一种皂角提取液的生产工艺

技术领域

本发明涉及皂角提取技术领域，具体为一种皂角提取液的生产工艺。

背景技术

皂角(Gleditsia sinensis Lam.)树为热带和温带树种，在我国北至河北、山西、甘肃，南至云贵高原、广东广西都有种植，它适应性强，耐寒冷和干旱，在山地、酸性土壤以及轻质盐碱地都能生长，皂角树冠大荫浓,寿命较长,非常适宜作庭荫树及绿化树种，是我国多地区的传统种植树种，皂角果实略弯曲，呈剑鞘状，观赏性强，是一种传统中药，具有祛痰开窍，散结消肿之功效，荚果中含有三萜皂苷，是一种天然表面活性剂，作为一种古老的传统洗涤剂，民间常用来泡水洗涤衣物，随着社会的发展，人们意识到合成洗涤品对人体和环境的危害，以天然提取物为主要成分的传统洗涤品引起市场的关注，“回归自然”成为绿色消费时尚，皂角皂苷的提取技术的开发成为目前研究的热点之一。

皂角苷主要存在于皂角壳中，含量在20％左右，其余成分为纤维素、胶质、多糖及色素，皂角苷易溶于水和小分子醇，其提取技术也以水提和醇提为主，水提工艺通常以水作为提取剂，在加热状态下提取，水提工艺的难点在于水是良性溶剂，在提取的过程中，皂角中的多糖和蛋白质、酶等物质也一起被提取到溶液中，提取液在存放过程中，很容易变质、浑浊；醇提工艺通常以60％以上的高浓度醇作为提取剂，这类工艺可以有效避免多糖和蛋白质的浸出，提取液相对稳定性较高，但是，由于醇对脂溶性物质溶解度较高，工艺过程需要涉及大量有机溶剂的应用、回收以及脂溶性杂质的处理，工序复杂，能耗大，生产成本高，另外，皂角提取后的残渣含有较多的提取液，残渣含有溶剂残留在60％-80％，为了提高提取率，提取溶剂和物料的比例通常在8:1-10:1，溶剂用量大，后续溶液浓缩就需要耗费大量能源，由此带来设备投资、时间和能耗的成本增加，因此，如何获得低成本、高提取率、高稳定性的皂角提取液，是皂角提取面临的主要难题。

发明内容

本发明提供的发明目的在于提供一种皂角提取液的生产工艺。通过本发明一种皂角提取液的生产工艺，该皂角提取液的生产工艺，采用串罐逆流工艺，提取效率高：提取工艺采用三级串罐逆流提取，提取液由稀到浓，在以尽可能少的溶剂获得高浓度的提取液，即保证了提取液浓度，提高了溶液负载量，也提高了皂苷的转移率，提取率明显得到提升；采用弱提取工艺，降低杂质成分的溶出：提取过程在室温进行，配合轻搅拌，可以有效降低蛋白质以及多糖等杂质的溶出，减少提取液中细菌生长的营养成分，提取过程采用多元醇和防腐剂，抑制提取过程酶菌的活性，根据条件实验，提取过程通过加入多元醇，可以有效提高提取液的渗透速度，加快提取过程，同时，多元醇的加入，可以抑制酶菌活性，减少糖和蛋白质的溶出，因此可以有效降低后续除杂难度以及提取液中营养成分的含量，为制备高稳定的提取液创造条件；工序简单，能耗低，生产过程绿色环保：由于采用较高的料液比，提取液浓度高，因此可以省去浓缩工序；提取过程于常温提取，物料不加热；提取过程间歇搅拌，搅拌时间短；以上措施对降低能耗、减少设备投资有明显效果。

为了实现上述效果，本发明提供如下技术方案：一种皂角提取液的生产工艺，包括以下步骤：

S1、原料处理：将皂角粉碎为小于2CM的粉状物。

S2、配制提取溶剂：将来自前一批次步骤6的二次提取液(或水)打入一次提取罐，0～0.1％过程防腐剂、3％～20％的低分子醇作为提取助剂，搅拌均匀，为一次提取溶剂。

S3、一次提取：向步骤2的一次提取罐中加入经过送料管链计量的步骤1的皂角粉，与步骤1的提取溶剂混合均匀，于10～30℃混合浸泡。

S4、固液分离：将步骤3的物料通过真空抽滤进行固液分离，分离的提取液抽入缓冲罐，抽滤完毕，缓冲罐中的液体打入步骤9中的絮凝罐。

S5、二次提取：步骤4所得固体残渣以来自前一批次步骤8的三次提取液为提取剂进行提取。

S6、固液分离：将步骤5的物料通过真空进行固液分离，分离的提取液抽入缓冲罐，得到二次提取液和固体残渣2，抽滤完毕，二次提取液打入下一批次步骤2的提取罐，用于配制一次提取液。

S7、三次提取：步骤6所得固体残渣以纯净水(5B)为提取剂提取1次。

S8、固液分离：将步骤7的物料通过真空抽滤进行固液分离，分离的提取液抽入缓冲罐，为三次提取液，抽滤完毕，缓冲罐中的液体打入下一批次步骤5的二次提取罐中，固体残渣通过罐底排渣口排出，用于后续综合利用的原料。

S9、絮凝：步骤4所得到的提取液加热到70～90℃，加入絮凝剂进行絮凝处理。

S10、固液分离：将步骤9进行固液分离。

S11、调配提取液：步骤10得到的絮凝液加入常规防腐剂，精滤后作为洗涤用皂角提取液储存。

进一步的，根据S1中的操作步骤，所述皂角为猪牙皂或大皂角。

进一步的，根据S3中的操作步骤，所述一次提取时间2-7h，提取过程间隔0.5小时搅拌一次，每次10秒钟。

进一步的，根据S5中的操作步骤，所述二次提取时间0.1-1小时，提取过程间隔0.5小时搅拌1次，搅拌速度60转/min，搅拌时间10秒钟。

进一步的，根据S7中的操作步骤，所述三次提取时间0.1-1小时，提取过程间隔0.5小时搅拌一次，搅拌速度60转/min，搅拌时间10秒钟。

进一步的，根据S2中的操作步骤，所述提取助剂为过程防腐剂和多元醇混合制得。

进一步的，根据S1中的操作步骤，所述过程防腐剂为：山梨酸、山梨酸钾、山梨酸钠，苯氧乙醇、尼泊金酯、对羟基苯乙酮、苯甲酸、苯甲酸钠、脱氢乙酸及其盐中的一种或几种组合，其中优选山梨酸钾，多元醇为C1-C6的二元醇或三元醇，其中优选乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇。

进一步的，根据S2中的操作步骤，所述提取助剂组合中，过程防腐剂的量为0-0.1％。

进一步的，根据S2中的操作步骤，所述多元醇的量为3％～20％，其余为水或稀提取液。

进一步的，根据S3、S5与S7中的操作步骤，所述提取温度为室温，即10-30℃之间。

本发明提供了一种皂角提取液的生产工艺，具备以下有益效果：

(1)、采用串罐逆流工艺，提取效率高：提取工艺采用三级串罐逆流提取，提取液由稀到浓，在以尽可能少的溶剂获得高浓度的提取液，既保证证了提取液浓度，提高了溶液负载量，也提高了皂苷的转移率，提取率明显得到提升。

(2)、采用弱提取工艺，降低杂质成分的溶出：提取过程在室温进行，配合轻搅拌，可以有效降低蛋白质以及多糖等杂质的溶出，减少提取液中细菌生长的营养成分。

(3)、提取过程采用醇和防腐剂，抑制提取过程酶菌的活性，根据条件实验，提取过程通过加入醇，可以有效提高提取液的渗透速度，加快提取过程，同时，醇的加入，可以抑制酶菌活性，减少糖和蛋白质的溶出，因此可以有效降低后续除杂难度以及提取液中营养成分的含量，为制备高稳定的提取液创造条件。

(4)、工序简单，能耗低，生产过程绿色环保：由于采用较高的料液比，提取液浓度高，因此可以省去浓缩工序；提取过程于常温提取，物料不加热；提取过程间歇搅拌，搅拌时间短；以上措施对降低能耗、减少设备投资有明显效果。

附图说明

图1为本发明一种皂角提取液的生产工艺的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1，参阅图1：

步骤一、原料处理：将大皂角粉碎为小于2.5CM的粉状物，储存备用。

步骤二、配制提取溶剂：将纯净水950g加入到2L三角烧瓶中，加入乙二醇(50g)，山梨酸钾2g，搅拌均匀，为一次提取溶剂。配置电动搅拌和温度计。

步骤三、一次提取：向步骤2的三角烧瓶中加入步骤1的皂角粉200g，与步骤1的提取溶剂混合均匀，于室温25℃混合浸泡，提取过程间隔0.5小时搅拌一次，每次10秒钟，提取时间6h(跟踪监测，4H已经平衡)。

步骤四、固液分离：将步骤3的物料以150目滤布通过布氏漏斗真空抽滤，抽滤完毕，滤液转入步骤9中的絮凝烧瓶。

步骤五、二次提取：步骤4所得固体残渣以纯净水1000ml为提取剂进行提取，提取时间0—1-1小时。提取过程间隔0.5小时搅拌1次，搅拌速度60转/min，搅拌时间10秒钟。

步骤六、固液分离：将步骤5的物料以150目滤布通过布氏漏斗真空抽滤，得到二次提取液和固体残渣2。抽滤完毕，二次提取液作为下一批次步骤2的提取剂配制液备用。

步骤七、三次提取：步骤6所得固体残渣以纯净水950g为提取剂提取，提取时间0—1-1小时。提取过程间隔0.5小时搅拌一次，搅拌速度60转/min，搅拌时间10秒钟。

步骤八、固液分离：将步骤7的物料以150目滤布通过布氏漏斗真空抽滤，分离的提取液为三次提取液；抽滤完毕，滤液作为下一批次步骤5的二次提取剂备用，固体残渣回收用于后续综合利用的原料。

步骤九、絮凝：步骤4所得到的提取液加热到70～90℃，加入定量的絮凝剂进行絮凝处理。

步骤十、固液分离：将步骤9物料通过布氏漏斗和中性滤纸真空抽滤。

步骤十一、调配提取液：步骤10得到的滤液加入防腐剂，精滤后作为洗涤用皂角提取液储存。

步骤十二、取样，按照下面的分析方法，测试皂角苷含量，计算皂角苷提取率，并进行提取液稳定性实验。

实验结果分析：

1、三萜皂苷含量的测定方法

1.1仪器与试剂：

紫外可见分光光度计；恒温水浴锅；电热炉；电子天平；温度计；皂角苷对照品；香草醛；无水乙醇，77％浓硫酸

1.2标准曲线的制备

称取皂角苷标准品20mg，用乙醇溶解后置入10mL容量瓶，稀释至10mL。分别吸取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5于具塞试管中，用加蒸馏水至溶液体积均为0.5ml，精密加入8％香草醛溶液0.5mL，于冰水中冷却加入77％硫酸溶液4mL，摇匀，混合物于60℃加热15min，然后于冰水中冷却10min，取出置于室温下，以试剂空白为参比溶液，用1cm比色皿在波长550nm处测定吸光度，以吸光度和标准溶液质量浓度P(mg/mL)，根据测得数据建立标准曲线。

1.3试样处理

移液管移取皂角提取液1ml(V

1.4三萜皂苷的含量测定

准确移取供试液体积0.5mL于具塞试管中，精密加入8％香草醛溶液0.5mL，于冰水中冷却加入77％硫酸溶液4mL，摇匀，混合物与标准物同时于60℃加热15min，然后于冰水中冷却10min，取出置于室温下，以试剂空白为参比溶液，用1cm比色皿在波长550nm处测定吸光度，根据标准曲线方程计算供试液含量C

1.5结果计算

1.5.1提取液皂苷含量计算：

所取皂角提取液V

C

C

C

V

V

计算结果以重复条件下绝对差值不大于算术平均值5％的两次独立测定结果的算术平均值表示，结果保留小数点后2位数字。

1.5.3、皂苷提取率计算：

皂角提取工艺中，涉及提取工艺效率的比较，以皂角苷提取率计算。皂角苷提取率为单位皂角粉提出皂角苷的比率，皂苷提取率计算方法根据所用皂角原料的重量M、提取液的体积V

X——工艺中皂苷的提取率，％；

C

M——投入原料皂角粉质量，g；

V

2、溶液的稳定性：参照TSHFCA002-2021化妆品稳定性试验指导原则，进行高温稳定试验。

2.1仪器：恒温培养箱(温控±2℃)，浊度仪。

2.2测试方法：

将样品放置密封洁净容器中，再置于预先调节至(50℃±2℃)的恒温培养箱内，放置30天，于第5、10、20、30d混匀取样，恢复至室温后，混匀测试浊度。

实施例2(串提)

步骤一、原料处理：将大皂角粉碎为小于2.5CM的粉状物，储存备用。

步骤二、配制提取溶剂：将来自于前一批次步骤6的二次提取液约950g(Br2.9％)加入到2L三角烧瓶中，加入乙二醇(50g)，山梨酸钾2g，搅拌均匀，为一次提取溶剂。配置电动搅拌和温度计。

步骤三、一次提取：向步骤2的三角烧瓶中加入步骤1的皂角粉200g，与步骤1的提取溶剂混合均匀，于室温25℃混合浸泡，提取过程间隔0.5小时搅拌一次，每次10秒钟，提取时间6h(跟踪监测，4H已经平衡)。

步骤四、固液分离：将步骤3的物料以150目滤布通过布氏漏斗真空抽滤，抽滤完毕，滤液转入步骤9中的絮凝烧瓶。

步骤五、二次提取：步骤4所得固体残渣以来自前一批次步骤8的三次提取液为提取剂进行提取，提取时间0.1—1小时。提取过程间隔0.5小时搅拌1次，搅拌速度60转/min，搅拌时间10秒钟。

步骤六、固液分离：将步骤5的物料以150目滤布通过布氏漏斗真空抽滤，得到二次提取液和固体残渣2。抽滤完毕，二次提取液作为下一批次步骤2的提取剂配制液备用。

步骤七、三次提取：步骤6所得固体残渣以纯净水950g为提取剂提取1次，提取时间0.1—1小时。提取过程间隔0.5小时搅拌一次，搅拌速度60转/min，搅拌时间10秒钟。

步骤八、固液分离：将步骤7的物料以150目滤布通过布氏漏斗真空抽滤，分离的提取液为三次提取液；抽滤完毕，滤液作为下一批次步骤5的二次提取剂备用，固体残渣回收用于后续综合利用的原料。

步骤九、絮凝：步骤4所得到的提取液加热到70～90℃，加入定量的絮凝剂进行絮凝处理。

步骤十、固液分离：将步骤9物料通过布氏漏斗真空抽滤。

步骤十一、调配提取液：步骤10得到的滤液加入防腐剂，精滤后作为洗涤用皂角提取液储存。

步骤十二、取样，测试皂角苷含量，计算皂角苷提取率，并进行提取液稳定性实验。

实施例3(丙二醇未串提)

将实施例1步骤2中的乙二醇以1,2-丙二醇代替，其他操作不变。

实施例4(丙二醇串提)

将实施例2步骤2中的乙二醇以1,2-丙二醇代替，其他操作不变。

实施例5(甘油串提)

将实施例2步骤2中的乙二醇以甘油代替，其他操作不变。

实施例6(串提)

将实施例2步骤2中的山梨酸钾以苯氧乙醇代替，其他操作不变。

对比例1(不加防腐剂)

将实施例2步骤2中的山梨酸钾去掉，其他操作不变。

对比例2(不加乙二醇)

将实施例2步骤2中的乙二醇以纯净水代替，其他操作不变。

对比例3(不加防腐剂和多元醇)

将实施例2步骤2中的乙二醇以纯净水代替，不加山梨酸钾，其他操作不变。

对比例4(高温提取未串)

将实施例1中的步骤3中的提取温度以80-90℃代替。加防腐剂提取

对比例5(连续搅拌提取未串)

将实施例1中的步骤3中的提取过程改为连续搅拌代替，其他条件不变。

对比例6(后加防腐剂提取未串)

将实施例1中的步骤2中的乙二醇和山梨酸钾改为步骤11加入，其他条件不变。

实验结果：

表1实验结果

结果讨论：以上实施例结果表明，(1)相对于未串提工艺，串提既可以提高皂角苷的提取率也可以提高皂角提取液的有效浓度，达到不用浓缩、节能降耗的目的，(2)对比例1、对比例2和对比例6的结果表明，提取过程不加防腐剂和多元醇，提取液稳定性变差，即使提取后补加防腐剂，提取液稳定性也不如在提取前加入的效果好，原因可能是防腐剂组合的加入，可以有效抑制提取过程中酶菌的活性，降低皂角多糖的水解，减少营养成分的浸出，有利于后期皂角液的稳定化处理和储存，(3)对比例4、对比例5的结果表明，加强搅拌和高温提取，尽管可有效提高皂苷初期的提取率，但是，由于优化提取条件，加速了多糖的溶解，为后期皂角液富营养化，带来提取液的不稳定因素，(4)对比例1和对比例2的结果还表明，单加一种防腐剂不如防腐剂和多元醇的复合稳定效果好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。