CN110790847A - 一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法及装置；所述方法包括：废弃香菇菌棒的杀菌、清洗、烘干粉碎预处理；发酵、离心得到一级残料和浓缩液；一级残料浸提过超滤膜过滤得到处理液；浓缩液与处理液醇析、离心后得到沉淀物喷雾干燥，即得到香菇菌多糖；所述装置包括灭菌设备清洗/烘干设备发酵设备，离心设备、浸提设备、反应釜、超滤设备、喷雾干燥设备；本发明采用发酵后醇提的组合方式对废弃香菇菌棒进行多糖提取，有效地解决了因香菇菌棒成分复杂难以提取的问题，能够有效地保证较高且稳定提取率。
Description
技术领域
本发明涉及香菇菌棒回收技术领域，具体涉及一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法及装置。
背景技术
废弃香菇菌棒是香菇出菇采集后被抛弃的菌棒。菌棒使用量巨大，据统计资料显示，目前全国每年产生的香菇废菌棒数量多达600亿棒，某些香菇栽培主产区全年香菇菌棒消耗量达6亿棒。若对香菇菌棒处理不当不仅会造成了资源的严重浪费,又加重了环境污染；近年来，对于香菇废菌棒的再利用主要集中在畜禽饲粮、肥料和食用菌的再生培养基等方面，而有关从香菇废菌棒中提取多糖的研究却鲜见报道。而由于废菌棒中有大量的菌丝存在,其细胞中富含大量的多糖。根据相关资料和专家试验表明，通过多种微生物的发酵作用，内部的同多糖和杂多糖如纤维素、淀粉、半纤维素、以及木质素等由于水解酶的作用多糖链断裂，从而被有效降解，使多糖物质明显增加。
水提醇沉法提取材料中的多糖已有悠久的历史，其原理是利用水分子较小、容易透过细胞膜、对细胞有较强穿透力的性质，热水使得植物细胞发生膨胀破裂，多糖成分加速溶解到外部溶液中。但废菌棒中成分复杂，热水浸提液中可能混有较多的杂质,后需还需要对提取液做进一步的纯化；并且水提醇沉法提取受到乙醇用量、提取时间和温度这三个因素的影响，在实际提取中很难以保证较高且稳定的提取率。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种具备较高且稳定提取率的废弃香菇菌棒的多级回收处理方法及装置。
本发明的技术方案为：一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法，包括以下步骤：
步骤一：废弃香菇菌棒的预处理
对废弃香菇菌棒采用杀菌处理；然后将杀菌后的废弃香菇菌棒清洗、烘干后进行粉碎得到菌棒末；
步骤二：一级处理
将粉碎的菌棒末置于发酵装置中发酵后过滤将发酵液与发酵残留物分离；然后将发酵液pH调节至5～6后进行离心处理，将离心处理后的残渣与发酵残留物合并得到一级残料，待用；将离心后的离心液加入去离子水后进行浸提；然后再将浸提后的离心液进行浓缩后得到浓缩液，待用；
步骤三：二级处理
将步骤二所得一级残料使用乙醇溶液进行提取得到处理液；具体为向一级残料中加入过量质量浓度为45～55％的乙醇溶液中，利用搅拌装置持续搅拌0.5～1.5h后通过超滤膜过滤，去除大分子成分，得到处理液；
步骤四：三级提取
将步骤二所得浓缩液与步骤三所得处理液混合后加入加无水乙醇，在5～8℃条件下醇析5小时后进行离心处理后取沉淀物，再对沉淀物进行喷雾干燥，得到香菇菌多糖。
进一步地，步骤一所述杀菌处理的步骤为：将废弃的香菇菌棒集中后去除外部培料带，然后放入常压灭菌炉中进行灭菌；其中，在点火后0.5～1h内使得炉内温度升至100℃后保温0.2～0.5h；采用常压灭菌炉对废弃的香菇菌棒进行前期杀菌处理能够有效地去除感染到的有害微生物，有效地提高了卫生安全。
进一步地，所述方法的处理装置，包括用于杀菌处理的灭菌设备，用于清洗、烘干处理的清洗/烘干设备，用于发酵处理的发酵设备，用于离心处理的离心设备，用于浸提处理的浸提设备，用于发生物化反应的反应釜，用于超滤处理的超滤设备，以及用于干燥处理的喷雾干燥设备，所述离心设备包括第一离心装置和第二离心装置，所述反应釜包括第一反应釜和第二反应釜；所述灭菌设备采用常压灭菌炉；所述清洗/烘干设备与灭菌设备通过传输机构连接；所述发酵设备与清洗/烘干设备通过传输机构连接；所述第一离心装置与发酵设备通过传输机构连接；所述浸提设备采用水浴锅，且浸提设备与第一离心装置通过传输机构连接；所述第一反应釜与发酵设备通过传输机构连接；所述超滤设备与第一反应釜通过传输机构连接；所述第二反应釜分别与浸提设备、超滤设备通过传输机构连接；所述第二离心装置与第二反应釜通过传输机构连接；所述喷雾干燥设备与第二离心装置通过传输机构连接。
进一步地，所述清洗/烘干设备包括箱体，设置在箱体内部用于清洗的清洗设备，以及用于烘干的烘干设备；
所述箱体包括清洗箱体和烘干箱体，所述清洗箱体和所述烘干箱体平行设置且贯通；清洗箱体底部设置有漏斗状的排液槽，且排液槽上端设置有滤网，烘干箱体采用筒状结构；清洗箱体、烘干箱体连通处设置有螺旋出料装置，且所述螺旋出料装置的螺旋杆横向设置在烘干箱体内部；
所述清洗设备设置在清洗箱体内部，清洗设备包括水泵组件和喷射组件，所述喷射组件通过所述水泵组件与外界水源连接；
所述烘干设备采用热风设备，所述烘干设备为烘干箱体提供热风源；采用结构较为简单的设备对杀菌后的废弃香菇菌棒进行清洗、烘干处理，能够在满足清洗/烘干要求的前提下有效地降低设备整体的制造成本。
进一步地，所述清洗箱体内部还设置有辅助设备，所述辅助设备包括电机和滚轴，所述滚轴有多个，多个滚轴从前至后依次均匀设置在清洗箱体内部位于滤网上方、螺旋出料装置的螺旋杆下方；所述电机为滚轴提供动力；采用滚轴在清洗箱体内部持续滚动，一方面能够有效地增强清洗的效果，另一方面能够有效地避免香菇菌棒因聚集、聚沉而造成堵塞的问题。
进一步地，所述清洗箱体、烘干箱体连通处位于清洗箱体前后端中心处；所述滚轴竖直位置均匀位于清洗箱体、烘干箱体连通处前、后端；清洗箱体、烘干箱体连通处前、后两端滚轴由两个独立的电机提供动力，且两个独立的电机转向相反；将香菇菌棒采用机械动力传输至清洗箱体、烘干箱体连通处更便于清洗后的排料步骤。
进一步地，所述滚轴上设置有多个滚轴排片，所述多个滚轴排片均匀分布在滚轴的侧壁上，且每个滚轴排片上均设置有凹槽，清洗箱体、烘干箱体连通处前、后两端的滚轴排片的凹槽方向相反；能够更高效的将清洗后的香菇菌棒通过轴排片提供的动力传输至清洗箱体内部中间位置，即清洗箱体、烘干箱体连通处，紧接着由螺旋出料装置排入烘干箱体。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1、本发明对废弃的香菇菌棒进行杀菌处理后再进行多糖的提取，能够有效地将感染到的有害微生物灭除，有效地保证了提取物的卫生安全；
2、本发明采用发酵后醇提的组合方式对香菇菌棒进行多糖提取，有效地解决了因香菇菌棒成分复杂难以提取的问题；发酵处理利用生物酶能够使得香菇菌棒组成物的细胞壁和细胞膜裂解，使得细胞内部的多糖迅速释放后，在进一步的采用醇提方式进行提取，能够有效地保证较高且稳定的提取率；
3、本发明处理装置使得整个工艺流程一体化，更适合工业化大量生产，适合大量推广。
附图说明
图1是本发明的处理装置的系统结构示意图；
图2是本发明的清洗/烘干设备的外部结构示意图；
图3是本发明的清洗/烘干设备的内部结构示意图；
图4是本发明实施例4的清洗箱体的左视剖面图；
图5是本发明实施例5的清洗箱体的左视剖面图；
图6是本发明实施例5的滚轴与滚轴排片的结构示意图；
其中，1-灭菌设备、2-清洗/烘干设备、21-箱体、211-清洗箱体、212-烘干箱体、213-螺旋出料装置、214-辅助设备、2140-滚轴、2141-滚轴排片、22-清洗设备、23-烘干设备、3-发酵设备、41-第一离心装置、42-第二离心装置、5-浸提设备、61-第一反应釜、62-第二反应釜、7-超滤设备、8-喷雾干燥设备。
具体实施方式
实施例1：一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法，包括以下步骤：
步骤一：废弃香菇菌棒的预处理
将废弃的香菇菌棒集中后去除外部培料带，然后放入灭菌设备1中进行灭菌，然后将杀菌后的废弃香菇菌棒在清洗/烘干设备2中进行清洗、烘干处理后进行粉碎得到菌棒末；
步骤二：一级处理
将粉碎的菌棒末至于发酵设备3中发酵后过滤将发酵液与发酵残留物分离，其中，具体发酵步骤为：将粉碎的菌棒末至于发酵设备3中发酵后向发酵设备3中添加与发酵物体积比0.05％的纤维素酶和发酵物体积比0.03％的果胶酶在室温下自然发酵1.5d；然后将发酵液pH调节至5后在第一离心装置41中进行离心处理，将离心处理后的残渣与发酵残留物合并得到一级残料，待用，其中，离心时转速为3000r/min，离心时间15min；然后将离心后的离心液加入去离子水通过稀释调节pH至6后置于浸提设备5中进行浸提，其中，浸提条件为：浸提温度85℃，浸提时间3h；然后再将浸提后的离心液进行浓缩后得到浓缩液，待用；
步骤三：二级处理
将步骤二所得一级残料在第一反应釜61中使用乙醇溶液进行提取得到处理液；具体为：向一级残料中加入质量浓度为45％的乙醇溶液使得乙醇的终浓度为35％，利用搅拌装置持续搅拌0.5h后通过超滤设备7进行超滤膜过滤处理，去除大分子成分，得到处理液；
步骤四：三级提取
将步骤二所得浓缩液与步骤三所得处理液混合后得到混合液，然后将混合液置于第二反应釜62中再加入为无水乙醇，在5℃条件下醇析5小时后，再通过第二离心装置42进行离心处理后取沉淀物，再利用喷雾干燥设备8对沉淀物进行喷雾干燥，得到香菇菌多糖；其中，无水乙醇与混合液的体积比为2:1。
如图1所示的一种废弃香菇菌棒的多级回收处理装置，包括用于杀菌处理的灭菌设备1，用于清洗、烘干处理的清洗/烘干设备2，用于发酵处理的发酵设备3，用于离心处理的离心设备，用于浸提处理的浸提设备5，用于发生物化反应的反应釜，用于超滤处理的超滤设备7，以及用于干燥处理的喷雾干燥设备8，离心设备包括第一离心装置41和第二离心装置42，反应釜包括第一反应釜61和第二反应釜62；灭菌设备1采用常压灭菌炉；清洗/烘干设备2与灭菌设备1通过传输机构连接；发酵设备3与清洗/烘干设备2通过传输机构连接；第一离心装置41与发酵设备3通过传输机构连接；浸提设备5采用水浴锅，且浸提设备5与第一离心装置41通过传输机构连接；第一反应釜61与发酵设备3通过传输机构连接；超滤设备7与第一反应釜61通过传输机构连接；第二反应釜62分别与浸提设备5、超滤设备7通过传输机构连接；第二离心装置42与第二反应釜62通过传输机构连接；喷雾干燥设备8与第二离心装置42通过传输机构连接；传输机构采用传输带装置；
如图2、3所示，清洗/烘干设备2包括箱体21，设置在箱体21内部用于清洗的清洗设备22，以及用于烘干的烘干设备23；
箱体21包括清洗箱体211和烘干箱体212，清洗箱体211和烘干箱体212平行设置且贯通；清洗箱体211底部设置有漏斗状的排液槽，且排液槽上端设置有滤网，烘干箱体212采用筒状结构；清洗箱体211、烘干箱体212连通处设置有螺旋出料装置213，且螺旋出料装置213的螺旋杆横向设置在烘干箱体212内部；
清洗设备2设置在清洗箱体211内部，清洗设备2包括水泵组件和喷射组件，喷射组件通过水泵组件与外界水源连接；
烘干设备3采用热风设备，烘干设备3为烘干箱体212提供热风源。
其中，发酵设备3采用山东润华环保设备有限公司生产的RH有机肥发酵罐；第一离心装置41、第二离心装置42均采用湘潭离心机有限公司生产的IL型立式离心卸料离心机；第一反应釜61采用河南三峰化工设备有限公司生产的搪瓷反应签，第二反应釜62采用河南三峰化工设备有限公司生产的不锈钢电加热反应釜；超滤设备7采用山东瀚高中联环境科技有限公司生产的超滤设备，超滤设备的滤膜采用中空纤维超滤膜，中空纤维外径0.4-2.0mm，内径0.3-1.4mm；喷雾干燥设备8采用型号为LPG/ZLPGZ的喷雾干燥机。
实施例2：与实施例1不同的是：一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法，包括以下步骤：
步骤一：废弃香菇菌棒的预处理
将废弃的香菇菌棒集中后去除外部培料带，然后放入灭菌设备1中进行灭菌，然后将杀菌后的废弃香菇菌棒在清洗/烘干设备2中进行清洗、烘干处理后进行粉碎得到菌棒末；
步骤二：一级处理
将粉碎的菌棒末至于发酵设备3中发酵后过滤将发酵液与发酵残留物分离，其中，具体发酵步骤为：将粉碎的菌棒末至于发酵设备3中发酵后向发酵设备3中添加与发酵物体积比0.08％的纤维素酶和发酵物体积比0.05％的果胶酶在室温下自然发酵2.0d；然后将发酵液pH调节至5后在第一离心装置41中进行离心处理，将离心处理后的残渣与发酵残留物合并得到一级残料，待用，其中，离心时转速为3000r/min，离心时间15min；然后将离心后的离心液加入去离子水通过稀释调节pH至5.5后置于浸提设备5中进行浸提，其中，浸提条件为：浸提温度85℃，浸提时间2.5h；然后再将浸提后的离心液进行浓缩后得到浓缩液，待用；
步骤三：二级处理
将步骤二所得一级残料在第一反应釜61中使用乙醇溶液进行提取得到处理液；具体为：向一级残料中加入质量浓度为50％的乙醇溶液使得乙醇的终浓度为40％，利用搅拌装置持续搅拌0.5h后通过超滤设备7进行超滤膜过滤处理，去除大分子成分，得到处理液；
步骤四：三级提取
将步骤二所得浓缩液与步骤三所得处理液混合后得到混合液，然后将混合液置于第二反应釜62中再加入为无水乙醇，在6℃条件下醇析5小时后，再通过第二离心装置42进行离心处理后取沉淀物，再利用喷雾干燥设备8对沉淀物进行喷雾干燥，得到香菇菌多糖；其中，无水乙醇与混合液的体积比为3:1。
实施例3：与实施例1不同的是：一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法，包括以下步骤：
步骤一：废弃香菇菌棒的预处理
将废弃的香菇菌棒集中后去除外部培料带，然后放入灭菌设备1中进行灭菌，然后将杀菌后的废弃香菇菌棒在清洗/烘干设备2中进行清洗、烘干处理后进行粉碎得到菌棒末；
步骤二：一级处理
将粉碎的菌棒末至于发酵设备3中发酵后过滤将发酵液与发酵残留物分离，其中，具体发酵步骤为：将粉碎的菌棒末至于发酵设备3中发酵后向发酵设备3中添加与发酵物体积比0.08％的纤维素酶和发酵物体积比0.1％的果胶酶在室温下自然发酵1.5d；然后将发酵液pH调节至5后在第一离心装置41中进行离心处理，将离心处理后的残渣与发酵残留物合并得到一级残料，待用，其中，离心时转速为3000r/min，离心时间15min；然后将离心后的离心液加入去离子水通过稀释调节pH至6后置于浸提设备5中进行浸提，其中，浸提条件为：浸提温度95℃，浸提时间1.5h；然后再将浸提后的离心液进行浓缩后得到浓缩液，待用；
步骤三：二级处理
将步骤二所得一级残料在第一反应釜61中使用乙醇溶液进行提取得到处理液；具体为：向一级残料中加入质量浓度为55％的乙醇溶液使得乙醇的终浓度为40％，利用搅拌装置持续搅拌1h后通过超滤设备7进行超滤膜过滤处理，去除大分子成分，得到处理液；
步骤四：三级提取
将步骤二所得浓缩液与步骤三所得处理液混合后得到混合液，然后将混合液置于第二反应釜62中再加入为无水乙醇，在8℃条件下醇析5小时后，再通过第二离心装置42进行离心处理后取沉淀物，再利用喷雾干燥设备8对沉淀物进行喷雾干燥，得到香菇菌多糖；其中，无水乙醇与混合液的体积比为3.5:1。
实施例4：与实施例1不同的是：如图3、4所示，清洗箱体11内部还设置有辅助设备214，辅助设备214包括电机和滚轴2140，滚轴2140有多个，多个滚轴从前至后依次均匀设置在清洗箱体11内部位于滤网上方、螺旋出料装置213的螺旋杆下方；电机为滚轴2140提供动力；清洗箱体211、烘干箱体212连通处位于清洗箱体211前后端中心处；滚轴2140竖直位置均匀位于清洗箱体211、烘干箱体212连通处前、后端；清洗箱体211、烘干箱体212连通处前、后两端滚轴2140由两个独立的电机提供动力，且两个独立的电机转向相反。
在使用时，辅助设备214能够将清洗箱体211腔体内部清洗后的香菇菌棒经过机械作用会聚集到清洗箱体211、烘干箱体212连通处。
实施例5：与实施例4不同的是：如图5、6所示，滚轴2140上设置有多个滚轴排片2141，多个滚轴排片2141均匀分布在滚轴的侧壁上，且每个滚轴排片2141上均设置有凹槽，清洗箱体211、烘干箱体212连通处前、后两端的滚轴排片2141的凹槽方向相反。
Claims (8)
1.一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：废弃香菇菌棒的预处理
对废弃香菇菌棒采用杀菌处理；然后将杀菌后的废弃香菇菌棒清洗、烘干后进行粉碎得到菌棒末；
步骤二：一级处理
将粉碎的菌棒末置于发酵装置中发酵后过滤将发酵液与发酵残留物分离；然后将发酵液pH调节至5～6后进行离心处理，将离心处理后的残渣与发酵残留物合并得到一级残料，待用；将离心后的离心液加入去离子水后进行浸提；然后再将浸提后的离心液进行浓缩后得到浓缩液，待用；
步骤三：二级处理
将步骤二所得一级残料使用乙醇溶液进行提取得到处理液；具体为向一级残料中加入过量质量浓度为45～55％的乙醇溶液中，利用搅拌装置持续搅拌0.5～1.5h后通过超滤膜过滤，去除大分子成分，得到处理液；
步骤四：三级提取
将步骤二所得浓缩液与步骤三所得处理液混合后加入加无水乙醇，在5～8℃条件下醇析5小时后进行离心处理后取沉淀物，再对沉淀物进行喷雾干燥，得到香菇菌多糖。
2.如权利要求1所述的一种废弃香菇菌棒的多级回收处理方法，其特征在于，步骤一所述杀菌处理的步骤为：将废弃的香菇菌棒集中后去除外部培料带，然后放入常压灭菌炉中进行灭菌；其中，在点火后0.5～1h内使得炉内温度升至100℃后保温0.2～0.5h。
3.一种废弃香菇菌棒的多级回收处理装置，其特征在于，包括用于杀菌处理的灭菌设备(1)，用于清洗、烘干处理的清洗/烘干设备(2)，用于发酵处理的发酵设备(3)，用于离心处理的离心设备，用于浸提处理的浸提设备(5)，用于发生物化反应的反应釜，用于超滤处理的超滤设备(7)，以及用于干燥处理的喷雾干燥设备(8)，所述离心设备包括第一离心装置(41)和第二离心装置(42)，所述反应釜包括第一反应釜(61)和第二反应釜(62)；所述灭菌设备(1)采用常压灭菌炉；所述清洗/烘干设备(2)与灭菌设备(1)通过传输机构连接；所述发酵设备(3)与清洗/烘干设备(2)通过传输机构连接；所述第一离心装置(41)与发酵设备(3)通过传输机构连接；所述浸提设备(5)采用水浴锅，且浸提设备(5)与第一离心装置(41)通过传输机构连接；所述第一反应釜(61)与发酵设备(3)通过传输机构连接；所述超滤设备(7)与第一反应釜(61)通过传输机构连接；所述第二反应釜(62)分别与浸提设备(5)、超滤设备(7)通过传输机构连接；所述第二离心装置(42)与第二反应釜(62)通过传输机构连接；所述喷雾干燥设备(8)与第二离心装置(42)通过传输机构连接。
4.如权利要求3所述的一种废弃香菇菌棒的多级回收处理装置，其特征在于，所述清洗/烘干设备(2)包括箱体(21)，设置在箱体(21)内部用于清洗的清洗设备(22)，以及用于烘干的烘干设备(23)；
所述箱体(21)包括清洗箱体(211)和烘干箱体(212)，所述清洗箱体(211)和所述烘干箱体(212)平行设置且贯通；清洗箱体(211)底部设置有漏斗状的排液槽，且排液槽上端设置有滤网，烘干箱体(212)采用筒状结构；清洗箱体(211)、烘干箱体(212)连通处设置有螺旋出料装置(213)，且所述螺旋出料装置(213)的螺旋杆横向设置在烘干箱体(212)内部；
所述清洗设备(22)包括水泵组件和喷射组件，所述喷射组件通过所述水泵组件与外界水源连接；
所述烘干设备(23)采用热风设备，所述烘干设备(3)为烘干箱体(212)提供热风源。
5.如权利要求4所述的一种废弃香菇菌棒的多级回收处理装置，其特征在于，所述清洗箱体(211)内部还设置有辅助设备(214)，所述辅助设备(214)包括电机和滚轴(2140)，所述滚轴(2140)有多个，多个滚轴从前至后依次均匀设置在清洗箱体(11)内部位于滤网上方、螺旋出料装置(213)的螺旋杆下方；所述电机为滚轴(2140)提供动力。
6.如权利要求5所述的一种废弃香菇菌棒的多级回收处理装置，其特征在于，所述清洗箱体(211)、烘干箱体(212)连通处位于清洗箱体(211)前后端中心处；所述滚轴(2140)竖直位置均匀位于清洗箱体(211)、烘干箱体(212)连通处前、后端；清洗箱体(211)、烘干箱体(212)连通处前、后两端滚轴(2140)由两个独立的电机提供动力，且两个独立的电机转向相反。
7.如权利要求6所述的一种废弃香菇菌棒的多级回收处理装置，其特征在于，所述滚轴(2140)上设置有多个滚轴排片(2141)，所述多个滚轴排片(2141)均匀分布在滚轴的侧壁上，且每个滚轴排片(2141)上均设置有凹槽，清洗箱体(211)、烘干箱体(212)连通处前、后两端的滚轴排片(2141)的凹槽方向相反。
8.如权利要求3所述的一种废弃香菇菌棒的多级回收处理装置，其特征在于，所述第一离心装置(41)与浸提设备(5)通过传输机构连接。
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| CN112401122A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | 贵州师范大学 | 黑米荞种子的综合利用加工方法 |
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