专利名称：从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法
技术领域：
本发明涉及废弃薯渣中非水溶性植物纤维素的单独分离回收利用，所使用的技术方法涉及生物化学技术领域。
背景技术：
本发明所提到的薯渣，是指从马铃薯、木薯等淀粉工业化生产过程中排放出来的浆渣。薯渣是一种主要成分是残余淀粉颗粒、纤维素、半纤维素、果胶、蛋白、水、细胞碎片的废弃物。近年来，国内淀粉加工业迅速发展，目前我国大中型淀粉厂700多个，年产淀粉130万吨，共排放薯渣约40万吨(干基)。鲜薯渣含水量高，不宜储存、运输，因其蛋白含量低，粗纤维含量高，适口性差，晒干或直接作为饲料营养低，动物也不爱吃。若烘干处理，能耗高。由于生产季节集中，大量的薯渣堆积，若不及时处理，占用场地且容易腐败产生恶臭，既影响原料的利用率，又造成了环境污染。如果将薯渣利用起来，既可充分利用天然资源，增加经济效益，又可以减少环境污染，一举两得。对于薯渣的利用，国内外许多学者做了多方面的尝试，其中包括用薯渣来生产酶、 生产酒精、饲料、蛋白饲料、可降解塑料、制作柠檬酸钙、制取麦芽糖、提取低酯果胶、制作醋、酱油、白酒、制备膳食纤维等等。薯渣回收利用的难题是薯渣成分的有效分离。薯渣中残余淀粉颗粒、纤维素、半纤维素、果胶、蛋白、细胞碎片等物质都是固体物质，完全混合在一起，用一般的物理加工手段无法分离。无论是生产改性纤维素，还是利用薯渣制酒精、纤维饲料、蛋白饲料、可降解塑料、柠檬酸等产品，都不可避免地存在大量无效成分的干扰， 增加工艺处理的难度，影响产品质量。完全混合在一起的资源无法高效利用。所以薯渣成分的有效分离是薯渣资源高效回收利用的基础。
发明内容
本发明旨在提供一种从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，该方法能将薯渣中的非水溶性植物纤维素资源单独分离回收，从而解决淀粉生产过程中产生的大量薯渣堆积占用场地又产生污染的难题；单独分离回收植物纤维素的后续技术应用途径之一是制造工业上用的改性纤维素系列产品。为了实现上述目的，本发明的技术方案是用生物化学的方法选择性地把薯渣中残留的大量固态淀粉、半纤维素、果胶等加以分解或液化，在物理形态上将淀粉、半纤维素、果胶等与非水溶性纤维素区分开来，通过简单的过滤操作将已经液化为糊精的淀粉和降解了的半纤维素、果胶分离出去，单独回收非水溶性植物纤维素。其工艺步骤是把淀粉生产线上排出的新鲜薯渣浆液全部收集在容器中，往新鲜薯渣浆液中加入酸、碱调整PH值到合适的范围，先用果胶酶处理，使果胶等大分子链断裂，胶杂质复合体结构松散，从而释放出纤维素和淀粉；再次调整PH值，往浆液中加入规定量的淀粉酶，然后将浆液通过压力喷射器急促加热雾化，在规定的温度和时间范围内进行第一次液化反应。经过第一次液化的浆渣降低温度，在规定的温度和时间范围内继续进行第二次液化反应。通过过滤对浆渣进行固液分离，最后用热水洗涤滤渣进一步清除可溶性物质，得到的滤渣经过烘干即为非水溶性植物纤维素。在上述技术方案中，新鲜薯渣浆液中除了含有纤维和淀粉以外，还包含果胶、半纤维素、木质素等大分子，相互间形成网络体系，以共价键形式连接。以下是木薯渣成分的实测数据
木薯浆渣主要成分实际检测结果(干物质计算)
权利要求
1.一种从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，其特征在于用生物化学的方法选择性地把薯渣中残留的大量固态淀粉、半纤维素、果胶等加以分解或液化，在物理形态上将淀粉、半纤维素、果胶等与非水溶性植物纤维素区分开来，通过简单的过滤操作将已经液化为糊精的淀粉和降解了的半纤维素、果胶分离出去，单独回收非水溶性植物纤维素；工艺操作包括如下步骤a.把生产线上排出的新鲜薯渣浆液放入耐酸反应釜中；b.往新鲜薯渣浆液中加入稀盐酸调整PH值，往新鲜薯渣浆液中加入规定量的果胶酶加热搅拌进行酶解反应；c.加稀碱重新调节pH值，加入淀粉酶，浆液通过压力喷射器雾化，在规定温度和时间范围内进行第一次液化反应；d.经过第一次液化的浆渣降低温度，在规定温度和时间范围内继续进行第二次液化反应；e.通过过滤对浆渣进行固液分离，滤渣用热水浸泡洗涤，再次对浆渣进行固液分离；f.所得的滤渣在一定温度下烘干，即得非水溶性植物纤维素。
2.根据权利要求1所述的从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，其特征在于所述步骤a中，新鲜薯渣包括木薯渣、马铃薯渣、红薯渣等薯类植物渣。
3.根据权利要求1所述的从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，其特征在于所述步骤b中，调整新鲜薯渣浆液的pH值在4. 0 4. 5之间，所用的酶是普通果胶酶，酶的用量是薯渣中所含干物质质量的0. 5% -1. 5% ；反应时间为4 10小时，反应温度为30°C 35 "C。
4.根据权利要求1所述的从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，其特征在于所述步骤c中，调整pH值在5. 0 6. 0之间，所用的酶是耐高温α -淀粉酶，酶的用量是薯渣中所含淀粉质量的0. 5%ο _1%。；加热温度为100°C _109°C，反应时间为1 10分钟。
5.根据权利要求1所述的从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，其特征在于所述步骤d中，温度为95°C _100°C，反应时间为1 3小时。
6.根据权利要求1所述的从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，其特征在于所述步骤e中，所使用的浆渣固液分离方法是加压过滤，热水温度为70°C _75°C，热水用量是滤渣体积的3倍，处理时间为10 30分钟。
7.根据权利要求1所述的从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，其特征在于所述步骤f中，干燥温度在70°C以下。
全文摘要
本发明公开了一种从薯渣中单独分离回收植物纤维素的方法，其特征在于用生物化学的方法选择性地把薯渣中残留的大量固态淀粉、半纤维素、果胶等加以分解或液化，在物理形态上将淀粉、半纤维素、果胶等与非水溶性植物纤维素区分开来，通过简单的过滤操作将已经液化为糊精的淀粉和降解了的半纤维素、果胶分离出去，单独回收非水溶性植物纤维素，用作改性纤维素原料。该方法操作方便、步骤简单、成本低、效率高，容易实现工业化生产；既可以减少废弃薯渣对环境的污染，又能够将其中的植物纤维素回收利用，提高经济效益，一举两得。
文档编号D21C5/00GK102242513SQ20111013825
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者卢俊, 吴海燕, 莫丽萍, 钟振声 申请人:贵州华贵鹏博生物科技有限公司