專利名稱：一種從棉籽廢水中提取棉籽糖的方法
技術領域：
本發明涉及一種提取棉籽糖的方法，特別涉及一種從棉籽廢水中提取棉籽糖的方法。
背景技術：
棉籽廢水是在對棉籽進行提油、脫酚生產棉籽蛋白過程中產生的，也可以由熱水 或醇的水溶液浸提脫脂棉籽粕得到。棉籽廢水通常是通過直接排放或用傳統生化法處理。 近幾年來隨著低聚糖產業的不斷發展和人們對低聚糖功能及保健作用認識的不斷深入，廣 大學者越來越重視對棉籽加工廢料的綜合利用，特別是對棉籽加工廢水和脫脂棉籽粕的綜 合利用開發。棉籽廢水的固形物含量約為廢水的0. 5 3%，主要由糖類、棉籽蛋白、變性油脂 及雜質組成，其中糖類主要由棉籽糖、水蘇糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、木糖組成，占整個固形物 的60%以上，因此是很好的提取棉籽糖的原料。現有的從棉籽中提取棉籽糖的技術中，尚未有從棉籽廢水中通過預處理、脫色、結 晶、重結晶這一系列工序結合起來提取棉籽糖的報道，僅有從無腺體棉籽、脫脂棉籽粕通過 其中的某道或其他不同工序來提取棉籽糖的報道，如(1)提取原料主要是無腺體棉籽和脫 脂棉籽粕，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，首先用乙醇浸出無腺體脫脂棉籽粕，蒸餾濃縮 乙醇浸出液，然后加入晶核進行結晶，再用乙醇進行多次重結晶，最終得含量97%以上的棉 籽糖結晶，棉籽糖的提取率為58. 8% ；中國專利申請公開號CN200710014172. 4公開了一種 自棉籽粕中提取棉籽糖的方法，采用重量百分濃度為40-100%的甲醇浸出得棉籽糖粗料， 將粗料用稀酸溶解后脫色，然后經濃縮后，多次重結晶處理得高純度棉籽糖。(2)脫色方法 主要以活性炭和樹脂為主，梁立新等人(棉籽雙液相萃取工藝中棉子糖提取液的脫色，食 品發酵工業，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，脫色完成后，分離活性炭得脫色液；中國專利公開號CN101367845A公開了一種棉 籽糖提取液的脫色方法，將棉籽糖液通過裝有顆粒活性炭、非極性吸附樹脂或弱極性吸附 樹脂的固定床吸附柱以除去棉酚等色素，最后用60 75%乙醇再生吸附柱。(3)結晶溶劑 主要是在醇溶液中進行，中國專利公開號CN101367847A公開了一種高純度棉籽糖的結晶 制備方法，采用醇的水溶液作為結晶劑，以小粒棉籽糖作為晶種誘導結晶，養晶2 24小時 后，經過濾干燥得高純度棉籽糖。以上方法及工藝存在的主要問題有(1)單純以脫脂棉籽粕來生產棉籽糖，提取 后大量的濕粕需要烘干回收溶劑，增加了能量的損耗；(2)單純以活性炭脫色無法達到理 想的脫色效果，而結合樹脂吸附分離又增加了有機溶劑的使用和樹脂的再生步驟，損耗大， 操作復雜；(3)以醇溶液為結晶劑，由于棉籽糖溶解度降低，醇使用量大，回收成本增高，且 設備要求高，因此不適于工業化。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺點，提供了一種改進了的自棉籽中提取棉籽糖 的方法。本方法簡單有效地解決棉籽糖提取液的脫色問題，并以水溶液作為結晶劑得到與 以醇溶液為結晶劑同樣品質的棉籽糖結晶，操作簡單，成本低廉，同時合理利用了棉籽加工 工藝產生的廢水。—種從棉籽廢水中提取棉籽糖的方法，包括以下步驟(1)預處理將棉籽廢水加熱至70 80°C，調節PH值至4 5. 3，加入3 5%氯化鈣，保持 20 40min后，加入硅藻土，板框過濾后，得預處理液，將預處理液在40 80°C下真空濃縮 至固形物含量為20 35%，得棉籽糖液；所述的氯化鈣是為去除廢水中含有的可溶性蛋白，通過加入氯化鈣加熱可使 蛋白變性沉出；減壓濃縮是為了保證液體中的棉籽糖免受高溫加熱的破壞，而在真空度 為-0. 09Mpa -0. 05Mpa的條件下，40 80°C溫度下進行濃縮。(2)脫色向步驟(1)得到的棉籽糖液中加入脫色劑A，調節PH值至6 8，攪拌30 60min， 靜置30 60min后離心過濾，得一次脫色液。所述的脫色劑A為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硅酸鋁或明礬，糖液中大量酚類 色素的存在不但會影響最終產品的顏色，而且會導致結晶困難，因此是必須去除的，利用聚 合鋁或明礬在水中水解所產生的絮凝作用，以及所產生陽離子對色素的中和作用，可除去 糖液中的色素，同時對糖液起澄清作用。將一次脫色液加熱到60 80°C，調節PH值至6 6. 5后，按溶液體積的0. 1 5%加入粉末活性炭，攪拌1 3h，過濾，得棉籽糖脫色液。所述過濾為板框過濾，過濾時濾布的目數為800目，為保證活性炭的充分脫除，進 行1 2次重過濾。(3)結晶將步驟(2)得到的棉籽糖脫色液減壓濃縮至固形物含量為55% 65%，降溫 至-5 10°C，保持5 15h，離心分離，得棉籽糖結晶粗品，此粗品棉籽糖純度為66 96%， 離心后殘液經大孔樹脂脫鹽后，噴霧干燥得棉籽糖粉。所述棉籽糖粉指由棉籽糖、水蘇糖、蔗糖、木糖組成的淡黃色粉末；噴霧干燥采用 離心式霧化器，進口溫度為125 150°C，出口為60 80°C，轉速為14000 21000r/min。(4)重結晶將步驟(3)所得棉籽糖結晶粗品溶解在60 80°C的水中，得固形物含量為43 60%的結晶體系，經一段降溫，按0. 01 0. 49%接入80 100目的結晶棉籽糖作為晶核 誘導結晶，二段降溫后，離心分離，30 50°C常壓干燥得成品棉籽糖，離心后殘液返回步驟 (3)結晶。所述的一段降溫指以0. 3 0. 50C /min的速率，在攪拌下，將結晶體系從60 80°C降至38 45°C ；二段降溫指以0. 01 0. 1°C /min的速率，在攪拌下，將結晶體系從 38 45°C 降至 18 30°C。
步驟(3)或(4)所述的離心分離，離心所用濾布為80 200目，為保證殘液充分 去除，且產品不損失，離心時用_5 10°C的冰水對濾得產品進行沖洗。與現有技術相比本發明的有益效果是本方法工藝路線短，操作簡單，對設備要求 低；過程脫色、結晶和重結晶均不涉及有機溶劑，生產成本降低；充分利用了棉籽加工產生 的廢水，避免了棉粕的再次烘干；本方法所得棉籽糖產品品質好，生產成本低，易于大規模 工業化生產。
圖1為本發明的工藝流程路線圖
具體實施例方式下面，通過實施實例來詳細說明發明的內容，但本發明并不限定于此。(1)取廢水200L，經測固形物含量為3.3%，將其加熱到約75°C，用鹽酸調節PH值 至4. 4，邊攪拌邊加入0. 64Kg氯化鈣，保持此溫度約30min后加入0. 2Kg硅藻土，板框過濾 后得預處理液178L ；控制真空度在-0. 07Mpa下，約75°C溫度將預處理液進行濃縮，得棉籽 糖液16. 4L，測得固形物濃度為26. 7%。(2)以氧化鈣調節PH至6. 5后，加入聚合鋁，此時溫度為64°C，攪拌約40min后，靜 置30min，離心分離，得濾液15. 1L，將此過濾液加熱至75°C，用鹽酸將溶液PH值調至3. 4， 加入0. 25Kg粉末活性碳，攪拌2h時候，以800目濾布板框過濾脫色液2遍得澄清的棉籽糖 脫色液。(3)將⑵步所得的脫色液真空濃縮至固形物含量為56%，得濃縮液7. 4L，以自來 水冷卻至約30°C后，將液體放入4°C冰柜，待溫度降至7°C左右后，稍加攪拌，然后保持此溫 度13h，以100目濾布離心結晶液，并用冰水沖洗后，得濕的棉籽糖結晶粗品2. 3Kg，測得水 分為32%，HPLC測定此粗品純度為84%，過濾液即殘液經大孔樹脂脫鹽后，噴霧干燥得棉 籽糖粉2. 6Kg，測得棉籽糖含量為36%。(4)將步驟(3)得到的2.3Kg溶入0.83L水中，得結晶體系，測得固形物濃度 為49%，體積為3. 3L，在20r/min的攪拌速率下，經60 44°C，降溫速率為0. 45°C /min 的一段降溫后，加入1. Ig粒度為100目的結晶棉籽糖，再在同樣攪拌速率下將結晶體系 以0.03°C /min的降溫速率，由44°C降至26°C，然后按步驟(3)同樣的操作進行結晶液 的離心，離心液混入下一循環的步驟(3)，濾得的棉籽糖結晶在40°C下干燥5h后，稱重為 l.OlKg，檢測純度為98.6%。
權利要求
1.一種從棉籽廢水中提取棉籽糖的方法，它包括如下步驟(1)預處理將棉籽廢水加熱至70 80°C，調節PH值至4 5. 3，加入氯化鈣，保持20 40min后， 加入硅藻土，板框過濾，得預處理液；將預處理液在40 80°C下真空濃縮至固形物含量為20 35%，得棉籽糖液；所述的減壓濃縮是在真空度為-0. 09Mpa -0. 05Mpa下進行的；(2)脫色向步驟(1)得到的棉籽糖液中加入脫色劑A，調節PH值至6 8，攪拌30 60min，靜 置，過濾，得一次脫色液；所述的脫色劑A為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硅酸鋁或明礬；將一次脫色液加熱到60 80°C，調節PH值至3 4，加入粉末活性炭，攪拌1 3h，過 濾，得棉籽糖脫色液；(3)結晶將步驟(2)得到的棉籽糖脫色液減壓濃縮至固形物含量為55% 65%，降溫至-5 IO0C，保持5 15h，離心分離，得棉籽糖結晶粗品，離心后殘液經大孔樹脂脫鹽后，噴霧干 燥得棉籽糖粉；所述棉籽糖粉指由棉籽糖、水蘇糖、蔗糖、木糖組成的淡黃色粉末；(4)重結晶將步驟(3)所得棉籽糖結晶粗品溶解在60 80°C的水中，得固形物含量為43 60% 的結晶體系，經一段降溫，接入晶核，二段降溫后，離心分離，常壓干燥，得成品棉籽糖，離心 后殘液返回步驟(3)結晶；所述的一段降溫指以0. 3 0. 5°C /min的速率，在攪拌下，將結晶體系從60 80°C降 至 38 45°C ；所述的二段降溫指以0. 01 0. rc /min的速率，在攪拌下，將結晶體系從38 45°C 降至18 30°C。
2.根據權利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于所述的氯化鈣的添加量為 棉籽廢水的0.3 0.5%。
3.根據權利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于所述棉籽糖結晶粗品中棉 籽糖的純度為66 96%。
4.根據權利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于所述的晶核是指80 100 目的結晶棉籽糖，接入量為0. 01 0. 49%。
5.根據權利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于步驟(3)或(4)所述的離 心分離是在_5 10°C的水沖洗下進行的，所用濾布目數為80 200目。
6.根據權利要求1所述的提取棉籽糖的方法，其特征在于步驟(4)所述的結晶體系 的固形物含量為45 58%。
全文摘要
本發明公布了一種從棉籽廢水中提取棉籽糖的方法，方法包括以下步驟對棉籽廢水進行除蛋白、除雜預處理后，用聚合鋁和活性炭對棉籽糖預處理液進行脫色，再在水溶液中進行結晶、重結晶，最終得高純度棉籽糖結晶，其純度在98％以上，結晶后殘液經大孔樹脂脫鹽后，噴霧干燥得淡黃色棉籽糖粉，棉籽糖含量大于30％，兩種產品棉籽糖總回收率85％以上。本發明利用棉籽加工所產生的廢水，有效解決了廢水的除雜和脫色問題，以水為溶劑結晶生產出高品質棉籽糖，工藝簡捷、費用低廉，易于工業化生產。
文檔編號C07H3/06GK102002075SQ20091010172
公開日2011年4月6日 申請日期2009年8月13日 優先權日2009年8月13日
發明者樓響瑜 申請人:樓響瑜