本發(fā)明涉及煙稈碎片的回收利用，具體為一種采用蒸汽爆破預(yù)處理從煙稈中提取茄尼醇的方法。

背景技術(shù)：

1、我國每年產(chǎn)生的廢棄煙稈達(dá)到四百多萬噸，然而它的利用途徑卻少有人研究。尤其是煙稈作為煙草植物的營養(yǎng)輸送器官，其中蘊(yùn)含的具有提取價(jià)值的植物化學(xué)成分同樣少有人注意。例如煙稈中的茄尼醇、煙堿。有研究指出煙稈中上、中、下部以及芯層、中層、皮層的茄尼醇含量均不同，平均在0.61-1.2mg/g左右，而煙葉的茄尼醇含量在5-6mg/g以上。茄尼醇是合成輔酶q10的重要中間體，在治療心血管疾病、癌癥、動(dòng)脈硬化等病癥具有顯著效果。由于茄尼醇具有消除體內(nèi)自由基的作用，其在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用市場(chǎng)也很廣闊。我國每年產(chǎn)生的廢棄煙稈中蘊(yùn)含2400噸至4800噸茄尼醇，按90％純度的茄尼醇120萬元/噸的價(jià)格，這些被浪費(fèi)的茄尼醇預(yù)估將創(chuàng)造29億至58億元的市場(chǎng)規(guī)模。

2、目前茄尼醇的提取研究主要是使用廢次煙葉作為原料，因?yàn)槠浜枯^高；而利用煙稈提取茄尼醇研究未見報(bào)道，因其含量只有煙葉的1/10～1/5，提取難道較大。傳統(tǒng)提取茄尼醇方法較多，其中有機(jī)溶劑抽提法原理最簡(jiǎn)單，但操作復(fù)雜，原料需要經(jīng)過碎解、皂化等多個(gè)工序，再利用有機(jī)溶劑反復(fù)萃取得到商品級(jí)茄尼醇(純度90％)。超聲、微波輔助提取法需與索氏回流抽提結(jié)合的方法，提取出的粗品茄尼醇達(dá)不到商品級(jí)純度。超臨界二氧化碳萃取以及分子蒸餾法雖然可以直接提取純度較高的茄尼醇，但是該方法的設(shè)備要求高、生產(chǎn)成本高也不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

3、在廢棄煙稈的全價(jià)值利用研究中，茄尼醇的提取研究是重要的一環(huán)。如前所述，煙稈茄尼醇的提取的障礙是如何破除其堅(jiān)硬的木質(zhì)部從而讓茄尼醇盡量釋放并高效提取的問題。為了提高廢棄煙稈的利用率，本發(fā)明提供一種利用蒸汽爆破技術(shù)破除煙稈的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，從而讓茄尼醇高效釋放并采用具有特異吸附功能的分子印跡化合物從煙稈中高效提取茄尼醇的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種采用蒸汽爆破預(yù)處理從煙稈中提取茄尼醇的方法，采用對(duì)廢棄煙稈蒸汽爆破預(yù)處理，促進(jìn)煙稈中生物質(zhì)成分的溶出，然后使用分子印跡聚合物(mips)精制茄尼醇，提高廢棄煙稈的利用率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種采用蒸汽爆破預(yù)處理從煙稈中提取茄尼醇的方法，包括如下步驟：

3、s1浸泡：將煙稈碎片浸泡在naoh或水溶液中，預(yù)浸后備用；優(yōu)選地，所述s1中預(yù)浸的最佳條件用堿量為5％，預(yù)浸時(shí)間2～24h；

4、s2蒸汽爆破預(yù)處理：將s1中浸泡后的煙稈碎片放入蒸汽爆破儲(chǔ)料罐中，設(shè)定壓力和保壓時(shí)間，開啟泄壓程序，得到蒸汽爆破后的物料a1；優(yōu)選地，所述蒸汽爆破預(yù)處理采用瞬時(shí)彈射式蒸汽爆破技術(shù)(icse)，通過利用壓力失穩(wěn)來驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)封蓋高速往返運(yùn)動(dòng)觸發(fā)爆破條件，物料噴放時(shí)間壓縮至小于0.1s，在巨大壓力差下，物料在高速慣性作用下被噴放出來，有效減少物料堵塞的可能性，并且其噴放時(shí)間更短，能有效避免夾生現(xiàn)象發(fā)生，可規(guī)模化、大型化生產(chǎn)；優(yōu)選地，所述s2中蒸汽爆破的條件設(shè)飽和蒸汽壓力為0.5-1.2mpa；優(yōu)選地，所述s2中蒸汽爆破的條件設(shè)保壓時(shí)間為2-15min；優(yōu)選地，所述s2的殘余蒸汽可以通入預(yù)浸裝置加熱以利用余熱；

5、s3皂化：在物料a1中加入0.5m的naoh-乙醇溶液，按照10：1的固液比在60℃溫度下進(jìn)行皂化，使其充分皂化得到物料a2；優(yōu)選地，所述s3中皂化時(shí)間為30-300min；

6、s4甲醇浸提；使用甲醇溶液對(duì)物料a2進(jìn)行浸提，甲醇需淹沒物料a2，浸提液經(jīng)過濃縮后，使用濾膜過濾，得到提取液a3；

7、s5分子印跡聚合物吸附：在提取液a3中加入分子印跡聚合物，所述印跡聚合物為分子印跡聚合物吸附(mips)或表面分子印跡聚合物(smips)，在30℃溫度下攪拌，每隔一段時(shí)間取過濾尾液，檢測(cè)剩余茄尼醇濃度，計(jì)算分子印跡聚合物吸附量；優(yōu)選地，所述s5中的分子印跡聚合物優(yōu)化為表面分子印跡聚合物(smips)，對(duì)茄尼醇具有特異吸附功能，經(jīng)表面分子印跡聚合物純化的茄尼醇其純度在90％以上；優(yōu)選地，經(jīng)過s5提取之后溶液中的甲醇和乙醇可以經(jīng)過減壓蒸餾分別予以回用到s3和s4步驟；優(yōu)選地，s5中的分子印跡聚合物可以重復(fù)使用5次以上；

8、s6分子印跡聚合物的解吸：將吸附茄尼醇的mips/smips使用甲醇/冰醋酸溶液(v：v＝9：1)洗脫，得到解吸后的純化茄尼醇a4。

9、有益效果：

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過蒸汽爆破預(yù)處理然后提取，最后經(jīng)過分子印跡純化相結(jié)合提取廢棄煙稈中的茄尼醇，純化后的茄尼醇得率高達(dá)99.03％，純度達(dá)90％以上，滿足現(xiàn)代化工業(yè)要求。

11、本發(fā)明采用icse對(duì)煙稈預(yù)處理，icse可破壞煙稈纖維細(xì)胞壁，促進(jìn)茄尼醇溶出，擴(kuò)大了細(xì)胞壁的裂痕和細(xì)胞孔隙體積，促進(jìn)溶劑萃取中的傳質(zhì)過程，便于后續(xù)分子印跡純化提取。

12、本發(fā)明為煙稈的全價(jià)利用提供新的思路與可行辦法，并針對(duì)茄尼醇大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)計(jì)出可行的工藝流程，提取茄尼醇過后的煙稈纖維還可以用于造紙、人造板、模塑、生物乙醇等行業(yè)，以及用于制備納米纖維素等高附加值產(chǎn)品，為廢棄煙稈全價(jià)利用打開思路。

13、本發(fā)明為使用的分子印跡聚合物可以循環(huán)重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)高效，成本可控。

技術(shù)特征：

1.一種采用蒸汽爆破預(yù)處理從煙稈中提取茄尼醇的方法，其特征在于：包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種采用蒸汽爆破預(yù)處理從煙稈中提取茄尼醇的方法，包括如下步驟，將煙稈碎片預(yù)浸后備用，浸泡后的煙稈碎片放入蒸汽爆破儲(chǔ)料罐中，進(jìn)行爆破處理后加入0.5M的NaOH?乙醇溶液皂化，充分皂化后使用甲醇提取，得到茄尼醇粗提取液；最后用分子印跡聚合物吸附和解吸得到純化的茄尼醇。本發(fā)明純化后的茄尼醇得率高達(dá)99.03％，純度達(dá)90％以上，滿足現(xiàn)代化工業(yè)要求。采用瞬時(shí)蒸汽爆破對(duì)煙稈預(yù)處理，促進(jìn)茄尼醇溶出，避免了傳統(tǒng)提取方法反復(fù)提取的繁瑣，一步法直接完成有機(jī)溶劑抽提茄尼醇的預(yù)處理步驟，綠色高效。所用有機(jī)溶劑和分子印跡化合物均可循環(huán)使用，環(huán)保且降低成本。本發(fā)明為煙稈的全價(jià)利用提供新的可行辦法，并針對(duì)茄尼醇大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)計(jì)出可行的工藝流程。

技術(shù)研發(fā)人員：宋君龍,王梓鑫,郭家奇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京林業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18