本发明涉及医药化工、植物提取,具体是一种从八角中提取分离莽草酸的生产工艺。
背景技术:
莽草酸,又名毒八角酸,是自然界中存在的一种重要的有机酸,在木兰科八角属植物八角茴香的果实中含量较高。
中文名称: 莽草酸
中文别名 3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸
英文名:Shikimic Acid
英文别名 3,4,5-Trihydroxy-1-cyclohexene-1-carboxylic acid; Shikimicacid;(3R,4S,5R)-3,4,5-trihydroxycyclohex-1-enecarboxylic acid; (-)-Shikimic acid
CAS NO. 138-59-0
莽草酸为白色精细粉末,易溶于水,在水中的溶解度为18g/100ml,难溶于氯仿、苯和石油醚等有机溶剂。熔点185℃~191℃ ,旋光度-180°,气味辛酸。由于分子结构中含有3个-羟基,1个羧基,1个双键,因而莽草酸可以成酯,也可以成盐,没有强氧化性。
化学式:3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸
分子式 C7H10O5
分子量 174.15
其分子结构式如下:
莽草酸Shikimic Acid
莽草酸的提取技术:文献报导较多的提取工艺有溶剂浸提法、热回流提取法、水蒸汽蒸馏浸提法、匀浆提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法等,近年来又研究开发了吸附法、减压内沸法、生物发酵法等提取技术。
莽草酸的分离技术:目前研究较多的分离纯化工艺有超滤膜分离法、硅胶柱层析、分子印迹技术、离子交换树脂纯化、有机溶剂萃取法、重结晶法等分离纯化技术。这种分离提取技术的不足是:成本高,生产周期长,有效成分损失大,最关键的问题是相关数据无法重现等。
技术实现要素:
本发明的目的是要提供一种从八角中提取分离莽草酸的生产工艺,该工艺解决了生产加工八角茴香果实中存在的问题,具有生产周期短,有效成分回收率高,生产工艺简单,自动化程度高,生产成本低等显著优点。
实现本发明目的的技术方案是:
一种从八角中提取分离莽草酸的生产工艺,包括如下步骤:
(1)直通蒸汽蒸油:取八角干燥果实,投入专用的八角挥发油蒸馏罐中,开启直通蒸汽蒸油,蒸馏所得八角挥发油用专用容器收集,蒸油后剩余的去油八角转投入逆流提取槽中;
(2)逆流提取:将去油八角投入逆流提取槽中,并向槽内加入去油八角重量3.0倍的自来水,逆流提取;提取完以后,通过逆流提取槽专用药渣过滤器过滤,得逆流提取液;
(3)碟式离心:将逆流提取液过碟式离心机,去除大部分果胶以及浑浊物质,得离心液;
(4)陶瓷膜澄清:将离心液过陶瓷膜成套设备澄清,得澄清透明的陶瓷膜滤液;
(5)离子交换树脂提纯:将陶瓷膜滤液装入盛有阴离子交换树脂的层析柱,进纯化水洗柱,直至层析柱流出液无色澄清透明止;用3%稀硫酸、或5%甲酸溶液解吸,解吸酸的进柱体积为树脂重量的3倍,自流出液pH为6起开始收集,之后在整个进解吸酸的过程中都完全收集;进完解吸酸后继续进纯化水,此时的纯化水流出液一并收集,收集至流出液pH为5止;合并进解吸酸过程的流出液以及进纯水洗酸的流出液,得层析液;
(6)膜分离脱色:将层析液进膜分子截留量为300的有机膜成套设备,去除分子量大于300的色素,收集膜分离脱色的透过液,得膜脱色液;
(7)反渗透膜浓缩:将膜脱色液进反渗透膜成套设备进行膜浓缩,得膜浓缩液。
(8)大孔吸附树脂脱色:将膜浓缩液放入盛有大孔吸附树脂的层析柱,自进料起开始收集,进料后再加入树脂体积3倍的纯化水,合并进料流出液以及进纯化水流出液,得树脂脱色液;
(9)真空浓缩制膏:将树脂脱色液进内循环减压浓缩器制膏,得浓缩膏。
(10)结晶与洗涤:将浓缩膏于-5℃~2℃冷库放置12h以上,析出大量类白色晶体,相互结成大颗粒或成块;将块破碎,再把颗粒状晶体及破碎块抽滤,得白色结晶,再向抽滤沉淀加少量纯化水洗涤与再抽滤,即得纯白色莽草酸结晶;
(11)真空干燥:将白色莽草酸结晶真空干燥,得含量≥98%,白色的莽草酸产品。
步骤(1)所述直通蒸汽蒸油的加热蒸汽温度:130~150℃;蒸油时间:7.0~8.0h。
步骤(2)所述逆流提取的加热蒸汽温度:120~150℃;溶液温度:≥98℃,保持微沸状态;逆流提取时间:3.0h。
步骤(5)所述的阴离子交换树脂为201×7型,或201×7FC型、或201×7MB型的阴离子交换树脂,进料比为每1000kg去油八角原料对应1000kg阴离子交换树脂;解吸酸的进柱体积为1000kg阴离子交换树脂用解吸酸3000L。
步骤(7)所述膜浓缩是将膜脱色液浓缩至原体积的1/5~1/6。
步骤(8)所述大孔吸附树脂的型号为:D101型、或AB-8型、或DM130型大孔吸附树脂,进料比为每1000kg去油八角原料对应250kg大孔吸附树脂;
步骤(9)所述浓缩制膏是将树脂脱色液浓缩至30波美以上。
本发明的有益效果是:
(1)该工艺解决了生产加工八角茴香果实中存在的问题,具有生产周期短,有效成分回收率高,生产工艺简单,自动化程度高,生产成本低等显著优点;
(2)根据八角茴香的化学成分特点,将陶瓷膜分离澄清,离子交换树脂提纯,大孔吸附树脂脱色等关键生产工业环节有效结合起来,工业化批量生产出了莽草酸≥98%、颜色为白色的高品质八角提取物。
附图说明
图1为实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述,但不是对本发明内容的限定。
实施例1:
如图1所示,一种从八角中提取分离莽草酸的生产工艺,其工艺流程为:
八角→直通蒸汽蒸油→逆流提取→碟式离心→陶瓷膜澄清→离子交换树脂提纯→膜分离脱色→反渗透膜浓缩→大孔吸附树脂脱色→真空浓缩制膏→结晶与洗涤→真空干燥。具体包括如下步骤:
1)直通蒸汽蒸油
取八角干燥果实1000kg,投入专用的八角挥发油蒸馏罐中,开启直通蒸汽蒸油。加热蒸汽温度:140℃;蒸油时间:7.5h。蒸馏所得八角挥发油用专用容器收集,蒸油后剩余的去油八角转投入逆流提取槽中;
2)逆流提取
将去油八角投入逆流提取槽中,在提取过程中不断向槽内加入共3000L的自来水,逆流提取。加热蒸汽温度:130℃;溶液温度:≥98℃,保持微沸状态;逆流提取时间:3.0h。提取完以后,通过逆流提取槽专用药渣过滤器过滤,得逆流提取液;
3)碟式离心
将逆流提取液过碟式离心机,去除大部分果胶以及浑浊物质,得离心液;
4)陶瓷膜澄清
将离心液过陶瓷膜成套设备澄清,得澄清透明的陶瓷膜滤液;
5)离子交换树脂提纯
将陶瓷膜滤液进装有重量1000kg,规格201×7型阴离子交换树脂的层析柱。进完料以后,进纯化水洗柱,直至层析柱流出液无色澄清透明止。接着用3%稀硫酸溶液3000L解吸。自流出液pH为6起开始收集,之后在整个进解吸酸的过程中都完全收集。进完解吸酸以后继续进纯化水,此时的纯化水流出液一并收集,收集至流出液pH为5止;合并进解吸酸过程的流出液以及进纯水洗酸的流出液,得层析液;
6)膜分离脱色
将层析液进膜分子截留量为300的有机膜成套设备,去除分子量大于300的色素,收集膜分离脱色的透过液,得膜脱色液;
7)反渗透膜浓缩
将膜脱色液进反渗透膜成套设备进行膜浓缩,浓缩至原体积的1/5~1/6,约600L,得膜浓缩液;
8)大孔吸附树脂脱色
将膜浓缩液进装有重量250kg,规格D101型大孔吸附树脂的层析柱。自进料起开始收集,进完料以后,进750L纯化水,此时的流出液一并收集;合并进料流出液以及进纯化水流出液,得树脂脱色液;
9)真空浓缩制膏
将树脂脱色液进内循环减压浓缩器制膏,浓缩至30波美,得浓缩膏;
10)结晶与洗涤
将浓缩膏于-5℃~2℃冷库放置12h以上,即析出大量类白色晶体,相互结成大颗粒或成块。将块破碎,再把颗粒状晶体及破碎块抽滤,得白色结晶,再向抽滤沉淀加少量纯化水洗涤与再抽滤,即得纯白色莽草酸结晶;
11)真空干燥
将白色莽草酸结晶真空干燥,得含量98.27%,白色的莽草酸产品56.5kg。
实施例2
如图1所示,一种从八角中提取分离莽草酸的生产工艺,包括如下步骤:
1)直通蒸汽蒸油
取八角干燥果实1000kg,投入专用的八角挥发油蒸馏罐中,开启直通蒸汽蒸油。加热蒸汽温度:130℃;蒸油时间:8.0h。蒸馏所得八角挥发油用专用容器收集,蒸油后剩余的去油八角转投入逆流提取槽中;
2)逆流提取
将去油八角投入逆流提取槽中,在提取过程中不断向槽内加入共3000L的自来水,逆流提取。加热蒸汽温度:125℃;溶液温度:≥98℃,保持微沸状态;逆流提取时间:3.0h。提取完以后,通过逆流提取槽专用药渣过滤器过滤,得逆流提取液;
3)碟式离心
将逆流提取液过碟式离心机,去除大部分果胶以及浑浊物质,得离心液;
4)陶瓷膜澄清
将离心液过陶瓷膜成套设备澄清,得澄清透明的陶瓷膜滤液;
5)离子交换树脂提纯
将陶瓷膜滤液进装有重量1000kg,规格201×7MB型阴离子交换树脂的层析柱。进完料以后,进纯化水洗柱,直至层析柱流出液无色澄清透明止。接着用5%甲酸溶液3000L解吸。自流出液pH为6起开始收集,之后在整个进解吸酸的过程中都完全收集。进完解吸酸以后继续进纯化水,此时的纯化水流出液一并收集,收集至流出液pH为5止;合并进解吸酸过程的流出液以及进纯水洗酸的流出液,得层析液;
6)膜分离脱色
将层析液进膜分子截留量为300的有机膜成套设备,去除分子量大于300的色素,收集膜分离脱色的透过液,得膜脱色液;
7)反渗透膜浓缩
将膜脱色液进反渗透膜成套设备进行膜浓缩,浓缩至原体积的1/5~1/6,约600L,得膜浓缩液;
8)大孔吸附树脂脱色
将膜浓缩液进装有重量250kg,规格AB-8型大孔吸附树脂的层析柱。自进料起开始收集,进完料以后,进750L纯化水,此时的流出液一并收集;合并进料流出液以及进纯化水流出液,得树脂脱色液;
9)真空浓缩制膏
将树脂脱色液进内循环减压浓缩器制膏,浓缩至31波美,得浓缩膏;
10)结晶与洗涤
将浓缩膏于-5℃~2℃冷库放置12h以上,即析出大量类白色晶体,相互结成大颗粒或成块。将块破碎,再把颗粒状晶体及破碎块抽滤,得白色结晶,再向抽滤沉淀加少量纯化水洗涤与再抽滤,即得纯白色莽草酸结晶。
11)真空干燥
将白色莽草酸结晶真空干燥,得含量98.30%,白色的莽草酸产品56.2kg。