CN107417763A - 一种采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺 - Google Patents

Abstract

一种采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，属于皂素提取技术领域。其特征在于：包括如下步骤：（1）将黄姜干料粉碎；（2）将筛分后的物料与低分子醇混合并搅拌成匀浆；（3）将匀浆升温后送入陶瓷膜萃取装置内萃取；（4）向浓缩后的混合液内加入酸液水解，并对水解后的固液混合物压滤、烘干得到水解物；（5）将水解物与石油醚混合，送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并对萃取后的混合液结晶分离，得皂素结晶物；（6）将步骤（4）中的酸解废水加入石灰水中和，然后脱色分离并浓缩结晶，得鼠李糖。本采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺实现了皂素绿色清洁化生产，生产过程产生的酸解废水不到传统工艺的5%，提高皂素收率30%以上。

Description

一种采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺

技术领域

一种采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，属于皂素提取技术领域。

背景技术

黄姜是提取皂素最理想的原料。各种甾体激素类药物主要以薯蓣皂甙元（皂素）为原料半合成的。中国和墨西哥是世界上皂素出口最大的国家。由于提取皂素的原料缺乏，制约了皂素工业的发展，皂素生产量逐渐下降，市场需求一直处于畅销不衰的势头，需求量逐年上升，价格也连续上扬，而我国的加工企业大多处于停产或半停产状态，造成这种现象主要原因是黄姜原料的严重缺乏和国家对皂素环保治理力度的加大，皂素生产成本加大皂素生产厂家的效益急剧下降。皂素产品市场严重供需失衡。

皂素是合成甾体激素类药物的前体，目前，我国皂素生产的植物源主要为：盾叶薯蓣（黄姜）和穿龙薯蓣(穿地龙)。我国皂素生产企业多集中在陕西商洛、安康，湖北十堰、郧西等地，以黄姜资源生产为主。黄姜的根状茎含1.10~16.15%的薯蓣皂苷等甾体皂苷类成分、40%左右的淀粉、50%的纤维素以及一些水溶性苷类、生物碱类、黄酮苷类、强心苷类、生物碱、单宁、色素等化学成分。皂苷经酸解去除糖基得到皂素。目前大多数皂素生产厂家仍然采用的是传统工艺，主要是通过发酵-酸解-提取工艺生产皂素。根据黄姜中的薯蓣皂苷在酸性溶液中其C3位上的糖类会发生水解反应，生成皂素和各种碳链糖分，同时植物中90%以上的纤维素和淀粉也会水解转变为单糖、低聚糖和高聚糖等糖类，未水解的木质素和纤维素变为废渣。游离出来的皂素，利用它不溶于水而溶于有机溶剂的性质，用丙酮、石油醚、以及汽油等有机溶剂可把它萃取出来。该工艺应用于工业生产主要存在三大不足：第一，生产中产生大量废水和废渣，排放后环境污染的问题严重。第二，皂素的收率较低，主要是因为：（1）黄姜原料全部参与水解，薯预皂苷被严密的植物组织包裹，干扰了薯蓣皂苷的水解。（2）是C3位上结合的歧链糖基产生了位阻，使水解不完全。（3）是薯预皂苷在黄姜细胞中与细胞壁贴合较紧，对酸相对稳定，很难水解。第三，对黄姜中的其他成分，如40%的淀粉和50%的纤维素没有经济有效的利用起来，致使造成严重的资源浪费和环境污染。其中最为严重的是水污染问题，随着近年来人们环保意识的增强以及南水北调工程的实施，黄姜加工企业的污水污染问题成为社会关注的焦点。据了解，我国目前皂素行业产能4000多吨，85%以上的皂素加工企业集中于湖北、陕西、河南3省，处于南水北调中线工程水源地敏感地区。皂素生产包括硫酸法和盐酸法两种工艺，每生产1吨皂素需鲜黄姜130~180吨、盐酸（35%）15~20吨、硫酸12吨，平均排放废水500吨以上、黄姜废渣10吨。

经过皂素工作者和科研人员的不懈努力，薯蓣皂素清洁生产之路也取得了可喜的进步。湖北芳通药业通过醇提皂苷然后酸水解生产皂素的新工艺，即醇提工艺，就极大地缩减了水解废酸水的产出量，为低成本、彻底解决皂素水污染创造了条件。然而，这些工艺均在生产成本上高于传统工艺，至今未能完全转化为生产力。

醇提工艺具有以下优点：

1、通过低分子醇提取黄姜粉末，得到所用黄姜5~8%的总皂苷，然后对总皂苷进行水解，由于酸解原料总量的减少以及排除了黄姜淀粉、纤维素等成分对酸解反应的影响，新工艺较传统工艺用酸量大大降低，酸解废酸水产生量小于20吨，是传统工艺的1/30~1/20，COD总量减少。

2、由于淀粉和纤维素不溶于低分子醇，淀粉和纤维素作为料渣分离出来（淀粉含量超过40%），可以作为饲料、有机肥、生物质燃料，亦或进一步提取黄姜淀粉、生物质乙醇。

3、酸解废水经过脱酸、脱色、脱除葡萄糖，可生产出鼠李糖。

4、酸解产生的水解物皂素含量高（≥40%），减轻了后续皂素提纯的负荷。

5、相比传统工艺，皂素收率提高，节省原材料20%~25%。

醇提工艺优先对黄姜干料粉碎后加入酸进行水解反应，水解反应完成后再进行皂素的萃取。低分子醇萃取皂苷需加温提取，皂苷醇提液需蒸发脱溶，渣料中的溶剂需烘干脱溶，以上三项需消耗大量蒸汽。皂苷连续萃取过程以及渣料的挤渣、脱溶增加了电力消耗。皂苷醇提液中溶剂的回收、渣料中溶剂的回收以及醇提过程醇自由气体的蒸发，均会产生醇的损耗。酸水解皂苷得到的水解物粒度细，达到300目左右，常规皂素精制提取设备难提取。以上因素，导致了皂素醇提工艺比传统工艺的成本高、提取难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种皂素收率高、耗能低、污染物排放少的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将黄姜干料粉碎，并通过100目筛分；

（2）将筛分后的物料与低分子醇混合并搅拌成匀浆；

（3）将匀浆升温后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并将萃取后的提取液浓缩至流浸膏状态；

（4）向浓缩后的混合液内加入酸液水解，并对水解后的固液混合物压滤、烘干得到水解物；

（5）将水解物与石油醚混合，搅拌成匀浆后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并对萃取后的混合液结晶分离，得皂素结晶物；

（6）将步骤（4）中的酸解废水加入石灰水中和，然后脱色分离并浓缩结晶，得鼠李糖。

优选的，步骤（2）中所述的低分子醇为甲醇或乙醇。

优选的，步骤（2）中所述的物料与低分子醇的质量比为1:2~5。

优选的，步骤（3）中所述的匀浆的温度低于低分子醇的沸点。

优选的，步骤（4）所述的酸液为1mol/L的硫酸水溶液，且加入的硫酸水溶液的质量为步骤（1）中黄姜干料质量的0.4~0.5倍。

优选的，向步骤（4）所述的混合液加入酸液后升温，回收低分子醇，然后进行保压操作，且保压的压力为0.08MPa，保压的温度为105~110℃，保压时间为4h，完成水解反应。

优选的，步骤中所述的水解物与石油醚的质量比为1:.3~5。

优选的，步骤或步骤中所述的陶瓷膜萃取装置包括提取罐、循环泵以及陶瓷膜，提取罐的底部通过循环管与陶瓷膜的进料端连通，循环泵设置在循环管上，陶瓷膜的固液混合物出口通过回料管与提取罐的上部连通，陶瓷膜的提取液出口通过回液管与提取罐上部连通。

优选的，所述的陶瓷膜萃取装置有串联设置的多级，且陶瓷膜萃取装置的回液管与上级陶瓷膜萃取装置的提取罐的上部连通，每级陶瓷膜萃取装置的提取罐均连接有进料管，每级陶瓷膜萃取装置的陶瓷膜的提取液出口均连接有出液管，出液管上设有出液阀，回液管上设有回液阀。

优选的，所述的循环管上连接有用于调节固液混合物温度的换热器。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、本采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺用低分子醇作为萃取溶剂结合陶瓷膜萃取装置提取皂苷并生产皂素，实现了皂素绿色清洁化生产，生产过程产生的酸解废水不到传统工艺的5%，提高皂素收率30%以上，由于对有效成分提取后在进行水解反应并分离，降低了水解用酸液的量，也减少了分离时的蒸汽用量，每吨皂素低分子醇蒸发量小于20吨，石油醚蒸发量小于15吨，极大减少了溶剂萃取工艺带来的溶剂损耗问题，同时节省了蒸汽资源，大大降低了生产成本。

2、由于甲醇与水是非共沸体系，蒸发浓缩过程无需将甲醇全部回收，利用酸解过程的升温加热过程，回收残余甲醇，既节省了蒸汽，又提高了蒸发浓缩的效率，且皂苷在甲醇中的溶解度大，可任意比例溶解，通过陶瓷膜连续逆流萃取，提取液中皂苷浓度达到15~20%，近饱和状态，折合每生产一吨皂素，甲醇浓缩蒸发量只有18~20吨，极大地节省了蒸汽用量

3、物料与低分子醇的质量比为1:2~5，从而能够使物料形成流体状，方便物料的输送和添加。

4、匀浆的升温能够提高有效成分的萃取速度，且匀浆的温度低于低分子醇的沸点，从而避免萃取过程中低分子醇沸腾。

5、通过保压和升温，保证了水解物完全水解，提高了皂素的出率，且水解速度快。

6、陶瓷膜萃取装置实现了黄姜干料的超微粉物料的萃取，最大程度地提高了皂苷的收率，节约了植物资源，提取液分离精度达到25纳米，完全澄清，省去了其他提取设备繁重的提取液分离程序，有利于后续工艺的加工，并且由于循环泵的剪切作用以及物料与陶瓷膜之间的摩擦剪切，对物料进行了粉碎，因此只需粉碎至100目的粒度，即细粉程度，就能达到超微粉提取的效果，即循环泵和陶瓷膜的作用下，物料会被粉碎至200~300目，通过运行过程中的“二次粉碎”功能，超微粉碎成本高、产能小的问题也迎刃而解，降低了粉碎成本。

7、陶瓷膜萃取装置有串联设置的多级，实现了连续的萃取，最大程度地提高了植物有效成分的收率，节约了植物资源，可实现全系统的自动化控制以及产品质量控制，可实现单支陶瓷膜管的组合，亦可以完成多只陶瓷膜管的组合，生产规模随意控制。因此，超微粉物料的陶瓷膜连续萃取工艺既能实现大产量、规模化生产，又能满足小批量以及复方药物的连续化生产，此外设备结构紧凑，占地面积小，既可以单组装备独立运行，又可以跨组连接，维修、使用十分的便利。

8、由于循环泵在输送物料时对物料存在剪切作用，且陶瓷膜与物料之间的摩擦也对物料产生剪切作用，因此会导致物料和萃取剂的温度升高，换热器能够使提取罐内的物料和萃取剂维持恒温，即避免了温度过高导致溶剂挥发，又能使物料在适宜的温度下萃取，从而提高了萃取速度。

附图说明

图1为采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺的工艺路线图。

图2为植物超微粉提取装置的结构示意图。

图3为喷头的剖视示意图。

图4为挡液板的俯视示意图。

图5为扰流板的立体示意图。

图6为连续提取装置的结构示意图。

图中：1、稳压管 2、进料管 3、冷凝器 4、进料阀 5、进液阀 6、进液管 7、提取罐8、喷头 801、连通管 802、锥形罩 803、环形板 804、挡液板 805、扰流台 9、进液流量计10、固液混合物输送管 11、固液混合物输送阀 12、进液泵 13、出料管 14、出料阀 15、循环管 16、循环泵 17、换热器 18、循环阀 19、出渣管 20、出渣阀 21、反冲洗管 22、提取液输送阀 23、提取液输送管 24、反冲洗阀 25、回液流量计 26、出液阀 27、出液管 28、回液阀29、回料管 30、扰流板 31、陶瓷膜 32、回料阀 33、浓缩液输送管 34、回液管。

具体实施方式

图1~6是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~6对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1所示：（1）将黄姜干料粉碎，并通过100目筛分；

将黄姜干料进行超细粉碎，并通过100目筛分，其中黄姜干料的含水量小于等于8%，从而避免含水量过多对皂苷的萃取造成妨碍。

（2）将筛分后的物料与低分子醇混合并搅拌成匀浆；

在本实施例中，低分子醇为甲醇，将筛分后的物料，即黄姜粉料，投入配料罐内，然后向配料罐内投入甲醇，黄姜粉料与甲醇的质量比为1:3，然后将配料罐内的物料搅拌成匀浆。对配料罐内的匀浆升温至60℃，然后将匀浆输送至陶瓷膜萃取装置内萃取。

（3）将匀浆升温后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并将萃取后的提取液浓缩至流浸膏状态；

如图2所示：陶瓷膜萃取装置包括提取罐7、循环泵16以及陶瓷膜31，提取罐7的底部通过循环管15与陶瓷膜31的进料端连通，循环泵16设置在循环管15上，陶瓷膜31的固液混合物出口通过回料管29与提取罐7的上部连通，陶瓷膜31的提取液出口通过回液管34与提取罐7上部连通。本植物超微粉提取装置实现了植物超微粉物料的萃取，最大程度地提高了植物有效成分的收率，节约了植物资源，提取液分离精度达到25纳米，完全澄清，省去了其他提取设备繁重的提取液分离程序，有利于后续工艺的加工，并且由于循环泵15的剪切作用以及物料与陶瓷膜31之间的摩擦剪切，对物料进行了粉碎，因此只需粉碎至100目的粒度，即细粉程度，就能达到超微粉提取的效果，即循环泵16和陶瓷膜31的作用下，物料会被粉碎至200~300目，通过运行过程中的“二次粉碎”功能，超微粉碎成本高、产能小的问题也迎刃而解。

提取罐7的上端连接有进料管2和进液管6，进料管2用于向提取罐7内输送物料与萃取剂的固液混合物，进液管6用于向提取罐7内输送萃取剂，进料管2上设有进料阀4，进液管6上设有进液阀5。进液管6上沿萃取剂的输送方向还依次设有进液泵12和进液流量计9，进液泵12用于将萃取剂输送至提取罐7内，进液流量计9用于计量向提取罐7内输送的萃取剂的量。

提取罐7的上端还连接有稳压模块，稳压模块包括稳压管1以及冷凝器2，稳压管1的下端与提取罐7的顶端连通，冷凝器2设置在稳压管1上。由于提取过程中循环泵的剪切作用以及物料与陶瓷膜31之间的摩擦剪切，会导致物料和萃取剂的固液混合物升温，进而导致萃取剂蒸发，稳压管1能够使提取罐7内的气压维持恒定，避免对物料的循环萃取造成妨碍，冷凝器能够使萃取剂蒸汽液化，避免萃取剂蒸汽直接排放到大气中污染环境。稳压管1的另一端可以连接萃取剂收集罐，优选的，提取罐7上侧的稳压管1竖向设置，从而能够使液化后的萃取剂再次回流至提取罐7内，从而能够避免测量的萃取剂的量存在误差。

提取罐7的底端连接有固液混合物输送管10，固液混合物输送管10的进液端与提取罐7的底端连通，固液混合物输送管10的出料端与循环管15的进液端连通，固液混合物输送管10上设有固液混合物输送阀11。固液混合物输送管10的出液端还连接有出料管13，出料管13用于将萃取完成的物料送出提取罐7，并输送至指定位置，出料管13上设有出料阀14。循环管15上设有循环阀18，从而能够通过循环阀18和出料阀14的开关，控制物料的循环萃取或输出，操作方便。

循环阀18和陶瓷膜31之间的循环管15上设有换热器17，换热器17用于调节物料和萃取剂的温度，并使物料很萃取剂的温度维持在最适宜萃取的温度，从而提高了物料中有效成分的萃取速度。此外，由于循环泵16对物料的剪切作用以及物料与陶瓷膜31之间的摩擦，会导致物料和萃取剂的固液混合物的温度在萃取过程中持续升温，从而影响了物料有效成分的萃取。

在本实施例中，陶瓷膜31设置有两个，一个陶瓷膜31的出料端与另一个陶瓷膜31的进料端连通，从而使两个陶瓷膜31串联设置，萃取剂和物料的固液混合物依次经过两陶瓷膜31后由回料管19流回提取罐17内。两个陶瓷膜31能够提高萃取剂分离的速度。两个陶瓷膜31的提取液出口均与回液管34连通，从而使提取液回流至提取罐7内。

陶瓷膜31与回液管34之间设有提取液输送管23，提取液输送管23的进液端同时与两个陶瓷膜31的提取液出口连通，且每个陶瓷膜31的提取液出口均连接有提取液输送阀22，提取液输送管23的出液端与回液管34的进液端连通。提取液输送管23上设有回液流量计25，回液流量计25用于测量回流的提取液的量，从而与进液流量计9相配合，对提取罐7内的混合液进行实时监测。提取液输送管23的出液端还连接有出液管27，出液管27一端与提取液输送管23连通，另一端用于将提取液输送至指定位置。出液管27上设有出液阀26，回液管34上设有回液阀28，出液阀26和回液阀28配合，从而能够控制提取液送出或送回提取罐7内，且控制方便。

两个陶瓷膜31均竖向设置，两个陶瓷膜31的上端外侧均连接有反冲洗管21，反冲洗管21同时与两个陶瓷膜31的外侧连通，且每个陶瓷膜31与反冲洗管21之间均设有反冲洗阀24。连通两个陶瓷膜31下端的管道上连接有出渣管19，出渣管19上设有出渣阀20，从而能够与反冲洗管21相配合，在陶瓷膜31发生堵塞时对陶瓷膜31进行反冲洗，且清理方便。陶瓷膜31的孔径为20nm~1200nm，优选的，陶瓷膜31七通道或十九通道，孔径为20nm、25nm或50nm。

回料管29的进液端与陶瓷膜31的出料端连通，回料管29的出料端伸入提取罐7内，且回料管29的出料端安装有喷头8，喷头8偏离固液混合物输送管10的进料端设置，即喷头8与固液混合物输送管10的进料端不同轴。

如图3~4所示：喷头8包括连通管801、锥形罩802以及挡液板804，连通管801的上端为进料端，下端为出料端，连通管801的进料端与回料管29的出料端连通。锥形罩802为由上至下直径逐渐增大的锥形，连通管801的出料端由上部伸入锥形罩802内，并与锥形罩802同轴连接。挡液板804同轴设置在连通管801下侧的锥形罩802内，且挡液板804与连通管801的出料端间隔设置。挡液板804上环绕轴线间隔设有多个扰流台805，扰流台805为弧形，且扰流台805一端设置在挡液板804的外沿上，另一端设置在挡液板804圆心的一侧，从而在挡液板804的中部上侧形成分散区，方便物料分散，多个扰流台805的外端向沿挡液板804外侧向相同的方向弯折。连通管801的出料端与锥形罩802之间通过环形板803封闭，避免物料反流至连通管801和锥形罩802之间。

如图5所示：固液混合物输送管10的进料端上侧的提取罐7内设有扰流模块。扰流模块包括垂直设置的两个扰流板30，扰流板30的宽度稍大于固液混合物输送管10的外径。扰流板30与喷头8相配合，从而避免萃取剂和物料的固液混合物在提取罐7内形成旋流，影响了萃取剂和物料的混合，并影响物料进入到固液混合物输送管10内。其中，一块扰流板30的下部设有宽度小于扰流板30宽度的安装板，安装板伸入提取罐7的出料口内，提取罐7的出料口与固液混合物输送管10的进料端连通。

如图6所示：陶瓷膜萃取装置设置有多级，陶瓷膜萃取装置的回液管34的出液端与上级陶瓷膜萃取装置的提取罐7的上部连通，从而使萃取剂能够依次对各级陶瓷膜萃取装置的提取罐7内的匀浆进行提取。每个陶瓷膜萃取装置出液管27的出液端均连接浓缩液输送管33，浓缩液输送管33同时将多级陶瓷膜萃取装置的陶瓷膜31分离出的提取液送出。最后一级陶瓷膜萃取装置的回液管34与第一级陶瓷膜萃取装置的提取罐7的上部连通，从而能够保证浓缩液输送管33输出的提取液中皂苷的近乎达到饱和状态。回料管29上设有回料阀32，从而方便控制回料的通断。

陶瓷膜萃取装置的级数根据需要设置，在本实施例中，陶瓷膜萃取装置设置有四级。每相邻两级的陶瓷膜萃取装置之间还可以设置分料管，分料管进料端与陶瓷膜31的固液混合物出口连通，分料管的出料端与下一级陶瓷膜萃取装置的提取罐7的上部连通，分料管上设置分料阀，从而能够使物料与甲醇形成逆流式提取，提取速度快。

将配料罐内的匀浆通过进料管2依次加入每级陶瓷膜萃取装置的提取罐7内，且在提取过程中通过进料管2为每一级陶瓷膜萃取装置的提取罐7补充匀浆。通过进液管6为每一级陶瓷膜萃取装置的提取罐7内通入甲醇，且萃取过程中通过进液管6为每一级陶瓷膜萃取装置的提取罐7内补充甲醇。在某一个或某几个植物超微粉提取装置发生故障时，可以快速的调节管路的连接，从而使越过发生故障的植物超微粉提取装置继续完成萃取工作，方便设备的检修，且设备维护不会影响萃取工作。

启动循环泵16进行萃取操作。当混合物料高速通过陶瓷膜31萃取装置的膜通道时，部分甲醇-皂苷提取液，即提取液，被分离出来，流向下一级陶瓷膜萃取装置，甲醇-黄姜混合物料，即固液混合物，流回提取罐7，直至流出的甲醇-皂苷提取液无色或浅黄色为止。萃取之后的提取液，即萃取液由浓缩液输送管33送出。陶瓷膜萃取装置实现了水解物的连续萃取，解决了醇提工艺生产的水解物因粒度细造成的提取难的问题，同时缩短了皂素提取时间、降低了蒸汽消耗、溶剂损耗，提升产品质量。

如图1所示：将萃取之后的萃取液通过气化浓缩的方式将甲醇分离出来，使萃取液成流浸膏状态，通过输送泵将流浸膏状态的萃取液输送至酸解罐内；对分离出来的甲醇回收，并再次输送至陶瓷膜萃取装置的提取罐7内作为萃取剂使用。

萃取之后的固液混合物主要是甲醇和固体渣的混合物，对萃取之后的固液混合物进行固液分离，分离出的甲醇加入配料罐内用于与粉碎后的物料混合。由于黄姜中的淀粉和纤维素不溶于低分子醇，淀粉和纤维素作为料渣分离出来（淀粉含量超过40%），可以作为饲料、有机肥、生物质燃料，亦或进一步提取黄姜淀粉、生物质乙醇。

（4）向浓缩后的混合液内加入酸液水解，并对水解后的固液混合物压滤、烘干得到水解物；

向酸解罐内加入浓度为1mol/L的硫酸水溶液，且加入的硫酸水溶液的质量为黄姜干料质量的0.4倍。然后加热酸解罐，回收残留的甲醇，并将回收的甲醇再次用作陶瓷膜萃取装置的萃取剂。当酸解罐内的温度上升至75℃时将酸解罐密封并继续升温，然后开始保压操作，保压的压力为0.08MPa，温度为105℃，保压时间为4h，使皂苷完全水解。

对水解后的物料压滤，滤饼投入中和罐加入饱和石灰水中和至中性，并再次压滤，然后对滤饼烘干得到水解物。水解物皂素含量≧40%。将两次压力的滤液合并，并用饱和石灰水中和至中性，得到中性酸解废水，生产每吨皂素产生的废水小于等于20吨。

（5）将水解物与石油醚混合，搅拌成匀浆后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并对萃取后的混合液结晶分离，得皂素结晶物。

向水解物内加入石油醚并搅拌形成匀浆，且水解物和石油醚的质量比为1:4，然后向匀浆内加入粉末状活性炭，且加入的活性炭的质量为水解物质量的10%，并将匀浆再次送入陶瓷膜萃取装置内完成皂素的萃取，且萃取工艺与皂苷的萃取工艺相同。对萃取出的萃取液结晶分离，得到皂素，所得到的皂素熔点为205~207℃，HPLC纯度大于等于96%，色泽纯白。

（6）将步骤（4）中的酸解废水加入石灰水中和，然后脱色分离并浓缩结晶，得鼠李糖。

向步骤（4）中的酸解废水中加入石灰水中和，然后通过活性炭脱色。向脱色后的液体中加入酵母发酵，除去液体中的葡萄糖。通过陶瓷膜31对液体进行过滤除杂，将除杂后的液体通过超滤膜过滤，并收集浓溶液，将浓溶液浓缩至20：1，冷凝并收集蒸发出的水，用于水解反应配制酸液。然后向浓缩液中加入乙醇，并使加入乙醇后的浓缩液中乙醇的体积分数为50%，析出粗品，即鼠李糖粗品。向鼠李糖粗品中加入甲醇复溶，并对复溶后得液体过滤后结晶，即得到鼠李糖。将过滤后通过超滤膜的液体再通过纳滤膜过滤，过滤后的透过液，即处理水，可为水解反应配制酸液。整个过程无有害物质产生。

提取完皂素或皂苷的废渣，经挤渣、回收溶剂，最后再用蒸汽吹扫残留溶剂，可以作为有机肥原料使用。提取皂苷得到的黄姜废渣，总量为投入黄姜的约90%，富含40%以上的淀粉，可以作为饲料之用或进一步提取黄姜淀粉。

每吨皂素综合生产成本较传统生产工艺降低了近15万元，同时得到高附加值的副产品——鼠李糖，为皂素企业提供了一个新的利润增长点。

实施例2

（1）将黄姜干料粉碎，并通过100目筛分；

将黄姜干料进行超细粉碎，并通过100目筛分，其中黄姜干料的含水量小于等于8%，从而避免含水量过多对皂苷的萃取造成妨碍。

（2）将筛分后的物料与低分子醇混合并搅拌成匀浆；

在本实施例中，低分子醇为乙醇，将筛分后的物料，即黄姜粉料，投入配料罐内，然后向配料罐内投入乙醇，黄姜粉料与乙醇的质量比为1:2，然后将配料罐内的物料搅拌成匀浆。对配料罐内的匀浆升温至60℃，然后将匀浆输送至陶瓷膜萃取装置内萃取。

（3）将匀浆升温后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并将萃取后的提取液浓缩至流浸膏状态；

启动循环泵16进行萃取操作。当混合物料高速通过陶瓷膜31萃取装置的膜通道时，部分乙醇-皂苷提取液，即提取液，被分离出来，流向下一级陶瓷膜萃取装置，乙醇-黄姜混合物料，即固液混合物，流回提取罐7，直至流出的乙醇-皂苷提取液无色或浅黄色为止。萃取之后的提取液，即萃取液由浓缩液输送管33送出。

将萃取之后的萃取液通过气化浓缩的方式将乙醇分离出来，使萃取液成流浸膏状态，通过输送泵将流浸膏状态的萃取液输送至酸解罐内；对分离出来的乙醇回收，并再次输送至陶瓷膜萃取装置的提取罐7内作为萃取剂使用。

萃取之后的固液混合物主要是乙醇和固体渣的混合物，对萃取之后的固液混合物进行固液分离，分离出的乙醇加入配料罐内用于与粉碎后的物料混合。由于黄姜中的淀粉和纤维素不溶于低分子醇，淀粉和纤维素作为料渣分离出来（淀粉含量超过40%），可以作为饲料、有机肥、生物质燃料，亦或进一步提取黄姜淀粉、生物质乙醇。

（4）向浓缩后的混合液内加入酸液水解，并对水解后的固液混合物压滤、烘干得到水解物；

向酸解罐内加入浓度为1mol/L的硫酸水溶液，且加入的硫酸水溶液的质量为黄姜干料质量的0.5倍。然后加热酸解罐，回收残留的乙醇，并将回收的乙醇再次用作陶瓷膜萃取装置的萃取剂。当酸解罐内的温度上升至75℃时将酸解罐密封并继续升温，然后开始保压操作，保压的压力为0.08MPa，温度为110℃，保压时间为4h，使皂苷完全水解。

对水解后的物料压滤，滤饼投入中和罐加入饱和石灰水中和至中性，并再次压滤，然后对滤饼烘干得到水解物。水解物皂素含量≧40%。将两次压力的滤液合并，并用饱和石灰水中和至中性，得到中性酸解废水，生产每吨皂素产生的废水小于等于20吨。

（5）将水解物与石油醚混合，搅拌成匀浆后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并对萃取后的混合液结晶分离，得皂素结晶物。

向水解物内加入石油醚并搅拌形成匀浆，且水解物和石油醚的质量比为1:3，然后向匀浆内加入粉末状活性炭，且加入的活性炭的质量为水解物质量的10%，并将匀浆再次送入陶瓷膜萃取装置内完成皂素的萃取，且萃取工艺与皂苷的萃取工艺相同。对萃取出的萃取液结晶分离，得到皂素，所得到的皂素熔点为205~207℃，HPLC纯度大于等于96%，色泽纯白。

（6）将步骤（4）中的酸解废水加入石灰水中和，然后脱色分离并浓缩结晶，得鼠李糖。

向步骤（4）中的酸解废水中加入石灰水中和，然后通过活性炭脱色。向脱色后的液体中加入酵母发酵，除去液体中的葡萄糖。通过陶瓷膜31对液体进行过滤除杂，将除杂后的液体通过超滤膜过滤，并收集浓溶液，将浓溶液浓缩至20：1，冷凝并收集蒸发出的水，用于水解反应配制酸液。然后向浓缩液中加入乙醇，并使加入乙醇后的浓缩液中乙醇的体积分数为50%，析出粗品，即鼠李糖粗品。向鼠李糖粗品中加入甲醇复溶，并对复溶后得液体过滤后结晶，即得到鼠李糖。将过滤后通过超滤膜的液体再通过纳滤膜过滤，过滤后的透过液，即处理水，可为水解反应配制酸液。整个过程无有害物质产生。

提取完皂素或皂苷的废渣，经挤渣、回收溶剂，最后再用蒸汽吹扫残留溶剂，可以作为有机肥原料使用。提取皂苷得到的黄姜废渣，总量为投入黄姜的约90%，富含40%以上的淀粉，可以作为饲料之用或进一步提取黄姜淀粉。

实施例3

（1）将黄姜干料粉碎，并通过100目筛分；

将黄姜干料进行超细粉碎，并通过100目筛分，其中黄姜干料的含水量小于等于8%，从而避免含水量过多对皂苷的萃取造成妨碍。

（2）将筛分后的物料与低分子醇混合并搅拌成匀浆；

在本实施例中，低分子醇为甲醇，将筛分后的物料，即黄姜粉料，投入配料罐内，然后向配料罐内投入甲醇，黄姜粉料与甲醇的质量比为1:5，然后将配料罐内的物料搅拌成匀浆。对配料罐内的匀浆升温至60℃，然后将匀浆输送至陶瓷膜萃取装置内萃取。

（3）将匀浆升温后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并将萃取后的提取液浓缩至流浸膏状态；

启动循环泵16进行萃取操作。当混合物料高速通过陶瓷膜31萃取装置的膜通道时，部分甲醇-皂苷提取液，即提取液，被分离出来，流向下一级陶瓷膜萃取装置，甲醇-黄姜混合物料，即固液混合物，流回提取罐7，直至流出的甲醇-皂苷提取液无色或浅黄色为止。萃取之后的提取液，即萃取液由浓缩液输送管33送出。

将萃取之后的萃取液通过气化浓缩的方式将甲醇分离出来，使萃取液成流浸膏状态，通过输送泵将流浸膏状态的萃取液输送至酸解罐内；对分离出来的甲醇回收，并再次输送至陶瓷膜萃取装置的提取罐7内作为萃取剂使用。

萃取之后的固液混合物主要是甲醇和固体渣的混合物，对萃取之后的固液混合物进行固液分离，分离出的甲醇加入配料罐内用于与粉碎后的物料混合。由于黄姜中的淀粉和纤维素不溶于低分子醇，淀粉和纤维素作为料渣分离出来（淀粉含量超过40%），可以作为饲料、有机肥、生物质燃料，亦或进一步提取黄姜淀粉、生物质乙醇。

（4）向浓缩后的混合液内加入酸液水解，并对水解后的固液混合物压滤、烘干得到水解物；

向酸解罐内加入浓度为1mol/L的硫酸水溶液，且加入的硫酸水溶液的质量为黄姜干料质量的0.45倍。然后加热酸解罐，回收残留的甲醇，并将回收的甲醇再次用作陶瓷膜萃取装置的萃取剂。当酸解罐内的温度上升至75℃时将酸解罐密封并继续升温，然后开始保压操作，保压的压力为0.08MPa，温度为108℃，保压时间为4h，使皂苷完全水解。

对水解后的物料压滤，滤饼投入中和罐加入饱和石灰水中和至中性，并再次压滤，然后对滤饼烘干得到水解物。水解物皂素含量≧40%。将两次压力的滤液合并，并用饱和石灰水中和至中性，得到中性酸解废水，生产每吨皂素产生的废水小于等于20吨。

（5）将水解物与石油醚混合，搅拌成匀浆后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并对萃取后的混合液结晶分离，得皂素结晶物。

向水解物内加入石油醚并搅拌形成匀浆，且水解物和石油醚的质量比为1:5，然后向匀浆内加入粉末状活性炭，且加入的活性炭的质量为水解物质量的10%，并将匀浆再次送入陶瓷膜萃取装置内完成皂素的萃取，且萃取工艺与皂苷的萃取工艺相同。对萃取出的萃取液结晶分离，得到皂素，所得到的皂素熔点为205~207℃，HPLC纯度大于等于96%，色泽纯白。

将步骤（4）中的酸解废水加入石灰水中和，然后脱色分离并浓缩结晶，得鼠李糖。

向步骤（4）中的酸解废水中加入石灰水中和，然后通过活性炭脱色。向脱色后的液体中加入酵母发酵，除去液体中的葡萄糖。通过陶瓷膜31对液体进行过滤除杂，将除杂后的液体通过超滤膜过滤，并收集浓溶液，将浓溶液浓缩至20：1，冷凝并收集蒸发出的水，用于水解反应配制酸液。然后向浓缩液中加入乙醇，并使加入乙醇后的浓缩液中乙醇的体积分数为50%，析出粗品，即鼠李糖粗品。向鼠李糖粗品中加入甲醇复溶，并对复溶后得液体过滤后结晶，即得到鼠李糖。将过滤后通过超滤膜的液体再通过纳滤膜过滤，过滤后的透过液，即处理水，可为水解反应配制酸液。整个过程无有害物质产生。

提取完皂素或皂苷的废渣，经挤渣、回收溶剂，最后再用蒸汽吹扫残留溶剂，可以作为有机肥原料使用。提取皂苷得到的黄姜废渣，总量为投入黄姜的约90%，富含40%以上的淀粉，可以作为饲料之用或进一步提取黄姜淀粉。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将黄姜干料粉碎，并通过100目筛分；

（2）将筛分后的物料与低分子醇混合并搅拌成匀浆；

（3）将匀浆升温后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并将萃取后的提取液浓缩至流浸膏状态；

（4）向浓缩后的混合液内加入酸液水解，并对水解后的固液混合物压滤、烘干得到水解物；

（5）将水解物与石油醚混合，搅拌成匀浆后送入陶瓷膜萃取装置内萃取，并对萃取后的混合液结晶分离，得皂素结晶；

（6）将步骤（4）中的酸解废水加入石灰水中和，然后脱色分离并浓缩结晶，得鼠李糖。

2.根据权利要求1所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：步骤（2）中所述的低分子醇为甲醇或乙醇。

3.根据权利要求1或2所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：步骤（2）中所述的物料与低分子醇的质量比为1:2~5。

4.根据权利要求1所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：步骤（3）中所述的匀浆的温度低于低分子醇的沸点。

5.根据权利要求1所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：步骤（4）所述的酸液为1mol/L的硫酸水溶液，且加入的硫酸水溶液的质量为步骤（1）中黄姜干料质量的0.4~0.5倍。

6.根据权利要求1所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：向步骤（4）所述的混合液加入酸液后升温，回收低分子醇，然后进行保压操作，且保压的压力为0.08MPa，保压的温度为105~110℃，保压时间为4h，完成水解反应。

7.根据权利要求1所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：步骤（5）中所述的水解物与石油醚的质量比为1:3~5。

8.根据权利要求1所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：步骤（1）或步骤（5）中所述的陶瓷膜萃取装置包括提取罐（7）、循环泵（16）以及陶瓷膜（31），提取罐（7）的底部通过循环管（15）与陶瓷膜（31）的进料端连通，循环泵（16）设置在循环管（15）上，陶瓷膜（31）的固液混合物出口通过回料管（29）与提取罐（7）的上部连通，陶瓷膜（31）的提取液出口通过回液管（34）与提取罐（7）上部连通。

9.根据权利要求8所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：所述的陶瓷膜萃取装置有串联设置的多级，且陶瓷膜萃取装置的回液管（34）与上级陶瓷膜萃取装置的提取罐（7）的上部连通，每级陶瓷膜萃取装置的提取罐（7）均连接有进料管（2），每级陶瓷膜萃取装置的陶瓷膜（31）的提取液出口均连接有出液管（27），出液管（27）上设有出液阀（26），回液管（34）上设有回液阀（28）。

10.根据权利要求8所述的采用黄姜生产皂素和鼠李糖的工艺，其特征在于：所述的循环管（15）上连接有用于调节固液混合物温度的换热器（17）。