CN110218239A - 一种回收红薯淀粉废水蛋白的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其步骤如下：采集红薯淀粉废水，用过滤网进行过滤以去除大颗粒杂质和淀粉颗粒；用去除致病菌，然后调节其pH值为9.5～10.5；将壳聚糖酸溶液加入处理后的红薯淀粉废水中，搅拌、静置；对沉淀物进行离心处理，将上清液弃去，然后将沉淀物干燥，使其含水率低于20wt%，再经紫外线消毒法进一步去除致病菌，得到高蛋白回收物。本发明能较大程度解决我国红薯淀粉废水污染的问题，同时将废水中有用组分蛋白质进行资源化利用生产高蛋白动物饲料，化废为宝。
Description
技术领域
本发明涉及红薯淀粉废水资源化利用技术领域，尤其涉及回收红薯淀粉废水中蛋白质并制备高蛋白动物饲料的方法。
发明背景
目前，红薯淀粉加工中会排放大量的废水，中小企业为降低废水处理成本，将含有蛋白质、淀粉等有用组分的废水直接排放入河流，造成的水体污染和恶臭日益严重。淀粉废水经生物絮凝处理后的沉淀物中蛋白质具有很高利用价值，开展红薯淀粉废水回收蛋白制备高蛋白饲料，这样不仅可以解决环境污染问题，而且提高红薯淀粉生产附加值。传统絮凝剂多为无机铝盐和铁盐，由于含有金属元素，回收的蛋白质变性而很难被利用；而天然高分子絮凝剂壳聚糖具有无污染、材料来源广泛、易于降解等特点，并能保持回收蛋白的原有活性。
利用生物絮凝剂回收的蛋白质可作为动物饲料原材料，豆粕在动物饲料中常作为蛋白原料，其蛋白质含量约占40％，影响着畜禽饲料的成本，由于我国粮食价格不断上涨，因此为了有效降低饲料成本，研究豆粕的替代品是重点。回收物中蛋白质含量约占35％，赖氨酸含量较高，满足饲料中第一限制性氨基酸的要求，有效地实现废弃物高值资源化，从而为企业带来一定的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供利用壳聚糖回收红薯淀粉废水蛋白质的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其步骤如下：
(1)采集红薯淀粉废水，用过滤网进行过滤以去除大颗粒杂质和淀粉颗粒；
(2)用紫外线消毒法去除红薯淀粉废水中的致病菌，然后调节其pH值为9.5～10.5；
(3)将壳聚糖酸溶液加入经步骤(2)处理后的红薯淀粉废水中，搅拌、静置；
(4)对步骤(3)中产生的沉淀物进行离心处理，将上清液弃去，然后将沉淀物干燥，使其含水率低于20wt％，再经紫外线消毒法进一步去除致病菌，得到高蛋白回收物。
进一步方案，步骤(1)中所述过滤网进行过滤之前利用Zeta电位分析仪测定废水中淀粉粒径，然后根据淀粉粒径来选择过滤网的目数。
进一步方案，所述壳聚糖溶液的浓度为1wt％，其是将壳聚糖溶解在质量浓度为1％的稀盐酸中形成的。
进一步方案，步骤(2)中红薯淀粉废水pH值的调节是采用2mol/L的氢氧化钠或者碳酸钠溶液来调节的。
进一步方案，步骤(3)中壳聚糖酸溶液的加入量为每100mL红薯淀粉废水中加入1.5～2.5mL壳聚糖酸溶液。
进一步方案，步骤(3)中搅拌是指以200～300r/min的磁力搅拌10～20min，静置的时间不少于30min。
进一步方案，步骤(4)中所述干燥是指将沉淀物置于35-40℃的干燥箱或真空度为0.1Mpa的真空干燥箱中进行干燥。
本发明的另一个发明目的是提供经上述一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法所制备的高蛋白回收物。
本发明的第三个发明目的是提供上述高蛋白回收物的应用，所述高蛋白回收物用作畜禽饲料的蛋白质原料，其添加量为畜禽饲料总质量的15％～20％。
壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。
本发明利用壳聚糖的吸附絮凝性能，将其加入pH值为9.5～10.5的红薯淀粉废水中，壳聚糖在此环境中其絮凝效率最明显，悬浮颗粒和胶体粒子开始脱稳，絮体体积大且密实，除色和除浊效果明显。从而使红薯淀粉废水中的蛋白质70％都沉淀下来，达到回收的目的。
另外，由于壳聚糖是天然产物，其具有环保、安全无污染特性，在絮凝处理红薯淀粉废水时不会产生二次污染，有利于废水的二次回用和絮凝沉淀物的资源化处理。
本申请在加入壳聚糖之前对红薯淀粉废水进行过滤、消毒处理，从而减少回收的蛋白中杂质和有害物质，从而使回收的高蛋白回收物能用作畜禽饲料的蛋白质原料，能作为豆粕的替代品，降低饲料成本。
本申请中将沉淀物在35～40℃干燥至其含水率低于20wt％，其目的是为了避免对高蛋白回收物中营养的流失。
本发明利用生物絮凝剂壳聚糖处理淀粉废水，可得到有价值的植物蛋白，实现了废水的资源化利用，也解决了对环境的污染。适合推广应用，能较大程度解决我国红薯淀粉废水资源化利用的问题。
具体实施方式
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。
实施例1：
一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其步骤如下：
(1)采集红薯淀粉废水，废水取自安徽省颍上县耿棚镇凯旋淀粉厂总排口，色黄，味酸，带负电荷，红薯淀粉废水具体性质(见下表1)
表1红薯淀粉废水性质
利用Zeta电位分析仪测定废水中淀粉粒径，然后根据淀粉粒径来选择过滤网的目数，再用过滤网进行过滤以去除大颗粒杂质和淀粉颗粒；
(2)用紫外线消毒法去除红薯淀粉废水中的致病菌，然后采用2mol/L的氢氧化钠来调节其pH值为10；
(3)将壳聚糖溶解在质量浓度为1％的稀盐酸中形成浓度为1wt％壳聚糖酸溶液，将前述壳聚糖酸溶液加入经步骤(2)处理后的红薯淀粉废水中，以200r/min的磁力搅拌20min、静置30min；壳聚糖酸溶液的加入量为每100mL红薯淀粉废水中加入1.5mL壳聚糖酸溶液。
(4)对步骤(3)中产生的沉淀物在4000r/min条件下离心10min，将上清液弃去，然后将沉淀物置于35℃的干燥箱中进行干燥，使其含水率低于20wt％，再经紫外线消毒法进一步去除致病菌，得到高蛋白回收物。
根据GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》，氨基酸组分测定利用氨基酸自动分析仪检测高蛋白回收物中蛋白质和各氨基酸组分含量，具体见下表2：
表2回收物中蛋白质含量及氨基酸组分
从表2可看出，本发明回收的高蛋白回收物中含有必需氨基酸和非必需氨基酸，其中第一限制性氨基酸-赖氨酸含量较高，能满足作为动物蛋白饲料的要求。
其回高蛋白收物中的蛋白质绝大部分来自于红薯淀粉废水，较少部分来自于1％壳聚糖溶液(蛋白质含量为0.45g/100g)，氨基酸组分经分析测试可知含有必需氨基酸和非必需氨基酸，其中丙氨酸、赖氨酸、谷氨酸和亮氨酸含量较高，而赖氨酸在动物饲料中是第一限制性氨基酸，只有保证赖氨酸的充分供给，才能保证其他氨基酸的吸收与利用。
一种高蛋白动物饲料，由下列原料组成：高蛋白回收物15％～20％、玉米粉60％～65％、麦麸10％～15％、碘盐0.5％、多种维生素0.1％、小苏打1％。配料前检查各种原料的质量并经紫外灯照射。
上述步骤(2)中pH值为9.5～10.5的选择是根据以实验步骤得到的：取5个烧杯，其中各放入200ml红薯淀粉废水，用2mol/L NaOH将5个烧杯内溶液的pH值依次调节为3～4.5、5～7、7.5～9、9.5～10.5、10.5～12；每个烧杯中均投加2mL壳聚糖溶液，200r/min磁力搅拌10min后将烧杯静置30min；取每个烧杯上清液离心后分别测定蛋白质含量，得出最佳絮凝pH值为9.5～10.5。
本发明中壳聚糖酸溶液的加入量为每100mL红薯淀粉废水中加入1.5～2.5mL壳聚糖酸溶液。其选择步骤如下：
取五个烧杯，其中各放入200ml红薯淀粉废水，烧杯内溶液酸碱度均调节为最佳絮凝pH值；分别向五个烧杯中投放1mL、2mL、3mL、4mL、5mL的1％壳聚糖溶液，200～300r/min磁力搅拌5～10min后将烧杯静置20～30min；取每个烧杯上清液离心后分别测定蛋白质含量，得出最佳絮凝壳聚糖投放量为每100mL红薯淀粉废水中加入1.5～2.5mL壳聚糖酸溶液。
实施例1：
一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其步骤如下：
(1)采集红薯淀粉废水，废水取自安徽省颍上县耿棚镇凯旋淀粉厂总排口，色黄，味酸，带负电荷，红薯淀粉废水具体性质同实施例1；
利用Zeta电位分析仪测定废水中淀粉粒径，然后根据淀粉粒径来选择500目的过滤网，再用过滤网进行过滤以去除大颗粒杂质和淀粉颗粒；
(2)用紫外线消毒法去除红薯淀粉废水中的致病菌，然后采用2mol/L的碳酸钠溶液来调节其pH值为10.5；
(3)将壳聚糖溶解在质量浓度为1％的稀盐酸中形成浓度为1wt％壳聚糖酸溶液，将前述壳聚糖酸溶液加入经步骤(2)处理后的红薯淀粉废水中，以300r/min的磁力搅拌10min、静置40min；壳聚糖酸溶液的加入量为每100mL红薯淀粉废水中加入2.5mL壳聚糖酸溶液。
(4)对步骤(3)中产生的沉淀物在6000r/min条件下离心5min，将上清液弃去，然后将沉淀物置于40℃的或真空度为0.1Mpa的真空干燥箱中进行干燥，使其含水率低于20wt％，再经紫外线消毒法进一步去除致病菌，得到高蛋白回收物。
Claims (9)
1.一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其特征在于：其步骤如下：
（1）采集红薯淀粉废水，用过滤网进行过滤以去除大颗粒杂质和淀粉颗粒；
（2）用紫外线消毒法去除红薯淀粉废水中的致病菌，然后调节其pH值为9.5～10.5；
（3）将壳聚糖酸溶液加入经步骤（2）处理后的红薯淀粉废水中，搅拌、静置；
（4）对步骤（3）中产生的沉淀物进行离心处理，将上清液弃去，然后将沉淀物干燥，使其含水率低于20wt%，再经紫外线消毒法进一步去除致病菌，得到高蛋白回收物。
2.根据权利要求1所述的一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其特征在于：步骤（1）中所述过滤网进行过滤之前利用Zeta电位分析仪测定废水中淀粉粒径，然后根据淀粉粒径来选择过滤网的目数。
3.根据权利要求1所述的一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其特征在于：所述壳聚糖溶液的浓度为1wt%，其是将壳聚糖溶解在质量浓度为1%的稀盐酸中形成的。
4.根据权利要求1所述的一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其特征在于：步骤（2）中红薯淀粉废水pH值的调节是采用2mol/L的氢氧化钠或者碳酸钠溶液来调节的。
5.根据权利要求1所述的一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其特征在于：步骤（3）中壳聚糖酸溶液的加入量为每100mL红薯淀粉废水中加入1.5～2.5mL壳聚糖酸溶液。
6.根据权利要求1所述的一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其特征在于：步骤（3）中搅拌是指以200～300r/min的磁力搅拌10～20min，静置的时间不少于30min。
7.根据权利要求1所述的一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法，其特征在于：步骤（4）中所述干燥是指将沉淀物置于35-40℃的干燥箱或真空度为0.1Mpa的真空干燥箱中进行干燥。
8.一种如权利要求1所述的一种回收红薯淀粉废水蛋白质的方法所制备的高蛋白回收物。
9.一种如权利要求8所述的高蛋白回收物的应用，其特征在于：所述高蛋白回收物用作畜禽饲料的蛋白质原料，其添加量为畜禽饲料总质量的15%～20%。
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