专利名称：一种皂素工业清洁生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及黄姜、穿地龙植物水解生产皂素的方法，特别涉及黄姜中淀粉、纤维素和水溶性皂甙的回收综合利用，及用乙醇取代汽油提取皂甙，用CaCO3取代CaO中和废酸，大幅度减少用酸用水量的一种皂素工业清洁生产工艺。
背景技术：
黄姜、穿地龙等植物提取皂素的工艺中如何充分利用植物资源，实现清洁生产是人们关注的问题。由于现工艺将植物整体进入水解体系，导致废水中有机物及酸的含量高，物化处理及生化处理困难，而且处理运行成本过高而难于实施。植物的资源没有得到充分利用。
发明内容
本发明的目的在于充分利用黄姜穿地龙等植物资源，提出一种将植物中淀粉、纤维素和水溶性皂甙回收综合利用，用乙醇取代汽油提取皂甙，用CaCO3取代CaO中和废酸，大幅度减少用酸用水量的一种皂素工业清洁生产工艺。
本发明的目的通过下述工艺技术路线实现一种黄姜皂素工业清洁生产工艺，其特征是按下述步骤依次进行第1、将黄姜干片粉碎，得黄姜干粉；第2、将黄姜干粉干燥后用容量浓度为90～95％的乙醇索氏抽提6～10小时后，过滤得乙醇抽提液、淀粉和纤维素渣，其淀粉和纤维素渣作为工业用粮或饲料用粮加以回收；第3将步骤2所得到的乙醇抽提液蒸馏回收乙醇，得蒸馏残物总皂甙干渣；第4将步骤3所得到的总皂甙干渣粉碎后，加入10～40倍体积水，煮沸回流0.5～1小时，过滤，滤液提取水溶性皂甙，滤渣酸水解提取皂素。
所述的滤液提取水溶性皂甙是在滤液中加入0.5倍体积的有机溶剂丁醇或环己烷，在15～40℃下搅拌0.5～1.0小时进行萃取，然后静置分层，分出有机相，水相重复加入0.5倍体积的上述有机溶剂，在15～40℃下搅拌0.5～1.0小时进行萃取，然后静置分层，分出有机相，将两次萃取分出的有机相合并，蒸馏回收有机溶剂，得蒸馏残物水溶性皂甙粗品，水相回用于水煮。
所述的滤渣酸水解提取皂素是在滤渣中加入10～50倍体积的浓度为1.5～2.5N的硫酸，在0.13±0.01Mpa压力下水解1～2小时后，过滤得水解物渣和硫酸滤液，水解物渣用50～100倍体积的水分次洗至PH＝6～6.5，抽干，然后烘干或用红外灯同时用紫外线照射0.5～1.0小时烘干后，用容量浓度为95％乙醇提取1～6小时，蒸馏其提取液回收乙醇后，得馏残物皂素粗品，皂素粗品重结晶得皂素产品；硫酸滤液用CaCO3粉末中和至PH＝6～7.0，过滤得CaSO4粗品，其滤液排往生化池进行生化处理；将水解物洗涤废水合并后用CaO粉末中和后、排往生化池生化处理。
所述的黄姜干片是将黄姜洗净、切片、晒干后的干片，或者是直接收购黄姜干片。
所述的水溶性皂甙粗品，可直接作为灭螺药原药，或进一步制造冠心宁加以利用。
本皂素工业清洁生产工艺的优点在于1、用乙醇提取黄姜中的总皂甙，将植物淀粉、纤维素和果胶脱离下游水解系统而加以综合利用，总皂甙中附加值较高的水溶性皂甙得到充分的回收；2、水解物总体积减少达90％，使总用酸用水量减少90％，从而从根本上解决了废酸水处理的难题；3、用价廉的CaCO3取代CaO作为主要的中和用碱，减少了中和成本，使盐份脱离废水，从根本上解决了废水生化处理盐份高、可生化性差的难题；4、用可再生的乙醇取代高标号的汽油提取皂甙，可使溶剂的使用成本降低，生产安全性提高，使整个工艺流程成为清洁生产工艺流程。
图1本发明的黄姜淀粉纤维素果胶水溶性皂甙分离流程2本发明的水溶性皂甙提取工艺流程3本发明的皂素的提取与废水物化处理工艺流程1的分离流程为黄姜经清洗、切片、晒干成黄姜干片，粉碎干燥后，用容量浓度为90～95％的乙醇索氏抽提，然后回收乙醇并得总皂甙，将总皂甙水煮回流，过滤，滤渣用于酸水解提取皂素，滤液用于提取水溶性皂甙。索氏抽提后的植物淀粉纤维素渣则回收作为工业或饲料用粮。
图2中表示图1所得滤液用丁醇萃取两次，分层后水相回用于图1水煮回流步骤，有机相蒸馏回收丁醇后得到水溶性皂甙。
图3中表示图1所得滤渣，经过硫酸水解，过滤，得水解物滤渣，将水解物滤渣用水洗至中性，抽干，经干燥和紫外线照射后，用通常的方法提取皂素，或者用乙醇提取皂素。硫酸水解后过滤的酸滤液用CaCO3粉末中和，过滤出CaSO4，中和的滤液去生化处理；水解物水洗废水用少量的CaO中和后排往生化池处理。
具体实施方法实验例1 称取黄姜干粉35.9668克，用350ml容量浓度为95％的乙醇索氏抽提6小时，抽提液蒸馏回收乙醇后，取出总皂甙渣4.1744克，研细，加30ml水，水煮回流0.5小时后，过滤，得滤液28ml和滤渣1，滤渣1加2N硫酸20ml，置于高压灭菌锅中，将压力升至0.13～0.14Mpa，压力水解1小时，取出过滤，得硫酸滤液19.5ml，水解物滤饼用80ml水分十次洗涤至PH＝6.5，抽干后，将水解物于红外灯干燥箱中干燥0.5小时，同时用500瓦紫外灯照射0.5小时，用石油醚索氏抽提5小时，抽提液蒸馏回收石油醚，过滤结晶，用红外灯烘干结晶，得皂素产品重0.6494g。将结晶母液回收石油醚后，再次得结晶，结晶经红外灯烘干后重0.1424g。皂素收率2.2％。
将前述水煮回流滤液，加入15ml正丁醇，在15～40℃电磁搅拌萃取0.5小时后，静置分层10分钟，分出水相再加入15ml正丁醇后，再在15～40℃电磁搅拌萃取0.5小时，静置分层10分钟，分出水相留着下次水煮回流实验。合并两次萃取的正丁醇相，在0.1Mpa常压下油浴蒸馏回收得正丁醇26ml，水溶性皂甙0.6545g。水溶性皂甙收率1.82％。
将提取总皂甙后含乙醇的黄姜渣称重为77.5171g，该渣蒸馏回收乙醇45ml，得黄姜渣31.7924g。
实验例2称取黄姜干粉36.9278g用350ml容量浓度为95％的乙醇索氏抽提10小时，抽提液蒸馏回收乙醇后，取出总皂甙渣4.3418g，研细，加30ml水，水煮回流1.0小时，过滤，得滤液27ml和滤渣1，滤渣1加2N硫酸50ml，置于高压灭菌锅中，将压力升至0.13～0.14Mpa，压力水解1小时，取出过滤，得硫酸滤液48ml，水解物滤饼用80ml水分十次洗涤至PH＝6.5，抽干，将水解物于红外灯干燥箱中干燥0.5小时，同时，用500瓦紫外灯照射0.5小时，用容量浓度为95％的乙醇索氏抽提6小时，抽提液蒸馏回收乙醇至干，得皂素粗品0.8224g，将皂素粗品按常法重结晶后，得皂素结晶产品0.7976g，皂素收率2.16％。
将前述水煮回流滤液加入15ml正丁醇，在15～40℃电磁搅拌萃取0.5小时，静置分层10分钟，分出的水相用上述相同的条件重复萃取一次，合并两次萃取的正丁醇相，在0.1Mpa常压下油浴蒸馏回收得正丁醇27ml，水溶性皂甙0.6919g，水溶性皂甙收率1.87％。
实验例3称取黄姜干粉44.6091g，用300ml无水乙醇索氏抽提8小时，抽提液蒸馏回收乙醇后，取出总皂甙渣5.1824g，研细，加2N硫酸50ml，置于高压灭菌锅中，将压力升至0.13～0.14Mpa，压力水解1小时，取出过滤，得硫酸滤液47ml，水解物滤饼用100ml水分十次洗涤至PH＝6.5，抽干，将水解物于红外灯干燥箱中干燥0.5小时，同时用500瓦紫外灯照射0.5小时后，用容量浓度为95％的乙醇索氏抽提4小时，抽提液蒸馏回收乙醇至干，得皂素粗品，将皂素粗品按常法重结晶后，得重结晶干品1.008g，皂素产品收率2.26％。
权利要求
1.一种黄姜皂素工业生产工艺，其特征是按下述步骤依次进行第1、将黄姜干片粉碎，得黄姜干粉；第2、将黄姜干粉干燥后用容量浓度为90～95％的乙醇索氏抽提6～10小时后，过滤得乙醇抽提液、淀粉和纤维素渣，其淀粉和纤维素渣作为工业用粮或饲料用粮加以回收；第3将步骤2所得到的乙醇抽提液蒸馏回收乙醇，得蒸馏残物总皂甙干渣；第4将步骤3所得到的总皂甙干渣粉碎后，加入10～40倍体积水，煮沸回流0.5～1小时，过滤，滤液提取水溶性皂甙，滤渣酸水解提取皂素。
2.如权利要求1所述的皂素工业清洁生产工艺，其特征是所述的滤液提取水溶性皂甙是在滤液中加入0.5倍体积的有机溶剂丁醇或环己烷，在15～40℃下搅拌0.5～1.0小时进行萃取，然后静置分层，分出有机相，水相重复加入0.5倍体积的上述有机溶剂，在15～40℃下搅拌0.5～1.0小时进行萃取，然后静置分层，分出有机相，将两次萃取分出的有机相合并，蒸馏回收有机溶剂，得蒸馏残物水溶性皂甙粗品，水相回用于水煮。
3.如权利要求1所述的皂素工业清洁生产工艺，其特征是所述的滤渣酸水解提取皂素是在滤渣中加入10～50倍体积的浓度为1.5～2.5N的硫酸，在0.13±0.01Mpa压力下水解1～2小时后，过滤得水解物渣和硫酸滤液，水解物渣用50～100倍体积的水分次洗至PH＝6～6.5，抽干，然后烘干或用红外灯同时用紫外线照射0.5～1.0小时烘干后，用容量浓度为95％乙醇提取1～6小时，蒸馏其提取液回收乙醇后，得馏残物皂素粗品，皂素粗品重结晶得皂素产品；硫酸滤液用CaCO3粉末中和至PH＝6～7.0，过滤得CaSO4粗品，其滤液排往生化池进行生化处理；将水解物洗涤废水合并后用CaO粉末中和后、排往生化池生化处理。
全文摘要
本发明提供了一种黄姜皂素工业清洁生产工艺。该工艺将黄姜干片粉碎、烘干后，用乙醇提取黄姜总皂甙。黄姜中淀粉纤维素完全脱离末端废水，作为工业用粮或饲料用粮加以利用。总皂甙中的水溶性皂甙通过水煮，丁醇或环乙烷萃取分离出来加以利用。用可再生性的乙醇取代汽油提取皂素。本发明的生产工艺总的用酸用水量比原工艺降低90％。可从根本上解决皂素工业的清洁生产及治污难题。
文档编号C07H1/06GK1651445SQ200410061168
公开日2005年8月10日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日
发明者邹煜平 申请人:华中师范大学