专利名称：超临界流体萃取装置在薯芋皂素产业上的应用方法
技术领域：
本发明涉及一种甾族化合物的一般制备，尤其是一种超临界流体萃取装置在薯芋皂素产业上的应用方法。
直到目前，我国绝大部份从事薯芋皂素生产的企业仍沿用几十年来一直在用的传统方法。如将薯芋属植物盾叶薯芋(D·zingibenrnisis)又称黄姜、穿龙薯芋(Dnipponica)、黄山药(D·panthaica)等块根洗涤→破碎→打粉→加酸加热水解→水解干燥物→汽油提取法。工艺虽然便捷，但收率长期以来一直停留在2.0～2.5％之间，且大量有机物经汽油热浸抽提后已无再利用价值，既浪费资源又污染环境，同时还存在重大生产安全隐患。为解决上述问题，我国有关科技工作者一直在作不懈的努力，取得令人瞩目的成果，其代表作的有(1)西北植物学报1995.15(3)254-260西北植物研究所《薯芋皂甙元分离工艺的研究及其综合利用》一文，提出分离方法及开展综合利用行之有效的途径。但最终提取工艺仍沿用汽油提取法，终因效益不明显而未能被业界所普通接受。(2)CN1240971A 2000年1月12日公开的广州市医药工业研究所发明的超临界流体萃取法从薯芋属植物中提取薯芋皂素，其实例以黄姜干粉为原料经水解得干燥物直接装入超临界设备萃取，两个实例平均收得率为5.88％的新纪录。证明超临界流体萃取适用于薯芋皂素提取工艺的同时也显示当今世界这一先进的萃取技术的优越性能，该发明并提供有价值的操作技术参数。但存在的缺陷也是明显的，即无法消除原料体积庞大和萃取设备容积狭小的矛盾这一带瓶颈性问题，即收率虽提高了，但产量上下去，这有悖于企业追求利润最大化的理念，自然难于被业界所接受。
发明内容
本发明旨在寻找一种能消除原料体积因过于庞大而无法同时大量加工的矛盾，实现薯芋皂素收率明显大幅提高的同时其产量亦同步增长的方法。
本发明所采取的工艺方法是建立在两条以上组成的分离作业线同时进行分离作业的基础上，在保持薯芋属植物原有皂甙总量不受损失的前提下，先将植物纤维、淀粉等组份分离掉，使总体积去掉九成，余下的部分是为“精品”，尔后，将分离后所得的“精品”集于适宜的反应容器中加酸加热水解，使薯芋皂甙脱去两分子鼠李糖和一分子葡萄糖而得薯芋皂素，水解反应物经水洗干燥而得水解干燥物，因比用原植物干粉水解干燥物体积缩小了九成，而其中皂素含量也相应提高九成，故而为超临界流体萃取设备扩大其萃取功能达九成，简称为“三九”工艺法，从而消除了原料体积庞大和先进萃取分离容器空间狭小有限的矛盾，为工业化生产创造有利条件。
技术特征为先经一条或多条分离生产线将薯芋属植物的多余组份分离，所得的水解干燥物，采用超临界流体萃取装置进行萃取分离，制得薯芋皂素。所述的将薯芋属植物的多余组份分离，是指将纤维组份分离，淀粉组份分离，并水解、干燥。
本发明的优点主要有1、薯芋皂素收率大幅提高，经济效益显著。仅节约原料成本和汽油费用，每吨薯芋皂素成本可节省12～15万元/吨。
2、本发明与传统汽油法相比，每年还有数十万吨的植物纤维和淀粉可进行综合利用，提高数亿元的附加值。
3、随着我国人民生活的提高和加入WTO，作为我国制药第二位产业的甾体激素类这门高崭技术产业近年来迅猛发展，市场需求十分强劲，皂素价格连年飚升，从上世纪90年代初20多万元/T升至目前50万元/T，这对70％用于加工出口的下游企业造成巨大成本压力，削弱在国际市场竞争力的同时也给国人用药付出高价。采用本发明生产的皂素可大大降低制药成本，提高市场竞争力。
4、本发明的薯芋属植物加工分离工段为密集型劳动，为扩大就业岗位提供条件。
总之，本发明对促进薯芋皂素提取实现萃取技术现代化，综合利用多样化，有害物质零排放都将产生积极作用。
图1为薯芋皂素的化学结构式。
图2为超临界流体萃取基本流程图。
图3为高含量薯芋皂素干燥物工艺流程图。
第一步，先将薯芋属植物纤维组份分离。
具体步骤是，将原料浸软破碎，磨浆机研磨，在水池中分筛，先通过40目筛，将其收集于一旁，再过100目筛，将未通过筛网的进行复磨，直至手捻无明显颗粒存在为止。让其在池中沉淀12小时或加入0.1％明矾加速沉淀。排放上清液，沉于池底的物料是为皂甙淀粉浆。
第二步，将薯芋皂甙和淀粉分离。
操作方法是，将皂甙淀粉浆移至适宜容器中，用稀盐酸调节PH6.5，加入淀粉液化酶200单位/g(绝对干粉计)，充分拌匀后，加热至近沸，保温半小时使淀粉完全液化为止，待降温至60℃左右，倾出淀粉液于适宜容器中，再用二倍量的热水加入皂甙淀粉液容器中，搅拌、沉淀后倾出上层淀粉液，重复操作2～3次，所得物料为皂甙及未分离物。
通过以上分离步骤，使占原料体积90％的物料已得到有效削离，为采用超临界流体萃取设备创造条件。
第三步，水解。
水解的目的是将薯芋皂甙经加酸加热脱去两分子鼠李糖和一分子葡萄糖成为薯芋皂甙元，俗称薯芋皂素。
其方法是将多条生产线收集得来的皂甙及未分离物置于适宜反应锅中，加2.5倍的水并用浓盐酸调至PH3.0，拌匀，通蒸汽加热加压至0.2Mpa，维持2小时，冷却后倾去酸液并用水洗至中性，装入压滤机挤出去水份，将物料均匀摊薄于烘盘中，送烘房80～90℃干燥，并不时上下翻动，至水解物水份含量达6～8％左右。
第四步，球磨。
烘干后的物料多为块状或片状物，为利于萃取，扩大溶质的比表面积是一项重要措施之一。本法的操作步骤是将水解后的干燥物放入适宜的球磨机中，滚动球磨半小时，使之成为细末状，其平均粒径少于5mm为宜，同时由于物料粒径变小后，细末间密度增加，为有限的萃取容器腾出空间，提高设备利用效能。
第五步，超临界流体萃取。
使用这一设备的目的是提高薯芋皂素收得率的同时也使产量同步增长，取代汽油法以消除生产安全隐患。
超临界(SFE)流体萃取是新浸出分离技术，其原理是在一定的温度下，高压的超临界气体密度增大至几乎和液体相等，溶解能力显著增加，能将天然物质的某些组份溶解浸出，当减压后溶解能力骤然下降，将溶解物迅速析出。超临界流体萃取装置是据此原理制造出来的设备，薯芋皂素提取是这一应用的体现。可作为超临界气体有几种，而最安全廉价易得的是二氧化碳，故称SFECO2萃取法。
传统的溶解理论是当溶剂为一定量时，溶质在溶剂中的溶解到一定程度呈现饱和状态，而超临界CO2萃取装置的优点不仅在于收率增加还在于作为溶剂的CO2在系统中循环萃取，其溶剂量随运行时间的增加而增加，这就为消除薯芋水解干燥物中因皂素含量的提高而影响萃取效果提供可行理论依据。至于温度和压力如何选择，一般原则是萃取釜的压力一定要高于CO2临界点，即13.3Mpa以上，较佳方案选择在18～35Mpa之间；解析釜压力一定要预定在临界点以下，一般选在6～12Mpa之间。温度过高或过低都会对溶剂的选择性溶解有影响，带来不必要的的杂质，较佳方案选择在50～80℃为宜。
实施例下面以采用500L/40Mpa一萃二分循环式超临界CO2萃取装置为例说明萃取釜容积为500L，可装入薯芋皂素高含量水解物细末300kg，相当于薯芋属植物干粉水解干燥物3000kg。装料完毕后，打开CO2气瓶通入冷气罐中，打开冷气机将气箱进行冷却，打开蒸汽阀门分别对萃取釜、解析釜1、2及分离柱进行加热，并通过蒸汽进出阀调节各容器所设定温度，即萃取釜为75℃，解析釜1为65℃，解析釜2为50℃，分离柱为65℃，满足上述温度设置条件后，启动空气高压泵对系统进行加压，当萃取釜压力达32Mpa，解析釜压力达7Mpa，解析釜2达12Mpa、分离柱压力达20Mpa时，关闭CO2钢气瓶阀门，同时打开CO2回路循环阀门，打开携带剂乙醇流出阀和启动乙醇输入泵，让其与CO2在系统内同时循环，并通过高压泵调频率控制CO2流量在36kg/h/kg状态下在系统内循环萃取6小时～7小时后停机。先关闭蒸汽阀，后关闭有关阀门，打开解析釜出料口取料，设定以薯芋属植物黄姜干粉水解物3000kg收得率为4.5％为基准，此批300kg细末料取得135kg。其工效比直接用干粉水解物萃取法提高了九倍。
权利要求
1.一种超临界流体萃取装置在薯芋皂素产业上的应用方法，其特征是先经一条或多条分离生产线将薯芋属植物的多余组份分离，所得的水解干燥物，采用超临界流体萃取装置进行萃取分离，制得薯芋皂素。
2.根据权利要求1所述的超临界流体萃取装置在薯芋皂素产业上的应用方法，其特征是所述的将薯芋属植物的多余组份分离，是指将纤维组份分离，淀粉组份分离，并水解、干燥。
全文摘要
本发明公开了一种将超临界流体萃取装置在薯芋皂素产业上的应用方法，是先将植物原料削离多余组份缩小至9/10，使水解干燥物薯芋皂素含量比原植物初始料相应提高到9/10，从而采用萃取分离设备使萃取功能提高9/10。本发明消除了原料体积庞大和萃取容器空间狭小有限的矛盾，使皂素产量和效益同步凸现，效果显著。
文档编号B01D11/04GK1473842SQ0213891
公开日2004年2月11日 申请日期2002年8月9日 优先权日2002年8月9日
发明者韦湖田, 韦雅峰 申请人:韦湖田