一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法
2023-05-10 21:38:56 1
專利名稱：一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法，屬於生化工程技術領域。
背景技術：
板慄(Castaneamo Uissima Blume)是一種殼鬥科慄屬多年生落葉喬木，我國板慄 資源豐富，除黑龍江省、新疆北部等少數地區外均有栽培。隨著我國板慄產量的大幅攀升， 板慄生產中的廢棄物——板慄苞(慄毛球、慄刺殼)的產量也同比增長，板慄苞大量廢棄造 成了資源浪費和環境汙染。栲膠是由富含單寧的植物原料經浸提和濃縮等步驟加工製成，通常為棕黃色至棕 褐色的粉狀或塊狀。栲膠的組成除主要成分單寧外，還有非單寧和不溶物。單寧又分為水 解打單寧和縮合單寧。從植物原料中提制各種植物單寧產品，除用於鞣革外，還廣泛應用於 木工膠粘劑、混凝土減水劑、石油鑽井液降粘劑、製藥、選礦、水處理、氣體脫硫、金屬防腐、 木材防腐、印染、酒類澄清、油脂抗氧化、日用化工品以及其它多種產品的製備(孫達旺，栲 膠生產工藝學，北京中國林業出版社1997 1-10.)。目前工業上生產栲膠的原料主要有黑 荊樹、落葉松、橡碗、堅木等，但它們資源分布和產量有限，有的甚至要採伐林木資源。研究已經發現板慄苞中富含單寧，可作為提取栲膠的原料。楊志斌等人採用五 罐九步常壓逆流方法進行浸提，以水作為浸提液，浸提溫度80°C，每罐浸提時間為1. 5h進 行浸提，提取產品單寧含量僅為40%，pH為4. 3，總色值62.4 (紅色23. 7，黃色35. 3，藍 色3. 4)(楊志斌，辜忠春，楊柳，雷蕭，程利.板慄苞中栲膠提取的初步研究[J].湖北林業 科技，2006，(3) :34-36)。譚文英等對比了乙醇、水、丙酮等作溶劑浸提板慄殼栲膠，實驗 結果表明提取物單寧含量51-63%，總色值43-47 (紅色20. 2-22. 1，黃色20-22. 2，藍色 3. 1-3. 4)，pH為3. 9-4. 5，得出最優工藝為採用30%乙醇，95°C、浸提時間6h (譚文英，方 桂珍，板慄殼中栲膠的提取工藝，東北林業大學學報，2006，34 (2) :60-61)。顯然，現有的提 取方法和工藝無法達到栲膠的產品標準(橡椀栲膠標準LY/1091-93)，而且浸提時間長、浸 提溫度高、產品的PH和色值偏高，對單寧的破壞較大。專利申請「元寶楓翅果提取栲膠工藝」(申請號93119018. 5)是將元寶楓翅果殼粉 碎、45-50°C熟化1小時、循環滲濾浸提、真空濃縮、噴霧乾燥得到栲膠，雖然在說明書提到 提取設備配備了超聲波發生器，但沒有如何實現超聲提取，也沒有提取產品的分析檢驗結 果，對板慄苞栲膠製備無借鑑意義。本發明以農林廢棄物-板慄苞為原料，採用超聲強化提取解決了提取時間長、提 取溫度高、提取物單寧含量低及色值和PH值偏高等問題。同時，建立了單寧純化方法，可以 滿足產品對不同單寧含量的要求。因此，本發明為增加栲膠生產廉價原料、板慄苞資源的高 值化利用提供了具有實際應用價值的方法，具有重要的經濟價值和社會意義。發明目的及內容本發明目的是針對板慄苞栲膠製備存在的問題，提供一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法，以解決採用農林廢棄物_板慄苞進行栲膠生產過程浸提時間長、溫度高、 提取物單寧含量低、色值高等問題，實現板慄苞栲膠產品的快速、低能耗生產，降低生產成 本，滿足栲膠產品不同單寧含量的要求。本發明主要包括以下步驟(1)原料處理將板慄苞乾燥、粉碎至10-120目；(2)超聲提取固/液比按千克升為1 5-1 50，在超聲提取設備中加入處理 好的原料和質量含量為10% -80%的有機溶劑(乙醇、丙酮、四氫呋喃、甲醇中的一種或多 種)_水溶液，在超聲功率5-600W/cm2，提取溫度10-60°C條件下，每次提取10-60分鐘，提 取1-3次，液-固分離(離心、壓濾或真空抽濾中的一種)得到栲膠提取液；(3)粗栲膠製備合併提取液、濃縮、乾燥、粉碎即可得到粗栲膠產品；(4)栲膠精製將步驟(3)得到的栲膠粗品在固/液比按千克升為1 3-1 10 條件下加水重新溶解，除去不溶殘渣得到的栲膠液，或將步驟(2)得到的栲膠提取液，在栲 膠液飽和金屬離子沉澱劑(氯化銅、醋酸銅、醋酸鉛中的一種或多種)溶液按升升為 1 0.01-1 1條件下進行沉澱，液-固分離(離心、壓濾或真空抽濾中的一種)收集沉 澱；在沉澱水按千克升為1 2-1 30條件下加入蒸餾水，經攪拌混合形成懸濁液；向 懸濁液通入酸性氣體(硫化氫或二氧化硫)使其復溶，液_固分離(離心、壓濾或真空抽濾 中的一種)收集上清液；將得到的上清液經濃縮、乾燥即可得到精製栲膠產品。
具體實施例方式具體實施方式
僅為本發明部分實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任 何熟悉本技術領域的人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵 蓋在本發明的保護範圍之內。實施例1將40克經乾燥、粉碎、過10目篩的板慄苞和2000毫升40%乙醇-水溶液加入超 聲提取裝置，30°C提取30分鐘，功率600W/cm2，真空抽濾得栲膠提取液，濃縮乾燥得到單寧 含量60%，pH = 4.0，總色值28. 5 (其中紅色9，黃色19，藍色0.5)的栲膠7. 8克。實施例2將40克經乾燥、粉碎、過120目篩的板慄苞和200毫升80%甲醇-水溶液加入超 聲提取裝置，60°C提取10分鐘，功率200W/cm2，離心分離得栲膠提取液，殘渣再加入80%甲 醇_水溶液按前述條件重複提取2次，合併3次濾液，濃縮乾燥得到單寧含量55%，pH = 3. 7，總色值26.4 (其中紅色10，黃色15. 4，藍色1)的栲膠8. 4克。實施例3將40克經乾燥、粉碎、過80目篩的板慄苞和1200毫升10%丙酮+30%四氫呋 喃-水溶液加入超聲提取裝置，10°c提取60分鐘1次，功率5W/cm2，壓濾分離得栲膠提取液， 殘渣再加入10%丙酮+30%四氫呋喃-水溶液按前述條件重複提取一次，合併兩次濾液，濃 縮乾燥得到單寧含量65%，pH = 3. 6，總色值27. 1 (其中紅色11. 1，黃色16)的栲膠7. 2克。實施例4 將實施例2得到的栲膠8克，加24毫升水重新溶解，真空過濾除去不溶殘渣，按清 液飽和醋酸鉛溶液為1 1(升升)進行沉澱，離心分離，按沉澱水為1 1(千克 升)加入蒸餾水，攪拌混合形成懸濁液，通入硫化氫使其復溶，真空過濾除去不溶殘渣，將上清液經濃縮、乾燥得到單寧含量75%，pH = 4. 1，總色值28(其中紅色12，黃色16)的栲膠5. 7克栲膠產品。實施例5按實施例3得到栲膠提取液，按栲膠提取液飽和氯化銅溶液為1 0. 01 (升 升)進行沉澱，離心分離，按沉澱水為1 30 (千克升)加入蒸餾水，攪拌混合形成懸 濁液，通入二氧化硫使其復溶，真空過濾除去不溶殘渣，將上清液經濃縮、乾燥得到單寧含 量90%，pH = 4. 0，總色值30 (其中紅色13，黃色17)的栲膠4. 8克栲膠產品。實施例6將實施例1得到的栲膠4克，加40毫升水重新溶解，真空過濾除去不溶殘渣，按清 液飽和醋酸銅溶液為1 0. 1(升升)進行沉澱，離心分離，按沉澱水為1 15 (千 克升)加入蒸餾水，攪拌混合形成懸濁液，通入硫化氫使其復溶，真空過濾除去不溶殘 渣，將上清液經濃縮、乾燥得到單寧含量85%，pH = 3. 8，總色值27 (其中紅色12，黃色15) 的栲膠2. 6克精製栲膠產品。
權利要求
一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法，其特徵在於包括以下步驟(1)原料處理將板慄苞乾燥、粉碎至10-120目；(2)超聲提取固/液比按千克∶升為1∶5-1∶50，在超聲提取設備中加入處理好的原料和質量含量為10％-80％的有機溶劑-水溶液，在超聲功率5-600W/cm2，提取溫度10-60℃條件下，每次提取10-60分鐘，提取1-3次，液-固分離得到栲膠提取液；(3)粗栲膠製備合併提取液、濃縮、乾燥、粉碎即可得到粗栲膠產品；(4)栲膠精製將步驟(3)得到的栲膠粗品在固/液比按千克∶升為1∶3-1∶10條件下加水重新溶解，除去不溶殘渣得到的栲膠液，或將步驟(2)得到的栲膠提取液，在栲膠液∶飽和金屬離子沉澱劑溶液按升∶升為1∶0.01-1∶1條件下進行沉澱，液-固分離收集沉澱；在沉澱∶水按千克∶升為1∶2-1∶30條件下加入蒸餾水，經攪拌混合形成懸濁液；向懸濁液通入酸性氣體使其復溶，液-固分離收集上清液；將得到的上清液經濃縮、乾燥即可得到精製栲膠產品。
2.根據權利要求1所述一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法，其特徵在於步 驟(2)所述的有機溶劑為乙醇、丙酮、四氫呋喃、甲醇中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法，其特徵在於步 驟(2)或步驟(4)所述的液-固分離為離心、壓濾或真空抽濾中的一種。
4.根據權利要求1所述一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法，其特徵在於步 驟(4)所述的飽和金屬離子沉澱劑為氯化銅、醋酸銅、醋酸鉛中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法，其特徵在於步 驟(4)所述的酸性氣體為硫化氫或二氧化硫。
全文摘要
本發明涉及一種超聲強化提取板慄苞生產栲膠的新方法。將收集的板慄苞原料乾燥、粉碎、過篩，以有機溶劑-水為提取溶媒，經超聲強化提取、液-固分離、濃縮、乾燥及粉碎即可得到粗栲膠產品；將得到的粗栲膠用水重新溶解，除去不溶物，或將提取液直接用飽和金屬離子沉澱劑進行沉澱，再向沉澱加入水混合成懸濁液，通入酸性氣體使其復溶，除去不溶物，上清液經濃縮、乾燥即可得到精製栲膠產品。與常規方法相比，本發明提取溫度可降至常溫、提取時間可大大縮短，栲膠產率高，可以製備不同單寧含量的栲膠產品，為農林廢棄物-板慄苞資源的高值化利用提供了一種新方法。
文檔編號B01J19/10GK101870849SQ20091008229
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者孫健, 王麗衛, 趙兵 申請人:中國科學院過程工程研究所