專利名稱：模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，具體是利用超聲波法對甜
葉菊葉子進行萃取，通過模擬移動床對粗提液中的甜葉菊甙進行分離純化的方法。
背景技術：
甜葉菊屬菊科甜菊屬多年生草本植物，原產地在南美亞熱帶地區，1977年我國引 進栽培獲得成功。甜葉菊含有14種微量元素、32種營養成分，因此它既是極好的糖源，又是 良好的營養來源。甜葉菊甙，是從甜葉菊葉子中提取的含8種成分的雙萜糖甙的混合物，按 照天然植物化學的劃分，屬于四環二萜的糖甙類，它以高甜度、低熱量、安全無毒等特點逐 漸受到人們的青睞。在甜菊糖已知的8種糖甙中，各種成分的含量、口感和甜度各不相同， 其中斯替維甙(St)、萊鮑迪甙A(RA)、萊鮑迪甙C(RC)的含量較高，共占90%以上。RA甜 度最高，相當于蔗糖的450倍，甜味特性也與蔗糖相接近，是一種具有高甜度、低熱量、易溶 解、耐熱、穩定等特點的新型天然甜味劑。實驗證明，甜葉菊甙無毒副作用、無致癌性、無殘 留、安全可靠，經常食用可預防高血壓、心臟病、齲齒等病癥，特別適用于糖尿病患者、苯丙 酮酸尿患者以及肥胖人群的保健。甜葉菊甙是目前世界已發現，并經我國衛生部、輕工業部 批準使用的最接近蔗糖口味的天然低熱值甜味劑，是繼甘蔗糖和甜菜糖之外的有開發價值 和健康推崇的天然蔗糖代替品，被譽為"世界第三蔗糖"。 由于甜葉菊甙優良的生理特性和穩定性，作為一種新型食品添加劑廣泛用于食 品、飲料、釀酒、醫藥、日用化工等行業，不僅提取工藝日趨成熟，提取率也日益提高。目前從 甜葉菊葉子中提取甜葉菊甙的方法主要有有機溶劑提取法和水提取法，其中有機溶劑提取 法溶劑消耗大、成本高、實用性欠佳。熱水浸提法是目前應用比較廣泛的提取方法，工業中 甜葉菊甙水提取的一般工藝流程如下甜葉菊葉一水浸(8 10h)—粗濾一沉淀除雜一精 濾一純化一脫色一脫鹽一濃縮干燥，其中水浸萃取和純化為該工藝的關鍵步驟，使用比較 廣泛的萃取方法為80°C的熱水多次浸提，純化的方法現多采用樹脂吸附分離，脫色的方法 主要有活性炭脫色和樹脂脫色兩種。該工藝的缺點是提取時間長，熱能消耗高，高溫高壓對 設備操作安全性要求高，純化和脫色過程中連續性較差，同時樹脂和試劑用量大，樹脂利用 率低，操作耗時長。
發明內容
本發明旨在于克服現有技術的不足，研制了一種利用超聲波結合模擬移動床一步 法分離甜葉菊甙技術，并通過模擬移動床離子交換設備對甜葉菊甙進行純化和脫色，縮短 了甜葉菊甙的提取時間，簡化操作步驟，降低生產損耗，并且能夠連續化生產，提升了生產 效率。 本發明的模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，是通過如下步驟實現的
a、粉碎將甜葉菊葉子制成細小碎片； b、水浸將經a步驟制得的甜葉菊葉子碎片浸于水中浸泡O. 5 1個小時，投料按重量比為1 : 15 30 ; c、導入超聲波向b步驟的溶液中施以超聲波，頻率為50 90khz，使物料植物細 胞壁破裂，成份溶出； d、粗濾將經c步驟處理的混合物進行50 200目的濾布過濾，除去葉渣；
e、沉淀提取d步驟制得濾液，加入浸取液重量百分比0. 6 1. 2%的KAL(S04)2 和浸取液重量百分比0. 6 1. 2%的Ca0，調pH值至7，在溫度50 60°C的條件下，靜置 0. 5-3.0小時，去除雜質； f、精濾將e步驟制得的溶液用微米級濾器進行過濾，制得澄清的橙黃色液體；
g、濃縮將f步驟制得的濾液用升膜濃縮器將甜葉菊甙提取液濃縮至每毫升中含 甜葉菊甙8 30% ; h、吸附分離再將g步驟制得的甜葉菊甙精液用模擬移動床進行連續分離提純， 即制得質量百分比濃度20 45%、純度60 90%甜葉菊甙的液體； j、濃縮干燥將h步驟制得甜葉菊甙液體進行濃縮，在溫度為180 23(TC下進行 噴霧干燥，即制得甜葉菊甙粉。 本發明的模擬移動床連續吸附分離中，吸附劑為大孔吸附樹脂AB-8、ADS-8、D-06、
ADS-7或ADS-17中的任何一種；解析劑為50 % 70%的乙醇溶液，其用量是樹脂體積的
1 4倍；水洗區為去離子水；樹脂吸附再生溶劑為2X 4X的NaOH溶液；吸附區流速5
12BV/h ;解吸區流速10 25BV/h ;水洗區流速8 30BV/h ;再生區流速4 10BV/h ;切換
時間為650 800s ;溫度控制在30 60°C ;壓力控制為0. 2MPa 1. OMPa。 本發明采用模擬移動床進行連續脫鹽、脫色與吸附分離，且一步完成，不需另設脫
色工序與脫鹽工序。 本發明首次通過超聲波法對甜葉菊葉中的甜葉菊甙進行了提取，采用模擬移動床 連續色譜分離技術一步法分離提純甜葉菊甙，將純化、脫鹽、脫色通過一步工序完成。
超聲波萃取亦稱為超聲波輔助萃取，是利用超聲波輻射壓強產生的強烈空化效 應、擾動效應、高加速度、擊碎和攪拌作用等多級效應，增大物質分子運動頻率和速度，增加 溶劑穿透力，從而加速目標成分進入溶劑，促進提取的進行。超聲波萃取徹底改變了傳統水 煮醇沉的萃取方法，與水煮醇沉工藝相比，超聲波萃取具有下列特點常溫常壓、安全易行， 全程連續化運行，生產效率高能耗低，減輕勞動強度，處理量大成本低；超聲提取時間比常 規方法縮短了 7 9h，溫度降低30°C 4(TC，得率提高5% 30% ;動態逆流提取溶劑用 量減少30% 50%，得率提高5% 20% ;藥渣自動排出裝置解決了藥渣排放中不安全、 麻煩、密封等難題；藥渣擠干，含液率達到50%，減少原料浪費。 吸附是化學工程中一種重要的分離方法，它利用各待分離組分在流動相與固定相 間分配系數的差異進行分離。在吸附技術發展的早期主要采用的是固定床，以穿透-再生 這樣比較簡單的間歇方式進行，這種方式對吸附劑容量的利用率低，并且難于獲得高純度 的產品。而在移動床吸附分離過程中固體吸附劑在重力作用下自上而下移動與流動相逆 流接觸，提高了過程的效率，但這種操作方式對吸附劑耐磨性要求苛刻，并且固相的移動增 加了返混，使流動難于保持理想的平推流。模擬移動床工藝通過周期性地改變流動相各股 物流的進出口位置造成固定相和流動相的相對逆流運動，巧妙地解決了移動床工藝所遇到 的困難，將吸附技術推向了一個廣闊的發展空間。模擬移動床一步法分離甜葉菊甙的特點
4是使用一種樹脂將原有的樹脂吸附洗脫、脫鹽、脫色三步工序由模擬移動床色譜分離一步 完成；樹脂對色素吸附量大，吸附能力強，脫色比較徹底；樹脂利用率高，使用量減少60%， 洗脫劑節省70% ;可連續自動化運行，使產品質量有保證，產品純度可達到90%以上，收率 可提高1 5% ;勞動強度降低，生產場地大大減少；操作成本大大降低，只有其他工藝的 25% 40% ;整個工藝中可做到無三廢排放，實現了清潔化生產。 本發明的模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術通過超聲波萃取設備對甜葉菊葉 子中的甜葉菊甙進行快速水提取，提取劑無毒性，縮短了提取時間，提高了提取率，同時通 過模擬移動床離子交換設備對甜葉菊甙粗提液進行了提純和精制，與固定床相比樹脂用量 降低，再生劑用量降低，能耗降低，回收率高達90%左右，純度也達到93%以上，可實現連 續化生產，易于工業化。
具體實施方式
實施例1 本發明的模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，是以甜葉菊葉子為原材料通過下 列步驟實現的 a、粉碎將甜葉菊葉子制成細小碎片； b、水浸 將經a步驟制得的甜葉菊葉子碎片浸于水中浸泡O. 5 1個小時，投料按 重量比為1 : 15 30 ; c、導入超聲波向b步驟的溶液中施以超聲波，頻率為50 90khz，使物料植物細 胞壁破裂，成份溶出； d、粗濾將經c步驟處理的混合物進行50 200目的濾布過濾，除去葉渣；
e、沉淀提取d步驟制得濾液，加入浸取液重量百分比0. 6 1. 2 %的KAL (S04) 2和 浸取液重量百分比0. 6-1. 2%的Ca0，加入鹽酸，調pH值至7，在溫度50 6(TC的條件下， 靜置0. 5 3. 0小時，去除蛋白質、有機酸、色素、鞣質等雜質； f 、精濾將e步驟制得的溶液用微米級濾器進行過濾，制得澄清的橙黃色液體；
g、濃縮將f步驟制得的濾液用升膜濃縮器將甜葉菊甙提取液濃縮至每毫升中含 甜葉菊甙8 30% ; h、吸附分離再將g步驟制得的甜葉菊甙精液用模擬移動床進行連續分離提純， 即制得質量百分比濃度20 45%、純度60 90%甜葉菊甙的液體； j、濃縮干燥將h步驟制得甜葉菊甙液體進行濃縮，在溫度為180 23(TC下進行 噴霧干燥，即制得甜葉菊甙粉； 其中，h步驟模擬移動床中吸附劑采用大孔吸附樹脂AB-8、ADS-8、D-06、ADS-7或 ADS-17中的任何一種；解析劑為50% 70%的乙醇溶液，其用量是樹脂體積的1 4倍； 水洗區為去離子水；樹脂吸附再生溶劑為2% 4%的NaOH溶液； 吸附區流速5 12BV/h ;水洗1區流速8 30BV/h ;解吸區流速10 25BV/
h ;再生區流速4 10BV/h ;水洗2區流速8 30BV/h ; 切換時間為650 800s ;壓力控制為0. 2MPa 1. 0MPa。
實施例2 本發明的模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，是以甜葉菊葉子為原材料通過下列步驟實現的 a、粉碎將甜葉菊葉子制成細小碎片； b、水浸取經a步驟制得的甜葉菊葉子碎片100克浸于1500克水中浸泡0. 5個小 時； c、導入超聲波向b步驟的溶液中施以超聲波，頻率為50khz，使物料植物細胞壁 破裂，成份溶出； d、粗濾將經C步驟處理的混合物進行50目的濾布過濾，除去葉渣； e、沉淀提取d步驟制得濾液，加入9克的KAL(S04)2和9克的CaO，加入鹽酸，調
pH值至7，在溫度50 6(TC的條件下，靜置0. 5 3. 0小時，去除蛋白質、有機酸、色素、鞣
質等雜質； f 、精濾將e步驟制得的溶液用微米級濾器進行過濾，制得澄清的橙黃色液體；
g、濃縮將f步驟制得的濾液用升膜濃縮器將甜葉菊甙提取液濃縮至每毫升中含 甜葉菊甙8 30% ; h、吸附分離再將g步驟制得的甜葉菊甙精液用模擬移動床進行連續分離提純， 即制得質量百分比濃度20 45%、純度60 90%甜葉菊甙的液體； j、濃縮干燥將h步驟制得甜葉菊甙液體進行濃縮，在溫度為180 23(TC下進行 噴霧干燥，即制得甜葉菊甙粉； 其中，h步驟模擬移動床中吸附劑為大孔吸附樹脂AB-8 ;解析劑為50% 70%的 乙醇溶液，其用量是樹脂體積的1倍；水洗區為去離子水；樹脂吸附再生溶劑為2% 4% 的NaOH溶液; 吸附區流速5BV/h ;水洗1區流速8BV/h ;解吸區流速10BV/h ;再生區流速 4BV/h ;水洗2區流速8BV/h ; 切換時間為650s ;壓力控制為0. 2MPa。
實施例3 本發明的模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，是以甜葉菊葉子為原材料通過下 列步驟實現的 a、粉碎將甜葉菊葉子制成細小碎片； b、水浸取經a步驟制得的甜葉菊葉子碎片100克浸于水中3000克浸泡1個小 時； c、導入超聲波向b步驟的溶液中施以超聲波，頻率為90khz，使物料植物細胞壁 破裂，成份溶出； d、粗濾將經c步驟處理的混合物進行200目的濾布過濾，除去葉渣；
e、沉淀提取d步驟制得濾液，加入18克的KAL(S04)2和18克的CaO，加入鹽酸， 調PH值至7，在溫度50 60°C的條件下，靜置0. 5 3. 0小時，去除蛋白質、有機酸、色素、 鞣質等雜質； f 、精濾將e步驟制得的溶液用微米級濾器進行過濾，制得澄清的橙黃色液體；
g、濃縮將f步驟制得的濾液用升膜濃縮器將甜葉菊甙提取液濃縮至每毫升中含 甜葉菊甙8 30% ; h、吸附分離再將g步驟制得的甜葉菊甙精液用模擬移動床進行連續分離提純，即制得質量百分比濃度20 45%、純度60 90%甜葉菊甙的液體； j、濃縮干燥將h步驟制得甜葉菊甙液體進行濃縮，在溫度為180 23(TC下進行 噴霧干燥，即制得甜葉菊甙粉； 其中，h步驟模擬移動床中吸附劑為大孔吸附樹脂ADS-8 ;解析劑為50% 70%的 乙醇溶液，其用量是樹脂體積的4倍；水洗區為去離子水；樹脂吸附再生溶劑為2% 4% 的NaOH溶液; 吸附區流速12BV/h ;水洗1區流速30BV/h ;解吸區流速25BV/h ;再生區流速 10BV/h ;水洗2區流速30BV/h ; 切換時間為800s ;壓力控制為1. OMPa。
實施例4 將購入的甜葉菊干葉中的碎石除去，用粉碎機將干葉粉碎成的細小的碎片，于避 光、干燥處保存，取100克甜葉菊葉子碎片浸于2500克水中浸泡0. 8個小時后，向溶液中施 以超聲波，超聲波頻率為70khz，致物料植物細胞壁破裂，成份溶出；再用100目的過濾布除 去甜葉菊殘渣，再向濾液中加入25克的KAL(S04)2和25克的CaO，加入鹽酸，調pH值至7，靜 置至沉淀完全，應用板框過濾機將沉淀徹底去除，得到澄清的橙黃色液體。再利用lPm鈦 棒進一步過濾、將得到的濾液用升膜濃縮器進行濃縮至每毫升中含甜葉菊甙9%的精液，將 甜葉菊甙精液用模擬移動床或柱層析法進行一步分離提純，即制得質量百分比濃度20 45%、純度60 90%甜菊甙的液體；再實行濃縮干燥，即制得甜葉菊甙粉。
其中，h步驟模擬移動床中吸附劑為大孔吸附樹脂D-06 ;解析劑為50% 70%的 乙醇溶液，其用量是樹脂體積的3倍；水洗區為去離子水；樹脂吸附再生溶劑為2% 4% 的NaOH溶液; 吸附區流速10BV/h ;水洗1區流速25BV/h ;解吸區流速20BV/h ;再生區流速
8BV/h ;水洗2區流速28BV/h ; 切換時間為750s ;壓力控制為0. 8MPa。 實施例5 將購入的甜葉菊干葉中的碎石除去，用粉碎機將干葉粉碎至細小碎片，于避光、干 燥處保存，取100克甜葉菊葉子碎片浸于2000克水中浸泡1個小時后，向溶液中施以超聲 波，超聲波頻率為60khz，再用100目濾布過濾，除去甜葉菊殘渣，再向濾液中加入16克的 KAL (S04) 2和20克的CaO，加入鹽酸，調pH值至7，在溫度50°C的條件下，靜置2h，去除固體雜 質；再應用板框過濾機將沉淀徹底去除，得到澄清的橙黃色液體。再利用鈦棒進一步過濾、 將得到的濾液用升膜濃縮器進行濃縮至每毫升中含甜葉菊甙9%的精液，將甜葉菊甙精液 用模擬移動床進行一步連續分離提純，即制得質量百分比濃度20 45%、純度60 90% 甜葉菊甙的液體；再實行濃縮干燥，即制得甜葉菊甙粉； 其中，h步驟模擬移動床中吸附劑為大孔吸附樹脂ADS-7 ;解析劑為50% 70%的 乙醇溶液，其用量是樹脂體積的2倍；水洗區為去離子水；樹脂吸附再生溶劑為2% 4% 的NaOH溶液; 吸附區流速8BV/h ;水洗1區流速15BV/h ;解吸區流速15BV/h ;再生區流速
6BV/h ;水洗2區流速15BV/h。 切換時間為700s ;壓力控制為0. 6MPa。
本發明的核心技術為模擬移動術在分離提取甜葉菊甙中的應用，除了具有傳統模 擬移動床的功能外，它還具有如下特點可自行設計分區模式、各區的制備柱數、制備柱連 接方式，有多個進料口及出料口，完全根據工藝需要自行改變。
實施例1 5中所述的模擬移動床的工藝流程吸附一水洗一解吸一再生一水洗。
權利要求
模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，是以甜葉菊葉子為原材料通過下列步驟實現的a、粉碎將甜葉菊葉子制成細小碎片；b、水浸將經a步驟制得的甜葉菊葉子碎片浸于水中浸泡0.5～1個小時，投料按重量比為1∶15～30；c、導入超聲波向b步驟的溶液中施以超聲波，頻率為50～90khz，致物料植物細胞壁破裂，成份溶出；d、粗濾將經c步驟處理的混合物進行50～200目的濾布過濾，除去葉渣；e、沉淀提取d步驟制得濾液，加入浸取液重量百分比0.6～1.2％的KAL(SO4)2和浸取液重量百分比0.6～1.2％的CaO，調pH值至7，在溫度50～60℃的條件下，靜置0.5～3.0小時，去除雜質；f、精濾將e步驟制得的溶液用微米級濾器進行過濾，制得澄清的橙黃色液體；g、濃縮將f步驟制得的濾液用升膜濃縮器將甜葉菊甙提取液濃縮至每毫升中含甜葉菊甙8～30％；h、吸附分離再將g步驟制得的甜葉菊甙精液用模擬移動床進行連續分離提純，即制得質量百分比濃度20～45％、純度60～90％甜葉菊甙的液體；j、濃縮干燥將h步驟制得甜葉菊甙液體進行濃縮，在溫度為180～230℃下進行噴霧干燥，即制得甜葉菊甙粉。
2. 如權利要求1所述的模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，其特征在于h步驟中模 擬移動床連續吸附分離中，吸附劑為大孔吸附樹脂；解析劑為50% 70%的乙醇溶液，其 用量是樹脂體積的1 4倍；水洗區為去離子水；樹脂吸附再生溶劑為2% 4%的NaOH 溶液；吸附區流速5 12BV/h ;解吸區流速10 25BV/h ;水洗區流速8 30BV/h ;再生區 流速4 10BV/h ;切換時間為650 800s ;溫度控制在30 60°C ;壓力控制為0. 2MPa 1. 0MPa。
3. 如權利要求2所述的模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，其特征在于大孔吸附樹 脂為AB-8、ADS-8、D-06、ADS-7或ADS-17中的任何一種。
全文摘要
本發明的模擬移動床一步法分離甜葉菊甙技術，是將細小的甜葉菊葉子碎片浸于水中浸泡0.5～1個小時，再導入頻率為50～90khz超聲波，進行粗濾后提取濾液，再加入KAL(SO4)2和CaO，調pH值至7，在溫度50～60℃的條件下，靜置0.5～3.0小時，去除雜質后對濾液進行精濾，再進行濃縮、吸附分離、干燥，即制得甜葉菊甙粉。本方法超聲波萃取設備對甜葉菊葉子中的甜葉菊甙進行快速水提取，提取劑無毒性，縮短了提取時間，提高了提取率，同時通過模擬移動床離子交換設備對甜葉菊甙粗提液進行了提純和精制，降低了再生劑用量和能耗，回收率高達90％左右，純度也達到93％以上，可實現連續化生產，易于工業化。
文檔編號C07H15/256GK101717418SQ200910311189
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月10日 優先權日2009年12月10日
發明者馮興元, 張麗萍, 張桂芳, 曹龍奎, 李洪飛, 王學群 申請人:黑龍江省農產品加工工程技術研究中心