专利名称：利用超声辅助乙醇连续逆流萃取生产黄姜皂素的工艺方法
技术领域：
本发明涉及化学药品原药制造技术领域，具体涉及一种利用超声辅助乙醇连续逆
流萃取生产黄姜皂素的工艺方法。
背景技术：
从黄姜中可以提取皂素、以皂素为原料可以生产一系列的医药中间体并最终生产出甾体激素类药物。留体激素的发现和应用是半个多世纪以来药学领域的重大进展之一，药物品种达292种之多，在国内外临床医药上广为应用，是医疗领域必不可少的药品门类。 在我国，含薯蓣皂素的植物主要有黄姜和穿地龙等。穿地龙皂素含量只有黄姜的一半，且生长周期比黄姜长。因此，黄姜成为我国生产留体激素药物的最主要的药源植物。黄姜皂素的传统生产工艺，先将黄姜清洗粉碎后进行发酵，发酵后的物料直接用硫酸或盐酸加热水解，得到的水解物用水洗涤至中性，再将水解物干燥，最后用汽油提取得到皂素。其流程为黄姜-清洗-粉碎-发酵-酸水解-洗涤-干燥-提取-结晶-皂素。黄姜皂素的传统生产工艺操作比较简单，但由于发酵后的物料全部参与了酸水解反应，使传统工艺存在三个主要问题(I).污染严重，每生产一吨皂素产生800-1000吨废水，且废水浓度高，其废水的COD平均浓度高达30000-50000mg/L ；(2).酸用量大，吨皂素消耗硫酸15-20吨；(3).资源综合利用率低，黄姜中含有的大量淀粉没有得以利用。目前国内就黄姜皂素的清洁生产和资源综合利用等开展了一些有益的探索，也积累了大量的经验。陕西西北植物所提出“分离法制取薯蓣皂素新工艺”，其主要步骤为先从黄姜中分离出淀粉浆，再进行稀酸水解使淀粉糖化，分离后得到糖液和糖渣，糖渣用于提取皂素，糖液用于发酵生产皂苷。但据文献报道，该工艺在淀粉水洗分离中皂甙的流失会影响皂素得率，而且水处理量大，目前仍未得到推广。湖北芳通药业股份有限公司申请了 “微波破壁及醇提与油提技术联用生产薯蓣皂素的工艺方法”，该方法将粉碎后的物料进行微波辐照，使物料温度达到100°c时，继续辐射30-40分钟；再用物料重量2-3倍的甲醇或乙醇对物料回流提取6-8小时；过滤后弃去滤渣，将滤液浓缩至近干，得醇提液；醇提液加入淀粉酶酶解72-120小时；将酶解液进行酸水解，得到皂素粗品；最后在皂素粗品中加入汽油提取皂素。该方法能耗相对较高，设备要求高，溶剂消耗量大，工业化生产时技术经济指标并不理想。另外有人提出淀粉分离法，在水解前采用物理方法分离得到淀粉和纤维，其存在皂素流失、预处理能耗大、洗水量大、皂苷层浓缩困难等不足。总之，尽管目前在黄姜皂素清洁生产的部分环节有了一些研究和报道，但大多存在不足。目前，尚未见利用超声辅助乙醇连续逆流萃取生产黄姜皂素的有关工艺公开
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用超声辅助乙醇连续逆流萃取生产黄姜皂素的工艺方法，该工艺方法能大幅减少废水产生量，降低硫酸用量，同时提高皂素收率和资源综合利用率。为了实现上述目的，本发明的技术方案是利用超声辅助乙醇连续逆流萃取生产黄姜皂素的工艺方法，具体步骤如下
O.将鲜黄姜或干黄姜清洗后，粉碎至粒径5mm以下，保温35-40°C之间发酵48-72小
时；
2).将发酵后的黄姜物料输送到连续逆流超声提取机的进料装置中，开始进料的同时将体积百分比浓度为75%-95%的乙醇由连续逆流超声提取机的排渣端输入到提取管内，其中乙醇用量每公斤黄姜加入1-1. 5升乙醇；在常温常压下，进行连续逆流超声萃取35-50分钟，得到黄姜萃余物和萃取液；
3).步骤2)中萃取完成后的的黄姜萃余物由排渣口进入连续逆流超声提取机的溶剂回收系统进行溶剂回收；步骤2)中萃取完成后的萃取液由连续逆流超声提取机的排液口排出；
4).将步骤3)中完成溶剂回收的黄姜萃余物输送至糖化罐中，加入适量水搅拌混匀后，按照黄姜萃余物重量的O. 03%-0. 05%加入酶活力为20000u/mL的耐高温α -淀粉酶，控制温度为90-100°C，进行淀粉液化，液化时间30-40min，得到液化成熟醪；
5).将步骤4)得到的液化成熟醪降温至55-65°C，按照黄姜萃余物重量的O.01%_0. 03%加入酶活力为100000u/mL的糖化酶，保温糖化4_5小时得到成熟糖化醪；
6).将步骤5)得到的成熟糖化醪进行压榨分离，得到糖化渣和淀粉糖液；
7).步骤3)中得到的萃取液经渣液分离器分离后输送到浓缩罐进行浓缩至原体积的20%-30%，得到富含皂苷的萃取浓缩液，同时回收乙醇；
8).将步骤7)得到的萃取浓缩液进行酸催化水解，水解条件为体系酸浓度为
0.6-1. 0mol/L，反应温度为120_130°C，压力为0. 2 - 0. 3MPa，水解时间2-3小时，得到的水解物进行过滤，得到的滤饼采用自来水或碱水洗涤至中性，再进行干燥得到皂素水解物；
9).将步骤8)得到的皂素水解物采用120号汽油提取，提取物干燥后，得到皂素。本发明的有益效果是在酸水解之前对发酵后黄姜进行超声辅助乙醇连续逆流萃取，得到富含皂苷的萃取浓缩液，对萃取浓缩液进行水解得到皂素，大幅度减少了参与酸水解的物料量，从而在源头大幅消减了废水的产生量；超声辅助乙醇连续逆流萃取使得乙醇溶剂用量减少，萃取时间大幅缩短；酸水解物料量的减少，使得酸消耗量减少，同时水解条件更易于控制，有利于皂素收率的提高；对黄姜萃余物进行液化糖化，得到的糖化醪压榨分离后得到淀粉糖液，利用该糖液可直接生产酒精或作为乳酸、酵母抽提物等的生产原料，使资源得以有效地综合利用。
具体实施例方式实施例I :
利用超声辅助乙醇连续逆流萃取生产黄姜皂素的工艺方法，具体步骤如下
I).将1000kg鲜黄姜(产地陕西省山阳县)采用转笼洗姜机进行清洗，得干净黄姜880kg，再用粉碎机粉碎至粒径5mm以下，打入发酵罐中保温35_40°C之间发酵48小时；2).将步骤I)中完成发酵的黄姜粉碎料输送到连续逆流超声提取机(济宁金百特工程机械有限公司生产)的进料装置中，开始进料的同时将体积百分比浓度为95%的乙醇由连续逆流超声提取机的排渣端输入到提取管内，合计加入乙醇1200L，在常温常压下，进行连续逆流超声萃取40分钟，得到黄姜萃余物和萃取液；
3).步骤2)中萃取完成后的的黄姜萃余物由排渣口进入连续逆流超声提取机的溶剂回收系统进行溶剂回收；步骤2)中萃取完成后的萃取液由连续逆流超声提取机的排液口排出；
4).将步骤3)中完成溶剂回收的黄姜萃余物输送至糖化罐中，加入适量水搅拌混匀后，加入酶活力为20000u/mL的耐高温α -淀粉酶O. 3kg，控制温度为95°C，进行淀粉液化30min，得到液化成熟醪；
5).将步骤4)得到的液化成熟醪降温至60°C，加入酶活力为100000u/mL的糖化酶
O.2kg，保温糖化4小时得到成熟糖化醪；
6).将步骤5)得到的成熟糖化醪进行压榨分离，得到糖化渣和淀粉糖液；
7).步骤3)中得到的萃取液经渣液分离器分离后输送到浓缩罐进行浓缩至原体积的20%，得到富含皂苷的萃取浓缩液，同时回收乙醇；
8).将步骤7)得到的萃取浓缩液进行酸催化水解，水解条件为体系酸浓度为0.9mol/L,反应温度为120°C，压力为O. 2 — O. 3MPa，水解时间为2. 5小时；得到的水解物进行过滤，得到的滤饼采用自来水洗涤至中性，再进行干燥得到皂素水解物；
9).将步骤8)得到的皂素水解物采用120号汽油提取，提取物干燥后，得到皂素。最终，得皂素8. 3kg，皂素收率0. 83%，皂素熔点196°C，副产还原糖浓度8. 1%的淀粉糖液 1360kg，废水量 680kg，COD 值 10000mg/L。实施例2:
利用超声辅助乙醇连续逆流萃取生产黄姜皂素的工艺方法，具体步骤如下 1).将1000kg鲜黄姜(产地湖北省郧西县)采用转笼洗姜机进行清洗，得干净黄姜880kg，再用粉碎机粉碎至粒径5mm以下，打入发酵罐中保温35_40°C之间发酵48小时；
2).将步骤I)中完成发酵的黄姜粉碎料输送到连续逆流超声提取机(由济宁金百特工程机械有限公司设计制造)的进料装置中，开始进料的同时将体积百分比浓度为95%的乙醇由连续逆流超声提取机的排渣端输入到提取管内，合计加入乙醇1200L，在常温常压下，进行连续逆流超声萃取40分钟,得到黄姜萃余物和萃取液；
3).步骤2)中萃取完成后的的黄姜萃余物由排渣口进入连续逆流超声提取机的溶剂回收系统进行溶剂回收；步骤2)中萃取完成后的萃取液由连续逆流超声提取机的排液口排出；
4).将步骤3)中完成溶剂回收的黄姜萃余物输送至糖化罐中，加入适量水搅拌混匀后，加入酶活力为20000u/mL的耐高温α -淀粉酶0. 3kg，控制温度为95°C，进行淀粉液化30min，得到液化成熟醪；
5.)将步骤4)得到的液化成熟醪降温至60°C，加入酶活力为100000u/mL的糖化酶
0.2kg，保温糖化4小时得到成熟糖化醪；
6).将步骤5)得到的成熟糖化醪进行压榨分离，得到糖化渣和淀粉糖液；
7).步骤3)中得到的萃取液经渣液分离器分离后输送到浓缩罐进行浓缩至原体积的20%，得到富含皂苷的萃取浓缩液，同时回收乙醇； 8).将步骤7)得到的萃取浓缩液进行酸催化水解，水解条件为体系酸浓度为0.9mol/L,反应温度为120°C，压力为O. 2 — O. 3MPa，水解时间为2. 5小时；得到的水解物进行过滤，得到的滤饼采用自来水洗涤至中性，再进行干燥得到皂素水解物；
9).将步骤8)得到的皂素水解物采用120号汽油提取，提取物干燥后，得到皂素。最终，得皂素8. Ikg,皂素收率O. 81%，皂素熔点196°C，副产还原糖浓度8. 0%的淀粉糖液 1300kg，废水量 650kg，COD 值 10000mg/L。
权利要求
1.利用超声辅助乙醇连续逆流萃取生产黄姜皂素的工艺方法，具体步骤如下 O.将鲜黄姜或干黄姜清洗后，粉碎至粒径5mm以下，保温35-40°C之间发酵48-72小时； 2).将发酵后的黄姜物料输送到连续逆流超声提取机的进料装置中，开始进料的同时将体积百分比浓度为75%-95%的乙醇由连续逆流超声提取机的排渣端输入到提取管内，其中乙醇用量每公斤黄姜加入1-1. 5升乙醇；在常温常压下，进行连续逆流超声萃取35-50分钟，得到黄姜萃余物和萃取液； 3).步骤2)中萃取完成后的的黄姜萃余物由排渣口进入连续逆流超声提取机的溶剂回收系统进行溶剂回收；步骤2)中萃取完成后的萃取液由连续逆流超声提取机的排液口排出； 4).将步骤3)中完成溶剂回收的黄姜萃余物输送至糖化罐中，加入适量水搅拌混匀后，按照黄姜萃余物重量的O. 03%-0. 05%加入酶活力为20000u/mL的耐高温α -淀粉酶，控制温度为90-100°C，进行淀粉液化，液化时间30-40min，得到液化成熟醪； 5).将步骤4)得到的液化成熟醪降温至55-65°C，按照黄姜萃余物重量的O.01%_0. 03%加入酶活力为100000u/mL的糖化酶，保温糖化4_5小时得到成熟糖化醪； 6).将步骤5)得到的成熟糖化醪进行压榨分离，得到糖化渣和淀粉糖液； 7).步骤3)中得到的萃取液经渣液分离器分离后输送到浓缩罐进行浓缩至原体积的20%-30%，得到富含皂苷的萃取浓缩液，同时回收乙醇； 8).将步骤7)得到的萃取浓缩液进行酸催化水解，水解条件为体系酸浓度为O.6-1. Omol/L，反应温度为120_130°C，压力为O. 2 - O. 3MPa，水解时间2-3小时，得到的水解物进行过滤，得到的滤饼采用自来水或碱水洗涤至中性，再进行干燥得到皂素水解物； 9).将步骤8)得到的皂素水解物采用120号汽油提取，提取物干燥后，得到皂素。
全文摘要
本发明提出了利用超声辅助乙醇连续逆流萃取生产黄姜皂素的工艺方法。其工艺流程如下将粉碎发酵后的黄姜进行超声辅助乙醇连续逆流萃取，得到的黄姜萃余物进行液化糖化，经分离后得到淀粉糖液；得到的萃取液经浓缩后，采用酸水解得到皂素水解物，再用汽油提得皂素。本工艺在有效提取皂素的同时，大幅减少了黄姜皂素生产的废水产生量，同时得到副产品淀粉糖液，实现了资源的综合利用。
文档编号C12P19/14GK102964420SQ20121048216
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月25日 优先权日2012年11月25日
发明者洪岩, 王理, 杜晓青, 鲁苗 申请人:竹溪创艺皂素有限公司