专利名称：一种酸酶法预水解黄姜生产薯蓣皂素联产葡萄糖的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用盾叶薯蓣(黄姜)经过酸酶法预水解联产葡萄糖的皂素 提取方法。
技术背景目前，国内工业上生产皂素的方法大多是采用黄姜经粉碎、自然发酵后 直接酸水解的工艺，这种方法产生的废水产量大。此外，淀粉、纤维素等物 质均被降解为糖类物质进入废水，增加了废水的污染物负荷，资源利用率低。吨皂素产生的酸性废水达到500吨以上，平均C0D〉80000mg/L，是国家规定 排放标准的800倍。酸性废水貌似酱油，污染物浓度高、酸性强、可生化性 差，极难处理。近年来，有人提出了以资源综合利用率，实现清洁生产来解决黄姜皂素 废水污染问题的思路。比如比如先采用物理方法将皂甙与纤维和淀粉纤维素 分离，皂甙进行水解得皂素。由于植物体系中纤维素、淀粉、皂甙之间的分 子结构复杂，除了分子间内部的结合力以外，不同物质的分子之间还有一定 的结合力，要单纯的采用物理方法将皂甙与从黄姜中分离出来，比较困难。 特别是皂甙与纤维素的结合紧密，皂甙分子C3位连接有1 4个分子单糖， 这些糖分子与构成植物细胞壁的纤维素(包括半纤维素、纤维素和木质素) 分子间紧密相连。从而使得单纯的物理方法难于将皂甙与纤维素和淀粉完全 分离。也有人采用酶解技术先将黄姜中的淀粉转化为淀粉糖，加以分离，得到副产淀粉糖。然后将剩余纤维素和皂甙混合物进行水解得皂素。这种方法通过将淀粉转化为糖溶入水中，再进行固液分离，从而使淀粉与皂甙分离。皂 式与纤维一起进行后续的水解。此方法成功分离了出了淀粉得到副产淀粉糖，但是纤维素还是参与了水解， 一部分酸将消耗在纤维素的水解上。同时，部分纤维素降解为单糖溶于水中，增加了废水污染负荷。发明内容本发明的内容在后一种方法上加以改进，采用酸酶法预水解黄姜浆料， 克服了原方法的不足，该方法工艺简单，消耗低、皂素收率高、废水量小、废水C0D低。本发明的一种酸酶法预水解黄姜生产薯蓣皂素联产葡萄糖的工艺，其步骤是(1) 、水洗粉碎黄姜经水洗去泥沙，粉碎磨成浆料，粒度〈1.5mm，浆料 固形物含量为14 30% (重量比)；(2) 在步骤(1)得到的浆料加入反应罐，加入盐酸或硫酸，进行液化， pH值为1.5 3. 0，蒸汽加热压力0. 15 0. 4MPa，加热时间为10 30min，得 到液化浆料；(3) 、在步骤2得到的液化浆料中加入复合酶糖化，温度50 6(TC， pH 值为4.0 5.0,其中糖化酶用量为300单位/克(底物)，纤维素复合酶用量 为10 50单位/克(底物)，其中纤维素酶半纤维素酶果胶酶=6: 1: 1(按单位配比)；糖化时间为6 24h，然后升温到9(TC灭活得到糖化浆料；(4) 、将步骤3得到的糖化浆料，先经离心分离，得到滤饼和葡萄糖粗液， 葡萄糖粗液用截留分子量为1000 10000daltons孔径的超滤膜或100 200mn的微滤膜分离得到净葡萄糖液，膜浓縮液混入离心渣中得糖渣；(超滤 膜截留分子量(molecular weight cut-of f—MWCO)的单位以数学公式表示称 之道尔顿(Dalton)，即氧原子的1 / 16 = 1.65乂10—24克)；(5) 、将步骤4得到的糖渣水解糖渣中加入硫酸，使物料体系酸浓度为 0. 4 3m。l/L，蒸汽加热，在0. 5 0. 20MPa压力下水解1. 5 6h，水解物经 过滤、水洗、干燥、溶剂油抽提得皂素产品。本发明采用酸酶法与处理工艺，将黄姜中的淀粉和部分(可降解的)纤 维素转化为葡萄糖及少量其他单糖，减少了酸解物的总量，同时减少了酸用 量，由于部分纤维的预水解，使后续皂甙水解更充分，皂素收率有所提高。 废水量及废水COD总量也较大幅下降。本发明也可用于穿地龙的皂素提取。
具体实施方式
实施例1鲜黄姜500g，洗净，用粉碎机粉碎，磨姜机磨姜，按鲜黄姜与水的比例 1: 2混合，得粒径〈1.5mm浆料；将浆料置于1000ml烧瓶中，加稀硫酸调pH 至1.5，于常压下回流加热至液化完全(碘试剂检测液化终点)，冷却至60 。C左右，加氢氧化钠溶液，调pH至4.8 5.0,加复合酶O. 75g，在55 60。C下反应8h得糖化浆料。糖化浆料离心分离，离心液在55 60。C下用孔径 为200nm得微孔滤膜过滤；合并滤渣和离心渣，加水300mL洗渣两次，往渣 中加入硫酸，调节体系酸浓度为2.0N，于常压下水解6h得水解物。水解物 真空抽滤、水洗、中和、干燥得干水解物35g，干水解物用60 90得石油醚 抽提，得皂素6. 6g，其熔点194. 5°C 。水解滤液COD8000mg/L。 实施例2鲜黄姜1.3t，洗涤，粉碎，磨姜，过程中加水0.4t，浆料固含为19%。 浆料进入反应罐，加入浓硫酸，调节pH值为3.0,蒸汽加热，压力为3.0MPa， 稳定时间20min，放料至糖化罐，待温度降至6(TC左右，加入氢氧化钠，调 节pH值为4.8 5. 0，加入复合酶20g， 58。C保温8h。糖化浆料浆料进行离 心分离，离心液进入膜分离系统，膜渗透液为副产葡萄糖液，膜浓縮液与离 心渣渣一起进入酸解罐，进行酸水解。加硫酸调节体系酸度为0. 5N，水解压 力为O. 15MPa，时间2h。水解完毕，物料经过滤、烘干得水解物78kg，皂素 含量14. 6%，熔点195。C。水解原液O. 9M3， COD含量为35000mg/L。
权利要求
1、酸酶法预水解黄姜生产薯蓣皂素联产葡萄糖的工艺，其步骤是(1)、水洗粉碎黄姜经水洗去泥沙，粉碎磨成浆料，粒度＜1.5mm，浆料固形物含量为14～30％(重量比)；(2)在步骤(1)得到的浆料加入反应罐，加入盐酸或硫酸，进行液化，pH值为1.5～3.0，蒸汽加热压力0.15～0.4MPa，加热时间为10～30min，得到液化浆料；(3)、在步骤2得到的液化浆料中加入复合酶糖化，温度50～60℃，pH值为4.0～5.0，其中糖化酶用量为300单位/克(底物)，纤维素复合酶用量为10～50单位/克(底物)，其中纤维素酶∶半纤维素酶∶果胶酶＝6∶1∶1(按单位配比)；糖化时间为6～24h，然后升温到90℃灭活得到糖化浆料；(4)、将步骤3得到的糖化浆料，先经离心分离，得到滤饼和葡萄糖粗液，葡萄糖粗液用截留分子量为1000～10000daltons孔径的超滤膜或100～200nm的微滤膜分离得到净葡萄糖液，膜浓缩液混入离心渣中得糖渣；(5)、将步骤4得到的糖渣水解糖渣中加入硫酸，使物料体系酸浓度为0.4～3mol/L，蒸汽加热，在0.5～0.20MPa压力下水解1.5～6h，水解物经过滤、水洗、干燥、溶剂油抽提得皂素产品。
全文摘要
本发明提供了一种酸酶法预水解黄姜联产葡萄糖的皂素提取工艺。该工艺是先将黄姜洗净，磨成浆料，然后加稀酸液化，再加入复合酶糖化，然后升温灭活。糖化物料经离心分离，离心液经膜分离得到葡萄糖粗液，膜浓缩液与离心渣一起得糖渣。糖渣加入硫酸水解，水解物经过滤、水洗、干燥、溶剂抽提得皂素产品。本发明在酸水解前，采用了酸酶法水解淀粉和部分纤维素制葡萄糖，减少了酸水解过程中固形物总量，耗酸量少，皂素收率高，废水量小，废水化学耗氧量低。本法也适合穿山龙生产皂素工艺。
文档编号C12P19/14GK101333552SQ200810048709
公开日2008年12月31日 申请日期2008年8月2日 优先权日2008年8月2日
发明者史文辉, 彭月娥, 徐小东, 杨志华, 岩 洪, 王继坤, 鲍建国 申请人:竹溪创艺皂素有限公司