CN112852910A - 一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺 - Google Patents

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Abstract

一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，根据甘薯淀粉排放水中成分分析，采用生物分离技术，获得排放水中的不同的生物活性物质或营养成分，如甘薯蛋白、低糖含量甘薯汁、甘薯蛋白肽等高附加值的产品，从而使排放水得到综合利用，降低生产用水量，降低生产成本。本发明采用过滤、超滤、浓缩获得高附加值的甘薯蛋白肽及低热量低糖含量的浓缩甘薯汁，富含各种氨基酸、矿物质及多种非淀粉多糖等生物活性物质，可广泛应用于发酵、保健食品、功能性饮料等食品工业中；最终反渗透水回收循环利用于生产，极大程度减少了排放水的处理工序并避免了资源的浪费。本发明降低处理排放水的成本并将排放水进行了资源再利用，降低生产成本，增加了利润点。

Description

一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺
技术领域
本发明属于甘薯淀粉生产技术领域，具体涉及一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺。
背景技术
目前，甘薯淀粉生产主要是以甘薯为原料，经过粉碎，与水混合沉淀后获得淀粉，其余水排掉，每生产1t淀粉就有15t排放水，排放量较大。淀粉排放水COD高、悬浮物浓度高、有机物含量高，由于水中营养物质丰富，极易染菌酸化腐败，需要经过复杂的处理才能进入污水处理池进行处理，该过程碱消耗量大，处理工序成本高。
甘薯为农产品，去除淀粉后排放水中含有除淀粉外的其他各种营养物质，比如糖，蛋白质，无机盐，及各种生物活性物质，如果全部排放掉也会造成资源的浪费。淀粉排放水处理是目前淀粉生产厂家难以解决的问题，废水对环境和农田造成严重的污染和危害。亟需一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收技术方案。
发明内容
为此，本发明提供一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，解决甘薯淀粉生产排放水直接排放造成的资源浪费和环境污染问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，包括以下步骤：
(1)排放水固液分离：
(11)初次板框过滤：在甘薯淀粉生产排放水中添加5％-10％的第一规格硅藻土，0.3％-1％的第二规格硅藻土，混合，搅拌均匀，进行板框过滤，获得初次澄清的板框液；
(12)超滤：将初次澄清的板框液使用50000-60000分子量的超滤膜进行超滤浓缩，获得超滤浓缩液及初次滤饼；
(2)甘薯蛋白肽的制备：
(21)将步骤(12)获得的初次滤饼加水复溶，在pH值4.0-4.5条件下搅拌均匀，按照料液干物质含量添加0.5％-1％的非淀粉多糖水解酶，于45-55℃进行酶解，酶解2-4h，之后将料液加热灭酶；
(22)二次过滤：将步骤(21)灭酶后的料液进行板框过滤，获得二次澄清的板框液和二次滤饼，二次澄清的板框液浓缩制备成甘薯浓缩汁，二次滤饼用于酶解；
(23)蛋白酶解：将步骤(22)的二次滤饼与水混合复溶，用氢氧化钠调节pH值至8.0-8.5，按照蛋白含量添加1％-2％碱性蛋白酶和中性蛋白酶，于45℃-60℃酶解4-6h，之后将料液加热灭酶；
(24)三次过滤：将步骤(23)灭酶后的料液进行板框过滤，获得三次澄清的板框液和三次滤饼；
(25)脱色脱盐：在三次澄清的板框液中添加0.5％-1％活性炭进行脱色，过滤获得的滤液使用200-500nm的膜进行纳滤脱盐处理；
(26)浓缩：将脱色脱盐后的料液经过真空浓缩获得干物质10％-15％的料液；
(27)干燥：将步骤(26)浓缩后的料液经过喷雾干燥获得纯度高的蛋白肽粉。
作为甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺的优选方案，还包括(3)低热量甘薯浓缩汁的制备：
(31)将步骤(22)获得的超滤浓缩液，经过反渗透处理，获得干物质35％以上的甘薯浓缩汁，反渗透获得的透过液回收当做生产用的投料水；
(32)将浓度35％以上的甘薯浓缩汁经过真空浓缩获得浓度70％以上的甘薯高浓缩汁，蒸发的水直接回收用于生产。
作为甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺的优选方案，步骤(11)中，第一规格硅藻土为300目，第二规格硅藻土为10目。
作为甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺的优选方案，步骤(12)中，将初次澄清的板框液使用50000-60000分子量的超滤膜进行超滤浓缩，获得浓缩20倍的超滤浓缩液。
作为甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺的优选方案，步骤(21)和步骤(23)中，料液加热至80℃灭酶10min。
作为甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺的优选方案，步骤(25)中，在三次澄清的板框液中添加0.5％-1％活性炭于50℃进行脱色；
步骤(25)中，纳滤脱盐处理的透过液直接回收当做生产用的投料水。
作为甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺的优选方案，将初次滤饼、二次滤饼和三次滤饼作为制备发酵饲料或肥料的辅料进行出售。
本发明根据甘薯淀粉排放水中成分分析，选择适当的生物分离技术，获得排放水中的不同的生物活性物质或营养成分，如甘薯蛋白、低糖含量甘薯汁、甘薯蛋白肽等高附加值的产品，从而使排放水得到综合利用，降低生产用水量，降低生产成本。本发明采用过滤、超滤、浓缩获得高附加值的甘薯蛋白肽及低热量低糖含量的浓缩甘薯汁，富含各种氨基酸、矿物质及多种非淀粉多糖等生物活性物质，可广泛应用于发酵、保健食品、功能性饮料等食品工业中；最终的反渗透水可回收循环利用于生产，极大程度上减少了排放水的处理工序并避免了资源的浪费。本发明降低处理排放水的成本并将排放水进行了资源再利用，降低生产成本，增加了利润点。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，包括以下步骤：
(1)排放水固液分离：
(11)初次板框过滤：在甘薯淀粉生产排放水中添加5％-10％的300目硅藻土，0.3％-1％的10目硅藻土，混合，搅拌均匀，进行板框过滤，获得初次澄清的板框液；
(12)超滤：将初次澄清的板框液使用50000-60000分子量的超滤膜进行超滤浓缩，获得40倍的超滤浓缩液及初次滤饼；
(2)甘薯蛋白肽的制备：
(21)将步骤(12)获得的初次滤饼加水复溶，在pH值4.0-4.5条件下搅拌均匀，按照料液干物质含量添加0.5％-1％的非淀粉多糖水解酶，于45-55℃进行酶解，酶解2-4h，之后将料液加热至80℃灭酶10min；
(22)二次过滤：将步骤(21)灭酶后的料液进行板框过滤，获得二次澄清的板框液和二次滤饼，二次澄清的板框液浓缩制备成甘薯浓缩汁，二次滤饼用于酶解；
(23)蛋白酶解：将步骤(22)的二次滤饼与水混合复溶，用氢氧化钠调节pH值至8.0-8.5，按照蛋白含量添加1％-2％碱性蛋白酶和中性蛋白酶，于45℃-60℃酶解4-6h，之后将料液加热至80℃灭酶10min；
(24)三次过滤：将步骤(23)灭酶后的料液进行板框过滤，获得三次澄清的板框液和三次滤饼；
(25)脱色脱盐：在三次澄清的板框液中添加0.5％-1％活性炭于50℃进行脱色，过滤获得的滤液使用200-500nm的膜进行纳滤脱盐处理，纳滤脱盐处理的透过液直接回收当做生产用的投料水；
(26)浓缩：将脱色脱盐后的料液经过真空浓缩获得干物质10％-15％的料液；
(27)干燥：将步骤(26)浓缩后的料液经过喷雾干燥获得纯度高的蛋白肽粉。
本实施例中，还包括(3)低热量甘薯浓缩汁的制备：
(31)将步骤(22)获得的超滤浓缩液，经过反渗透处理，获得干物质35％以上的甘薯浓缩汁，反渗透获得的透过液回收当做生产用的投料水；
(32)将浓度35％以上的甘薯浓缩汁经过真空浓缩获得浓度70％以上的甘薯高浓缩汁，蒸发的水直接回收用于生产。
甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺的一个实施例中，将初次滤饼、二次滤饼和三次滤饼作为制备发酵饲料或肥料的辅料进行出售。
具体的，步骤(12)中，甘薯淀粉排放水经过板框过滤再进行超滤获得的蛋白浓液指标如表1：
表1蛋白浓液指标
料液 体积/m<sup>3</sup> 固形物/％ 蛋白含量/％
1 甘薯排放水 10 3 1.6
2 超滤浓缩液 0.5 20 17
3 固体蛋白产品 88
蛋白浓液外观呈灰绿色，状态为粘稠液体，该产品经过喷雾干燥获得固体粉状产品。
具体的，步骤(23)酶解过程料液pH变化如表2：
表2酶解过程料液pH变化
Figure BDA0002951256640000051
步骤(23)酶解、150nm纳滤脱盐后滤液指标如表3：
表3酶解后滤液指标
料液 质量/g 固形物/％ 蛋白含量/％ 蛋白分布/％ 蛋白纯度/％
1 甘薯排放水 1800 5 2.16 100 43.2
2 超滤浓缩液 860 7 3.2 70.7 45.7
3 超滤透过液 2082 1 0.41 32.51 41
具体的，加蛋白酶酶解，蛋白肽分子量均在5000Da以内，经过纳滤后蛋白纯度达86％。
具体的，步骤(3)中获得的低热量甘薯浓缩汁，干物质2％的透过液，采用反渗透浓缩，投入10m3料液，第一段浓缩至干物质6％，进入第二段反渗透，浓缩至25％，用时4h，出浓液400kg，平均速度2.4m3/h，经过三效蒸发器浓缩至干物质70％，获得成品指标参见表4：
表4三效蒸发器浓缩至干物质70％获得的成品指标
Figure BDA0002951256640000061
具体的，用反渗透可回收多酚等全部营养成分，配备制冷系统降低料液的变质风险，降低蒸发浓缩能耗，加快处理速度。
本发明根据甘薯淀粉排放水中成分分析，选择适当的生物分离技术，获得排放水中的不同的生物活性物质或营养成分，如甘薯蛋白、低糖含量甘薯汁、甘薯蛋白肽等高附加值的产品，从而使排放水得到综合利用，降低生产用水量，降低生产成本。本发明采用过滤、超滤、浓缩获得高附加值的甘薯蛋白肽及低热量低糖含量的浓缩甘薯汁，富含各种氨基酸、矿物质及多种非淀粉多糖等生物活性物质，可广泛应用于发酵、保健食品、功能性饮料等食品工业中；最终的反渗透水可回收循环利用于生产，极大程度上减少了排放水的处理工序并避免了资源的浪费。本发明降低处理排放水的成本并将排放水进行了资源再利用，降低生产成本，增加了利润点。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)排放水固液分离：
(11)初次板框过滤：在甘薯淀粉生产排放水中添加5％-10％的第一规格硅藻土，0.3％-1％的第二规格硅藻土，混合，搅拌均匀，进行板框过滤，获得初次澄清的板框液；
(12)超滤：将初次澄清的板框液使用50000-60000分子量的超滤膜进行超滤浓缩，获得超滤浓缩液及初次滤饼；
(2)甘薯蛋白肽的制备：
(21)将步骤(12)获得的初次滤饼加水复溶，在pH值4.0-4.5条件下搅拌均匀，按照料液干物质含量添加0.5％-1％的非淀粉多糖水解酶，于45-55℃进行酶解，酶解2-4h，之后将料液加热灭酶；
(22)二次过滤：将步骤(21)灭酶后的料液进行板框过滤，获得二次澄清的板框液和二次滤饼，二次澄清的板框液浓缩制备成甘薯浓缩汁，二次滤饼用于酶解；
(23)蛋白酶解：将步骤(22)的二次滤饼与水混合复溶，用氢氧化钠调节pH值至8.0-8.5，按照蛋白含量添加1％-2％碱性蛋白酶和中性蛋白酶，于45℃-60℃酶解4-6h，之后将料液加热灭酶；
(24)三次过滤：将步骤(23)灭酶后的料液进行板框过滤，获得三次澄清的板框液和三次滤饼；
(25)脱色脱盐：在三次澄清的板框液中添加0.5％-1％活性炭进行脱色，过滤获得的滤液使用200-500nm的膜进行纳滤脱盐处理；
(26)浓缩：将脱色脱盐后的料液经过真空浓缩获得干物质10％-15％的料液；
(27)干燥：将步骤(26)浓缩后的料液经过喷雾干燥获得纯度高的蛋白肽粉。
2.根据权利要求1所述的一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，其特征在于，还包括(3)低热量甘薯浓缩汁的制备：
(31)将步骤(22)获得的超滤浓缩液，经过反渗透处理，获得干物质35％以上的甘薯浓缩汁，反渗透获得的透过液回收当做生产用的投料水；
(32)将浓度35％以上的甘薯浓缩汁经过真空浓缩获得浓度70％以上的甘薯高浓缩汁，蒸发的水直接回收用于生产。
3.根据权利要求1所述的一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，其特征在于，步骤(11)中，第一规格硅藻土为300目，第二规格硅藻土为10目。
4.根据权利要求1所述的一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，其特征在于，步骤(12)中，将初次澄清的板框液使用50000-60000分子量的超滤膜进行超滤浓缩，获得浓缩20倍的超滤浓缩液。
5.根据权利要求1所述的一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，其特征在于，步骤(21)和步骤(23)中，料液加热至80℃灭酶10min。
6.根据权利要求1所述的一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，其特征在于，步骤(25)中，在三次澄清的板框液中添加0.5％-1％活性炭于50℃进行脱色；
步骤(25)中，纳滤脱盐处理的透过液直接回收当做生产用的投料水。
7.根据权利要求1所述的一种甘薯淀粉生产排放水中有益物质回收工艺，其特征在于，将初次滤饼、二次滤饼和三次滤饼作为制备发酵饲料或肥料的辅料进行出售。
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