技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備及水解反應(yīng)方法，具體涉及一種薯蕷皂苷的連續(xù)高效化學(xué)反應(yīng)器及利用薯蕷皂苷高效零污染水解生產(chǎn)薯蕷皂素的方法。
背景技術(shù)
[0002] 薯蕷皂
苷元是重要的醫(yī)藥原料。利用薯蕷皂苷元可以合成兩百多種藥物，用途極為廣泛。薯蕷皂苷元主要以薯蕷皂苷的形式存在于薯蕷屬
植物的根狀莖中。我國主要栽培盾葉薯蕷，
收獲盾葉薯蕷的根狀莖來制備薯蕷皂苷元。從盾葉薯蕷根狀莖中制備薯蕷皂苷元的關(guān)鍵技術(shù)在于采用合適的方法斷裂薯蕷皂苷的糖苷鍵脫糖來獲得薯蕷皂苷元，反應(yīng)原理如圖1所示。
[0003] 目前關(guān)于薯蕷皂苷元的制備方法主要有酸水解法、
生物水解法(酶促水解)和稀有元素催化水解法。其中，生物水解法和稀有元素催化水解法仍就停留在實(shí)驗(yàn)室階段，由于其生產(chǎn)效率低下以及成本高昂，無法應(yīng)用到大生產(chǎn)；酸水解法有固體酸催化水解法和液體酸催化水解法。在生產(chǎn)上成功應(yīng)用的是液體酸水解法。目前生產(chǎn)應(yīng)用的液體酸水解工藝落后，其基本工序?yàn)椋菏硎毟煞?也可以先加水自然預(yù)
發(fā)酵)→加
硫酸或
鹽酸高溫(95℃)水解→
堿水中和、清水沖洗→烘干殘?jiān)?20號
汽油提取殘?jiān)械氖硎氃碥赵鷿饪s結(jié)晶得到薯蕷皂苷元。在這個(gè)過程中，減水中和和清水沖洗步驟排放大量的酸性污水。
[0004] 目前我國已經(jīng)形成了三大黃姜產(chǎn)業(yè)基地：陜西安康、湖北十堰和湖南湘西。均是采用如上所述的傳統(tǒng)的酸水解法提取皂素。從黃姜中提取薯蕷皂素導(dǎo)致的環(huán)境污染問題一直是該產(chǎn)業(yè)的
瓶頸。其污染現(xiàn)狀觸目驚心：從安康到十堰和湘西一帶，黃姜皂素生產(chǎn)企業(yè)有200余家，大都分布在丹江口水庫入庫支流所在的各縣市，黃姜產(chǎn)業(yè)是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的主要經(jīng)濟(jì)來源。但是由于生產(chǎn)工藝落后，傳統(tǒng)酸水解工藝產(chǎn)生大量高濃度強(qiáng)酸性有機(jī)
廢水，污染嚴(yán)重。被譽(yù)為“藥用黃金”的黃姜，又有“廢水之王”之稱。每生產(chǎn)一噸皂素會產(chǎn)生大約500噸強(qiáng)酸廢水，廢水中COD濃度約為32000毫克/升，其污染程度超過造紙廢水的12倍，經(jīng)過處理后，廢水中COD含量雖能夠降至500至800毫克/升左右，但是這仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到企業(yè)污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的COD含量100毫克/升。常年的污水輕則導(dǎo)致人畜飲水困難，
農(nóng)作物減產(chǎn)，重則破壞森林、植被、導(dǎo)致
土壤酸化、影響
地下水，污染水源。一個(gè)小皂素廠污染一條河在原本山清水秀的秦巴山區(qū)已屢見不鮮，很多河流中魚蝦不見，河邊寸草不生。這些高污染黃姜加工企業(yè)密布在南水北調(diào)中線水源地--丹江口水庫的上游，嚴(yán)重威脅著南水北調(diào)的水質(zhì),又束縛了地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。南水北調(diào)工程已經(jīng)竣工并投入運(yùn)行，地方政府已經(jīng)果斷關(guān)停了幾乎所有的黃姜皂素生產(chǎn)企業(yè)，由此大大減少了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)來源。因此，研究高效無污染薯蕷皂素生產(chǎn)工藝是黃姜產(chǎn)業(yè)繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
[0005] 針對目前的薯蕷皂素生產(chǎn)工藝，需解決的核心技術(shù)在于：(1)高效的薯蕷皂苷脫糖技術(shù)，酶促脫糖存在著成本高昂的
缺陷，
無機(jī)酸水解脫糖是唯一的實(shí)用途徑；(2)酸水排放的控制或治理或回收技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
[0006] 針對背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種無需排放酸水、低生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)效率高的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備及水解反應(yīng)方法。
[0007] 為了如上目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：
[0008] 一種薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備，其特征在于：所述薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備包括高壓反應(yīng)釜、濃縮罐、沉淀罐、過濾罐、酸水儲存罐、酸水接管、封口管、雙向高壓
泵、攪拌
電機(jī)、攪拌
葉輪、加熱器、水浴加熱器以及
冷凝器；所述雙向高壓泵設(shè)置在高壓反應(yīng)釜的外部并與高壓反應(yīng)釜的內(nèi)部相貫通；所述高壓反應(yīng)釜依次通過開設(shè)在高壓反應(yīng)釜
側(cè)壁上的高壓反應(yīng)釜排放口與濃縮罐和沉淀罐相連通；所述濃縮罐的頂部設(shè)置有冷凝器并通
過冷凝器反饋至高壓反應(yīng)釜內(nèi)部；所述濃縮罐外壁的底部設(shè)置有水浴加熱器；所述高壓反應(yīng)釜依次通過設(shè)置在高壓反應(yīng)釜底部的底部通孔與過濾罐和酸水儲存罐相連通；所述高壓反應(yīng)釜外壁的底部設(shè)置有加熱器；所述酸水儲存罐依次通
過酸水接管和封口管反饋至高壓反應(yīng)釜內(nèi)部；所述攪拌電機(jī)設(shè)置在高壓反應(yīng)釜內(nèi)部并驅(qū)動高壓反應(yīng)釜內(nèi)部的攪拌葉輪進(jìn)行攪拌作業(yè)。
[0009] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備還包括設(shè)置在高壓反應(yīng)釜排放口與濃縮罐之間的汽油
閥門以及設(shè)置在高壓反應(yīng)釜的底部通孔與過濾罐之間的酸水閥門。
[0010] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備還包括設(shè)置在酸水接管上的酸
水循環(huán)閥門以及設(shè)置在濃縮罐與沉淀罐之間的濃縮汽油閥門。
[0011] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的過濾罐的頂部設(shè)置有過濾罐蓋；所述過濾罐的側(cè)壁設(shè)置有與高壓反應(yīng)釜的底部通孔相貫通的側(cè)壁開口；所述過濾罐的底部設(shè)置有與酸水儲存罐相連通的底部開口；所述過濾罐的罐體中設(shè)置有活動濾板。
[0012] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備在酸水接管與封口管之間設(shè)置有
安全閥。
[0013] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的冷凝器頂部設(shè)置有冷凝管出口；所述冷凝器通過冷凝管出口反饋至高壓反應(yīng)釜內(nèi)部。
[0014] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的沉淀罐的頂部開設(shè)有排氣口。
[0015] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備還包括設(shè)置在高壓反應(yīng)釜上的
溫度計(jì)插孔以及壓
力表。
[0016] 一種基于如前所述的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
[0017] 1)將薯蕷根狀莖加水磨漿，所述薯蕷根狀莖和水的重量比為1：1-1：5；用孔徑為0.5-2mm的濾網(wǎng)粗過濾去掉粗
纖維和槳渣，然后得到
漿液，對漿液進(jìn)行靜置沉淀，自然分為上層清液、中層懸浮層以及下層沉淀層，將中層懸浮層作為薯蕷皂苷液備用；
[0018] 將中層懸浮層烘干作為薯蕷皂苷粉并直接用水飽和正丁醇溶液、
表面活性劑溶液、水飽和乙酸乙酯溶液或50-95v/v％的
乙醇溶液提取薯蕷皂苷，將提取液濃縮干燥得到薯蕷皂苷粉末；所述表面活性劑溶液所采用的表面活性劑包括但不限于OP-10；
[0019] 或者，
[0020] 將中層懸浮層直接用水飽和正丁醇溶液、表面活性劑溶液、水飽和乙酸乙酯溶液或50-95v/v％的乙醇溶液提取薯蕷皂苷，將提取液濃縮干燥得到薯蕷皂苷粉末，所述表面活性劑溶液所采用的表面活性劑包括但不限于OP-10；
[0021] 或者，
[0022] 將薯蕷根狀莖直接加水以及正丁醇磨漿；或者將薯蕷根狀莖直接加水以及表面活性劑磨漿；或者將薯蕷根狀莖直接加水以及乙酸乙酯磨漿，所述薯蕷根狀莖和水、正丁醇或表面活性劑或乙酸乙酯的重量比為1：5：0.001-1：50：0.05，磨漿攪拌后靜置1-20小時(shí)，漿液
自上而下自然分為正丁醇層、水層以及沉淀層；或者漿液自上而下自然分為表面活性劑層、水層以及沉淀層；或者漿液自上而下自然分為乙酸乙酯層、水層以及沉淀層，
抽取正丁醇層、表面活性劑層或乙酸乙酯層濃縮烘干并回收正丁醇、表面活性劑或乙酸乙酯，得到薯蕷皂苷粉末，所述表面活性劑包括但不限于OP-10；
[0023] 將如上所述方法制備的薯蕷皂苷粉末或薯蕷皂苷液加入到高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行酸水解；
[0024] 2)向高壓反應(yīng)釜中加入鹽酸或硫酸或亞硫酸或
硝酸或亞硝酸和
自來水，獲得酸水相，調(diào)節(jié)酸水相pH值在0.1-5之間；調(diào)節(jié)pH值后的酸水相的液面在高壓反應(yīng)釜排放口的下方1-10厘米處；所述的薯蕷皂苷以懸浮或沉淀的形式位于酸水相下層；
[0025] 3)向高壓反應(yīng)釜中加注120號汽油；所述120號汽油與高壓反應(yīng)釜中已經(jīng)調(diào)節(jié)pH值后的薯蕷皂苷懸浮液的體積比為1：0.1-1：10；
[0026] 4)開啟高壓反應(yīng)釜底部的加熱器，使高壓反應(yīng)釜內(nèi)的溫度達(dá)到70-120℃，同時(shí)啟動雙向高壓泵使高壓反應(yīng)釜內(nèi)的壓力控制在0.5-100Mpa之間，開啟攪拌葉輪；酸解反應(yīng)進(jìn)行1-10小時(shí)后，關(guān)閉攪拌葉輪、加熱器以及雙向高壓泵，靜置自然冷卻1-10小時(shí)后高壓反應(yīng)釜的反應(yīng)液自上而下依次分為汽油相A、懸浮相C以及酸水相B；
[0027] 5)待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降到60-90℃時(shí)，開啟汽油閥門，高壓反應(yīng)釜中的汽油相A通過高壓反應(yīng)釜排放口進(jìn)入到濃縮罐中，待濃縮罐注滿汽油相A后，開啟濃縮罐底部的水浴加熱器對濃縮罐中的汽油相A中的汽油進(jìn)行濃縮回收，產(chǎn)生汽油蒸氣以及濃縮物；所述汽油蒸氣進(jìn)入冷凝器被冷卻為液體汽油后由冷凝管出口排出并被收集并被注入到高壓反應(yīng)釜中循環(huán)使用；所述濃縮物注入到沉淀罐進(jìn)行沉淀結(jié)晶，在沉淀罐中自上而下形成沉淀后的汽油以及結(jié)晶體；所述結(jié)晶體包括但不限于薯蕷皂苷元；
[0028] 待高壓反應(yīng)釜中的汽油相A排放完成后，開啟酸水閥門將高壓反應(yīng)釜中的酸水相B以及懸浮相C排放到過濾罐中進(jìn)行過濾；經(jīng)過濾罐過濾后得到澄清的酸水相以及截留在過濾罐中的懸浮濾渣；所述懸浮濾渣主要是
葡萄糖酯和鼠李糖酯；所述澄清的酸水相流入酸水儲存罐中經(jīng)自然冷卻后產(chǎn)生澄清的酸水相以及沉淀；所述沉淀包括但不限于葡萄糖和鼠李糖；所述澄清的酸水相包括但不限于鹽酸或硫酸或亞硫酸或硝酸或亞硝酸水溶液、少量的葡萄糖以及鼠李糖；
[0029] 待高壓反應(yīng)釜中酸水相B以及懸浮相C排放完成后，將沉淀后的汽油注入到濃縮罐中循環(huán)濃縮沉淀；將由冷凝管出口排出并被收集得到的回收汽油注入高壓反應(yīng)釜中循環(huán)使用；
[0030] 6)向高壓反應(yīng)釜中投入薯蕷皂苷懸浮液，重復(fù)步驟2)至步驟5)直至完成所有的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)。
[0031] 本發(fā)明與
現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0032] 本發(fā)明提供了一種薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備及水解反應(yīng)方法，與傳統(tǒng)酸水解工藝相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 1.本發(fā)明技術(shù)可以自動化循環(huán)，主產(chǎn)物清晰，廢物
回收利用。產(chǎn)物中葡萄糖和鼠李糖在酸水相里，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，其濃度不斷增加，并在酸水儲存罐中自然形成沉淀，酸水儲存罐中的酸水里面雖然含有一定量的葡萄糖和鼠李糖及其他雜質(zhì)，但是不影響該酸水的循環(huán)使用，所以無需從酸水中分離葡萄糖和鼠李糖及其他雜質(zhì)。所產(chǎn)生少量的葡萄糖酯和鼠李糖酯的
流體混合物既不溶于酸水相，也不容于120號汽油，在高壓反應(yīng)釜中形成第三相，在酸水排出并在過濾時(shí)被截留在了過濾罐中，該混合物不適合作
飼料或
肥料，直接加工成人造
碳或
活性炭。
[0034] 2.本發(fā)明技術(shù)中，酸水無限循環(huán)，不耗酸不排酸。酸水解反應(yīng)過程中產(chǎn)生一定量的酸，補(bǔ)充了鹽酸的損失，維持了酸水相的pH值，在反應(yīng)過程中不需要大量補(bǔ)充鹽酸，酸水相經(jīng)過過濾和沉淀后得到澄清的酸水相循環(huán)使用。
[0035] 3.本發(fā)明采用高壓反應(yīng)釜進(jìn)行薯蕷皂苷酸水解，大大提高了脫糖反應(yīng)效率。薯蕷皂苷水解率達(dá)到100％。
附圖說明
[0036] 圖1為薯蕷皂苷水解反應(yīng)式；
[0037] 圖2為本發(fā)明所提供的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖中：
[0039] 1-高壓反應(yīng)釜；2-濃縮罐；3-攪拌電機(jī)；4-沉淀罐；5-酸水儲存罐；6-過濾罐；7-冷凝器；8-封口管；9-安全閥；10-活動濾板；11-攪拌葉輪；12-
溫度計(jì)插孔；13-加熱器；14-水浴加熱器；15-雙向高壓泵；16-壓力表；17-汽油閥門；18-酸水閥門，19-酸水接管；20-高壓反應(yīng)釜排放口；21-冷凝管出口；22-旋鈕閥門；23-排氣口；24-濃縮汽油閥門；25-酸水循環(huán)閥門；A-汽油相；B-酸水相；C-懸浮相；D-薯蕷皂苷元；E-葡萄糖和鼠李糖
具體實(shí)施方式
[0040] 參見圖2，本發(fā)明提供了一種薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備，薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備包括高壓反應(yīng)釜1、濃縮罐2、沉淀罐4、過濾罐6、酸水儲存罐5、酸水接管19、封口管8、雙向高壓泵15、攪拌電機(jī)3、攪拌葉輪11、加熱器13、水浴加熱器14以及冷凝器7；雙向高壓泵15設(shè)置在高壓反應(yīng)釜1的外部并與高壓反應(yīng)釜1的內(nèi)部相貫通；高壓反應(yīng)釜1依次通過開設(shè)在高壓反應(yīng)釜1側(cè)壁上的高壓反應(yīng)釜排放口20與濃縮罐2和沉淀罐4相連通；濃縮罐2的頂部設(shè)置有冷凝器7并通過冷凝器7反饋至高壓反應(yīng)釜1內(nèi)部；濃縮罐2外壁的底部設(shè)置有水浴加熱器14；高壓反應(yīng)釜1依次通過設(shè)置在高壓反應(yīng)釜底部的底部通孔與過濾罐6和酸水儲存罐5相連通；高壓反應(yīng)釜1外壁的底部設(shè)置有加熱器13；酸水儲存罐
5依次通過酸水接管19和封口管8反饋至高壓反應(yīng)釜1內(nèi)部；攪拌電機(jī)3設(shè)置在高壓反應(yīng)釜1內(nèi)部并驅(qū)動高壓反應(yīng)釜1內(nèi)部的攪拌葉輪11進(jìn)行攪拌作業(yè)。
[0041] 高壓反應(yīng)釜排放口20與濃縮罐2之間的汽油閥門17以及設(shè)置在高壓反應(yīng)釜1的底部通孔與過濾罐6之間的酸水閥門18。酸水接管19上的酸水循環(huán)閥門25以及設(shè)置在濃縮罐2與沉淀罐4之間的濃縮汽油閥門24。過濾罐6的頂部設(shè)置有過濾罐蓋；過濾罐6的側(cè)壁設(shè)置有與高壓反應(yīng)釜1的底部通孔相貫通的側(cè)壁開口；過濾罐6的底部設(shè)置有與酸水儲存罐5相連通的底部開口；過濾罐6的罐體中設(shè)置有活動濾板10。酸水接管19與封口管8之間設(shè)置有安全閥9。冷凝器7頂部設(shè)置有冷凝管出口21；冷凝器7通過冷凝管出口21反饋至高壓反應(yīng)釜1內(nèi)部。沉淀罐4的頂部開設(shè)有排氣口23。高壓反應(yīng)釜1上的溫度計(jì)插孔12以及壓力表16。
[0042] 本發(fā)明在提供薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備的同時(shí)，還提供了薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)方法，方法包括以下步驟：
[0043] 1)獲取薯蕷皂苷懸浮液并將獲取得到的薯蕷皂苷懸浮液投入到高壓反應(yīng)釜1中：
[0044] 將薯蕷根狀莖加水磨漿，所述薯蕷根狀莖和水的重量比為1：1-1：5；用孔徑為0.5-2mm的濾網(wǎng)粗過濾去掉粗纖維和槳渣，然后得到漿液，對漿液進(jìn)行靜置沉淀，自然分為上層清液、中層懸浮層以及下層沉淀層，薯蕷皂苷懸浮液是中層懸浮層，將中層懸浮層作為薯蕷皂苷液，或?qū)⒅袑討腋雍娓勺鳛槭硎氃碥辗?，或?qū)⒅袑討腋拥暮娓煞壑苯佑盟柡驼〈既芤夯虮砻婊钚詣┤芤?表面活性劑如OP-10)或水飽和乙酸乙酯溶液或50-95v/v％的乙醇溶液提取薯蕷皂苷，或?qū)⒅袑討腋又苯佑盟柡驼〈既芤夯虮砻婊钚詣┤芤?如OP-10)或水飽和乙酸乙酯溶液或50-95v/v％的乙醇溶液提取薯蕷皂苷，然后將提取液濃縮干燥得到薯蕷皂苷粉末；
[0045] 或者將薯蕷根狀莖直接加水以及正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或乙酸乙酯磨漿，所述薯蕷根狀莖和水、正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或乙酸乙酯的重量比為1：5：0.001-1：50：0.05，磨漿攪拌后靜置1-20小時(shí)，漿液自然分層自上而下為正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或乙酸乙酯層、水層和沉淀層，然后抽取上層濃縮烘干并回收正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或乙酸乙酯，得到薯蕷皂苷粉末；
[0046] 將如上所述方法制備的薯蕷皂苷粉或薯蕷皂苷液加入到高壓反應(yīng)釜(1)中進(jìn)行酸水解；
[0047] 2)向高壓反應(yīng)釜1中加入鹽酸，使得高壓反應(yīng)釜1中薯蕷皂苷懸浮液的pH值在0.1-5之間；在調(diào)節(jié)pH值后的酸水相的液面在高壓反應(yīng)釜排放口20的下方1-10厘米處；
[0048] 3)向高壓反應(yīng)釜1中加注120號汽油；120號汽油與高壓反應(yīng)釜1中已經(jīng)調(diào)節(jié)pH值后的薯蕷皂苷懸浮液的體積比為1：0.1-1：10；
[0049] 4)開啟高壓反應(yīng)釜1底部的加熱器13，使高壓反應(yīng)釜1內(nèi)的溫度達(dá)到70-120℃，同時(shí)啟動雙向高壓泵15使高壓反應(yīng)釜1內(nèi)的壓力控制在0.5-100Mpa之間，開啟攪拌葉輪11；酸解反應(yīng)進(jìn)行1-10小時(shí)后，關(guān)閉攪拌葉輪11、加熱器13以及雙向高壓泵15，靜置自然冷卻1-10小時(shí)后高壓反應(yīng)釜1的反應(yīng)液自上而下依次分為汽油相A、懸浮相C以及酸水相B；
[0050] 5)待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降到60-120℃時(shí)，開啟汽油閥門17，高壓反應(yīng)釜1中的汽油相A通過高壓反應(yīng)釜排放口20進(jìn)入到濃縮罐2中，待濃縮罐2注滿汽油相A后，開啟濃縮罐2底部的水浴加熱器14對濃縮罐2中的汽油相A中的汽油進(jìn)行濃縮回收，產(chǎn)生汽油蒸氣以及濃縮液；汽油蒸氣進(jìn)入冷凝器7被冷卻為液體汽油后由冷凝管出口21排出并被收集并被注入到高壓反應(yīng)釜1中循環(huán)使用；濃縮液注入到沉淀罐4進(jìn)行沉淀結(jié)晶，在沉淀罐4中自上而下形成沉淀后的汽油以及結(jié)晶體；結(jié)晶體是薯蕷皂苷元D；
[0051] 待高壓反應(yīng)釜1中的汽油相A排放完成后，開啟酸水閥門18將高壓反應(yīng)釜1中的酸水相B以及懸浮相C排放到過濾罐6中進(jìn)行過濾；經(jīng)過濾罐6過濾后得到澄清的酸水相以及截留在過濾罐6中的懸浮濾渣；懸浮濾渣是葡萄糖酯和鼠李糖酯；澄清的酸水相流入酸水儲存罐5中經(jīng)自然冷卻后產(chǎn)生澄清的酸水相以及沉淀；沉淀主要是葡萄糖和鼠李糖E；澄清的酸水相主要是鹽酸水溶液、少量的葡萄糖以及鼠李糖；
[0052] 待高壓反應(yīng)釜1中酸水相B以及懸浮相C排放完成后，將沉淀后的汽油注入到濃縮罐2中循環(huán)濃縮和沉淀；將由冷凝管出口21排出并被收集得到的液體汽油注入高壓反應(yīng)釜1中循環(huán)使用；
[0053] 6)向高壓反應(yīng)釜1中投入薯蕷皂苷濃縮液或粉末，重復(fù)步驟2至步驟5直至完成所有的薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)。
[0054] 本發(fā)明的反應(yīng)原理和技術(shù)要點(diǎn)為：
[0055] 1、反應(yīng)原理：
[0056]
[0057] 此反應(yīng)式中，無機(jī)酸為或硫酸或亞硫酸或硝酸或亞硝酸；
[0058] 2、產(chǎn)物中葡萄糖和鼠李糖在酸水相里，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，其濃度不斷增加，并在酸水儲存罐5中自然形成沉淀，酸水儲存罐5中的酸水相里面雖然含有一定量的葡萄糖和鼠李糖及其他雜質(zhì)，但是不影響該酸水相的循環(huán)使用，所以無需從酸水相中分離葡萄糖和鼠李糖及其他雜質(zhì)。
[0059] 3、所產(chǎn)生的葡萄糖酯和鼠李糖酯的流體混合物既不溶于酸水相，也不容于120號汽油相，在反應(yīng)釜中形成第三相(懸浮相)，在酸水相排出并在過濾時(shí)被截留在了過濾罐6中，該懸浮相不適合作飼料或肥料，或者經(jīng)過中和等處理后可以作為肥料或飼料，或者直接加工成人造碳或活性炭。
[0060] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的裝置和方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0062] 薯蕷皂苷的連續(xù)水解反應(yīng)技術(shù)包括如下關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)：
[0063] 首先將薯蕷根狀莖加水磨漿，所述薯蕷根狀莖和水的重量比為1：1-1：5；用孔徑為0.5-2mm的濾網(wǎng)粗過濾去掉粗纖維和槳渣，然后得到漿液，對漿液進(jìn)行靜置沉淀，自然分為上層清液、中層懸浮層以及下層沉淀層，薯蕷皂苷懸浮液是中層懸浮層，將中層懸浮層作為薯蕷皂苷液，或?qū)⒅袑討腋雍娓勺鳛槭硎氃碥辗?，或?qū)⒅袑討腋拥暮娓煞壑苯佑盟柡驼〈既芤夯虮砻婊钚詣┤芤?如OP-10)或水飽和乙酸乙酯或50-95v/v％的乙醇提取薯蕷皂苷，或?qū)⒅袑討腋又苯佑盟柡驼〈既芤夯虮砻婊钚詣┤芤?如OP-10)或水飽和乙酸乙酯或50-95v/v％的乙醇提取薯蕷皂苷，然后將提取液濃縮干燥得到薯蕷皂苷粉末；
[0064] 或者將薯蕷根狀莖直接加水和正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或乙酸乙酯磨漿，所述薯蕷根狀莖和水、正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或乙酸乙酯的重量比為1：5：0.001-1：50：0.05，磨漿攪拌后靜置1-20小時(shí)，漿液自然分層自上而下為正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或乙酸乙酯層、水層和沉淀層，然后抽取上層濃縮烘干并回收正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或乙酸乙酯，得到薯蕷皂苷粉末；
[0065] 將如上所述方法制備的薯蕷皂苷粉或薯蕷皂苷液加入到高壓反應(yīng)釜(1)中加入清水，然后加入鹽酸調(diào)節(jié)高壓反應(yīng)釜懸浮液的pH值到0.1-5之間，然后向高壓反應(yīng)釜1注滿120號汽油，使反應(yīng)釜內(nèi)酸水和汽油的體積比為1：1-1：2，開啟加熱器13加熱到95℃，同時(shí)啟動雙向高壓泵15使反應(yīng)釜的壓力控制在，0.5-100MPa以內(nèi)，關(guān)閉旋鈕閥門22保持罐內(nèi)的壓力不低于0.5MPa，并開啟攪拌葉輪11使汽油與酸水及酸水中的薯蕷皂苷粉末不斷地混合
接觸；酸解反應(yīng)進(jìn)行2-5小時(shí)之后，關(guān)閉攪拌葉輪11、加熱器13，靜置自然冷卻1-10小時(shí)，待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降到60-120℃時(shí)開啟閥門17，120號汽油通過高壓反應(yīng)釜排放口20進(jìn)入到濃縮罐2中；開啟閥門18將反應(yīng)釜里的水相和懸浮物排放到過濾罐6中，被過濾后的澄清的酸水相進(jìn)入到酸水儲存罐5中，懸浮物被截留在過濾罐6中，再開啟過濾罐的
蓋子，去掉懸浮物，然后將酸水接管19與進(jìn)料管口8連接，并開啟雙向高壓泵15的抽氣功能，使得酸水儲存罐5中的澄清的酸水進(jìn)入到反應(yīng)釜里，再加入如上薯蕷皂苷粉末，然后向反應(yīng)釜補(bǔ)充清水使得反應(yīng)釜的水相頁面達(dá)到距離排放口下端5-10厘米處，再檢測反應(yīng)釜里水相的pH值并調(diào)節(jié)pH值到0.1-5，然后重復(fù)如上水解反應(yīng)過程。
[0066] 開啟水浴14加熱，對濃縮罐2的120號汽油進(jìn)行濃縮回收，濃縮后的汽油注入到沉淀罐4進(jìn)行自然冷卻沉淀結(jié)晶，得到薯蕷皂苷元D。過濾罐6中得到的懸浮濾渣為葡萄糖酯和鼠李糖酯，用于制作人造碳；酸水儲存罐5中的澄清酸水自然冷卻后產(chǎn)生沉淀即為葡萄糖和鼠李糖，用于生產(chǎn)飼料或人造碳，上層清液繼續(xù)注入到反應(yīng)釜中循環(huán)使用，如此一來整個(gè)皂素提取過程完全沒有酸水排放和其他污水排放，有機(jī)固體廢料也得到回收利用。
[0067] 實(shí)施例2：
[0068] 首先將薯蕷根狀莖加水磨漿，料水重量比為1：1-1：5，用孔徑為0.5-2毫米的濾網(wǎng)粗過濾去掉粗纖維和槳渣，然后得到漿液，對漿液進(jìn)行靜置沉淀，自然分為三層，下層沉淀物主要為
淀粉，取出上層清水用于下一輪的薯蕷根狀莖磨漿，中層的懸浮液分離出來-----其主要成分是薯蕷皂苷，將該中層懸浮液烘干
粉碎后用水飽和正丁醇或表面活性劑(如OP-10)或水飽和乙酸乙酯或50-95v/v％的乙醇提取粉末中的薯蕷皂苷，將提取液濃縮干燥得到薯蕷皂苷粉末，將所得到的薯蕷皂苷粉末投入到高壓反應(yīng)釜并加入清水，然后加入鹽酸調(diào)節(jié)高壓反應(yīng)釜懸浮液的pH值到0.1-5之間，然后向高壓反應(yīng)釜注滿120號汽油，使反應(yīng)釜內(nèi)酸水和汽油的體積比為1：1-1：2，開啟加熱器13加熱到95℃，同時(shí)啟動雙向高壓泵15使反應(yīng)釜的壓力控制在，0.5-100MPa以內(nèi)，關(guān)閉旋鈕閥門22保持罐內(nèi)的壓力不低于0.5MPa，并開啟攪拌葉輪11使汽油與酸水及酸水中的薯蕷皂苷粉末不斷地混合接觸；酸解反應(yīng)進(jìn)行2-5小時(shí)之后，關(guān)閉攪拌葉輪11、加熱器13，靜置自然冷卻1-10小時(shí)，待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降到60-120℃時(shí)開啟閥門17，120號汽油通過排放口20進(jìn)入到濃縮罐2中；開啟閥門18將反應(yīng)釜里的水相和懸浮物排放到過濾罐6中，被過濾后的澄清的酸水相進(jìn)入到酸水儲存罐5中，懸浮物被截留在過濾罐6中，再開啟過濾罐的蓋子，去掉懸浮物，然后將酸水接管19與進(jìn)料管口8連接，并開啟雙向高壓泵15的抽氣功能，使得酸水儲存罐5中的澄清的酸水進(jìn)入到反應(yīng)釜里，再加入如上薯蕷皂苷粉末，然后向反應(yīng)釜補(bǔ)充清水使得反應(yīng)釜的水相頁面達(dá)到距離排放口下端5-10厘米處，再檢測反應(yīng)釜里水相的pH值并調(diào)節(jié)pH值到
0.1-5，然后重復(fù)如上水解反應(yīng)過程。
[0069] 開啟水浴14加熱，對濃縮罐2的120號汽油進(jìn)行濃縮回收，濃縮后的汽油注入到沉淀罐4進(jìn)行自然冷卻沉淀結(jié)晶，得到薯蕷皂苷元D。過濾罐6中得到的懸浮濾渣為葡萄糖酯和鼠李糖酯，用于制作人造碳；酸水儲存罐5中的澄清酸水自然冷卻后產(chǎn)生沉淀即為葡萄糖和鼠李糖，用于生產(chǎn)飼料或人造碳，上層清液繼續(xù)注入到反應(yīng)釜中循環(huán)使用，如此一來整個(gè)皂素提取過程完全沒有酸水排放和其他污水排放，有機(jī)固體廢料也得到回收利用。
[0070] 采用如上方法水解薯蕷皂苷生產(chǎn)薯蕷皂苷元與傳統(tǒng)的酸水解方法相比節(jié)約了
能源、杜絕了排放污水、降低了生產(chǎn)成本，具體比較如下表：
[0071]
[0072] 根據(jù)上表比較，本發(fā)明所提供的方法具有極顯著的節(jié)能、零排放優(yōu)點(diǎn)，可以從根本上解決黃姜產(chǎn)業(yè)的污染問題和降低生產(chǎn)成本五倍以上。
[0073] 本
說明書中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的
修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附
權(quán)利要求書所定義的范圍。
