專利名稱：黃姜加工皂素清潔化生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種黃姜加工皂素的方法。
背景技術(shù)：
黃姜為我國特有品種，其根莖中含有一定量的皂甙及其水解產(chǎn)物皂素。皂素具有溶血、降血脂、抗菌、消炎等多種藥理作用，是合成甾體激素類藥物和甾體避孕藥的重要醫(yī)藥化工原料。因此，從黃姜中提取皂素具有很大的藥理合適長價值。從上世紀70年代以來，黃姜加工皂素普遍采用的是，對黃姜先進行清洗、粉碎成漿料，然后對漿料自然發(fā)酵，再對發(fā)酵產(chǎn)物加酸水解使皂甙水解出皂素，然后清洗掉酸水后烘干，再用120號汽油抽提皂素的工藝。這種工藝沿用多年，其主要存在的問題是生產(chǎn)工藝落后；生產(chǎn)周期長；原料消耗大，皂素的提取率低，鮮黃姜提取皂素率為0.6-0.8％，干黃姜皂素提取率為1.8-2.0％；產(chǎn)品質(zhì)量差，產(chǎn)品皂素的熔點一般在193-195℃；工人勞動強度大；資源化程度低，干黃姜中的50％纖維、40％淀粉和少量果膠沒有得到回收利用；污染嚴重，據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1噸皂素，需黃姜130-180噸，35％的工業(yè)鹽酸15-20噸，產(chǎn)生廢水400-500噸，廢水COD高達30000mg/l，BOD8000mg/l，廢水pH值1.0-2.5，由于用水量大，大部分皂素生產(chǎn)企業(yè)建造在靠近水源的地方，外排廢水給水體環(huán)境造成很大的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)黃姜加工皂素的生產(chǎn)過程中，使所有的污染物都達標排放的清潔化生產(chǎn)方法；能夠提高資源利用率，回收黃姜中淀粉、纖維等有用物質(zhì)，制取副產(chǎn)品乙醇、果膠；使整個加工工藝的綜合經(jīng)濟效益顯著提高。
針對上述目的，本發(fā)明提出一種黃姜加工皂素清潔化生產(chǎn)方法，其特征在于按下面方法進行皂素提取流程先將黃姜原料清洗；粉碎；磨漿；分離，所述分離為將磨漿后的黃姜原漿過18目篩截留較大粗纖維，過40目篩截留較小粗纖維，分離出粗纖維，得不含粗纖維的生料漿，再沉淀生料漿，真空抽濾生料漿上層部分清水，得淀粉和皂甙混合液；然后對所述淀粉和皂甙混合液進行多酶生化工藝，所述多酶生化指對進料加熱至95～100℃使其糊化同時加質(zhì)量比0.0001～0.0005的淀粉酶，再降溫至65～70℃添加0.0005～0.0010的糖化酶得葡萄糖皂甙漿液；再分離，此時分離方法為沉淀所述葡萄糖皂甙漿液，分離出沉淀液中層的皂甙漿、下層的葡萄糖，除去上層的清水；對分離出的皂甙漿進行濃縮，濃縮方法為加無機酸調(diào)整PH值在3-4之間并加熱至80～90℃；然后自然沉淀至沉淀物自然分層；再分離出上層膠體物和下層皂甙液；對皂甙液按常規(guī)皂甙水解方法取得皂素和酸性廢水，即加酸水解、清洗、烘干、加120號汽油或乙醇或丙酮或超臨界CO2提取皂素，并產(chǎn)生含有機物酸性廢水；果膠的提取對所述皂甙漿進行分離工藝過程中產(chǎn)生的上層膠體物進行濃縮去水，再加50％～55％乙醇溶液進行萃取提純出果膠；制取乙醇對多酶生化后分離出來的所述下層的葡萄糖先后進行發(fā)酵、蒸餾后取得酒精，并產(chǎn)生有機物廢水；廢水處理方法對制取乙醇過程中產(chǎn)生的所述有機物廢水，在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70℃情況下，流經(jīng)鐵床進行有機物氧化處理；再進入?yún)捬鯎醢宸磻髦凶饔袡C物酸化處理；然后經(jīng)UBF復合厭氧處理器中進行有機物厭氧降解處理；再進行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復合型深度處理以進一步沉淀水中污染物，再達標排放；對皂甙水解過程中產(chǎn)生的所述含有機物酸性廢水需先加石灰中和酸水，然后加入酵母進行發(fā)酵，再分離出酵母尸體，廢水再在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70℃情況下，流經(jīng)鐵床進行有機物氧化處理；再進入?yún)捬鯎醢宸磻髦凶饔袡C物酸化處理；然后經(jīng)UBF復合厭氧處理器中進行有機物厭氧降解處理；再進行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復合型深度處理以進一步沉淀水中污染物，再達標排放。
本發(fā)明相對已經(jīng)沿用數(shù)十年的傳統(tǒng)黃姜加工皂素的工藝，回收了粗纖維，并通過生物酶催化淀粉制造乙醇副產(chǎn)品，提煉副產(chǎn)品果膠，黃姜皂素收率相比傳統(tǒng)工藝提高50-60％，熔點可提高2-4℃即197-199℃，在水解皂甙前分離了纖維和淀粉，由此降低用酸量80-85％，廢水經(jīng)過處理使廢水量下降86-90％，COD化學耗氧量為原來的三分之一到四分之一。


圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
參考圖，本發(fā)明黃姜加工皂素清潔化方法舉例如下。
將黃姜原料清洗、粉碎、磨漿后，先后過18目篩和40目篩，除去占原料量1/3的粗纖維，得生料漿。然后用真空抽濾器對生料漿進行真空抽濾，抽濾分離掉清水。剩余的淀粉和皂甙漿加熱至100℃(一般不低于95℃)使其糊化同時加質(zhì)量比0.0001的淀粉酶，經(jīng)過目測如果淀粉糊非常粘稠時可將淀粉酶的質(zhì)量比最高可提高到0.0005；然后降溫至70℃加質(zhì)量比為0.0005的糖化酶，經(jīng)過目測前一步驟里如果淀粉糊非常粘稠的情況下可將糖化酶的質(zhì)量比最高可提高到0.0010；制得葡萄糖皂甙漿液。
在常溫下將制得的葡萄糖皂甙漿液進行沉淀，直至漿液分為上中下層。分離上層清水、中層皂甙漿、下層葡萄糖。
對分離出的葡萄糖液進行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)生大量的二氧化碳，對產(chǎn)生的大量二氧化碳進行收集回收。對發(fā)酵剩下的乙醇溶液進行蒸餾，可得高純度酒精。對蒸餾后剩下的含有固體物的酒糟進行沉淀分離，分離出固體有機物酶可作為蛋白飼料進行回收，分離剩下的液體為含有機物的廢水，對其需進行處理后才能排放。
對分離出的皂甙漿進行濃縮分離，加鹽酸或硫酸調(diào)整pH值在3-4之間并加熱，使溫度在80-90℃之間。通過自然沉淀的方法使上層膠體物與下層皂甙分離，取得下層皂甙液。得到的皂甙液按照常規(guī)方法加酸水解、清洗、分離，得到半成品的高含量水解物，并產(chǎn)生大量含有機物的酸性廢水。半成品的水解物中的主要成分是皂素，提取皂素分方法取用常規(guī)烘干、加120號汽油萃取、分離汽油得皂素產(chǎn)品的方法。果膠的提取對皂甙漿進行分離工藝過程中產(chǎn)生的上層膠體物進行濃縮去水，再加50％～55％乙醇溶液進行萃取提純出果膠。生產(chǎn)提純果膠過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水可以直接用來清洗黃姜。
對上面提純酒精過程中產(chǎn)生含有機物的廢水和清洗皂素過程中產(chǎn)生的含有機物的酸性廢水必須進行污水處理才能排放。對廢水進行處理的工藝如下所述。
對制取乙醇過程中產(chǎn)生的有機物廢水，先讓廢水在pH值在3-4.5之間、溫度在60-70℃的情況下流經(jīng)鐵床進行有機物氧化處理，此工藝可以達到破壞原有機物的分子結(jié)構(gòu)、降低COD的目的。對于污水處理過程中用到的鐵床，為近年來在處理色度高、含鹽量大、可生化性差、組分復雜多變的有機廢水中污水處理領(lǐng)域較為成熟的一種應用。鐵床主要是利用鐵、炭組合的填料與原水反應，破壞原水中有機物的分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。其原理是鐵與炭的腐蝕電位不同，鐵作陽極、炭作陰極、原水作電解質(zhì)而形成千千萬萬個原電池。電極反應如下
當有氧存在時陰極反應如下
從上述反應可知，原水在酸性、充氧的條件下以一定流速流經(jīng)鐵炭填料時，有機物被氧化，硝基還原為氨基，偶氮鍵斷裂，這為下一步處理提供了可靠有效的條件。在設(shè)計時因考慮到充氧的重要性，所以可以在原水進入鐵床前設(shè)置溶氣罐，并采用空壓機供氣。從鐵床的處理原理分析，其形成的原電池可將多環(huán)化合物分解成單環(huán)化合物。鐵床填料因表面被固著而使處理效果降低，產(chǎn)生鐵床的鈍化現(xiàn)象，因此采用鹽酸或硫酸調(diào)整pH值在3-4之間并加熱，使溫度在80-90℃之間對鐵床進行持續(xù)浸洗活化。鐵床結(jié)構(gòu)可采用專利號98242534.1和02220440.7公開的結(jié)構(gòu)。
流經(jīng)鐵床的廢水后再進入?yún)捬鯎醢宸磻髦凶饔袡C物酸化處理。厭氧擋板反應器ABR和復合式厭氧反應器HABR均可用于此處有機物酸化處理。此步驟是利用酸化菌對有機物進行水解酸化，使炭氧和炭水化合物降解為可揮發(fā)性脂肪酸、VFA、CO2、NH3等。HABR和ABR工藝，適用于各類低濃度有機廢水的處理，作為污水厭氧前處理。
接下來進行的廢水厭氧處理在UBF復合厭氧處理器內(nèi)進行。通常采用耐酸性高負荷型桿菌、pH值3-4.5的情況下進行厭氧降解，降有機物分解為甲烷、二氧化碳等氣體。這一工藝主要是高效、穩(wěn)定的處理高濃度、難降解的有機廢水，一般在此環(huán)境下四天左右廢水中污染物可下降80-90％。
經(jīng)過UBF處理過的廢水再進行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機底物處理。CASS是在SBR基礎(chǔ)上，即在SBR池內(nèi)進水端增加了一個生物選擇器。此步工藝主要在一個CASS反應池內(nèi)進行，主要是解決污泥膨脹問題，可以過濾掉絮凝性生物、沉淀污泥。除磷、脫氮、去有機底物，出水質(zhì)量好。
在做過CASS處理后流出的水再采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭BAC作復合型深度處理以進一步沉淀水中污染物，再達標排放。
對皂甙水解過程中產(chǎn)生的含有機物酸性廢水需先加石灰中和酸水，然后加入酵母進行發(fā)酵，再分離出酵母尸體。酵母尸體可作蛋白飼料回收利用。發(fā)酵分離出來的廢水再作和上面對制取乙醇過程中產(chǎn)生的有機物廢水處理方法一樣的方法進行處理，即在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70℃情況下，流經(jīng)鐵床進行有機物氧化處理；再進入?yún)捬鯎醢宸磻髦凶饔袡C物酸化處理；然后經(jīng)UBF復合厭氧處理器中進行有機物厭氧降解處理；再進行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復合型深度處理以進一步沉淀水中污染物，再達標排放。
權(quán)利要求
1.黃姜加工皂素清潔化生產(chǎn)方法，其特征在于按下面方法進行皂素提取流程先將黃姜原料清洗；粉碎；磨漿；分離，所述分離為將磨漿后的黃姜原漿過18目篩截留較大粗纖維，過40目篩截留較小粗纖維，分離出粗纖維，得不含粗纖維的生料漿，再沉淀生料漿，真空抽濾生料漿上層部分清水，得淀粉和皂甙混合液；然后對所述淀粉和皂甙混合液進行多酶生化工藝，所述多酶生化指對進料加熱至95～100攝氏度使其糊化同時加質(zhì)量比0.0001～0.0005的淀粉酶，再降溫至65～70攝氏度添加0.0005～0.0010的糖化酶得葡萄糖皂甙漿液；再分離，此時分離方法為沉淀所述葡萄糖皂甙漿液，分離出沉淀液中層的皂甙漿、下層的葡萄糖，除去上層的清水；對分離出的皂甙漿進行濃縮，濃縮方法為加無機酸調(diào)整PH值在3-4之間并加熱至80～90攝氏度；然后自然沉淀至沉淀物自然分層；再分離出上層膠體物和下層皂甙液；對皂甙液按常規(guī)皂甙水解方法取得皂素和酸性廢水，即加酸水解、清洗、烘干、加120號汽油或乙醇或丙酮或超臨界CO2提取皂素，并產(chǎn)生含有機物酸性廢水；果膠的提取對所述皂甙漿進行分離工藝過程中產(chǎn)生的上層膠體物進行濃縮去水，再加50％～55％乙醇溶液進行萃取提純出果膠；制取乙醇對多酶生化后分離出來的所述下層的葡萄糖先后進行發(fā)酵、蒸餾后取得酒精，并產(chǎn)生有機物廢水；廢水處理方法對制取乙醇過程中產(chǎn)生的所述有機物廢水，在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70攝氏度情況下，流經(jīng)鐵床進行有機物氧化處理；再進入?yún)捬鯎醢宸磻髦凶饔袡C物酸化處理；然后經(jīng)UBF復合厭氧處理器中進行有機物厭氧降解處理；再進行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復合型深度處理以進一步沉淀水中污染物，再達標排放；對皂甙水解過程中產(chǎn)生的所述含有機物酸性廢水需先加石灰中和酸水，然后加入酵母進行發(fā)酵，再分離出酵母尸體，廢水再在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70攝氏度情況下，流經(jīng)鐵床進行有機物氧化處理；再進入?yún)捬鯎醢宸磻髦凶饔袡C物酸化處理；然后經(jīng)UBF復合厭氧處理器中進行有機物厭氧降解處理；再進行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復合型深度處理以進一步沉淀水中污染物，再達標排放。
全文摘要
本發(fā)明黃姜加工皂素清潔化生產(chǎn)方法，其特征在于先將黃姜原料清洗；粉碎；磨漿；過篩分離粗纖維，再沉淀生料漿，對所得淀粉和皂甙混合液進行多酶生化工藝，再分離出皂甙漿和葡萄糖，并對皂甙漿進行濃縮、自然沉淀，再分離提純果膠，對皂甙液按常規(guī)皂甙水解方法取得皂素和酸性廢水；對皂素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有機物酸性廢水中和后流經(jīng)鐵床、進入?yún)捬鯎醢宸磻?、?jīng)UBF復合厭氧處理器、進行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)處理、采用生物活性炭處理再達標排放。本發(fā)明相對傳統(tǒng)工藝，回收提煉了粗纖維、果膠和酒精，黃姜皂素收率相比傳統(tǒng)工藝提高50－60％，熔點可提高2－4℃即197－199℃，降低用酸量80－85％，廢水量下降86－90％，COD為原來的1/3到1/4。
文檔編號C12P33/00GK1814784SQ200510019899
公開日2006年8月9日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者吳曉進, 陳全志, 陳安章 申請人:鄖西縣怡江生物化工有限公司