然后过滤，再用上述溶剂萃取一次，最后蒸馏分理出皂甙，并回收溶剂；然后经过酸水解、提取、浓缩、结晶得到成品。
3.根据权利要求1所述的无污染生产薯蓣皂素的方法，其特征是所述步骤(4)中浓缩皂甙浆到成品的处理，具体是将浓缩皂甙浆在25-45℃的条件下，自然发酵48小时左右；然后经过酸水解、提取、浓缩、结晶得到成品。
全文摘要
本发明提出了无污染直接提取皂甙生产薯蓣皂素的方法，由如下工艺步骤实现，原料预处理用清水清洗薯蓣，用破碎机破碎，破碎后用磨机研磨成浆，使薯蓣浆的颗粒达40－150目，浓度为5－12％；提取皂甙浆用多级旋流器组，将比重较轻的皂甙与纤维、淀粉分离，得到皂甙浆；脱水浓缩用过滤机或人工过滤脱水，去除约70％－80％的水，得浓缩皂甙浆；浓缩皂甙浆到成品的处理按常规工艺方法，至少经过酸水解、提取、浓缩、结晶得到成品。本发明的工艺步骤简单，避开了筛分纤维产生大量废水的弊端，降低生产成本，在不增加环保设施的条件下达到基本无污染的生产；同时提高产品收率与质量，资源化程度高，可规模化生产。
文档编号C07J71/00GK1616480SQ20041006077
公开日2005年5月18日 申请日期2004年8月28日 优先权日2004年8月28日
发明者王元华, 郭敏霞 申请人:王元华, 郭敏霞