甜菊糖提取及提纯产业化项目
第四章 工艺技术方案
4.1 工艺技术方案的选择?
4.1.1 原料路线确定的原则和依据?
生产甜菊糖甙的原料是甜叶菊。甜叶菊（steva rebeudiana Bertoni）原产于南美巴拉圭，是多年生菊科植物，叶中含有甜味物质在2 ～21.5%之间，一般约有7%左右。其甜度高于白糖，为白糖的200～300倍，甜味接近于白糖。甜叶菊的甜味物质，除已知的主要成份甜菊甙(Stevioside)外，目前还知道有12种具有类似结构的物质，其中甜叶菊甙是甜叶菊中含量较多的主要甜味成份，国内外生产甜菊甙均采用甜叶菊干叶提取、净化、分离得到甜菊甙，本次项目也将采用这一成熟工艺。
我国约于1977年引种甜叶菊，不少地区已试种成功，并积累了丰富的种植经验，产量和质量都有很大图高，甜叶菊干叶还向日本出口。由于甜叶菊是一种可供发展利用的甜源植物，因此，国内有关单位对它的栽培种植、甜味成份的提取利用等，开展了研究应用工作。 4.1.2 国内外工艺技术发展概况
关于甜叶菊甜味成份一甜菊甙的提取，美国伍德(Wood)等人曾于1955年提出了将凉干的甜叶菊叶与碳酸钙混合，用水浸提。所得提取液用阳离子、阴离子交换树脂处理，再用甲醇提取，结晶而制得甜菊甙的方法.该法在用离子交换树脂处理时，由于提取液含有杂质较多，对树脂污染严重，因此，用做工业生产还存在不少问题.美国专利提出，将甜菊叶用四氯化碳脱脂、晾干。与碳酸钙混合，加入二噁
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烷加热迥流提取、过滤、所得提取液经减压浓缩，再用甲醇提取、结晶制得甜菊甙的方法。该法在实验室可制得甜菊甙，用于工业生产则被认为费用较高。
甜叶菊甜味成份的提取，主要是甜叶菊的浸提，提取液的净化处理与精制分离等儿个方面。由于甜叶菊提取液中，除含有甜味成份外，尚带有其它杂质，如:单宁类物质、蛋白质、色素等，尤其是单宁类物质，使提取液呈黑褐色，这些杂质的存在，给甜叶菊甜味成份的提取带来许多困难，甚至影响制品的色泽和质量。随着发展生产的需要，近年对甜叶菊甜味成份的提取，国外(特别是日本)开展了许多研究工作，提出了许多改进的提取方法。就有关专利介绍的方法来看，甜叶菊提取液的制取，多年没有什么大的变化。而多数是有关提取液净化处理、精制分离方面的研究改进。
甜叶菊浸提液的制备，一般都用水或醇在室温或加温的情况下，浸提甜菊干叶即可制得。有专利介绍说:用粉碎的大小不超过10毫米的甜菊叶作原料，在80℃的热水中浸提1小时，甜味成份提取率可达97-98％，而在同样条件下，用未经粉碎的原料，提取率约在86～ 88%左右。从而说明用粉碎的甜菊叶作原料时，有利于甜叶菊甜味成份的提取。
提取液的净化处理，主要采用在提取液中加入碱。氯化物，如:氯化钙、氯化铁、聚氯化铝。硫酸盐如:硫酸铁、硫酸镁、硫酸铝、硫酸。碳酸盐如:碳酸镁、铝酸钠和明矾等物质。用加入硫酸、磷酸等酸或氢氧化钠等碱以及充入CO2等调节处理液的pH值，凝集杂质、过滤除去，从而达到净化提取液的目的。通过加入上述一种或两种物质处理后的提取液，色泽、蛋白质等杂质会有明显的下降，但仍有少量色素等杂质。另外，在净化处理中，往往使无机离子和灰分有所增
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加、这主要是加入物所造成的，为了获得较纯净的甜菊补制品，尚需进一步进行精制分离。
此外，关于甜叶菊提取液的冷化处理，还有用超滤膜过滤；合成吸附树脂吸附甜味成分，再用溶剂脱附分离；在提取液中加入电解质进行电解处理；将提取液用渗析法处理等净化提取液方法的报道。 甜叶菊提取液甜味成分的精制分离，一般用离子交换树脂处理除去杂质，使之达到精制分离甜菊甙的目的。除此之外还报道有用合成吸附树脂、特制活性碳吸附剂吸附甜味成分后用溶剂溶出的精制分离。用溶剂提取的精制分离:用逆渗透法除去杂质的精制分离等方法的报道。然而，在甜叶菊甜味成分的提取中，要得到高纯度的制品，往往并非采用单一方法即可办到的。因此，在一些专利方法中多综合考虑，使用上述两种或两种以上的方法，使其达到精制分离甜叶菊甜味成份的目的。
根据近年发表的有关甜叶菊甜味成份提取的专利看来，大致归纳有以下一些主要的方法
1.凝集—离子交换分离精制法
将甜叶菊干叶用热水(60-80℃)浸提，过滤或离心分离得提取液，然后在搅拌下采取下述任何一种方法凝集提取液的杂质。①加入氢氧化钙混合，充入C02调节提取液pH为10.5；②加入铝酸钠(NaAl03)混合，用盐酸调节提取液pH为7左右；③加入氢氧化钙混合，过滤，滤液中再加七水合硫酸亚铁；④加入水合氯化锡( SnC12.2H20)或水合氯化亚锡(SnCl3 .XH20)，用氢氧化钠液或石灰乳使提取液pH近于中性；⑥加入乙氧基铝或丙氧基铝，加稀盐酸使提取液pH为7，然后过滤除去凝集物，滤液经阳离子、阴离子等交换树脂处理，处理后的提取液浓缩，用甲醇溶解，结晶，或直接将浓缩物干燥而得制品。
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2.凝集—吸附分离精制法
将甜叶菊用水浸提，所得提取液在搅拌下采用加入石灰，充入C02，过滤，在滤液中加入磷酸使其pH值为8左右，或加入氢氧化钙混均，除去沉淀物后加盐酸使提取液呈酸性等方法凝集，过滤除去提取液的杂质，然后用合成吸附树脂或特制活性碳吸附甜菊甙；用40-80％的甲醇液脱附，浓缩脱附液，回收甲醇，在低温(5℃左右)中结晶，得到制品。
3.凝集-—溶剂提取分离法
在甜叶菊水提取液中，用加入碱式碳酸镁或氢氧化镁、氧化镁、氢氧化钙等(选用一种)，通入CO2调节提取液pH为6-7；加入硫酸铁或氯化铁等(选用一种)，用石灰乳调节提取液pH为6等方法凝集杂质。过滤除去生成的凝集物，滤液经浓缩后选用甲醇、丙酮或丁醇等溶剂提取，浓缩回收溶剂，置低温下结晶。也可重复提取后再浓缩、结晶得制品。
4.凝集—渗析分离精制法
用甜叶菊与氢氧化钙或硝石灰混合后经水浸提得到的提取液，充入CO2调节提取液pH为中性，或加PAC(聚氯化镁)凝集杂质，用氢氧化钙调节提取液pH为7左右等方法除去凝集物。将提取液浓缩后用阴、阳离子交换膜交替安装的电渗析器处理，处理液直接喷雾干燥。或将电渗析处理液用吸附树脂吸附甜味成份，用甲醇或乙醇液脱附、浓缩缩回收溶剂，喷雾干燥.也可将电渗析处理液用阴、阳离子交换树脂再处理一次，喷雾千燥，得制品。
5.吸附—离子交换分离精制法
甜叶菊用热水浸提，浸提液用氢氧化钠调PH为7左右，用吸附剂M-511吸附杂质，过滤，滤液经阳离子和阴离子交换树脂处理，处
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理液经浓缩后用甲醇溶解，在5℃左右放置结晶，得制品。
还有将水浸提液，直接经吸附树脂(吸附甜味成份，用60%的乙醇液脱附，馏去乙醇，所得提取液用多孔阴离子交换树脂处理，处理液经浓缩、干燥即成制品。
6.吸附一凝集一离子交换分离精制法
将甜叶菊浸提液，经吸附树脂吸附甜味成份，用85％的甲醇或65～70％的乙醇液脱附，在脱附液中加入氢氧化钙(也可用硝石灰饱和液)，过滤除去凝集物，滤液经阳离子、阴离子交换树脂处理，馏去脱附溶剂，喷雾干燥。也可将处理液浓缩，用甲醇结晶得制品。
7.电解一离子交换分离精制法
在甜叶菊水浸提液中加入氯化钠使之成为电解质溶液，在铝板作电极的电解槽内，用转换电解法处理提取液，离心分离除去氢氧化铝吸附物，所得电解处理液用阳、阴离子交换树脂脱盐，浓缩、喷雾干燥得制品。还有将电解处理液，用离子交换膜电渗析法脱盐，再经离子交换树脂处理，浓缩、干燥而得制品。
8.超滤一逆渗透处理分离精制法
甜叶菊浸提液，用对甜菊甙透过性好而阻挡杂质透过性高的聚飒过滤膜超滤，滤液再经对甜菊甙透过阻挡性高的醋酸纤维膜逆渗透除去杂质。然后用硝石灰处理除去沉淀物，用盐酸中和、干燥、再用甲醇溶解，结晶得制品。
还有将超滤所得的提取液，加硝石灰处理，除去硝石灰后用盐酸中和，经两性膜逆渗透除去杂质，再用甲醇溶解、结晶。
9.溶剂浸提分离精制法
该法主要是不用水而用溶剂对甜叶菊进行浸提，浸提溶剂可用丙酮、甲醇、乙醇等，浸提后回收溶剂，加水溶解浸提物，然后再用吸
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