專利名稱：利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)藥品原藥制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆
流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的工藝方法。
背景技術(shù)：
從黃姜中可以提取皂素、以皂素為原料可以生產(chǎn)一系列的醫(yī)藥中間體并最終生產(chǎn)出甾體激素類藥物。留體激素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用是半個(gè)多世紀(jì)以來藥學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展之一，藥物品種達(dá)292種之多，在國內(nèi)外臨床醫(yī)藥上廣為應(yīng)用，是醫(yī)療領(lǐng)域必不可少的藥品門類。 在我國，含薯蕷皂素的植物主要有黃姜和穿地龍等。穿地龍?jiān)硭睾恐挥悬S姜的一半，且生長周期比黃姜長。因此，黃姜成為我國生產(chǎn)留體激素藥物的最主要的藥源植物。黃姜皂素的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，先將黃姜清洗粉碎后進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后的物料直接用硫酸或鹽酸加熱水解，得到的水解物用水洗滌至中性，再將水解物干燥，最后用汽油提取得到皂素。其流程為黃姜-清洗-粉碎-發(fā)酵-酸水解-洗滌-干燥-提取-結(jié)晶-皂素。黃姜皂素的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝操作比較簡單，但由于發(fā)酵后的物料全部參與了酸水解反應(yīng)，使傳統(tǒng)工藝存在三個(gè)主要問題(I).污染嚴(yán)重，每生產(chǎn)一噸皂素產(chǎn)生800-1000噸廢水，且廢水濃度高，其廢水的COD平均濃度高達(dá)30000-50000mg/L ；(2).酸用量大，噸皂素消耗硫酸15-20噸；(3).資源綜合利用率低，黃姜中含有的大量淀粉沒有得以利用。目前國內(nèi)就黃姜皂素的清潔生產(chǎn)和資源綜合利用等開展了一些有益的探索，也積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。陜西西北植物所提出“分離法制取薯蕷皂素新工藝”，其主要步驟為先從黃姜中分離出淀粉漿，再進(jìn)行稀酸水解使淀粉糖化，分離后得到糖液和糖渣，糖渣用于提取皂素，糖液用于發(fā)酵生產(chǎn)皂苷。但據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，該工藝在淀粉水洗分離中皂甙的流失會影響皂素得率，而且水處理量大，目前仍未得到推廣。湖北芳通藥業(yè)股份有限公司申請了 “微波破壁及醇提與油提技術(shù)聯(lián)用生產(chǎn)薯蕷皂素的工藝方法”，該方法將粉碎后的物料進(jìn)行微波輻照，使物料溫度達(dá)到100°c時(shí)，繼續(xù)輻射30-40分鐘；再用物料重量2-3倍的甲醇或乙醇對物料回流提取6-8小時(shí)；過濾后棄去濾渣，將濾液濃縮至近干，得醇提液；醇提液加入淀粉酶酶解72-120小時(shí)；將酶解液進(jìn)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。該方法能耗相對較高，設(shè)備要求高，溶劑消耗量大，工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)并不理想。另外有人提出淀粉分離法，在水解前采用物理方法分離得到淀粉和纖維，其存在皂素流失、預(yù)處理能耗大、洗水量大、皂苷層濃縮困難等不足?？傊M管目前在黃姜皂素清潔生產(chǎn)的部分環(huán)節(jié)有了一些研究和報(bào)道，但大多存在不足。目前，尚未見利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的有關(guān)工藝公開
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的工藝方法，該工藝方法能大幅減少廢水產(chǎn)生量，降低硫酸用量，同時(shí)提高皂素收率和資源綜合利用率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的工藝方法，具體步驟如下
O.將鮮黃姜或干黃姜清洗后，粉碎至粒徑5mm以下，保溫35-40°C之間發(fā)酵48-72小
時(shí)；
2).將發(fā)酵后的黃姜物料輸送到連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的進(jìn)料裝置中，開始進(jìn)料的同時(shí)將體積百分比濃度為75%-95%的乙醇由連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的排渣端輸入到提取管內(nèi)，其中乙醇用量每公斤黃姜加入1-1. 5升乙醇；在常溫常壓下，進(jìn)行連續(xù)逆流超聲萃取35-50分鐘，得到黃姜萃余物和萃取液；
3).步驟2)中萃取完成后的的黃姜萃余物由排渣口進(jìn)入連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的溶劑回收系統(tǒng)進(jìn)行溶劑回收；步驟2)中萃取完成后的萃取液由連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的排液口排出；
4).將步驟3)中完成溶劑回收的黃姜萃余物輸送至糖化罐中，加入適量水?dāng)嚢杌靹蚝?，按照黃姜萃余物重量的O. 03%-0. 05%加入酶活力為20000u/mL的耐高溫α -淀粉酶，控制溫度為90-100°C，進(jìn)行淀粉液化，液化時(shí)間30-40min，得到液化成熟醪；
5).將步驟4)得到的液化成熟醪降溫至55-65°C，按照黃姜萃余物重量的O.01%_0. 03%加入酶活力為100000u/mL的糖化酶，保溫糖化4_5小時(shí)得到成熟糖化醪；
6).將步驟5)得到的成熟糖化醪進(jìn)行壓榨分離，得到糖化渣和淀粉糖液；
7).步驟3)中得到的萃取液經(jīng)渣液分離器分離后輸送到濃縮罐進(jìn)行濃縮至原體積的20%-30%，得到富含皂苷的萃取濃縮液，同時(shí)回收乙醇；
8).將步驟7)得到的萃取濃縮液進(jìn)行酸催化水解，水解條件為體系酸濃度為
0.6-1. 0mol/L，反應(yīng)溫度為120_130°C，壓力為0. 2 - 0. 3MPa，水解時(shí)間2-3小時(shí)，得到的水解物進(jìn)行過濾，得到的濾餅采用自來水或堿水洗滌至中性，再進(jìn)行干燥得到皂素水解物；
9).將步驟8)得到的皂素水解物采用120號汽油提取，提取物干燥后，得到皂素。本發(fā)明的有益效果是在酸水解之前對發(fā)酵后黃姜進(jìn)行超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取，得到富含皂苷的萃取濃縮液，對萃取濃縮液進(jìn)行水解得到皂素，大幅度減少了參與酸水解的物料量，從而在源頭大幅消減了廢水的產(chǎn)生量；超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取使得乙醇溶劑用量減少，萃取時(shí)間大幅縮短；酸水解物料量的減少，使得酸消耗量減少，同時(shí)水解條件更易于控制，有利于皂素收率的提高；對黃姜萃余物進(jìn)行液化糖化，得到的糖化醪壓榨分離后得到淀粉糖液，利用該糖液可直接生產(chǎn)酒精或作為乳酸、酵母抽提物等的生產(chǎn)原料，使資源得以有效地綜合利用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的工藝方法，具體步驟如下
I).將1000kg鮮黃姜(產(chǎn)地陜西省山陽縣)采用轉(zhuǎn)籠洗姜機(jī)進(jìn)行清洗，得干凈黃姜880kg，再用粉碎機(jī)粉碎至粒徑5mm以下，打入發(fā)酵罐中保溫35_40°C之間發(fā)酵48小時(shí)；2).將步驟I)中完成發(fā)酵的黃姜粉碎料輸送到連續(xù)逆流超聲提取機(jī)(濟(jì)寧金百特工程機(jī)械有限公司生產(chǎn))的進(jìn)料裝置中，開始進(jìn)料的同時(shí)將體積百分比濃度為95%的乙醇由連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的排渣端輸入到提取管內(nèi)，合計(jì)加入乙醇1200L，在常溫常壓下，進(jìn)行連續(xù)逆流超聲萃取40分鐘，得到黃姜萃余物和萃取液；
3).步驟2)中萃取完成后的的黃姜萃余物由排渣口進(jìn)入連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的溶劑回收系統(tǒng)進(jìn)行溶劑回收；步驟2)中萃取完成后的萃取液由連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的排液口排出；
4).將步驟3)中完成溶劑回收的黃姜萃余物輸送至糖化罐中，加入適量水?dāng)嚢杌靹蚝?，加入酶活力?0000u/mL的耐高溫α -淀粉酶O. 3kg，控制溫度為95°C，進(jìn)行淀粉液化30min，得到液化成熟醪；
5).將步驟4)得到的液化成熟醪降溫至60°C，加入酶活力為100000u/mL的糖化酶
O.2kg，保溫糖化4小時(shí)得到成熟糖化醪；
6).將步驟5)得到的成熟糖化醪進(jìn)行壓榨分離，得到糖化渣和淀粉糖液；
7).步驟3)中得到的萃取液經(jīng)渣液分離器分離后輸送到濃縮罐進(jìn)行濃縮至原體積的20%，得到富含皂苷的萃取濃縮液，同時(shí)回收乙醇；
8).將步驟7)得到的萃取濃縮液進(jìn)行酸催化水解，水解條件為體系酸濃度為0.9mol/L,反應(yīng)溫度為120°C，壓力為O. 2 — O. 3MPa，水解時(shí)間為2. 5小時(shí)；得到的水解物進(jìn)行過濾，得到的濾餅采用自來水洗滌至中性，再進(jìn)行干燥得到皂素水解物；
9).將步驟8)得到的皂素水解物采用120號汽油提取，提取物干燥后，得到皂素。最終，得皂素8. 3kg，皂素收率0. 83%，皂素熔點(diǎn)196°C，副產(chǎn)還原糖濃度8. 1%的淀粉糖液 1360kg，廢水量 680kg，COD 值 10000mg/L。實(shí)施例2:
利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的工藝方法，具體步驟如下 1).將1000kg鮮黃姜(產(chǎn)地湖北省鄖西縣)采用轉(zhuǎn)籠洗姜機(jī)進(jìn)行清洗，得干凈黃姜880kg，再用粉碎機(jī)粉碎至粒徑5mm以下，打入發(fā)酵罐中保溫35_40°C之間發(fā)酵48小時(shí)；
2).將步驟I)中完成發(fā)酵的黃姜粉碎料輸送到連續(xù)逆流超聲提取機(jī)(由濟(jì)寧金百特工程機(jī)械有限公司設(shè)計(jì)制造)的進(jìn)料裝置中，開始進(jìn)料的同時(shí)將體積百分比濃度為95%的乙醇由連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的排渣端輸入到提取管內(nèi)，合計(jì)加入乙醇1200L，在常溫常壓下，進(jìn)行連續(xù)逆流超聲萃取40分鐘,得到黃姜萃余物和萃取液；
3).步驟2)中萃取完成后的的黃姜萃余物由排渣口進(jìn)入連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的溶劑回收系統(tǒng)進(jìn)行溶劑回收；步驟2)中萃取完成后的萃取液由連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的排液口排出；
4).將步驟3)中完成溶劑回收的黃姜萃余物輸送至糖化罐中，加入適量水?dāng)嚢杌靹蚝?，加入酶活力?0000u/mL的耐高溫α -淀粉酶0. 3kg，控制溫度為95°C，進(jìn)行淀粉液化30min，得到液化成熟醪；
5.)將步驟4)得到的液化成熟醪降溫至60°C，加入酶活力為100000u/mL的糖化酶
0.2kg，保溫糖化4小時(shí)得到成熟糖化醪；
6).將步驟5)得到的成熟糖化醪進(jìn)行壓榨分離，得到糖化渣和淀粉糖液；
7).步驟3)中得到的萃取液經(jīng)渣液分離器分離后輸送到濃縮罐進(jìn)行濃縮至原體積的20%，得到富含皂苷的萃取濃縮液，同時(shí)回收乙醇； 8).將步驟7)得到的萃取濃縮液進(jìn)行酸催化水解，水解條件為體系酸濃度為0.9mol/L,反應(yīng)溫度為120°C，壓力為O. 2 — O. 3MPa，水解時(shí)間為2. 5小時(shí)；得到的水解物進(jìn)行過濾，得到的濾餅采用自來水洗滌至中性，再進(jìn)行干燥得到皂素水解物；
9).將步驟8)得到的皂素水解物采用120號汽油提取，提取物干燥后，得到皂素。最終，得皂素8. Ikg,皂素收率O. 81%，皂素熔點(diǎn)196°C，副產(chǎn)還原糖濃度8. 0%的淀粉糖液 1300kg，廢水量 650kg，COD 值 10000mg/L。
權(quán)利要求
1.利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的工藝方法，具體步驟如下 O.將鮮黃姜或干黃姜清洗后，粉碎至粒徑5mm以下，保溫35-40°C之間發(fā)酵48-72小時(shí)； 2).將發(fā)酵后的黃姜物料輸送到連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的進(jìn)料裝置中，開始進(jìn)料的同時(shí)將體積百分比濃度為75%-95%的乙醇由連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的排渣端輸入到提取管內(nèi)，其中乙醇用量每公斤黃姜加入1-1. 5升乙醇；在常溫常壓下，進(jìn)行連續(xù)逆流超聲萃取35-50分鐘，得到黃姜萃余物和萃取液； 3).步驟2)中萃取完成后的的黃姜萃余物由排渣口進(jìn)入連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的溶劑回收系統(tǒng)進(jìn)行溶劑回收；步驟2)中萃取完成后的萃取液由連續(xù)逆流超聲提取機(jī)的排液口排出； 4).將步驟3)中完成溶劑回收的黃姜萃余物輸送至糖化罐中，加入適量水?dāng)嚢杌靹蚝?，按照黃姜萃余物重量的O. 03%-0. 05%加入酶活力為20000u/mL的耐高溫α -淀粉酶，控制溫度為90-100°C，進(jìn)行淀粉液化，液化時(shí)間30-40min，得到液化成熟醪； 5).將步驟4)得到的液化成熟醪降溫至55-65°C，按照黃姜萃余物重量的O.01%_0. 03%加入酶活力為100000u/mL的糖化酶，保溫糖化4_5小時(shí)得到成熟糖化醪； 6).將步驟5)得到的成熟糖化醪進(jìn)行壓榨分離，得到糖化渣和淀粉糖液； 7).步驟3)中得到的萃取液經(jīng)渣液分離器分離后輸送到濃縮罐進(jìn)行濃縮至原體積的20%-30%，得到富含皂苷的萃取濃縮液，同時(shí)回收乙醇； 8).將步驟7)得到的萃取濃縮液進(jìn)行酸催化水解，水解條件為體系酸濃度為O.6-1. Omol/L，反應(yīng)溫度為120_130°C，壓力為O. 2 - O. 3MPa，水解時(shí)間2-3小時(shí)，得到的水解物進(jìn)行過濾，得到的濾餅采用自來水或堿水洗滌至中性，再進(jìn)行干燥得到皂素水解物； 9).將步驟8)得到的皂素水解物采用120號汽油提取，提取物干燥后，得到皂素。
全文摘要
本發(fā)明提出了利用超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取生產(chǎn)黃姜皂素的工藝方法。其工藝流程如下將粉碎發(fā)酵后的黃姜進(jìn)行超聲輔助乙醇連續(xù)逆流萃取，得到的黃姜萃余物進(jìn)行液化糖化，經(jīng)分離后得到淀粉糖液；得到的萃取液經(jīng)濃縮后，采用酸水解得到皂素水解物，再用汽油提得皂素。本工藝在有效提取皂素的同時(shí)，大幅減少了黃姜皂素生產(chǎn)的廢水產(chǎn)生量，同時(shí)得到副產(chǎn)品淀粉糖液，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。
文檔編號C12P19/14GK102964420SQ20121048216
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月25日
發(fā)明者洪巖, 王理, 杜曉青, 魯苗 申請人:竹溪?jiǎng)?chuàng)藝皂素有限公司