一種從脫脂棉籽粕中製備高純度棉籽糖的工藝的製作方法

2023-09-24 01:48:15 1

專利名稱：一種從脫脂棉籽粕中製備高純度棉籽糖的工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬化學工程技術領域，特別涉及一種從脫脂棉籽粕中製備棉籽糖的 工藝。
棉籽糖(Raffmose)又稱蜜三糖(Melitriose)、棉子糖，由半乳糖、葡萄糖 和果糖結合而成，屬低聚糖，系非還原糖，其結構式如下
經研究發現，棉籽糖是人體腸道中雙歧桿菌、嗜酸乳酸桿菌等有益菌極 好的營養源，能促進它們的增殖，從而抑制腸道內腐敗菌的生長，並減少 有毒發酵產物的形成。雙歧桿菌發酵棉籽糖產生大量的短鏈脂肪酸，能刺 激腸道蠕動、增加糞便潤溼度並保持一定的滲透壓，從而防止便秘的發生。 此外，棉籽糖能改善人體的消化功能，促進人體對4丐的吸收，從而增強人 體免疫力，對預防疾病和抗衰老具有明顯效果。棉籽糖還可作為人體和動 物活器官移植用保護輸送液的主要成分及延長活菌體在常溫下存活期的增 效劑。棉籽糖的耐酸、耐熱性好，在90%的相對溼度下也不會吸溼結塊， 其本身可作為食品添加劑使用，改善食品的加工特性，防止產品褐變，提
背景技術：
高產品質量，延長產品的保質期。因棉籽糖具有優良的理化性能及生理活 性，目前已^^皮廣泛用於食品、醫藥及化妝品等行業。
棉籽糖在自然界的分布很廣，是除蔗糖外在植物中分布最廣的低聚糖， 它廣泛存在於甜菜、棉籽、蜂蜜、巻心菜、酵母、馬鈴薯、葡萄、麥類、 玉米以及豆科植物的種子中，其中在棉籽中的含量最高，約為4~9%。棉籽 仁在被提取棉籽油後產生大量的副產品——脫脂棉籽粕，脫脂棉籽粕中棉 籽糖的含量基本保持不變，因此，脫脂棉籽粕餅是工業上生產棉籽糖的極 佳原料。
現有技術中，從脫脂棉籽粕中提取高純度的棉籽糖，通常將不含色素 的棉籽糖提取液濃縮結晶後多次重結晶得到。張大煜等人(從無腺體棉籽
中提取棉籽糖的研究，中國油脂，1996, 5, 7-9)公開了一種從無腺體棉籽 中提取棉籽糖的工藝，首先採用靜態浸泡式將無腺體棉仁的脫脂粕用乙醇 溶液浸出，蒸餾濃縮乙醇浸出液，向濃縮液中加入結晶促進劑結晶，再用 乙醇溶液多次重結晶，最終獲得棉籽糖精品。棉籽糖的提取率為58.8%,產 品純度為97%以上。中國專利申請200710014172.4公開了一種自棉籽粕中 提取棉籽糖的方法，採用重量百分濃度為40~ 100%的曱醇浸取得棉籽糖粗 料，將粗料用稀酸溶解後脫色，然後直接進行濃縮和結晶，最後通過多次 重結晶處理獲得高純度的棉籽糖，但最終棉籽糖產物收率很低。由於多次 重結晶中棉籽糖的損失量大，因此通過以上方法獲得的棉籽糖的提取率很 低，即便是從無腺體脫脂棉中提取棉籽糖(不需要經過脫色處理)的提取 率也低於60%，以上方法的生產工藝中物料浪費嚴重，不能用於工業化規 模生產。
由於脫脂棉籽粕中包括棉籽糖、蛋白、鹽分、棉酚色素以及單糖和蔗 糖等，溶劑提取後，其中的蛋白、鹽分、棉酚色素以及其它的單糖或蔗糖
等雜質仍然存在，而這些雜質的存在會導致棉籽糖結晶困難，如果在棉籽 糖結晶精製前不預先除去這些雜質，則必須通過多次重結晶才能獲得高純 度棉籽糖，這樣必定導致較低的棉籽糖收率。因此，不僅需要對有機溶劑 提取棉籽糖的方法進行改進提高棉籽糖的提取率，而且還需要考慮在結晶 精製棉籽糖之前，先對棉籽糖的有機溶劑提取液進行脫色、脫蛋白、脫鹽、 以及除去單糖和蔗糖等提純處理，並結合對棉籽糖精製的改進，這樣才能 在高提取率下獲得高純度棉籽糖。
現有的從脫脂棉籽粕中提取高純度棉籽糖的技術中，尚未有將有機溶 劑浸取獲得棉籽糖提取液、棉籽糖提取液脫色、脫鹽、脫蛋白、除去單糖 和蔗糖、精製這一系列的工序結合起來製備棉籽糖的報導，僅有單一的其 中某道工序的方法報導。如(1)從脫脂棉籽粕中提取棉籽糖主要採用的 方法是以醇溶液作為提取溶劑，對脫脂棉籽粕釆用靜態浸取法進行提取。
王興國等人(脫脂棉籽粕中棉籽糖提取方法的研究，中國油脂，2005， 3, 57-60)公開了 一種棉籽粕中棉籽塘浸出工藝，以乙醇溶液作為提取溶劑，在 一定溫度下攪拌提取後分離出提取溶液。多次浸提後,合併提取溶液並過濾， 得到棉籽糖提取液；(2)棉籽糖提取液的脫色方法主要是應用粉末活性炭 脫色。梁立新等人(棉籽雙液相萃取工藝曱醇相中棉子糖提取液的脫色， 食品與發酵工業，2007， 4, 73-76)和金青哲等人(棉籽糖提取液的脫色與 棉酚去除，中國油脂，2005, 4, 47-49)公開了一種將粉末活性炭加入裝有 棉籽糖提取液的釜式反應器中靜態脫色的方法，脫色完成後從溶液中分離 出活性炭得到脫色液；(3)脫鹽主要採用離子交換樹脂和納濾脫鹽(洛鐵 男等，離子交換樹脂在糖汁脫鹽中的應用，中國甜菜糖業，2000, 1， 3-5; 王曉琳等，應用納濾膜分離糖和鹽的實驗研究，膜科學與技術，2001, 1, 44-48); (4)脫蛋白主要採用超濾膜分離，如梁立新等人(棉籽雙液相萃取
工藝曱醇相中棉子糖提取液的脫色，食品與發酵工業，2007， 4, 73-76)報 道了 一種通過加入醋酸鉛使蛋白變性沉澱，再採用超濾膜分離完成對棉子 糖提取液脫蛋白處理的方法；(5)通常的除去單糖和蔗糖的工藝，是在結 晶的過程中同時完成的；(6)結晶，通常在純水或醇溶劑中結晶或多次重 結晶，如美國專利US6224684公開了以純水作為結晶溶劑，在一種帶循環 裝置的結晶器中結晶棉籽糖的方法和裝置。
以上所釆用的各個單一工序的方法本身存在這樣那樣的問題，主要問 題有如(l)中釆用醇溶劑靜態浸出法中溶劑用量大，給溶劑回收造成困 難並造成溶劑浪費，同時溶劑的利用率低，有效成分浸出不完全，為保證 有較高的提取率， 一般需要長時間和反覆多次的提取，導致提取物中雜質 含量上升，成分變複雜，後續分離純化困難，難以製備高純度產品；(2) 中需要使用大量的粉末活性炭才能達到滿意的脫色效果，同時粉末活性炭 不能重複利用，並易殘留於脫色後溶液中難以完成除去；(3)中的離子交 換樹脂柱樹脂再生時會產生大量的廢酸和廢鹼，造成環境汙染，而納濾膜 分離所用的設備投資大，分離膜易汙染壽命短；(4)中醋酸鉛的使用會帶 來重金屬殘留，超濾膜分離所用的設備投資大，分離膜易汙染壽命短；(5) 中結晶中除去單糖與蔗糖，意味著最終獲得高純度棉籽糖必須通過多次重 結晶實現，導致低的棉籽糖收率；(6)中採用純水作為結晶溶劑時，棉籽 糖在純水中較大的溶解度，會導致結晶過程中溶液粘度過大，使得結晶速 率下降，僅降溫時間就需50小時之多，同時最終棉籽糖的收率也較低。
因此，即便是將現有技術中的有機溶劑浸取獲得棉籽糖提取液、棉籽 糖提取液脫色、脫鹽、脫蛋白、除去單糖和蔗糖、結晶精製這一系列的工 序結合起來製備高純度棉籽糖，仍然不能獲得理想的棉籽糖收率。而且， 這樣的工藝路線相當長、步驟多、搡作繁瑣、生產成本高，並不適合工業
化生產。故而，需要通過對現有技術的結合進行簡化和優化，尋找一種工 藝簡單、低成本、高收率的從脫脂棉籽粕中提取高純度棉籽糖的方法。

發明內容
本發明提供了 一種從脫脂棉籽粕中製備高純度棉籽糖的工藝，特別是 以吸附分離為核心技術除去棉籽糖提取液中的色素、鹽分、蛋白、單糖和 蔗糖等雜質，在簡單工藝和低成本的條件下可獲得高的棉籽糖提取率。
一種從脫脂棉籽粕中製備高純度棉籽糖的工藝，包括以下步驟 (1 )滲漉提取
將原料脫脂棉籽粕裝填入滲漉柱，向滲漉柱中加入提取溶劑，在 50~70。C浸泡30 60分鐘，使脫脂棉籽粕充分溶脹，加入的提取溶劑的體 積為脫脂棉籽粕堆積體積的0.6 1倍，保證脫脂棉籽粕能夠完全浸泡在提取 溶劑中。
保溫狀態下，在滲漉柱中進行滲漉操作，在收集滲漉液的同時向滲漉柱 中連續補加提取溶劑，直至收集到的滲漉液的體積為脫脂棉籽粕堆積體積 的3 5倍，從而在保證棉籽塘的高提取率的同時減少溶劑消耗，並降低回 收溶劑的能耗。
所述的提取溶劑是體積百分濃度為70~85%的曱醇水溶液或體積百分濃 度為70~85%的乙醇水溶液。在50 70。C下，棉籽糖在該濃度下的曱醇水溶 液或乙醇水溶液中的溶解度大，脫脂棉籽粕中其它成分在其中的溶解量小， 因此該濃度下的曱醇水溶液或乙醇水溶液對脫脂棉籽粕中的棉籽糖的選擇 性提取率高，棉籽糖提取液中棉籽糖的含量高，同時其它雜質的含量低， 從而在提高棉籽糖的提取率的同時提高棉籽糖的純度。
本發明中向滲漉柱中連續補加的提取溶劑的流速優選為0.2~1.0倍脫脂 棉籽粕堆積體積/小時。在該流速範圍內，既可以保證提取溶劑和脫脂棉籽 粕有充分的接觸時間，提高提取溶劑的利用率，又能兼顧生產能力。
本發明中使用的滲漉柱可以是單柱，也可以是多柱串聯。多柱串聯操作 時，前一柱滲漉柱滲漉完成後用去離子水回收得到稀曱醇或稀乙醇溶液可 以直接作為後一滲漉柱的溶脹溶劑，避免了溶劑的蒸餾回收過程，大大降 低了生產能耗。
為了提高溶劑的利用效率，還可對溶劑按以下方式進行回收處理用 去離子水自上而下流經滲漉柱，控制流速為0.5 1.5倍脫脂棉籽粕堆積體積 /小時，收集出口處含提取溶劑與水的混合液體，經蒸餾處理回收溶劑。
在本步驟中，棉籽糖的提取率可以很容易達到95%以上。滲漉提取液 中棉籽糖的質量百分比，以幹基為基準，在30~40%之間，同時提取液中 還含有棉酚色素、鹽分、蛋白、單糖和蔗糖等雜質。 (2)脫色
將步驟(l)中得到的滲漉液進行濃縮除醇處理後，加水配成固含量為 10%的溶液，調節pH值至4 6,得到配製好的水溶液；將所得的配製好的 水溶液在30 60。C、以0.5~3BV/h的流速加入到裝有吸附劑A的固定床吸 附柱中，收集出口處的流出液為脫色液，直至收集到的脫色液體積為5~ IOBV。
溶液配製中，所述的溶液的pH值為4 6。 pH值高於6時，脫色率迅速下 降；但是，pH值低於4，會腐蝕設備，還可能導致棉子糖的酸性水解。
在吸附柱中進行脫色處理，所述的溫度為30 60。C。溫度低於30。C,傳 質速率慢、脫色效率低；但溫度高於60。C，棉酚等色素容易氧化，與蛋白 質、胺基酸和低聚糖相結合，導致溶液體系複雜化，影響最終產品質量。所述的吸附劑A為顆粒活性炭、非極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂、 弱極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性大孔型丙烯酸系吸附樹脂、弱 極性大孔型丙烯酸系吸附樹脂、非極性凝膠型聚苯乙烯系吸附樹脂、弱極 性凝膠型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性凝膠型丙烯酸系吸附樹脂或弱極性 凝膠型丙烯酸系吸附樹脂。
所述的吸附劑A優選為顆粒活性碳、非極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂 或非極性大孔型丙烯酸系吸附樹脂。以上吸附劑對棉籽糖提取液中的色素 具有良好的選擇性，脫色效果好，且吸附速率快，解吸速率也快，生產周
期短；同時以上吸附劑本身具有良好的物理化學穩定性，機械強度高，再
生容易，可循環利用。
所述的吸附劑A進一步優選為顆粒活性碳或HZ816樹脂、HZ802樹脂、 DA201樹脂、1300樹脂，使用以上的吸附劑得到的脫色液中棉籽糖的回收 率在95°/。以上，脫色率在90%以上。HZ816樹脂、HZ802樹脂、DA201樹 脂、1300樹脂是由上海華震科技有限公司生產的。
為提高棉籽糖的回收率，在脫色處理完成後，將1 2BV的去離子水， 在30 60。C,以0.5~3BV/h的流速衝洗吸附柱，回收柱內的棉籽糖，收集流 出的含棉籽糖的水溶液與步驟(1)中棉籽糖提取液合併。
為使裝有吸附劑的固定床吸附柱重複利用，採用以下操作再生吸附柱
用2~3BV的體積百分濃度為60~75%的乙醇水溶液沖洗吸附柱，將吸 附在吸附劑上的色素洗脫下來，乙醇水溶液流速為0.5 3BV/h,操作溫度為 30~60°C;再用去離子水沖洗吸附柱，以置換吸附柱內的乙醇，使吸附劑得 到再生。
本步驟中棉籽糖捐j又液的脫色率可達90%以上。 (3)吸附分離
將步驟(2)得到的脫色液，取2 4B'V'以0.5 ~ 3B'V7h的流速通過裝有吸 附劑B的固定床中，使得脫色液中的棉籽糖被吸附劑B吸附，再用1 3B'V' 的去離子水以0.5 3B'V'/h的流速衝洗固定床吸附柱以回收固定床空隙中的 脫色液，得到的水洗液與步驟(2)得到的脫色液合併使用，最後用2 4B'V' 脫附劑以0.5 3B'V7h的流速對吸附劑B進行解吸，得到含有棉籽糖的洗脫 液，吸附分離過程的溫度控制在40 80。C;洗脫液經濃縮或乾燥得到棉籽 糖粗品；濃縮或乾燥主要為了除去脫附劑。
所述的脫附劑是體積百分濃度為20 70%的曱醇水溶液或體積百分濃度 為20~70%的乙醇水溶液，脫附劑流速為0.5 3B'V7h,脫附劑的用量為2 4 B'V'。該範圍用量的脫附劑即可將吸附的棉籽糖完全洗脫下來，以避免溶劑 的浪費。
所述的吸附劑B為非極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性大孔型 丙烯酸系吸附樹脂、非極性凝膠型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性凝膠型丙
烯酸系吸附樹脂、顆粒活性炭、鍵合有Q8的矽膠或鍵合有C3。的矽膠。
所述的吸附劑B優選為非極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性大 孔型丙烯酸系吸附樹脂或顆粒活性炭，這些吸附劑孔徑適中、機械強度高、 容易再生；更重要的是，在由棉籽糖、鹽分、蛋白、單糖、蔗糖和水組成 的體系中，它們對棉籽糖的吸附選擇性好，吸附容量大。
所述的吸附劑B進一步優選為顆粒活性碳或HZ816樹脂、HZ802樹脂、 DA201樹脂、1300樹脂，使用以上的吸附劑對棉籽糖提取液的脫色液進行 提純，得到的棉籽糖的回收率在97%以上，棉籽糖在幹基中的質量百分含 量為90%以上。HZ816樹脂、HZ802樹脂、DA201樹脂、1300樹脂是由上 海華震科技有限公司生產的。
更優選的是，將所述的吸附樹脂按以下操作進行預處理將吸附樹脂
裝填在吸附柱中，以乙醇浸泡樹脂24h後，再用乙醇沖洗樹脂層，洗至流 出液加水不呈白色混濁為止，繼續浸泡4-5h,並用水洗淨；用質量百分濃 度5%的鹽酸溶液流過樹脂層，並浸泡2-4h,然後用水洗至出水為中性；用 質量百分濃度2%的NaOH溶液沖洗樹脂層，並浸泡2-4h，然後用水洗至 出水為中性。
為了實現吸附劑B的重複利用，可按以下操作對吸附劑B進行再生處 理用1 3B'V'的去離子水在40 80。C和流速為0.5 3B'V'/h的條件下沖洗 吸附柱，以置換吸附柱內的甲醇或乙醇，實現吸附劑B的再生，使吸附劑 B可得到重複利用。
(4)結晶
將步驟(3)得到棉籽糖粗品在50~85°C下溶於體積百分濃度為60 ~ 80%的曱醇水溶液或體積百分濃度為60 ~ 80%的乙醇水溶液後，緩慢攪拌 下降溫冷卻至30 50。C,加入棉籽糖晶粒進行誘導析晶，緩慢攪拌下降溫 冷卻至5 ~ 30。C後養晶2 ~ 24小時，濾出得到的晶體在30 40°C真空乾燥 得棉籽糖精品。所得的棉籽糖精品為高含量棉籽糖白色針狀晶體，棉籽糖 的質量百分比達98%以上。
其中，每公斤棉籽糖粗品溶於4 ~ 8升曱醇水溶液或每公斤棉籽糖粗品 溶於4 ~ 8升乙醇水溶液中，誘導析晶前的降溫冷卻和養晶前的降溫冷卻的 降溫速率優選為0.5 ~ 2。C/min。
所述的棉籽糖晶粒的粒徑為170-200目，用量為該步驟中使用的棉籽 糖並且品重量的0.5~1.0%。
整個從脫脂棉籽粕中提取高純度棉籽糖的工藝中，棉籽糖的總收率大 於70%。
本發明中採用滲漉法從脫脂棉籽粕中提取棉籽糖，與常規的溶劑浸取 法相比，滲漉過程中始終保持著細胞內外最大的濃度梯度，可以加速溶出 傳質，顯著提高提取速度、降低溶劑消耗，棉籽糖的提取率可以很容易達
到95%以上，滲漉提取液中棉籽糖的質量百分比(以幹基為基準)在30~ 40%之間。
本發明採用固定床吸附法脫除滲漉提取液中的色素。利用吸附劑A對 棉酚等色素的吸附能力強，而對棉籽糖和其它雜質的吸附能力較弱或幾乎 不能吸附的特點，將色素吸附在吸附劑A上，達到脫色的效果。
本發明採用固定床吸附法一步脫除鹽分、蛋白、單糖與蔗糖等雜質。 在脫除棉酚色素的棉籽糖提取液體系中，吸附劑B對棉籽糖具有較強的吸 附作用，而對鹽分、蛋白、單糖和蔗糖等雜質的吸附力較弱，利用吸附劑B 的選擇性吸附作用可以一次性實現棉籽糖與上述多種雜質的分離，使棉籽 糖的含量提高到90%以上。
以上步驟中吸附劑具有粒徑均一、機械強度大且容易再生等優點，而 通過固定床式吸附分離技術，操作簡便、分離效果好。
本發明中吸附分離得到的棉籽糖粗品，不存在影響後續的結晶過程的 鹽分、蛋白、單糖和蔗糖等雜質，因此通過一次結晶可以得到高純度的棉 籽糖精品，減少了現有技術中多次重結晶中棉籽糖的損失，提高了棉籽糖 的收率。同時，本發明採用曱醇或乙醇等低級醇水溶液作為結晶溶劑，可 有效加快結晶速度，降低棉籽糖在母液中的溶解度，大大提高棉籽糖收率。
總的來說，本發明將以上四道工序結合起來從脫脂棉籽粕中提取高純 度棉籽糖的技術，相對現有技術所具有的有益效果如下
本發明的工藝路線短，對生產設備要求低，操作簡單；本工藝路線中 的各溶劑均可回收，所用的吸附劑可經簡單處理後再生，因此本工藝中大
多數的原料均可重複利用；本工藝路線中工藝流程簡單、棉籽糖總收率高、 棉籽糖產品品質好、生產成本低，易於工業化大規模生產。
本發明中，下列術語的意義具體解釋如下
脫脂棉籽粕堆積體積將脫脂棉籽粕裝填入滲漉柱，脫脂棉籽粕處於自 由堆積狀態下的體積，其表觀密度為堆積密度；脫脂棉籽粕的堆積密度約 為0.77g/ml，即每7>斤脫脂棉籽粕堆積體積約為1300ml。
所述的加水配成固含量為10%的溶液中，固含量是指將溶液乾燥至恆 重時的質量佔乾燥前溶液質量的百分比，即為溶液中所有溶質的質量百分 含量之和，由於溶液中成分比較複雜，也可能出現懸浮或沉澱，在計算溶 液總質量時指的是混合體系的總質量，即也包括懸浮或沉澱等雜物的質量。
幹基是指溶液乾燥後得到的固體的質量，即溶液中的全部溶質的質量 總和。
BV:床層體積，指固定床吸附柱中吸附劑A裝填的床層體積； B'V':床層體積，指固定床吸附柱中吸附劑B裝填的床層體積； BV/h:每小時流過吸附劑A裝填的床層的流動相的體積為固定床體積 BV的倍數；
B'V'/h:每小時流過吸附劑B裝填的床層的流動相的體積為固定床體積 B'V'的倍數；
上樣體積上載到吸附柱上的料液體積。
具體實施例方式
下面，通過實施例來詳細說明本發明的內容，但本發明並不限定於此。 實施例1
(1 )脫脂棉籽粕(其中，棉籽糖的質量百分比為3.9%)經篩孔為1.8mm 篩子篩分，稱取435克裝入至滲漉柱(①3.5cmx70cm)內，裝填均勻後其 堆積體積約為560毫升，再向滲漉柱內加入350毫升體積百分濃度為75% 乙醇水溶液，55。C下浸泡30分鐘使脫脂棉籽粕充分溶脹，開啟滲漉柱出口 閥，同時自滲漉柱頂部連續加入提:f又溶劑，控制流速為168毫升/小時，直 至收集到滲漉提取液的體積為1900毫升。滲漉液經分析，固含量為4.2%; 以幹基計，棉籽糖的質量百分比為38.2%。
最後，自滲漉柱頂部加入去離子水以置換脫脂棉籽粕內殘留的乙醇， 控制流速為560毫升/小時，收集出口處低濃度的乙醇，再通過濃縮和精餾 等方式回收乙醇。
(2)上步操作所得1900毫升滲漉提取液濃縮至原體積1/10，加水配 製成溶液(其中固含量為10%)，加質量百分濃度為5。/。的鹽酸調節pH值至
將約230克顆粒活性炭(吸附劑A)裝入尺寸為①5.6cmx40cm的吸附 柱內，柱床層體積BV為980mL。
以1.0BV/h的流速將上述的調節pH值後的水溶液通過裝有顆粒活性炭 的固定床吸附柱，溫度控制在40°C。收集固定床吸附柱上樣過程的流出液 (即脫色液)，直至收集到的脫色液約10BV,其顏色較淺(色值不到上樣 水溶液色值的10%)。以幹基計，脫色液中棉籽糖質量百分比為50.6%。用 1.5BV去離子水以1.0BV/h的流速沖洗吸附柱，收集得到的水洗液中還含有 少量的棉籽糖，可繼續循環套用。整個過程，吸附柱溫度控制在40°C。上 樣過程流出的脫色液，經HPLC分析，棉子糖回收率為95%。
最後用2BV的體積百分濃度為60%的乙醇水溶液以1.0BV/h的流速沖 洗吸附柱，洗脫液為深紅色；再用去離子水置換吸附柱內的乙醇，使吸附 柱再生可直接進入下一次的脫色操作。
(3) 將約1700克已預處理的HZ816樹脂(吸附劑B)裝入尺寸為 05.6cmx97cm的吸附柱內，柱床層體積B'V'約為2400mL。上樣料液為步 驟(2)所得的棉籽糖脫色液，其中固含量為10%。
以1.0B'V7h的流速向固定床吸附柱內連續通入2.5B'V'的上樣料液，上 樣過程收集到的流出液中還含有少量棉籽糖，可直接循環使用。上樣完畢， 先用2B'V'去離子水以L5B'V7h的流速衝洗吸附柱，去除吸附柱內吸附劑 空隙殘留的脫色液，得到的水洗液可循環使用；再用2B'V'體積百分濃度為 40%的乙醇水溶液以1.0B'V'/h流速衝洗吸附柱，解吸HZ816樹脂，洗脫 HZ816樹脂中的棉籽糖，收集得到含棉籽糖的洗脫液。整個過程中吸附柱 溫度控制在60。C。洗脫液經噴霧乾燥得到棉籽糖粗品，經HPLC分析其中 棉籽糖的質量百分比為80%。
(4) 將所得棉籽糖粗品於80°C下溶於體積百分濃度為70%乙醇水溶 液(每公斤棉籽糖粗品使用5升體積百分濃度為70%乙醇水溶液溶解)，緩 慢降溫冷卻，降溫速率為1。C/min。降溫至40。C後加入170~200目棉籽糖 晶粒(即晶種)1.0克進行誘導析晶，再以同樣的速度繼續緩慢降溫至15°C, 養晶12小時，過濾，洗滌濾餅，濾餅於40°C下真空乾燥得棉籽糖精品， 結晶母液與脫色液合併套用。
經HPLC分析，最後所得的棉籽糖精品中棉籽糖含量為98.2%,整個工 藝過程棉籽糖總回收率為71%。
實施例2
(1 )脫脂棉籽粕(其中，棉籽糖的質量百分比為3.9%)經篩孔為1.8mm 篩子篩分，稱取435克裝入至滲漉柱(0)3.5cmx70cm)內，裝填均勻後其 堆積體積約為560毫升，再向滲漉柱內加入350毫升體積百分濃度為85%
乙醇水溶液，70。C下浸泡40分鐘使脫脂棉籽粕充分溶脹，開啟滲漉柱出口 閥，同時自滲漉柱頂部連續加入提取溶劑，控制流速為450毫升/小時，直 至收集到滲漉提取液的體積為2200毫升。滲漉液經HPLC分析，固含量為 4.0%,其中以幹基計，棉籽糖的質量百分比為33.7%。
最後，自滲漉柱頂部加入去離子水以置換脫脂棉籽粕內殘留的乙醇， 控制流速為560毫升/小時，收集出口處低濃度的乙醇，再通過濃縮和精餾 等方式回收乙醇。
(2) 、 (3)、 (4)操作條件與實施例l相同，經HPLC分析，得到的棉 籽糖精品中棉籽糖含量為96.0%,整個工藝過程棉籽糖總回收率為69%。
實施例3
(1 )、 ( 2 )操作條件與實施例1相同。
(3) 將約1700克HZ802樹脂(吸附劑B)裝入尺寸為①5.6cmx97cm 的吸附柱內，柱床層體積B'V'約為2400mL。
將步驟(2)所得的脫色液以1.5B'V'/h的流速通入裝有HZ802樹脂(吸附 劑B)的固定床中，上樣體積約為2.0B'V',溫度控制在40°C，棉籽糖被 HZ802樹脂吸附，上樣過程所收集的流出液中還含有少量棉籽糖，可直接 循環使用。
上樣結束，用2B'V'去離子水以1.5B'V'/h的流速沖洗吸附柱，去除吸 附柱內吸附劑空隙殘留的脫色液，得到的水洗液可循環使用，最後用3B'V' 體積百分濃度為40%的乙醇水溶液以1.0B'V'/h流速沖洗吸附柱，將吸附在 HZ802樹脂上的棉籽糖洗脫，收集洗脫液，洗脫液經噴霧乾燥得棉籽糖粗 品，經HPLC分析，其中棉籽糖粗品中棉籽糖含量為91%。
洗脫完成後可用去離子水置換吸附柱內的乙醇再生HZ802樹脂。
(4)操作條件與實施例l相同，經HPLC分析，得到的棉籽糖精品中
棉籽糖含量為98.6%，上述工藝過程棉籽糖總回收率為72%。
實施例4
(1) 操作條件與實施例l相同。
(2) 上步操作所得1900毫升滲漉提取液濃縮至原體積1/10,加水配 製成溶液(其中固含量為10%),加質量百分濃度為5。/。的鹽酸調節pH值至
將700克DA201樹脂(吸附劑A)裝入尺寸為①5.6cmx40cm的吸附柱 內，柱床層體積BV為980mL。以1.0BV/h的流速將上述的調節pH值後的 水溶液通過裝有DA201樹脂的固定床吸附柱，溫度控制在40。C。收集固定 床吸附柱上樣過程的流出液(即脫色液)，直至收集到的脫色液約8BV，其 顏色較淺(色值不到上樣水溶液色值的10%)，脫色液中，以幹基計，脫色 液中的棉籽糖質量百分比為52.4%。用L5BV去離子水以1.0BV/h的流速衝 洗吸附柱，收集得到的水洗液中還含有少量的棉籽糖，可繼續循環套用。 整個過程，吸附柱溫度控制在40。C。上樣過程流出的脫色液，經HPLC分 析，棉子糖回收率為95%。
最後用2BV的體積百分濃度為60%的乙醇水溶液以1.0BV/h的流速衝 洗吸附柱，洗脫液為深紅色；再用去離子水置換吸附柱內的乙醇，使吸附 柱再生可直接進入下一次的脫色操作。
(3) 、 (4)操作條件與實施例1相同，經HPLC分析，得到的棉籽糖 精品中棉籽糖含量為98.1%,上述工藝過程棉籽糖總回收率為75%。
實施例5用曱醇取代實施例1中的乙醇，其它操作條件與實施例1相同，經HPLC
分析，得到的棉籽糖精品中棉籽糖含量為98.3%,上述工藝過程棉籽糖總回 收率為70%。
權利要求
1.一種從脫脂棉籽粕中製備高純度棉籽糖的工藝，包括以下步驟:(1)滲漉提取:將原料脫脂棉籽粕裝填入滲漉柱，向滲漉柱中加入提取溶劑，在50～70℃浸泡30～60分鐘，加入的提取溶劑的體積為脫脂棉籽粕堆積體積的0.6～1倍；保溫狀態下，在滲漉柱中進行滲漉操作，在收集滲漉液的同時向滲漉柱中連續補加提取溶劑，直至收集到的滲漉液的體積為脫脂棉籽粕堆積體積的3～5倍；所述的提取溶劑是體積百分濃度為70～85％的甲醇水溶液或體積百分濃度為70～85％的乙醇水溶液；(2)脫色:將步驟(1)中得到的滲漉液進行濃縮除醇處理後，加水配成固含量為10％的溶液，調節pH值至4～6，得到配製好的水溶液；將所得的水溶液在30～60℃、以0.5～3BV/h的流速加入到裝有吸附劑A的固定床吸附柱中，收集出口處的流出液為脫色液，直至收集到的脫色液體積為5～10BV；所述的吸附劑A為顆粒活性炭、非極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂、弱極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性大孔型丙烯酸系吸附樹脂、弱極性大孔型丙烯酸系吸附樹脂、非極性凝膠型聚苯乙烯系吸附樹脂、弱極性凝膠型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性凝膠型丙烯酸系吸附樹脂或弱極性凝膠型丙烯酸系吸附樹脂；(3)吸附分離:將步驟(2)得到的脫色液，取2～4B′V′以0.5～3B′V′/h的流速通過裝有吸附劑B的固定床中使脫色液中的棉籽糖被吸附劑B吸附，再用1～3B′V′的去離子水以0.5～3B′V′/h的流速衝洗固定床吸附柱以回收固定床空隙中的脫色液，得到的水洗液與步驟(2)得到的脫色液合併使用，最後用2～4B′V′脫附劑以0.5～3B′V′/h的流速對吸附劑B進行解吸，得到含有棉籽糖的洗脫液，吸附分離過程的溫度控制在40～80℃；洗脫液經濃縮或乾燥得到棉籽糖粗品；所述的脫附劑是體積百分濃度為20～60％的甲醇水溶液或體積百分濃度為20～60％的乙醇水溶液；所述的吸附劑B為非極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性大孔型丙烯酸系吸附樹脂、非極性凝膠型聚苯乙烯系吸附樹脂、非極性凝膠型丙烯酸系吸附樹脂、顆粒活性炭、鍵合有C18的矽膠或鍵合有C30的矽膠；(4)結晶:將步驟(3)得到棉籽糖粗品在50～85℃下溶於體積百分濃度為60～80％的甲醇水溶液或體積百分濃度為60～80％的乙醇水溶液後，攪拌下降溫冷卻至30～50℃，加入棉籽糖晶粒進行誘導析晶，攪拌下降溫冷卻至5～30℃後養晶2～24小時，濾出得到的晶體在30～40℃真空乾燥得棉籽糖精品。
2. 根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於步驟(1)向滲漉柱中連續 補加提取溶劑的流速為0.2~1.0倍脫脂棉籽粕堆積體積/小時。
3. 根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於步驟(4)中每公斤所述的 棉籽糖粗品溶於4~8升所述的甲醇水溶液或每公斤所述的棉籽糖粗品 溶於4 ~ 8升所述的乙醇水溶液。
4. 根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於步驟(4)中所述的誘導析 晶前的降溫冷卻和養晶前的降溫冷卻，降溫速率均為為0.5 ~ 2°C /min。
5. 根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於步驟(4)中，所述的棉籽 糖晶粒的粒徑為170~200目，棉籽糖晶粒的用量為該步驟中使用的棉 籽糖粗品重量的0.5 1.0%。
6. 根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的吸附劑A為顆粒活性 碳、非極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂或非極性大孔型丙烯酸系吸附樹 脂。
7. 根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的吸附劑B為顆粒活性 碳、非極性大孔型聚苯乙烯系吸附樹脂或非極性大孔型丙烯酸系吸附樹 脂。
全文摘要
本發明公開了一種從脫脂棉籽粕中製備高純度棉籽糖的工藝，以醇溶液作為提取溶劑對脫脂棉籽粕進行滲漉法提取獲得棉籽糖提取液，再將棉籽糖提取液經由裝填有不同吸附劑的固定床吸附分離除去雜質，最後將棉籽糖粗品溶於醇溶液中結晶，得到高純度棉籽糖白色針狀晶體，其純度在98％以上，棉籽糖總收率大於70％。本發明的工藝路線短，對生產設備要求低，得到的棉籽糖產品品質好，收率高，生產成本低，易於工業化大規模生產。
文檔編號C07H1/00GK101372498SQ20081012128
公開日2009年2月25日 申請日期2008年9月27日 優先權日2008年9月27日
發明者任其龍, 吳彩娟, 魏 朱, 楊亦文, 雲 蘇, 蘇寶根, 邢華斌, 鮑宗必 申請人:浙江大學