CN102002075A

CN102002075A - 一种从棉籽废水中提取棉籽糖的方法

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Publication number: CN102002075A
Application number: CN2009101017278A
Authority: CN
Inventors: 楼响瑜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-04-06

Abstract

本发明公布了一种从棉籽废水中提取棉籽糖的方法，方法包括以下步骤：对棉籽废水进行除蛋白、除杂预处理后，用聚合铝和活性炭对棉籽糖预处理液进行脱色，再在水溶液中进行结晶、重结晶，最终得高纯度棉籽糖结晶，其纯度在98％以上，结晶后残液经大孔树脂脱盐后，喷雾干燥得淡黄色棉籽糖粉，棉籽糖含量大于30％，两种产品棉籽糖总回收率85％以上。本发明利用棉籽加工所产生的废水，有效解决了废水的除杂和脱色问题，以水为溶剂结晶生产出高品质棉籽糖，工艺简捷、费用低廉，易于工业化生产。

Description

一种从棉籽废水中提取棉籽糖的方法

技术领域

本发明涉及一种提取棉籽糖的方法，特别涉及一种从棉籽废水中提取棉籽糖的方法。

技术背景

棉籽废水是在对棉籽进行提油、脱酚生产棉籽蛋白过程中产生的，也可以由热水或醇的水溶液浸提脱脂棉籽粕得到。棉籽废水通常是通过直接排放或用传统生化法处理。近几年来随着低聚糖产业的不断发展和人们对低聚糖功能及保健作用认识的不断深入，广大学者越来越重视对棉籽加工废料的综合利用，特别是对棉籽加工废水和脱脂棉籽粕的综合利用开发。

棉籽废水的固形物含量约为废水的0.5～3％，主要由糖类、棉籽蛋白、变性油脂及杂质组成，其中糖类主要由棉籽糖、水苏糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、木糖组成，占整个固形物的60％以上，因此是很好的提取棉籽糖的原料。

现有的从棉籽中提取棉籽糖的技术中，尚未有从棉籽废水中通过预处理、脱色、结晶、重结晶这一系列工序结合起来提取棉籽糖的报道，仅有从无腺体棉籽、脱脂棉籽粕通过其中的某道或其他不同工序来提取棉籽糖的报道，如(1)提取原料主要是无腺体棉籽和脱脂棉籽粕，张大煜等人(从无腺体棉籽中提取棉籽糖的研究，中国油脂，1996，5，7-9)公开了一种从无腺体棉籽中提取棉籽糖的工艺，首先用乙醇浸出无腺体脱脂棉籽粕，蒸馏浓缩乙醇浸出液，然后加入晶核进行结晶，再用乙醇进行多次重结晶，最终得含量97％以上的棉籽糖结晶，棉籽糖的提取率为58.8％；中国专利申请公开号CN200710014172.4公开了一种自棉籽粕中提取棉籽糖的方法，采用重量百分浓度为40-100％的甲醇浸出得棉籽糖粗料，将粗料用稀酸溶解后脱色，然后经浓缩后，多次重结晶处理得高纯度棉籽糖。(2)脱色方法主要以活性炭和树脂为主，梁立新等人(棉籽双液相萃取工艺中棉子糖提取液的脱色，食品发酵工业，2007，4，73-76)和金青哲等人(棉籽糖提取液的脱色与棉酚去除，中国油脂，2005，4，47-49)公开了一种将粉末活性炭加入装有棉籽糖提取液的釜式反应器中静态脱色的方法，脱色完成后，分离活性炭得脱色液；中国专利公开号CN101367845A公开了一种棉籽糖提取液的脱色方法，将棉籽糖液通过装有颗粒活性炭、非极性吸附树脂或弱极性吸附树脂的固定床吸附柱以除去棉酚等色素，最后用60～75％乙醇再生吸附柱。(3)结晶溶剂主要是在醇溶液中进行，中国专利公开号CN101367847A公开了一种高纯度棉籽糖的结晶制备方法，采用醇的水溶液作为结晶剂，以小粒棉籽糖作为晶种诱导结晶，养晶2～24小时后，经过滤干燥得高纯度棉籽糖。

以上方法及工艺存在的主要问题有：(1)单纯以脱脂棉籽粕来生产棉籽糖，提取后大量的湿粕需要烘干回收溶剂，增加了能量的损耗；(2)单纯以活性炭脱色无法达到理想的脱色效果，而结合树脂吸附分离又增加了有机溶剂的使用和树脂的再生步骤，损耗大，操作复杂；(3)以醇溶液为结晶剂，由于棉籽糖溶解度降低，醇使用量大，回收成本增高，且设备要求高，因此不适于工业化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供了一种改进了的自棉籽中提取棉籽糖的方法。本方法简单有效地解决棉籽糖提取液的脱色问题，并以水溶液作为结晶剂得到与以醇溶液为结晶剂同样品质的棉籽糖结晶，操作简单，成本低廉，同时合理利用了棉籽加工工艺产生的废水。

一种从棉籽废水中提取棉籽糖的方法，包括以下步骤：

(1)预处理：

将棉籽废水加热至70～80℃，调节PH值至4～5.3，加入3～5％氯化钙，保持20～40min后，加入硅藻土，板框过滤后，得预处理液，将预处理液在40～80℃下真空浓缩至固形物含量为20～35％，得棉籽糖液；

所述的氯化钙是为去除废水中含有的可溶性蛋白，通过加入氯化钙加热可使蛋白变性沉出；减压浓缩是为了保证液体中的棉籽糖免受高温加热的破坏，而在真空度为-0.09Mpa～-0.05Mpa的条件下，40～80℃温度下进行浓缩。

(2)脱色：

向步骤(1)得到的棉籽糖液中加入脱色剂A，调节PH值至6～8，搅拌30～60min，静置30～60min后离心过滤，得一次脱色液。

所述的脱色剂A为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硅酸铝或明矾，糖液中大量酚类色素的存在不但会影响最终产品的颜色，而且会导致结晶困难，因此是必须去除的，利用聚合铝或明矾在水中水解所产生的絮凝作用，以及所产生阳离子对色素的中和作用，可除去糖液中的色素，同时对糖液起澄清作用。

将一次脱色液加热到60～80℃，调节PH值至6～6.5后，按溶液体积的0.1～5％加入粉末活性炭，搅拌1～3h，过滤，得棉籽糖脱色液。

所述过滤为板框过滤，过滤时滤布的目数为800目，为保证活性炭的充分脱除，进行1～2次重过滤。

(3)结晶：

将步骤(2)得到的棉籽糖脱色液减压浓缩至固形物含量为55％～65％，降温至-5～10℃，保持5～15h，离心分离，得棉籽糖结晶粗品，此粗品棉籽糖纯度为66～96％，离心后残液经大孔树脂脱盐后，喷雾干燥得棉籽糖粉。

所述棉籽糖粉指由棉籽糖、水苏糖、蔗糖、木糖组成的淡黄色粉末；喷雾干燥采用离心式雾化器，进口温度为125～150℃，出口为60～80℃，转速为14000～21000r/min。

(4)重结晶：

将步骤(3)所得棉籽糖结晶粗品溶解在60～80℃的水中，得固形物含量为43～60％的结晶体系，经一段降温，按0.01～0.49％接入80～100目的结晶棉籽糖作为晶核诱导结晶，二段降温后，离心分离，30～50℃常压干燥得成品棉籽糖，离心后残液返回步骤(3)结晶。

所述的一段降温指以0.3～0.5℃/min的速率，在搅拌下，将结晶体系从60～80℃降至38～45℃；二段降温指以0.01～0.1℃/min的速率，在搅拌下，将结晶体系从38～45℃降至18～30℃。

步骤(3)或(4)所述的离心分离，离心所用滤布为80～200目，为保证残液充分去除，且产品不损失，离心时用-5～10℃的冰水对滤得产品进行冲洗。

与现有技术相比本发明的有益效果是：本方法工艺路线短，操作简单，对设备要求低；过程脱色、结晶和重结晶均不涉及有机溶剂，生产成本降低；充分利用了棉籽加工产生的废水，避免了棉粕的再次烘干；本方法所得棉籽糖产品品质好，生产成本低，易于大规模工业化生产。

附图说明

图1为本发明的工艺流程路线图

具体实施方式

下面，通过实施实例来详细说明发明的内容，但本发明并不限定于此。

(1)取废水200L，经测固形物含量为3.3％，将其加热到约75℃，用盐酸调节PH值至4.4，边搅拌边加入0.64Kg氯化钙，保持此温度约30min后加入0.2Kg硅藻土，板框过滤后得预处理液178L；控制真空度在-0.07Mpa下，约75℃温度将预处理液进行浓缩，得棉籽糖液16.4L，测得固形物浓度为26.7％。

(2)以氧化钙调节PH至6.5后，加入聚合铝，此时温度为64℃，搅拌约40min后，静置30min，离心分离，得滤液15.1L，将此过滤液加热至75℃，用盐酸将溶液PH值调至3.4，加入0.25Kg粉末活性碳，搅拌2h时候，以800目滤布板框过滤脱色液2遍得澄清的棉籽糖脱色液。

(3)将(2)步所得的脱色液真空浓缩至固形物含量为56％，得浓缩液7.4L，以自来水冷却至约30℃后，将液体放入4℃冰柜，待温度降至7℃左右后，稍加搅拌，然后保持此温度13h，以100目滤布离心结晶液，并用冰水冲洗后，得湿的棉籽糖结晶粗品2.3Kg，测得水分为32％，HPLC测定此粗品纯度为84％，过滤液即残液经大孔树脂脱盐后，喷雾干燥得棉籽糖粉2.6Kg，测得棉籽糖含量为36％。

(4)将步骤(3)得到的2.3Kg溶入0.83L水中，得结晶体系，测得固形物浓度为49％，体积为3.3L，在20r/min的搅拌速率下，经60～44℃，降温速率为0.45℃/min的一段降温后，加入1.1g粒度为100目的结晶棉籽糖，再在同样搅拌速率下将结晶体系以0.03℃/min的降温速率，由44℃降至26℃，然后按步骤(3)同样的操作进行结晶液的离心，离心液混入下一循环的步骤(3)，滤得的棉籽糖结晶在40℃下干燥5h后，称重为1.01Kg，检测纯度为98.6％。

Claims

1.一种从棉籽废水中提取棉籽糖的方法，它包括如下步骤：

(1)预处理：

将棉籽废水加热至70～80℃，调节PH值至4～5.3，加入氯化钙，保持20～40min后，加入硅藻土，板框过滤，得预处理液；

将预处理液在40～80℃下真空浓缩至固形物含量为20～35％，得棉籽糖液；

所述的减压浓缩是在真空度为-0.09Mpa～-0.05Mpa下进行的；

(2)脱色：

向步骤(1)得到的棉籽糖液中加入脱色剂A，调节PH值至6～8，搅拌30～60min，静置，过滤，得一次脱色液；

所述的脱色剂A为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硅酸铝或明矾；

将一次脱色液加热到60～80℃，调节PH值至3～4，加入粉末活性炭，搅拌1～3h，过滤，得棉籽糖脱色液；

(3)结晶：

将步骤(2)得到的棉籽糖脱色液减压浓缩至固形物含量为55％～65％，降温至-5～10℃，保持5～15h，离心分离，得棉籽糖结晶粗品，离心后残液经大孔树脂脱盐后，喷雾干燥得棉籽糖粉；

所述棉籽糖粉指由棉籽糖、水苏糖、蔗糖、木糖组成的淡黄色粉末；

(4)重结晶：

将步骤(3)所得棉籽糖结晶粗品溶解在60～80℃的水中，得固形物含量为43～60％的结晶体系，经一段降温，接入晶核，二段降温后，离心分离，常压干燥，得成品棉籽糖，离心后残液返回步骤(3)结晶；

所述的一段降温指以0.3～0.5℃/min的速率，在搅拌下，将结晶体系从60～80℃降至38～45℃；

所述的二段降温指以0.01～0.1℃/min的速率，在搅拌下，将结晶体系从38～45℃降至18～30℃。

2.根据权利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于：所述的氯化钙的添加量为棉籽废水的0.3～0.5％。

3.根据权利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于：所述棉籽糖结晶粗品中棉籽糖的纯度为66～96％。

4.根据权利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于：所述的晶核是指80～100目的结晶棉籽糖，接入量为0.01～0.49％。

5.根据权利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于：步骤(3)或(4)所述的离心分离是在-5～10℃的水冲洗下进行的，所用滤布目数为80～200目。

6.根据权利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于：步骤(4)所述的结晶体系的固形物含量为45～58％。