专利名称：黄姜提取水解干燥物和淀粉的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属植物化学工程领域，具体是用黄姜提取水解干燥物和淀粉的生产工艺。
背景技术：
黄姜又名盾叶薯蓣、火藤根，为我国特有种，是薯蓣属(Dioscrea.L)野生草质藤本植物。经过近半个世纪对黄姜生物学特征及有效成份的研究表明黄姜根茎中含有(以绝干计)1.1～16.5％薯蓣皂素，45～50％的淀粉，40～50％的纤维和生物碱等其它活性物质。其中位于我国武当山系至秦岭南麓一带生长的黄姜皂甙含量最高。薯蓣皂素具有溶血、降脂、抗菌、消炎等作用，是合成甾体激素药物的化工原料。甾体激素药物应用广泛，常用于治疗风湿关节炎、心脑血管病等。是药品生产中仅次于抗生素的重要药源。随着野生资源的几乎耗尽，九十年代我国开始大面积人工种植，据统计资料，2003年全国种植面积达150万亩以上，产量达10万多吨。加工生产企业150多家。
现有黄姜皂素生产工艺是将黄姜粉碎发酵加酸水解形成干燥物后汽油提取皂素。目前，黄姜水解干燥物生产厂家大多采用如图2生产工艺流程，该工艺在水解物生产过程中，将淀粉酶化成糖，加酸水解经废水处理后排出，不仅造成优质淀粉资源的巨大浪费，而且增加了加工企业污水处理的费用，造成环境污染。该工艺没有对黄姜淀粉进行利用，污水处理成本较大。
近年来，很多研究人员对黄姜淀粉的利用进行研究，提出了很多解决办法，但一直没有在大生产中应用。
一是个别厂家对过滤废水进行中和处理后，接种酒精酵母、蒸溜酒。该工艺虽然对淀粉进行了利用，但只能处理高浓度废水，处理成本较高，不易推广应用。
二是有厂家做黄姜产酒试验，先将黄姜发酵产酒后将酒渣水解、生产水解干燥物。该工艺由于投资较大，酒市场不佳，企业经济效益差，难以推广应用。
三是曾有研究人员先将黄姜淀粉提取出来，将渣水解提取皂素，由于皂素回收率下降，故没有得到推广应用。
四是湖北郧西县医药化工总厂，利用黄姜淀粉生产柠檬酸，取得了较好的效果，但成本依然偏大，没有得到推广应用。
五是利用黄姜水解后废水经中和、脱色、脱盐等工艺步骤后制取葡萄糖，并申请了专利。但黄姜水解后废水的量很大，葡萄糖在废水中仅占2％左右，生产成本较大。
六是目前已有研究单位用分离法提取皂素，没有对淀粉利用。
虽然黄姜淀粉的综合利用问题得到各界关注，但一直没有寻找到处理成本低、皂素回收高，适合企业工业化大生产的方法。陕西省旬阳县年种植黄姜20万亩，现有黄姜加工企业13家，年皂素生产能力760吨，目前用如图2所示工艺生产，年损失黄姜淀粉1万多吨，价值5000多万元。企业常常因“偷排”被处罚停产。
发明内容
本发明提供一种黄姜提取水解干燥物和淀粉的生产工艺，确保黄姜水解干燥物提取率不降低并有所提高，同时提取黄姜淀粉达到食用标准，降低污水COD，减少环境污染。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是黄姜提取水解干燥物和淀粉的生产工艺，由如下步骤实现1)粉碎取黄姜，清洗、粉碎至8目以下，粉碎后带水磨至40～60目；2)机械浆渣分离将上述40～60目的黄姜用带式压滤机进行浆渣分离，机械滤带选用100-130目过滤淀粉专用滤带，渣入池发酵，浆回收淀粉；3)淀粉回收a机械分离回收用沉降离心机对浆进行分离，直接回收淀粉，分离淀粉后的浆水入沉淀池加Ba(OH)2调节PH至8～9，沉淀4～6小时，排出上层清水，下层混悬液入池与渣一同发酵；或者b、自然沉淀回收浆流入沉淀池在10～25℃条件下加入0.3～0.4％食用乳酸沉淀2～6小时，浆在池内分上下二层，下层为淀粉，上层为含皂甙混合物，排出上层混合物，分离出淀粉；上层混合物入池加入Ba(OH)2调节PH至8～9，沉淀，排出上层清水，下层混悬液入池与渣一同发酵；
4)淀粉清理回收的粗淀粉加水清洗、沉淀或离心分离泥沙，烘干得食用淀粉成品；5)发酵水解渣液加热至40℃自然发酵2～3天，用盐酸煮沸水解，加水洗至PH6.5以上，过滤除酸，烘干得到黄姜水解干燥物。
本发明运用机械分离技术在现有黄姜提取水解干燥物过程中，将淀粉分离提取出来，既提高了皂素收率，又综合利用了淀粉，减轻了环境污染，具有操作简便，生产成本低，适合工业化生产等特点，特别是对淀粉食用价值的深入研究，制成的黄姜粉丝、粉条和凉粉，提高了附加值，开拓了黄姜淀粉巨大的市场，具有重大的推广应用价值。同时本发明冲破了传统理论的束缚。现有公认理论认为皂甙被淀粉所包裹，在生产工艺上，只有将淀粉酶化成糖，或酸水解将淀粉糖化，才能“释放”出皂素。本发明通过多次实验表明，当黄姜磨到一定细度，细胞壁遭到破坏，在充满水份的条件下淀粉与皂甙即可单体分离，利用淀粉的物化特性(比重高于皂甙)，用物理方法可将其分离出来。对所分离淀粉反复酶化水解，检测皂素为零。认识的突破为改进黄姜淀粉提取工艺奠定了理论基础。黄姜淀粉的提取，特别是食用价值的可行性研究，开辟了人类新的食用植物源。野生黄姜在秦巴山区生长历史悠久，山里人在生活困难时期常用黄姜根茎煮熟充饥，或入药食用，但其味苦难食。在黄姜生产水解物中提取的黄姜淀粉，经西北农林科技大学测试中心和陕西省农产品质量监督检验站检测含有人体需要的17种氨基酸和7种人体必需氨基酸及钙、锌、铁、硒等多种微量元素；不含和极少含铅、砷等人体有害物质。用黄姜淀粉制作的凉粉、粉丝不仅入口性好，而且营养丰富。西安交大医学院对黄姜淀粉检验还表明黄姜淀粉中含有一定的膳食纤维(抗性淀粉)，具有医治糖尿病、减少热量摄取控制体重、促进血脂代谢和矿物质吸收的功能，是极好的绿色保健食品。黄姜淀粉食品的开发，对于缓解秦巴山区粮食压力、解决粮经争地矛盾、促进姜农增加收入具有重大意义。实现了黄姜综合利用的新突破。黄姜根茎中含有(以绝干计)1.1～16.5％薯蓣皂素，45～50％的淀粉，40～50％的纤维和生物碱、果胶等其它活性物质，目前工艺仅利用了皂素。面对皂素市场供大于求，价格下降伤农的突出问题，本发明在不影响加工企业提取皂素的情况下，提取利用了占黄姜干重45～50％的淀粉，提高了企业效益，降低了污水处理成本，由此增加了农民收入。具有很好的经济效益。本发明解决了黄姜水解物加工工艺中的三个技术难题。一是从理论到实践上解决了黄姜提取淀粉皂素收率下降的难题；二是减轻了黄姜加工水解物造成环境污染的突出难题；三是找到了配套机械化浆渣分离和淀粉回收的技术难题。目前已有的研究成果难以在生产上应用，主要是黄姜粉碎后含有大量果胶和粗纤维，使用现有淀粉生产设备难以机械化浆渣分离。本发明选用带式压滤机，配套100～130目淀粉过滤专用滤带进行浆渣分离，选用沉降离心机对浆进行分离，直接回收淀粉。丰富了淀粉生产工艺。
图1为本发明工艺流程图。
图2为现有技术生产黄姜水解干燥物工艺流程图。
具体实施例方式
工业化生产的主要设备洗浆机、粉碎机、磨浆机、浆渣分离机、离心机等。本发明工艺流程如图1所示实施例11)取黄姜2kg，先用振动筛筛去黄姜根茎土杂，用清水浸泡8～10小时，再用清洗机高压清洗。因淀粉食品质量需要，清洗越干净越好。清洗干净后、用现有黄姜加工厂粉碎设备加水粉碎至8目以下，用磨浆机带水磨细至60目以下，得混合液5kg。
2)上述磨细的黄姜装入100目滤布挤压过滤，分离出黄姜纤维渣0.89kg，水分含量68.3％，绝干量0.28213kg。
3)将过滤后的浆倒入盆中，加食用乳酸0.4％搅拌，沉淀2.5小时，浆水分上下两层，将上层混悬液倒入另一盆中，加入清水清洗下层淀粉，再沉淀2小时，将上部清液与混悬液混合，混合物加Ba(OH)2调节PH8.5～9左右，自然沉淀。
4)下层淀粉取出烘干，称得淀粉221g，出粉率11.05％。
5)混悬液沉淀后，除去上层清液，将下层沉淀物和纤维渣一起放入40℃恒温箱发酵48小时，发酵液平均分成10份，取2份提取水解干燥物。水解时，每份加11M盐酸83ml煮沸水解3小时，加水洗至PH6.5以上，过滤除酸，烘干得到水解干燥物10.5g。
6)水解干燥物用120#汽油提取4小时，结晶2小时，烘干得皂素分别为1.4252g、1.43g，平均为1.4276g，收集清洗污水测COD。
对照例另取黄姜400g，平均分成两份做对照样，按如图2所示现有工艺提取皂素，得水解干燥物11g，提取皂素1.4258g，并收集清洗污水测COD。
实验结果a、本发明工艺实验收得皂素1.4276g，对照样收得皂素1.4258g，发明工艺比对照工艺皂素提取率提高0.126％。b、发明工艺检测污水COD为9000mg/L，对照工艺检测污水COD19000mg/L。c、所提黄姜皂素按照陕西省地方薯芋皂素标准陕DB2184-85要求检测，黄姜提取淀粉后所提皂素熔点、色泽、纯度、干燥失重等质量指标全部达到标准。黄姜淀粉经西北农林科技大学测试中心和陕西省农产品质量监督检验站检测，检测结果如下黄姜淀粉氨基酸检测结果检测项目 含量mg/100g 检测项目含量mg/100g天门冬氨酸35.41 苯丙氨酸3.445苏氨酸17.25 精氨酸 21.59丝氨酸16.68 赖氨酸 13.21谷氨酸30.92 脯氨酸 0甘氨酸10.85 氨酸10.6胱氨酸0 缬氨酸 7.735蛋氨酸13.38 异亮氨酸26.25亮氨酸21.66 酪氨酸 12.02组氨酸3.626黄姜淀粉微量元素检测结果检测项目 含量mg/kg 检测项目含量mg/kg磷85.5钙 1050铁410 锌 3.928总糖 60实施例2旬阳县恒源生物化工有限责任公司选用旬阳县甘溪镇二年生黄姜3吨，平均分成二份，一份按图2工艺生产作对照，一份按本发明工艺生产，本发明提取回收淀粉141kg，进行皂素回收对比实验。
实验结果如下本发明工艺提取皂素量(kg)现有工艺提取皂素量(kg)11.95 11.77以上两种工艺所得皂素经检测，各项指标均符合陕DB2184-85陕西省地方薯芋皂素标准。
该企业现有年产60吨皂素水解物生产规模，用本发明工艺对现有生产流程进行改造，①年可回收淀粉900吨，增加收入270万元；②少用盐酸60吨，减少生产成本支出4.5万元；③减少污水量约2万吨，年节约污水处理支出5.6万元。
权利要求
1.黄姜提取水解干燥物和淀粉的生产工艺，由如下步骤实现1)粉碎取黄姜，清洗、粉碎至8目以下，粉碎后带水磨至40～60目；其特征在于2)机械浆渣分离将上述40～60目的黄姜用带式压滤机进行浆渣分离，机械滤带选用100-130目过滤淀粉专用滤带，渣入池发酵，浆回收淀粉；3)淀粉回收a机械分离回收用沉降离心机对浆进行分离，直接回收淀粉，分离淀粉后的浆水入沉淀池加Ba(OH)2调节PH至8～9，沉淀4～6小时，排出上层清水，下层混悬液入池与渣一同发酵；或者b、自然沉淀回收浆流入沉淀池在10～25℃条件下加入0.3～0.4％食用乳酸沉淀2～6小时，浆在池内分上下二层，下层为淀粉，上层为含皂甙混合物，排出上层混合物，分离出淀粉；上层混合物入池加入Ba(OH)2调节PH至8～9，沉淀，排出上层清水，下层混悬液入池与渣一同发酵；4)淀粉清理回收的粗淀粉加水清洗、沉淀或离心分离泥沙，烘干得食用淀粉成品；5)发酵水解渣液加热至40℃自然发酵2～3天，用盐酸煮沸水解，加水洗至PH6.5以上，过滤除酸，烘干得到黄姜水解干燥物。
全文摘要
本发明涉及一种黄姜提取水解干燥物和淀粉的生产工艺。本发明的工艺是黄姜清洗、粉碎、磨细，机械浆渣分离，浆水回收淀粉，淀粉沉淀后的混悬液和渣发酵、酸解提取黄姜水解干燥物。本发明运用机械分离技术在黄姜提取水解干燥物过程中，将淀粉分离提取出来，既提高了皂素收率，又综合利用了淀粉，减轻了环境污染，具有操作简便，生产成本低，适合工业化生产等特点，特别是对淀粉食用价值的深入研究，制成的黄姜粉丝、粉条和凉粉，提高了附加值，开拓了黄姜淀粉巨大的市场，具有重大的推广应用价值。
文档编号C12P19/00GK1584041SQ20041002623
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月16日 优先权日2004年6月16日
发明者邓帮财, 王万成, 杨官运, 王定育 申请人:邓帮财, 杨官运, 王万成