黄姜皂素废渣生产乙酰丙酸的研究

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1、黄姜皂素废渣生产乙酰丙酸的研究郑爽Productionoflevulinicacidfromturmericsaponinresiduestudy（—）立项依据与研究内容立项依据黄姜皂素废渣属于有机固体废物范畴，其特点在于有机质含量高，含水量低,具有可生化降解性。口前，主要是采取焚烧或土地填埋的方法处理皂素生产废渣,有些地方英至将具长期堆放于垃圾场，潜在威胁着周围环境。这从资源利用和环境治理两方面考虑都是不科学的。乙酰丙酸具冇优良的反应活性，可以用来制备多种多样的冇用化合物及新型高分子材料，包描树脂、医药、燃料、农药、染料、涂料、溶剂、橡胶和塑料助剂、润滑油添加剂及表面活性剂等。在医药工业中

2、，乙酰丙酸钙盐作为食品营养强化剂，冇助于骨质的形成及神经和肌肉的止常兴奋性的维持，被用于静脉注射剂，还可作为一种新型补钙制剂（BQ.etal.2001）,同时也被用于消炎药及植物激素。在轻工业中，乙酰丙酸、乙酰内酸弧盐、乙酰内酸酯和乙酰内酸乙醇胺盐被加入到洗发剂、染色剂等毛发化妆品屮，能够增加毛发柔软度，改善产品质量（zeletal.2000）o在聚合物和其他材料中，乙酰丙酸制取的双酚酸（DPA）冇广泛的应用前景，作为一种新型高分了材料单体，应用价值非常广泛。在食品和香料工业中，乙酰丙酸酯，丫■戊内酯和a■当归内酯，均可用作食品添加剂和香料原料。新型香料乙酰丙酸乙酯，主要用于去除烟草香精中尼

3、古丁和水果保鲜（何柱生2001）o除此之外，防冻剂、表面活性剂、清洁剂、柔软剂、乳化剂、防腐剂、和合成树脂改性剂等产品中间也有乙酰丙酸及其某些衍生物。作为一种貝有优良性质的新型绿色平台化合物，乙酰丙酸已经引起世界许多研究者的关注（苏萍2008）o因此，对生产乙酰丙酸的研究具有重大的科学价值和工业价值。研究内容（1）黄姜皂索废渣酸催化制备乙酰丙酸条件的优化，主要探讨催化酸种类、催化酸体积分数、反应温度、反应时间、液固质量比及废渣粒度等影响。（2）不同预处理方法对黄姜皂素废渣酸催化制备乙酰丙酸条件的影响。主要的预处理方法有：盐酸、硫酸、氢氧化钠、氨水、碱性双氧水、蒸汽处理及纤维素酶等处理。（3）

4、用冇机溶剂对水解液中乙酰丙酸进行萃取后，通过离子交换树脂对乙酰丙酸水解液进行纯化，然后进一步精制得到乙酰丙酸成品。研究目标本研究利用黄姜皂素废渣这一牛物质资源，采用无机酸催化水解纤维素制备乙酰丙酸，以期为黃姜皂素废渣的清洁利用提供新的方法。拟解决问题（1）选择黄姜皂素废渣酸催化制备乙酰丙酸最优条件。（2）研究不同预处理方法对黄姜皂素废渣酸催化制备乙酰丙酸条件的影响（二）拟采取的研究方案与可行性分析研究方案可行性分析大量的粗纤维、粗多糖、粗脂肪、淀粉、粗蛋白、微量元素及氨基酸（马逊风2004；刘萍和张海英2002）存在于黄姜皂素生产废渣中，这些都是宝贵的生物资源。基于此口的，国内外许多研究者积

5、极开展研究实践活动，提出黃姜皂素废渣资源化处理措施。国际上，皂索废渣研究很少报导，但其它类型农业废弃物,例如作物秸秆（窦克军和孙春宝2007；金花等2007；胡敏和何昌义2006）、果渣（常显波等2004；崔洪斌等2004；曹H亮等2003）等处理方法很多，已冇部分成熟技术及产业化利用。这些研究大多针对农业废弃物生产饲料、燃料（如沼气生产等）、肥料及工业材料（如活性炭）等（唐懋华和成维东2005；杨松全和潘永全2000；王慧杰2000）o由于这些废弃物性质相似，因而可以在处理方法及技术上借鉴应用。对于黄姜皂素废渣的生物质转化，国内外利用生物技术的研究还没有报导。皂素废渣中的粗纤维、粗脂肪、淀

6、粉及粗多糖等物质，具备转化为新型绿色平台化合物的潜力，有待我们进一步研究。乙酰丙酸制备方法的研究进展：1・糖醇水解法：MLOH十CCOH代表工艺如下：a.宇部兴产公司（李锦春1997）采用的溶剂为冇机酸，冇机酸的离解常数为10-6^10-4,以盐酸作为催化剂。工艺条件为：每100g糠醇加入300〜800g有机酸,30〜100g水，0.3〜0.8mol盐酸，于60〜80°C下反应一定时间,乙酰丙酸的物质的量产率高达89.5%ob.美国固特里奇公司（李锦春；HsCC.etal.1980）,采用两步法制备乙酰丙酸：第一步是先在邻苯二甲酸二甲酯溶剂中，用37%的盐酸与丁醇处理糠醇,得到中间产物乙酰丙

7、酸「酯；第二步是用盐酸与乙酰丙酸「酯共热，反应得到乙酰丙酸。c.法国有机合成公司（李锦春1997）以盐酸为催化剂，采用乙酰内酸为反应溶剂，口的在于避免其它溶剂在反应屮生成杂质，从而导致产品不纯。工艺条件为：每摩尔糠醇加入30%〜100%溶剂乙酰丙酸，1.5〜10mol水，加入水质量2〜20%的催化剂，在常压条件下于60〜100°C反应一定时间，乙酰丙酸的物质的量得率达到83.0%,纯度为98.8%。综上所述，