超滤膜法提取精制油茶皂甙的生产工艺的制作方法

专利名称：超滤膜法提取精制油茶皂甙的生产工艺的制作方法技术领域：本发明涉及一种从油茶籽饼粕中提取生物活性成分的生产工艺。油茶是我国特有的木本油料，也是我国大力发展的油料作物。油茶的综合利用价值很高，经过制油后的油茶籽饼粕中含有约10～15％的油茶皂甙。油茶皂甙是一种性能优良的非离子型表面活性剂，工业上可利用做洗涤剂、乳化剂、发泡剂等，由于其来源于天然植物，本身又具有抑菌等特殊作用且不污染环境，因此，油茶皂甙做为人体洗涤用品则更显优势。油茶皂甙的提取及应用在我国已有多年的研究与实践，最早是以水为溶剂提取油茶皂甙，但由于水提液(蒸发)浓缩时的能耗很高，且产品质量差，后来逐渐改为以甲醇或乙醇等含水溶剂提取，但又因随之而来的抽提时间增加、产品得率不高并具有一定毒性、设备要求和加工成本高等原因，给工业化大规模提取造成困难。此后，尽管仍有相当的研究人员致力于寻找更合适的提取溶剂，但成效甚微。实际上，众所周知，油茶皂甙是一种水溶性极好的物质，其在水中比在醇等溶剂中更易于溶解，而据长期的应用实验表明，仅仅靠更换溶剂来提高产品得率、纯度等方面性能指标的局限性很大，因此只有设法解决以水为溶剂提取油茶皂甙再精制过程的缺陷，在实际生产中才显得更为可行。近年来，本领域也曾开展了一些以水为溶剂提取油茶皂甙后再精制的研究工作，例如水提后经蒸发浓缩再以硅胶为吸附剂吸附皂甙，然后再以洗脱溶剂解吸来精制油茶皂甙；还有以大孔吸附树脂吸附解吸来精制油茶皂甙，但这些方法在不同程度上也均存在着产品得率低、加工成本高、设备投资大等缺陷，难于做大规模的工业化推广。目前，油茶皂甙在工业上主要用作高档次的人体洗涤用品，但它已面临着化学合成洗涤剂的挑战，因此，只有提出更好的提取精制油茶皂甙的技术方案，降低生产成本，提高产品质量，才能使其具有出路并得到发展。本发明的目的在于解决本领域中过去其它方法未能解决的诸多缺陷，进而提供一种可提高产品质量并适合于工业化应用的超滤膜法提取精制油茶皂甙的生产工艺。本发明的技术解决方案是利用本世纪七十年代发展起来的超滤膜法技术对经水提或溶剂(甲醇、乙醇)提取获得的油茶皂甙做进一步浓缩精制。超滤膜法是七十年代发展起来的一项膜法分离新技术，它借助压力和所选择的具有一定孔径的薄膜在常温条件下对大分子和小分子物质进行分离，可以通过一种操作方式同时完成物质的分离和浓缩两个工艺过程。由于此项技术节省能源、设备简单、操作方便，在常温下不会使物质受热破坏，对分离和浓缩高分子物质有良好效果，因而在近二十年来发展迅速，并越来越受到人们的重视，在日本已被预测为当今亟需发展的重大新技术之一。本发明通过将此项技术引入油茶皂甙的提取精制，成功地克服了现有技术的弊端，从而可以在较低的投资及运行成本条件下获得高性能油茶皂甙产品。本发明所述的提取精制油茶皂甙生产工艺具有如下的制备过程1、粉碎——将制油后的油茶籽饼粕用粉碎机粉碎至40～80目。2、水浸提及分离——以3倍饼粕粉量的40～50℃热水加入粉中，搅拌均匀并保温浸泡1.5小时，浸泡后用离心机或压滤机趁热分离，残渣以热水重复浸泡2～3次再汇兑入分离滤液；将分离滤液加热至90℃时，加入2％的明矾粉做沉淀剂，以加速蛋白及其它杂质的沉淀，充分搅拌并保温1小时，然后静置澄清，将沉淀除去，得提取液。3、精滤——将上述提取液通过精滤膜精滤，获得大约含干物质5％的溶液。4、超滤——使精滤后的溶液在一定压力下通过由超过滤膜材料制作的超滤器，得含干物质20～30％的浓缩液。超过滤膜的材料可以是醋酸纤维素、聚砜、聚丙烯腈、磺化聚砜等材料；超过滤膜的形状可采用平板式、空心纤维式、管式和涡卷式等；超滤压力一般维持在0.1～0.3MPa左右，溶液流速视膜保持良好的透过率为宜，使用膜的截留分子量据标(以膜生产厂家采用标准物质测定标明的为准)在3000～15000之间。5、脱色——由于皂甙浓缩液中可能存在有单宁等遇金属离子变黑的物质，因而应在经超滤后的浓缩液中加入适量的EDTA(络合剂)以络合Fe3+、Fe3+等，同时使用H2O2进行脱色。6、干燥——将经脱色后的浓缩液喷雾干燥或以其它方式干燥成粉，即得精制皂甙。本发明所述的生产工艺同样也适用于对经甲醇或乙醇溶剂提取的油茶皂甙溶液进行浓缩精制，其制备过程如下1、备液——将由甲醇、乙醇溶剂提取得到的油茶皂甙溶液先蒸去溶剂或将由甲醇、乙醇提取得到的油茶皂甙粉稀释，获得含干物质5～10％的水溶液。2、超滤——使上述水溶液在0.1～0.3MPa压力下通过由超滤膜材料制作的超滤器，得含干物质20～30％的浓缩液。3、脱色——在经超滤后的浓缩液中加入适量的EDTA(络合剂)和H2O2进行脱色。4、干燥——将经脱色后的浓缩液喷雾干燥成粉，即得精制皂甙。实施例1称取油茶籽饼粕6kg，经粉碎机粉碎后加到18kg温度为40～50℃的自来水中浸泡1.5小时；离心分离后，再将残渣按上述方法浸泡二次，总共得滤液20kg；使滤液通过膜面积为2m2的聚丙烯腈空心纤维式膜组件，膜的截留分子量据标为13000，进口压力为0.18MPa，经1小时超滤分离后得到浓缩物1.8kg，超滤物19.55kg；在浓缩液内加入EDTA及H2O2脱色后，浓缩液中干物质含量为22.8％，在干物质中皂甙含量为76％，通过上述操作使水提液的皂甙干物质浓度由5％提高至22.8％，皂甙含量由56％提高到76％，上述过程中皂甙在超滤液中的损失率为16.8％，同时使水提液体积由20kg变为1.8kg，浓缩了11倍；得到的浓缩液最后可直接进行喷雾干燥。实施例2将由乙醇提取得到的市售皂甙粉配成5.0％的水溶液3000ml，使用截留分子量据标为10000的聚砜中空纤维超滤膜，在0.1MPa压力下进行超滤，最终得到浓缩液200ml，经测定超滤液干物质浓度为3.86％，干物质皂甙含量为10.5％，浓缩液中干物质浓度为21.0％，干物质皂甙含量为170.0％(测定方法本身系数造成)。通过超滤将5.0％的水液浓缩了15倍，皂甙纯度由51.9％变为170.0％，同时皂甙在超滤液中的损失率为14.24％，进一步使用EDTA和H2O2脱色后，将超滤浓缩液直接进行喷雾干燥。实施例3将由乙醇提取得到的市售皂甙粉配成10.0％的水溶液240ml，在钟罩式超滤器中进行超滤，超滤膜材料为磺化聚砜，截留分子量据标为3000，膜面积30cm2，在压力0.18MPa下以磁力搅拌进行，经超滤后共得超滤液140ml，浓缩液82ml，经测定浓缩液干物浓度为16.81％，浓缩液干物中皂甙含量为83.54％，皂甙的提取率为99.14％。使用EDTA和H2O2脱色后，将超滤浓缩液直接进行喷雾干燥。本发明所述的生产工艺具有如下优点1、通过超滤膜法将由水浸提取得到的皂甙溶液加以浓缩，工艺过程短、效果好，皂甙液浓缩倍数在11倍以上，较之过去靠蒸发浓缩的方式在耗能方面大为减少。2、超滤膜法可与溶剂(甲醇或乙醇)提取油茶皂甙方法配合使用，缩短了抽提时间，降低了设备投资及生产成本。3、通过超滤膜法能除去小于皂甙分子量的其它小分子物质，如游离糖、盐等，使由水提或其它方式提取的皂甙得以精制，提高了皂甙产品的纯度。4、利用本法提取的皂甙的得率高(在90％左右)。5、超滤后由于使用EDTA络合金属离子，使(过去由于皂甙中有单宁物的存在而致)产品色泽发黑现象得到较好地解决。6、采用超滤膜法精制油茶皂甙可不再使用有机溶剂，因而在工艺、设备、电器、土建等各方面无需考虑防燃、防爆设计，这样就大大降低了投资和运行成本并有利于提高生产的安全性。权利要求1.一种提取精制油茶皂甙的生产工艺，其特征在于该工艺具有如下的制备过程A.将制油后的油茶籽饼粕粉碎至40～80目；B.以三倍饼粕粉量的40～50℃热水加入粉中，搅拌均匀并保温浸泡1.5小时，浸泡后用离心机或压滤机趁热分离，残渣以热水重复浸泡2～3次再汇兑入分离滤液；将分离滤液加热至90℃时，加入2％的明矾粉，充分搅拌并保温1小时；静置澄清，将沉淀除去，得提取液；C.将上述提取液通过精滤膜精滤，获得大约含干物质5％的溶液；D.使经C过程后的溶液在0.1～0.3MPa压力下通过由超滤膜材料制作的超滤器，得含干物质20～30％的浓缩液；E.在经D过程后的浓缩液中加入适量的EDTA(络合剂)和H2O2，进行脱色；F.将经E过程后的脱色浓缩液喷雾干燥或以其它方式干燥成粉，即得精制皂甙。2.一种提取精制油茶皂甙的生产工艺，其特征在于该工艺具有如下的制备过程A.将由甲醇、乙醇提取得到的皂甙溶液先蒸去溶剂或将由甲醇、乙醇提取得到的油茶皂甙粉稀释，获得含干物质5～10％的水溶液；B.使经A过程后的水溶液在0.1～0.3MPa压力下通过由超滤膜材料制作的超滤器，得含干物质20～30％的浓缩液；C.在经B过程后的浓缩液中加入适量的EDTA(络合剂)和H2O2，进行脱色；D.将经C过程后的脱色浓缩液喷雾干燥成粉，即得精制皂甙。3.如权利要求1或2所述的生产工艺，其特征是采用截留分子量据标为3000～15000的醋酸纤维素、聚砜、聚丙烯腈、磺化聚砜材料做为超过滤膜材料。4.如权利要求1或2所述的生产工艺，其特征是超滤膜的形状采用平板式、空心纤维式、管式和涡卷式中的一种形状。全文摘要使由水浸提取或由溶剂提取得到的油茶皂甙溶液在一定压力下通过用超滤膜材料制作的超滤器，获得干物质20～30％的浓缩液，再对浓缩液进行脱色和干燥处理，最后得到精制皂甙。本发明的工艺过程简单、设备投资和生产成本低、耗能少，所得皂甙产品的得率高、色泽及纯度好，适合于工业化生产。文档编号C07H15/24GK1128793SQ9510092公开日1996年8月14日 申请日期1995年2月11日 优先权日1995年2月11日发明者曹万新, 陈燕, 周伯川, 杨帆 申请人:国内贸易部西安油脂科学研究设计院