CN101333552B - 一种酸酶法预水解黄姜生产薯蓣皂素联产葡萄糖的工艺 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种酸酶法预水解黄姜生产薯蓣皂素联产葡萄糖的工艺

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。

背景技术

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COD＞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。皂甙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COD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50～60℃，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；(超滤膜截留分子量(molecular weight cut-off-MWCO)的单位以数学公式表示称之道尔顿(Dalton)，即氧原子的1/16＝1.65×10^-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0.4～3mol/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。

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℃左右，加氢氧化钠溶液，调pH至4.8～5.0，加复合酶0.75g，在55～60℃下反应8h得糖化浆料。糖化浆料离心分离，离心液在55～60℃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℃。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60℃左右，加入氢氧化钠，调节pH值为4.8～5.0，加入复合酶20g，58℃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，膜浓缩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0.15MPa，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℃。水解原液0.9M³，COD含量为35000mg/L。

Claims (1)

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，浆料固形物按重量比含量为14～30％；

(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，其中糖化酶用量相对于底物为300单位/克，纤维素复合酶用量相对于底物为10～50单位/克，其中按单位配比，纤维素酶∶半纤维素酶∶果胶酶＝6∶1∶1；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。