CN1970785B - 薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法 - Google Patents

薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低污染、低能耗、高收率的薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法。本发明在皂素生产的工艺方法中充分利用了富含多糖等成分的浆液，完善了副产品-酒精生产工艺，把原本废弃的部分变成了具有工业价值的产品，既减少了对环境的污染，也提高了企业的经济效益。本发明依据皂素生产不同环节产生废水的性质合理的将废水引入酒精生产装置不同位置，真正实现了工艺废水的利用。

Description

薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法
技术领域
本发明涉及化工产品生产领域，更具体地说，是涉及一种薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法。
背景技术
薯蓣皂素是合成可的松、强的松、地塞米松等上百种苗体药物的基础原料。薯蓣皂素是从野生植物薯领中提取的，以盾叶薯蓣为例，其中含植物纤维35-40％，淀粉45-50％，水溶物10％，皂素含量只占到1-2.5％。常规工艺是将植物体全量投入水解，0.3N的盐酸溶液，136℃条件下，85％的物质溶于酸水。生产1吨皂素平均用70吨薯蓣，耗盐酸25吨，滤去酸液，用水将物料洗至中性，至少产生酸性(0.15当量)高浓度有机废水(含有机物3.5％以上)1700多吨，处理废水耗资巨大。我国生产薯蓣皂素已有四十多年的历史，占世界总产量的50％以上，但常规的生产方法有大量的有机废水排放，严重污染环境，也增加了生产的成本，已经成为影响我国薯蓣皂素行业发展的重要因素。在现有工艺方法中，将薯蓣磨成浆状，在水中筛分，分离出纤维，为洗净大量纤维中的皂甙，需用30多倍的水，虽经沉淀排去清液，但该淀粉的沉淀是胶体状，体积很大，虽能提高皂素的收率和质量，但不能减少废水的排放量，故污染问题仍得不到解决。再有分离法生产薯蓣皂素的新工艺有其局限性，其比较适用于干燥的薯蓣原料，新鲜的、尤其是生长期采挖的薯蓣中部分皂甙溶于其中的水分中，不适用这种工艺，目前市场原料绝大多数是新鲜薯领，对其进行干燥处理将大大增加生产成本。
专利(03144208.0)虽然能够大幅度地减少废水的排放量，能源的消耗，提高经济效益。可是由于仍然存在下述问题：(1)在分离一步使用了过筛步骤，这样需要使用大量的水，进而造成污染，同时过筛过程也会有部分皂素损失；过筛之后接着使用了膜过滤分离工艺步骤，这项技术的能耗很大，并且不是十分适于大规模生产的要求。(2)在上述专利中，只是指出了实验综合利用的可能性，并没有涉及如何具体实施；其实在实施的过程中还是存在许多具体问题的，比如：在分离之后固体渣中多糖与单糖并存，给进一步利用带来了困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种低污染、低能耗、高收率的薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法。
本发明薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法，通过下述步骤予以实现，
①原料预处理：用清水清洗新鲜薯蓣，并进行破碎和磨浆处理；
②分离处理：向上述浆液中加入乙醇，浆液与乙醇的质量比为12∶7，然后在分离装置中进行分离，分别得到含皂甙的浆液和富含多糖等成分的浆液；
③将上述富含多糖的浆液进入综合利用环节，同时含皂甙的浆液进入皂素生产环节；
所述综合利用环节由下述步骤组成：
(1)浓缩蒸煮：富含多糖的浆液进入釜式容器蒸出稀乙醇，直到容器温度达到100℃为止；
(2)糖化：按130单位/g淀粉的比例加入市售糖化酶，按市售淀粉酶标准操作标准进行操作；
(3)发酵：按0.5kg/吨糖加入酵母，30℃下反应72小时；
(4)蒸馏：蒸出稀乙醇，釜底出料液中含乙醇小于0.05％，蒸出乙醇进入精馏塔；
(5)精馏：塔底组分含乙醇小于0.05％，塔顶出乙醇产品；
所述皂素生产环节由下述步骤组成：
(1)一次水解：含皂甙的浆液用工业盐酸调pH值至2以下并在压力0.2Mpa条件下进行水解0.5小时；
(2)一次过滤：将上述水解液过滤，滤液进入综合利用环节的步骤(3)中，
(3)二次水解：将上述步骤的滤饼用盐酸配成0.2mol/L的盐酸，并在压力0.2Mpa条件下进行水解2小时；
(4)二次过滤：将上述水解液过滤，滤液经过液氨中和至中性，然后进入综合利用环节的步骤(3)中，
(5)水洗：将上述步骤的滤饼水洗至中性，产生废水进入综合利用环节的步骤(1)中，
(6)烘干：将上述步骤的滤饼在85℃下烘干至含水量小于10％后进入传统生产工艺。
本发明所述的新鲜薯蓣为鲜黄姜。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
1.充分利用了富含多糖等成分的浆液，完善了副产品-酒精生产工艺：
原工艺可以分离得到多糖，但因为其中伴有大约50％的还原性糖，因此综合利用存在许多实际困难。本发明针对存在的困难，设计了一整套完整的适宜于黄姜淀粉生产乙醇的工艺方法。把原本废弃的部分变成了具有工业价值的产品，既减少了对环境的污染，也提高了企业的经济效益。
2.将皂素生产中的废水进行合理利用：
本发明依据皂素生产不同环节产生废水的性质合理的将废水引入酒精生产装置不同位置，真正实现了工艺废水的利用。具体如下：
(1)一次水解后的滤液酸性不强，可以直接进入综合利用环节发酵步骤；
(2)二次水解后的滤液需用液氨中和后方可进入综合利用环节发酵步骤；
(3)水洗环节产生的接近中性废水进入综合利用环节浓缩蒸煮步骤。
3.原料预处理后分离使用新设备
本发明分离装置为分离机组(型号JN-6，陕西美乐机械厂)，配合该设备的使用，原料预处理就可以省去过筛一步，减少了工艺水的使用量进而减少了废水的产生量，同时也减少了有效成分在该过程中的损失。与原生产工艺中膜过滤分离法相比，该设备既减少了能耗，又更适于产品的工业化生产。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
①原料预处理：用清水清洗鲜黄姜12吨，并进行破碎和磨浆处理；
②分离处理：向上述浆液中加入乙醇7吨，然后在分离装置中进行分离，分别得到含皂甙的浆液和富含多糖等成分的浆液；
③将上述富含多糖的浆液进入综合利用环节，同时含皂甙的浆液进入皂素生产环节；
所述综合利用环节由下述步骤组成：
(1)浓缩蒸煮：富含多糖的浆液进入釜式容器蒸出稀乙醇，直到容器温度达到100℃为止；
(2)糖化：按130单位/g淀粉的比例加入市售糖化酶，加入1.43kg，按市售淀粉酶标准操作标准进行操作；
(3)发酵：按0.5kg/吨糖加入酵母，加入1.1kg，30℃下反应72小时；
(4)蒸馏：蒸出稀乙醇，釜底出料液中含乙醇小于0.05％，蒸出乙醇进入精馏塔；
(5)精馏：塔底组分含乙醇小于0.05％，塔顶出乙醇产品；
所述皂素生产环节由下述步骤组成：
(1)一次水解：含皂甙的浆液用工业盐酸调pH值至2以下并在压力0.2Mpa条件下进行水解0.5小时；
(2)一次过滤：将上述水解液过滤，滤液进入综合利用环节的步骤(3)中，
(3)二次水解：将上述步骤的滤饼用盐酸配成0.2mol/L的盐酸，并在压力0.2Mpa条件下进行水解2小时；
(4)二次过滤：将上述水解液过滤，滤液经过液氨中和至中性，然后进入综合利用环节的步骤(3)中，
(5)水洗：将上述步骤的滤饼水洗至中性，产生废水进入综合利用环节的步骤(1)中，
(6)烘干：将上述步骤的滤饼在85℃下烘干至含水量小于10％后进入传统生产工艺。
上面所述的实施例仅仅是对本发明优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种薯蓣皂素清洁生产及综合利用的方法，其特征是，由下述步骤组成：①原料预处理：用清水清洗新鲜薯蓣，并进行破碎和磨浆处理；
②分离处理：向上述浆液中加入乙醇，浆液与乙醇的质量比为12∶7，然后在分离装置中进行分离，分别得到含皂甙的浆液和富含多糖成分的浆液；
③将上述富含多糖的浆液进入综合利用环节，同时含皂甙的浆液进入皂素生产环节；
所述综合利用环节由下述步骤组成：
(1)浓缩蒸煮：富含多糖的浆液进入釜式容器蒸出稀乙醇，直到容器温度达到100℃为止；
(2)糖化：按130单位/g淀粉的比例加入市售糖化酶，按市售淀粉酶标准操作标准进行操作；
(3)发酵：按0.5kg/吨糖加入酵母，30℃下反应72小时；
(4)蒸馏：蒸出稀乙醇，釜底出料液中含乙醇小于0.05％，蒸出乙醇进入精馏塔；
(5)精馏：塔底组分含乙醇小于0.05％，塔顶出乙醇产品；
所述皂素生产环节由下述步骤组成：
(1)一次水解：含皂甙的浆液用工业盐酸调pH值至2以下并在压力0.2Mpa条件下进行水解0.5小时；
(2)一次过滤：将上述水解液过滤，滤液进入综合利用环节的步骤(3)中，
(3)二次水解：将上述步骤的滤饼用盐酸配成0.2mol/L的盐酸，并在压力0.2Mpa条件下进行水解2小时；
(4)二次过滤：将上述水解液过滤，滤液经过液氨中和至中性，然后进入综合利用环节的步骤(3)中，
(5)水洗：将上述步骤的滤饼水洗至中性，产生废水进入综合利用环节的步骤(1)中，
(6)烘干：将上述步骤的滤饼在85℃下烘干至含水量小于10％后进入传统生产工艺。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的新鲜薯蓣为鲜黄姜。
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