黄姜皂素清洁生产工艺的研究

【摘要】： 黄姜皂素废水是强酸性高浓度有机废水，富含黄姜淀粉水解成的糖类。直接排放严重污染了附近的水源、影响了水质，其环境污染问题在很大程度上制约了皂素产业的健康发展。本论文对新工艺进行了深入、系统的研究，首次采用清洁生产工艺提取黄姜中的皂素和用乙醇取代汽油提取皂素。考察了五种不同清洁生产工艺：直接提总甙法、自然发酵后提总甙法、固态发酵后提总甙法、双酶水解后提总甙法、黑曲霉发酵后提总甙法。结果表明：自然发酵后提总甙法是最佳清洁生产工艺。 清洁生产工艺最佳工艺条件如下： 1 40g干黄姜粉(约100g鲜黄姜)自然发酵24h。 2提取总甙时间以6h为最佳。 3约10g总甙加入20ml 1mol／L硫酸水解。 4酸水解时间以1h为最佳。 5皂素索氏抽提时间以4h为最佳。 6活性炭按每10g总甙加入3g。 实验表明：清洁生产工艺总甙体积减少为原来物料的10％以下。酸用量减少了90％、废水排放量减少了75％、废水的COD、色度大大降低，而且将皂素收率提高了6.46％；还提高了产品纯度，产品洁白，熔点198℃，达到中华药典的出厂标准。 乙醇取代汽油提取皂素新工艺最佳工艺条件如下：(1)10g干水解物皂素索氏抽提时间为6h，(2)1#试剂的最佳用量为200ml，(3)硫酸钙的用量以3g为最佳，(4)活性炭按10g水解物加入0.4g。乙醇取代汽油提取皂素的新工艺，所得皂素收率、品质、成本方面均优于汽油法提取。用可再生资源取代了不可再生资源，还提高了生产的安全性。 【关键词】：黄姜 皂素 总甙 水解 提取 清洁生产工艺
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 引言9-22
• 1.1 清洁生产工艺的概念9
• 1.2 国内外黄姜皂素研究历史与现状9-11
• 1.3 薯蓣皂甙元的结构研究和含量的测定11-13
• 1.4 黄姜皂素产业的社会经济效益13
• 1.5 黄姜皂素的几种生产工艺简介13-16
• 1.5.1 直接酸水解法13-14
• 1.5.2 自然发酵后酸水解法14
• 1.5.3 酶解法14-15
• 1.5.4 CO_2超临界萃取法15
• 1.5.5 提取总甙法15-16
• 1.6 黄姜皂素工业废水的处理及现状16-19
• 1.6.1 皂素工业废水的产生16
• 1.6.2 工业废水的处理16-19
• 1.7 黄姜皂素清洁生产工艺及其社会经济效益19-21
• 1.8 研究的目的与意义21-22
• 2. 材料与方法22-25
• 2.1 实验材料22
• 2.1.1 植物材料22
• 2.1.2 化学试剂22
• 2.2 实验器材22-23
• 2.3 实验方法23-25
• 2.3.1 皂素生产的现工艺23
• 2.3.2 皂素清洁生产工艺23-24
• 2.3.3 用乙醇取代汽油提取皂素新工艺24
• 2.3.4 分析、测定方法24-25
• 3. 实验结果25-41
• 3.1 皂素清洁生产工艺条件的研究25-37
• 3.1.1 直接提总甙法条件的研究25-27
• 3.1.2 自然发酵后提总甙条件的研究27-31
• 3.1.3 固态发酵后提总甙条件的研究31-33
• 3.1.4 双酶水解后发酵提总甙条件的研究33-35
• 3.1.5 黑曲霉发酵后提总甙条件的研究35-37
• 3.2 不同提取工艺皂素收率的比较37
• 3.3 不同工艺废水量的比较37-38
• 3.4 不同工艺废水COD总量的比较38
• 3.5 用乙醉取代汽油提取皂素的新工艺条件的研究38-41
• 3.5.1 提取时间对皂素收率的影响38
• 3.5.2 1#试剂的用量对皂素收率的影响38-39
• 3.5.3 硫酸钙的用量对皂素收率的影响39-40
• 3.5.4 活性炭的用量对皂素收率的影响40-41
• 4. 结论41-43
• 4.1 清洁工艺主要研究结果如下41-42
• 4.2 乙醇取代汽油提取皂素新工艺主要研究结果如下42-43
• 5. 讨论43-46
• 5.1 关于提总甙法影响皂素收率因素的探讨43-44
• 5.2 关于皂素工业废水治理难及解决途径44
• 5.3 水煮过滤问题44
• 5.4 影响皂素结晶物质的分离44-45
• 5.5 关于后续实验的建议45-46
• 参考文献46-50
• 在读期间发表论文及申请专利50-51
• 致谢51

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