本发明涉及淀粉加工领域，具体而言，涉及一种薯淀粉加工废料的回收加工方法及工艺。
背景技术：
我国薯淀粉加工产业近年来发展迅速，据调查，目前全国淀粉生产企业2000多家，马铃薯的年加工总量高达800多万吨，其中马铃薯淀粉年加工能力达120多万吨。马铃薯淀粉生产工艺中主要有三种产品：主产品为薯淀粉，副产品为薯渣及生产废水。其中薯渣的处理工艺非常简单且不易造成污染，薯淀粉废水由于含有大量有机化合物，如蛋白质和糖类等，还含有一些淀粉颗粒、纤维素及钾、磷、钙等营养物质，需经过废水处理工艺处理后，方可排放。
然而，由于薯淀粉废水中的有机物浓度高且呈弱酸性，因此，目前关于薯淀粉废水处理采用普通的生化处理法难度较大。另外，即使是将薯淀粉废水进行处理后再排放，但这不仅一定程度上会造成水污染，而且也是对物质能源的一种浪费。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其能够对薯淀粉废料进行二次再利用，有效地提取其中的各种成分。
本发明的另一目的在于提供一种薯淀粉加工废料的回收加工工艺，其能够降低薯淀粉加工废料对环境造成的污染，提高资源利用率。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。
本发明提出一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其包括以下步骤：对薯淀粉加工的废水进行第一次发酵，得到第一次发酵培养液；向第一次发酵培养液中添加酵母处理废水，进行第二次发酵，得到第二次发酵培养液；对第二次发酵培养液进行第三次发酵，并在第三次发酵的过程中持续补糖；待第三次发酵结束后，停止补糖，并进行第四次发酵。
本发明还提出了一种薯淀粉加工废料的回收加工工艺，其包括上述的薯淀粉加工废料的回收加工方法。
本发明实施例的薯淀粉加工废料的回收加工方法及工艺的有益效果是：通过发酵的方式对薯淀粉加工废水中的可溶蛋白进行提取，提高了薯淀粉加工废料的回收利用率，同时也降低了薯淀粉加工废料排放对环境造成的污染。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的薯淀粉加工废料的回收加工方法及工艺进行具体说明。
本发明实施例提供的一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其包括以下步骤：
S1、对薯淀粉加工的废水进行第一次发酵，得到第一次发酵培养液。
具体地，将薯淀粉加工的废水加入到发酵罐中，保持一定的温度和溶氧量进行第一次发酵，并得到第一次发酵培养液。需要说明的是，第一发酵培养液的制备主要是为了后续发酵处理过程提供良好的发酵环境和培养基基体溶液。
进一步地，为了保持第一次发酵过程的顺利进行，第一次发酵的发酵温度为27-28℃，优选的为27.5℃。需要说明的是，27.5℃的发酵温度能够为发酵过程提供最佳的发酵环境，有助于微生物的活动；过高或过低的发酵温度均会影响微生物的生命活动，进而影响微生物对薯淀粉加工废水中糖类物质的分解和消耗。
进一步地，由于第一次发酵本质上是为后续正式发酵提供一个良好稳定的发酵环境，因此第一次发酵时间可以保持在较短的时间内，使其发酵罐内部温度和溶氧量都达到一个稳态即可，本实施例提供的第一次发酵时间为24小时。
进一步地，由于整个发酵的过程中，主要是利用微生物对薯淀粉加工废料中糖的消耗而提取出薯淀粉加工废料中的可溶性蛋白，因此，整个发酵过程需要对发酵罐内的薯淀粉加工废料输送氧气，使其溶氧量达到百分之三十以上，这样可以保证发酵过程中，微生物充分的进行有氧呼吸，从而消耗薯淀粉加工废水中的糖类物质。需要说明的是，薯淀粉加工废水的溶氧量是通过向发酵罐中输送空气控制的。
更进一步地，在进行发酵的过程中，考虑到传质溶解氧的效果和发酵时泡沫所占的空间，需要对料液体积占罐总体积的比例即装料系数进行控制，本实施例的发酵罐装料系数为60-80％，优选地为70％，以此保证了发酵罐中薯淀粉加工废水的溶氧量的需求，也保证了发酵过程具有良好的备用空间，不至于发酵泡沫溢出。
S2、向上述得到的第一次发酵培养液中添加经过酵母处理的薯淀粉加工废水，进行第二次发酵，得到第二次发酵培养液。
需要说明的是，上述的酵母可为糖化酵母、油脂酵母、许旺酵母中的一种或多种，这些酵母菌株均能产生淀粉酶，促进淀粉的分解，从而被酵母菌所利用和消耗。
进一步地，为了避免在发酵过程中受杂菌的影响，本实施例在添加酵母处理废水至第一次发酵培养液中之前对酵母处理废水进行了灭菌处理，以保证第一次发酵过程中酵母菌的活动不受其它杂菌的干扰。
进一步地，第二次发酵的发酵时间为100小时，发酵温度为27-28℃。在上述的发酵温度下发酵100小时会使得在此发酵期间不断有培养液被蒸发，故酵母处理废水的添加量等于发酵培养液的蒸发量。具体地，酵母处理废水采用一次性添加蒸发量以每天3-5％的发酵培养液计算。
S3、对第二次发酵培养液进行第三次发酵，并在第三次发酵的过程中持续补糖。
需要说明的是，第三次发酵过程属于整个发酵的中期，在第二次发酵的过程中，酵母菌高速生长及且生命活动活跃，消耗了大量的淀粉酶分解淀粉所得的糖，故在第三次发酵过程，发酵罐中所剩糖类物质已经不能够满足酵母菌正常的有氧呼吸，因此，在第三次发酵过程中持续不断的添加糖类物质，以满足酵母菌的能量需求，维持菌体正常的生长和代谢活性。
进一步地，上述的发酵培养液中添加的糖为酵母处理废水配置的葡萄糖溶液。需要说明的是，由酵母处理废水配置的葡萄糖溶液能够保证酵母菌正常的新陈代谢，产出淀粉酶，从而对原第二次培养液中的淀粉进行进一步的转化分解，使得原第二次培养液中的淀粉转化更充分。
进一步地，第三次发酵过程是整个薯淀粉加工废料回收再加工的重要一环，经此过程可基本消耗尽原薯淀粉加工废水中的淀粉。因此，第三次发酵过程的发酵时间控制在140小时，以保证淀粉分解转化的更充分，为最后一次发酵作准备。
S4、待第三次发酵结束后，停止补糖操作，并进行第四次发酵。
需要说明的是，第三次发酵过程中淀粉已经基本被分解完毕，第四次发酵主要是将第三次发酵过程中分解转化得到的糖类物质进行最后的消耗，故控制第四次发酵时间为30小时。
进一步地，经过第四次发酵后，原薯淀粉加工废水中的淀粉被酵母菌产生的淀粉酶分解完毕，并且分解得到的葡萄糖液被酵母菌消耗殆尽，最终留下的为其它各种成分，如可溶性蛋白、纤维素等物质，这些物质是薯淀粉加工废料回收加工所提取的目标产物，有很大的应用价值。需要说明的是，还可以对本发明实施例的薯淀粉加工废料的回收加工产物可溶性蛋白进行进一步的酶解处理，即通过添加蛋白酶将可溶性蛋白酶解成为利用价值更大的小分子肽类物质。
本发明实施例还提供了一种薯淀粉加工废料的回收加工工艺，其包括上述的薯淀粉加工废料的回收加工方法，此薯淀粉加工废料的回收加工工艺，通过酵母菌产生的淀粉酶将薯淀粉加工废料中的淀粉分解成葡萄糖供自己生长活动，从而达到消耗淀粉，提取其它物质(如可溶性蛋白、纤维素等)的目的，最终实现了薯淀粉废料的回收再利用，提高了物质资源的利用率。
需要说明的是，上述薯淀粉加工废料主要包括薯渣和薯淀粉废水，且在其它实施例中，薯淀粉加工废料中的薯指的是甘薯、红薯、马铃薯等；另外，本实施例介绍的薯淀粉加工废料加工方法及工艺并不仅限于薯淀粉加工废料，其它淀粉加工废料，如玉米淀粉加工废料、小麦淀粉加工废料均可。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其包括以下步骤：
首先，将21L的第一薯淀粉加工废水加入到30L容量的发酵罐中，控制发酵罐中的温度为27.5℃，进行第一次发酵，发酵时间为24小时。另外，从第一次发酵开始，始终保持发酵罐内的发酵液容氧量保持在百分之三十以上，具体地，通过调节发酵罐中输氧管道的空气输送流量来控制。
其次，在第一次发酵过程中，用糖化酵母处理第二薯淀粉加工废水，并对其进行灭菌处理，在第一次发酵结束后，将经过灭菌处理过的第二薯淀粉加工废水添加到第一次发酵过后的培养液中进行第二次发酵，发酵时间为100小时，发酵温度为27.5℃，添加的第二薯淀粉加工废水量为每天1升。
再次，在第二次发酵结束后，控制发酵罐中的温度不变，开始向发酵罐中持续添加由酵母处理废水配置的葡萄糖溶液，以此进行第三次发酵，其中，补糖量按照15g/天添加，持续添加140小时候停止。
最后，待第三次发酵结束后，即从停止补糖开始，继续保持发酵罐内的温度不变，进行第四次发酵，发酵时间为30小时，最终剩余得到的可溶性蛋白及纤维素为薯淀粉加工废料的回收加工产物。
本实施例还提供了一种薯淀粉加工废料的回收加工工艺，其中包括了本实施例上述介绍的薯淀粉加工废料的回收加工方法。
实施例2
本实施例提供的一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其包括以下步骤：
首先，将21L的第一薯淀粉加工废水加入到30L容量的发酵罐中，控制发酵罐中的温度为27.5℃，进行第一次发酵，发酵时间为24小时。另外，从第一次发酵开始，始终保持发酵罐内的发酵液容氧量保持在百分之三十以上，具体地，通过调节发酵罐中输氧管道的空气输送流量来控制。
其次，在第一次发酵过程中，用油脂酵母处理第二薯淀粉加工废水，并对其进行灭菌处理，在第一发酵结束后，将经过灭菌处理过的第二薯淀粉加工废水添加到第一次发酵过后的培养液中进行第二次发酵，发酵时间为100小时，发酵温度为27.5℃，添加的第二薯淀粉加工废水量为每天1升。
再次，在第二次发酵结束后，控制发酵罐中的温度不变，开始向发酵罐中持续添加由酵母处理废水配置的葡萄糖溶液，以此进行第三次发酵，其中，补糖量按照15g/天添加，持续添加140小时候停止。
最后，待第三次发酵结束后，即从停止补糖开始，继续保持发酵罐内的温度不变，进行第四次发酵，发酵时间为30小时，最终剩余得到的可溶性蛋白及纤维素为薯淀粉加工废料的回收加工产物。
实施例3
本实施例提供的一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其包括以下步骤：
首先，将21L的第一薯淀粉加工废水加入到30L容量的发酵罐中，控制发酵罐中的温度为27.5℃，进行第一次发酵，发酵时间为24小时。另外，从第一次发酵开始，始终保持发酵罐内的发酵液容氧量保持在百分之三十以上，具体地，通过调节发酵罐中输氧管道的空气输送流量来控制。
其次，在第一次发酵过程中，用许旺酵母处理第二薯淀粉加工废水，并对其进行灭菌处理，在第一发酵结束后，将经过灭菌处理过的第二薯淀粉加工废水添加到第一次发酵过后的培养液中进行第二次发酵，发酵时间为100小时，发酵温度为27.5℃，添加的第二薯淀粉加工废水量为每天1升。
再次，在第二次发酵结束后，控制发酵罐中的温度不变，开始向发酵罐中持续添加由酵母处理废水配置的葡萄糖溶液，以此进行第三次发酵，其中，补糖量按照15g/天添加，持续添加140小时候停止。
最后，待第三次发酵结束后，即从停止补糖开始，继续保持发酵罐内的温度不变，进行第四次发酵，发酵时间为30小时，最终剩余得到的可溶性蛋白及纤维素为薯淀粉加工废料的回收加工产物。
实施例4
本实施例提供的一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其包括以下步骤：
首先，将21L的第一薯淀粉加工废水加入到30L容量的发酵罐中，控制发酵罐中的温度为27℃，进行第一次发酵，发酵时间为24小时。另外，从第一次发酵开始，始终保持发酵罐内的发酵液容氧量保持在百分之三十以上，具体地，通过调节发酵罐中输氧管道的空气输送流量来控制。
其次，在第一次发酵过程中，用糖化酵母处理第二薯淀粉加工废水，并对其进行灭菌处理，在第一发酵结束后，将经过灭菌处理过的第二薯淀粉加工废水添加到第一次发酵过后的培养液中进行第二次发酵，发酵时间为100小时，发酵温度为27℃，添加的第二薯淀粉加工废水量为每天1升。
再次，在第二次发酵结束后，控制发酵罐中的温度不变，开始向发酵罐中持续添加由酵母处理废水配置的葡萄糖溶液，以此进行第三次发酵，其中，补糖量按照15g/天添加，持续添加140小时候停止。
最后，待第三次发酵结束后，即从停止补糖开始，继续保持发酵罐内的温度不变，进行第四次发酵，发酵时间为30小时，最终剩余得到的可溶性蛋白及纤维素为薯淀粉加工废料的回收加工产物。
实施例5
本实施例提供的一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其包括以下步骤：
首先，将21L的第一薯淀粉加工废水加入到30L容量的发酵罐中，控制发酵罐中的温度为28℃，进行第一次发酵，发酵时间为24小时。另外，从第一次发酵开始，始终保持发酵罐内的发酵液容氧量保持在百分之三十以上，具体地，通过调节发酵罐中输氧管道的空气输送流量来控制。
其次，在第一次发酵过程中，用糖化酵母处理第二薯淀粉加工废水，并对其进行灭菌处理，在第一发酵结束后，将经过灭菌处理过的第二薯淀粉加工废水添加到第一次发酵过后的培养液中进行第二次发酵，发酵时间为100小时，发酵温度为28℃，添加的第二薯淀粉加工废水量为每天1升。
再次，在第二次发酵结束后，控制发酵罐中的温度不变，开始向发酵罐中持续添加由酵母处理废水配置的葡萄糖溶液，以此进行第三次发酵，其中，补糖量按照15g/天添加，持续添加140小时候停止。
最后，待第三次发酵结束后，即从停止补糖开始，继续保持发酵罐内的温度不变，进行第四次发酵，发酵时间为30小时，最终剩余得到的可溶性蛋白及纤维素为薯淀粉加工废料的回收加工产物。
实施例6
本实施例提供的一种薯淀粉加工废料的回收加工方法，其包括以下步骤：
首先，将21L的第一薯淀粉加工废水加入到30L容量的发酵罐中，控制发酵罐中的温度为28℃，进行第一次发酵，发酵时间为24小时。另外，从第一次发酵开始，始终保持发酵罐内的发酵液容氧量保持在百分之三十以上，具体地，通过调节发酵罐中输氧管道的空气输送流量来控制。
其次，在第一次发酵过程中，用油脂酵母处理第二薯淀粉加工废水，并对其进行灭菌处理，在第一发酵结束后，将经过灭菌处理过的第二薯淀粉加工废水添加到第一次发酵过后的培养液中进行第二次发酵，发酵时间为100小时，发酵温度为28℃，第二薯淀粉加工废水添加量为每天1.5升。
再次，在第二次发酵结束后，控制发酵罐中的温度不变，开始向发酵罐中持续添加由酵母处理废水配置的葡萄糖溶液，以此进行第三次发酵，其中，补糖量按照15g/天添加，持续添加140小时候停止。
最后，待第三次发酵结束后，即从停止补糖开始，继续保持发酵罐内的温度不变，进行第四次发酵，发酵时间为30小时，最终剩余得到的可溶性蛋白及纤维素为薯淀粉加工废料的回收加工产物。
试验例
取实施例1中薯淀粉加工废料的回收加工产物作为试验例的样品进行物质鉴定和含量比例分析：
通过考马斯亮蓝G-250法测定试验例的样品中有可溶性蛋白，且其含量约为51％，通过纤维素分析仪测定样品中的有纤维素，其含量约为42％，故可以推测其它物质的含量只剩下很少的一部分，由此可以证明实施例1中薯淀粉加工废料的回收加工产物主要为可溶性蛋白和纤维素。
综上所述，本发明实施例通过发酵技术将薯淀粉加工废料中的淀粉去除，从而提取了其中的可溶蛋白、纤维素等具有较大应用价值的物质。具体地是通过酵母菌新陈代谢产生的淀粉酶将淀粉分解转化为葡萄糖，进而酵母菌自身再利用葡萄糖进行有氧呼吸，将淀粉及其转化的葡萄糖消耗殆尽，最终，剩余的可溶性蛋白及纤维素即为薯淀粉加工废料的回收加工产物；利用以上薯淀粉加工废料的回收加工方法所构成的回收加工工艺，不但能够降低薯淀粉加工废料对环境造成的污染，而且能够提高物质资源的利用率。
以上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。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。