黃姜提取水解乾燥物和澱粉的生產工藝的製作方法
2023-06-18 00:55:01
專利名稱：黃姜提取水解乾燥物和澱粉的生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬植物化學工程領域，具體是用黃姜提取水解乾燥物和澱粉的生產工藝。
背景技術：
黃姜又名盾葉薯蕷、火藤根，為我國特有種，是薯蕷屬(Dioscrea.L)野生草質藤本植物。經過近半個世紀對黃姜生物學特徵及有效成份的研究表明黃姜根莖中含有(以絕幹計)1.1～16.5％薯蕷皂素，45～50％的澱粉，40～50％的纖維和生物鹼等其它活性物質。其中位於我國武當山系至秦嶺南麓一帶生長的黃姜皂甙含量最高。薯蕷皂素具有溶血、降脂、抗菌、消炎等作用，是合成甾體激素藥物的化工原料。甾體激素藥物應用廣泛，常用於治療風溼關節炎、心腦血管病等。是藥品生產中僅次於抗生素的重要藥源。隨著野生資源的幾乎耗盡，九十年代我國開始大面積人工種植，據統計資料，2003年全國種植面積達150萬畝以上，產量達10萬多噸。加工生產企業150多家。
現有黃姜皂素生產工藝是將黃姜粉碎發酵加酸水解形成乾燥物後汽油提取皂素。目前，黃姜水解乾燥物生產廠家大多採用如圖2生產工藝流程，該工藝在水解物生產過程中，將澱粉酶化成糖，加酸水解經廢水處理後排出，不僅造成優質澱粉資源的巨大浪費，而且增加了加工企業汙水處理的費用，造成環境汙染。該工藝沒有對黃姜澱粉進行利用，汙水處理成本較大。
近年來，很多研究人員對黃姜澱粉的利用進行研究，提出了很多解決辦法，但一直沒有在大生產中應用。
一是個別廠家對過濾廢水進行中和處理後，接種酒精酵母、蒸溜酒。該工藝雖然對澱粉進行了利用，但只能處理高濃度廢水，處理成本較高，不易推廣應用。
二是有廠家做黃姜產酒試驗，先將黃姜發酵產酒後將酒渣水解、生產水解乾燥物。該工藝由於投資較大，酒市場不佳，企業經濟效益差，難以推廣應用。
三是曾有研究人員先將黃姜澱粉提取出來，將渣水解提取皂素，由於皂素回收率下降，故沒有得到推廣應用。
四是湖北鄖西縣醫藥化工總廠，利用黃姜澱粉生產檸檬酸，取得了較好的效果，但成本依然偏大，沒有得到推廣應用。
五是利用黃姜水解後廢水經中和、脫色、脫鹽等工藝步驟後製取葡萄糖，並申請了專利。但黃姜水解後廢水的量很大，葡萄糖在廢水中僅佔2％左右，生產成本較大。
六是目前已有研究單位用分離法提取皂素，沒有對澱粉利用。
雖然黃姜澱粉的綜合利用問題得到各界關注，但一直沒有尋找到處理成本低、皂素回收高，適合企業工業化大生產的方法。陝西省旬陽縣年種植黃姜20萬畝，現有黃姜加工企業13家，年皂素生產能力760噸，目前用如圖2所示工藝生產，年損失黃姜澱粉1萬多噸，價值5000多萬元。企業常常因「偷排」被處罰停產。
發明內容
本發明提供一種黃姜提取水解乾燥物和澱粉的生產工藝，確保黃姜水解乾燥物提取率不降低並有所提高，同時提取黃姜澱粉達到食用標準，降低汙水COD，減少環境汙染。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是黃姜提取水解乾燥物和澱粉的生產工藝，由如下步驟實現1)粉碎取黃姜，清洗、粉碎至8目以下，粉碎後帶水磨至40～60目；2)機械漿渣分離將上述40～60目的黃姜用帶式壓濾機進行漿渣分離，機械濾帶選用100-130目過濾澱粉專用濾帶，渣入池發酵，漿回收澱粉；3)澱粉回收a機械分離回收用沉降離心機對漿進行分離，直接回收澱粉，分離澱粉後的漿水入沉澱池加Ba(OH)2調節PH至8～9，沉澱4～6小時，排出上層清水，下層混懸液入池與渣一同發酵；或者b、自然沉澱回收漿流入沉澱池在10～25℃條件下加入0.3～0.4％食用乳酸沉澱2～6小時，漿在池內分上下二層，下層為澱粉，上層為含皂甙混合物，排出上層混合物，分離出澱粉；上層混合物入池加入Ba(OH)2調節PH至8～9，沉澱，排出上層清水，下層混懸液入池與渣一同發酵；
4)澱粉清理回收的粗澱粉加水清洗、沉澱或離心分離泥沙，烘乾得食用澱粉成品；5)發酵水解渣液加熱至40℃自然發酵2～3天，用鹽酸煮沸水解，加水洗至PH6.5以上，過濾除酸，烘乾得到黃姜水解乾燥物。
本發明運用機械分離技術在現有黃姜提取水解乾燥物過程中，將澱粉分離提取出來，既提高了皂素收率，又綜合利用了澱粉，減輕了環境汙染，具有操作簡便，生產成本低，適合工業化生產等特點，特別是對澱粉食用價值的深入研究，製成的黃姜粉絲、粉條和涼粉，提高了附加值，開拓了黃姜澱粉巨大的市場，具有重大的推廣應用價值。同時本發明衝破了傳統理論的束縛。現有公認理論認為皂甙被澱粉所包裹，在生產工藝上，只有將澱粉酶化成糖，或酸水解將澱粉糖化，才能「釋放」出皂素。本發明通過多次實驗表明，當黃姜磨到一定細度，細胞壁遭到破壞，在充滿水份的條件下澱粉與皂甙即可單體分離，利用澱粉的物化特性(比重高於皂甙)，用物理方法可將其分離出來。對所分離澱粉反覆酶化水解，檢測皂素為零。認識的突破為改進黃姜澱粉提取工藝奠定了理論基礎。黃姜澱粉的提取，特別是食用價值的可行性研究，開闢了人類新的食用植物源。野生黃姜在秦巴山區生長歷史悠久，山裡人在生活困難時期常用黃姜根莖煮熟充飢，或入藥食用，但其味苦難食。在黃姜生產水解物中提取的黃姜澱粉，經西北農林科技大學測試中心和陝西省農產品質量監督檢驗站檢測含有人體需要的17種胺基酸和7種人體必需胺基酸及鈣、鋅、鐵、硒等多種微量元素；不含和極少含鉛、砷等人體有害物質。用黃姜澱粉製作的涼粉、粉絲不僅入口性好，而且營養豐富。西安交大醫學院對黃姜澱粉檢驗還表明黃姜澱粉中含有一定的膳食纖維(抗性澱粉)，具有醫治糖尿病、減少熱量攝取控制體重、促進血脂代謝和礦物質吸收的功能，是極好的綠色保健食品。黃姜澱粉食品的開發，對於緩解秦巴山區糧食壓力、解決糧經爭地矛盾、促進姜農增加收入具有重大意義。實現了黃姜綜合利用的新突破。黃姜根莖中含有(以絕幹計)1.1～16.5％薯蕷皂素，45～50％的澱粉，40～50％的纖維和生物鹼、果膠等其它活性物質，目前工藝僅利用了皂素。面對皂素市場供大於求，價格下降傷農的突出問題，本發明在不影響加工企業提取皂素的情況下，提取利用了佔黃姜乾重45～50％的澱粉，提高了企業效益，降低了汙水處理成本，由此增加了農民收入。具有很好的經濟效益。本發明解決了黃姜水解物加工工藝中的三個技術難題。一是從理論到實踐上解決了黃姜提取澱粉皂素收率下降的難題；二是減輕了黃姜加工水解物造成環境汙染的突出難題；三是找到了配套機械化漿渣分離和澱粉回收的技術難題。目前已有的研究成果難以在生產上應用，主要是黃姜粉碎後含有大量果膠和粗纖維，使用現有澱粉生產設備難以機械化漿渣分離。本發明選用帶式壓濾機，配套100～130目澱粉過濾專用濾帶進行漿渣分離，選用沉降離心機對漿進行分離，直接回收澱粉。豐富了澱粉生產工藝。
圖1為本發明工藝流程圖。
圖2為現有技術生產黃姜水解乾燥物工藝流程圖。
具體實施例方式
工業化生產的主要設備洗漿機、粉碎機、磨漿機、漿渣分離機、離心機等。本發明工藝流程如圖1所示實施例11)取黃姜2kg，先用振動篩篩去黃姜根莖土雜，用清水浸泡8～10小時，再用清洗機高壓清洗。因澱粉食品質量需要，清洗越乾淨越好。清洗乾淨後、用現有黃姜加工廠粉碎設備加水粉碎至8目以下，用磨漿機帶水磨細至60目以下，得混合液5kg。
2)上述磨細的黃姜裝入100目濾布擠壓過濾，分離出黃姜纖維渣0.89kg，水分含量68.3％，絕乾量0.28213kg。
3)將過濾後的漿倒入盆中，加食用乳酸0.4％攪拌，沉澱2.5小時，漿水分上下兩層，將上層混懸液倒入另一盆中，加入清水清洗下層澱粉，再沉澱2小時，將上部清液與混懸液混合，混合物加Ba(OH)2調節PH8.5～9左右，自然沉澱。
4)下層澱粉取出烘乾，稱得澱粉221g，出粉率11.05％。
5)混懸液沉澱後，除去上層清液，將下層沉澱物和纖維渣一起放入40℃恆溫箱發酵48小時，發酵液平均分成10份，取2份提取水解乾燥物。水解時，每份加11M鹽酸83ml煮沸水解3小時，加水洗至PH6.5以上，過濾除酸，烘乾得到水解乾燥物10.5g。
6)水解乾燥物用120#汽油提取4小時，結晶2小時，烘乾得皂素分別為1.4252g、1.43g，平均為1.4276g，收集清洗汙水測COD。
對照例另取黃姜400g，平均分成兩份做對照樣，按如圖2所示現有工藝提取皂素，得水解乾燥物11g，提取皂素1.4258g，並收集清洗汙水測COD。
實驗結果a、本發明工藝實驗收得皂素1.4276g，對照樣收得皂素1.4258g，發明工藝比對照工藝皂素提取率提高0.126％。b、發明工藝檢測汙水COD為9000mg/L，對照工藝檢測汙水COD19000mg/L。c、所提黃姜皂素按照陝西省地方薯芋皂素標準陝DB2184-85要求檢測，黃姜提取澱粉後所提皂素熔點、色澤、純度、乾燥失重等質量指標全部達到標準。黃姜澱粉經西北農林科技大學測試中心和陝西省農產品質量監督檢驗站檢測，檢測結果如下黃姜澱粉胺基酸檢測結果檢測項目 含量mg/100g 檢測項目含量mg/100g天門冬氨酸35.41 苯丙氨酸3.445蘇氨酸17.25 精氨酸 21.59絲氨酸16.68 賴氨酸 13.21穀氨酸30.92 脯氨酸 0甘氨酸10.85 氨酸10.6胱氨酸0 纈氨酸 7.735蛋氨酸13.38 異亮氨酸26.25亮氨酸21.66 酪氨酸 12.02組氨酸3.626黃姜澱粉微量元素檢測結果檢測項目 含量mg/kg 檢測項目含量mg/kg磷85.5鈣 1050鐵410 鋅 3.928總糖 60實施例2旬陽縣恆源生物化工有限責任公司選用旬陽縣甘溪鎮二年生黃姜3噸，平均分成二份，一份按圖2工藝生產作對照，一份按本發明工藝生產，本發明提取回收澱粉141kg，進行皂素回收對比實驗。
實驗結果如下本發明工藝提取皂素量(kg)現有工藝提取皂素量(kg)11.95 11.77以上兩種工藝所得皂素經檢測，各項指標均符合陝DB2184-85陝西省地方薯芋皂素標準。
該企業現有年產60噸皂素水解物生產規模，用本發明工藝對現有生產流程進行改造，①年可回收澱粉900噸，增加收入270萬元；②少用鹽酸60噸，減少生產成本支出4.5萬元；③減少汙水量約2萬噸，年節約汙水處理支出5.6萬元。
權利要求
1.黃姜提取水解乾燥物和澱粉的生產工藝，由如下步驟實現1)粉碎取黃姜，清洗、粉碎至8目以下，粉碎後帶水磨至40～60目；其特徵在於2)機械漿渣分離將上述40～60目的黃姜用帶式壓濾機進行漿渣分離，機械濾帶選用100-130目過濾澱粉專用濾帶，渣入池發酵，漿回收澱粉；3)澱粉回收a機械分離回收用沉降離心機對漿進行分離，直接回收澱粉，分離澱粉後的漿水入沉澱池加Ba(OH)2調節PH至8～9，沉澱4～6小時，排出上層清水，下層混懸液入池與渣一同發酵；或者b、自然沉澱回收漿流入沉澱池在10～25℃條件下加入0.3～0.4％食用乳酸沉澱2～6小時，漿在池內分上下二層，下層為澱粉，上層為含皂甙混合物，排出上層混合物，分離出澱粉；上層混合物入池加入Ba(OH)2調節PH至8～9，沉澱，排出上層清水，下層混懸液入池與渣一同發酵；4)澱粉清理回收的粗澱粉加水清洗、沉澱或離心分離泥沙，烘乾得食用澱粉成品；5)發酵水解渣液加熱至40℃自然發酵2～3天，用鹽酸煮沸水解，加水洗至PH6.5以上，過濾除酸，烘乾得到黃姜水解乾燥物。
全文摘要
本發明涉及一種黃姜提取水解乾燥物和澱粉的生產工藝。本發明的工藝是黃姜清洗、粉碎、磨細，機械漿渣分離，漿水回收澱粉，澱粉沉澱後的混懸液和渣發酵、酸解提取黃姜水解乾燥物。本發明運用機械分離技術在黃姜提取水解乾燥物過程中，將澱粉分離提取出來，既提高了皂素收率，又綜合利用了澱粉，減輕了環境汙染，具有操作簡便，生產成本低，適合工業化生產等特點，特別是對澱粉食用價值的深入研究，製成的黃姜粉絲、粉條和涼粉，提高了附加值，開拓了黃姜澱粉巨大的市場，具有重大的推廣應用價值。
文檔編號C12P19/00GK1584041SQ20041002623
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月16日 優先權日2004年6月16日
發明者鄧幫財, 王萬成, 楊官運, 王定育 申請人:鄧幫財, 楊官運, 王萬成