專利名稱：一種馬鈴薯淀粉生產過程中廢水、廢渣的循環(huán)利用工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種馬鈴薯淀粉生產過程中廢水、廢渣的循環(huán)利用工藝。
背景技術：
馬鈴薯又名洋芋、土豆、山藥蛋，是一種營養(yǎng)豐富、易于消化吸收、生長期短、適應性強、用途廣、耐貯藏的糧菜兼用的高產作物，是世界十大營養(yǎng)食品之一，素有“能源植物”、“地下蘋果”、“第二面包”等美喻。馬鈴薯含淀粉15-24％、蛋白質1.6-2.4％，維生素和微量元素。美國農業(yè)部研究中心的341號報告指出“作為食品，全脂奶粉和馬鈴薯兩樣便可以提供人體所需的一切營養(yǎng)素。”被營養(yǎng)學家認為是“二十一世紀的健康食品”。全世界有2/3以上國家種植馬鈴薯，總產量達30億t以上，是僅次于小麥、玉米、水稻而居第4位的糧菜作物。我國是世界上最大馬鈴薯生產國，種植面積達6000萬畝以上，年總產量超過5000萬t。我國東北、華北、西北、西南氣候和地理條件較差的地區(qū)，政府都把種植馬鈴薯和馬鈴薯的深加工作為當?shù)剞r民脫貧致富的主要措施之一。馬鈴薯的深加工主要是生產馬鈴薯淀粉、粉絲、粉條等產品，排放的廢水中含總固體5％左右，其中含淀粉2％左右，蛋白質1％左右，低聚糖2％左右，濕渣中含果膠3.5％左右，膳食纖維10％左右(渣中含水82左右)，生產1噸淀粉平均需馬鈴薯7.5-8.0噸，每噸馬鈴薯需加水近3噸，這樣生產1噸淀粉需排放廢水20噸，濕渣3-4噸。由于技術方面的原因，淀粉收率較低，廢水中的淀粉沒有回收，蛋白質和低聚糖沒有提??；廢渣中果膠和膳食纖維也沒有提取，而是將廢水、廢渣直接排放，不僅浪費了寶貴資源，而且污染了環(huán)境，破壞了生態(tài)，是典型的犧牲環(huán)境為代價來發(fā)展經濟。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于循環(huán)利用馬鈴薯淀粉生產的廢水、廢渣，提取有用物質，保護環(huán)境，使馬鈴薯資源得到充分利用。
本發(fā)明的工藝步驟如下a、馬鈴薯生產淀粉后的廢水經離心機分離，產生清液(1)和淀粉(2)；清液(1)和馬鈴薯生產淀粉過程中淀粉漿脫水清液合并成清液(2)；b、清液(2)用酸液進行沉淀，得沉淀(1)和清液(3)；沉淀(1)用酸洗滌后干燥得蛋白(1)；c、清液(3)濃縮、分離，得蛋白液和低聚糖液，低聚糖液濃縮后干燥得低聚糖，蛋白液濃縮后干燥得得蛋白(2)；d、馬鈴薯生產淀粉后的廢渣(1)經微波萃取得萃取液和廢渣(2)，萃取液沉淀，沉淀物脫鹽后干燥得果膠；e、廢渣(2)用水洗至中性、脫水、干燥、粉碎、膨化、超微粉碎得膳食纖維。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟b、步驟c中的干燥為噴霧干燥或真空干燥；噴霧干燥時，噴霧干燥設備的進口熱風溫度為130℃-195℃，出口溫度為45℃-90℃。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的酸為鹽酸、硫酸或醋酸。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟c中清液(3)的濃縮是在納米膜中進行，濃縮到原體積的1/6-1/10。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟c中蛋白液與低聚糖液在分離膜中分離得到。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟c中的低聚糖液用雙效降膜式濃縮機進行濃縮。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟d中廢渣(1)在微波萃取前用水洗滌2-4次后加水2-4倍，然后用濃度為15-20％的鹽酸、硫酸或醋酸調PH值為1-3。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟d中的微波萃取是在工業(yè)微波爐中加熱5-10min，然后過濾得萃取液和廢渣(2)；工業(yè)微波爐的微波強度為每升混合液1500-2500w。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟d中萃取液用沉淀劑沉淀，沉淀劑是硫酸鋁溶液，用量為每公斤干渣200-1400ml。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟d中萃取液經沉淀后用脫鹽液脫鹽，脫鹽液是由乙醇40-65％，鹽酸1-10％，蒸餾水30-50％組成，用量每公斤干渣為20000-40000ml。
通常，馬鈴薯生產淀粉首先要把新鮮的馬鈴薯清洗、打漿，形成馬鈴薯漿后過篩，過篩后的淀粉漿用于分離淀粉，在本發(fā)明中，特征部分是對這一步驟中產生的廢渣進一步處理，使其產生有用物質，消除污染。上述淀粉漿經過旋流器分離后產生了廢水，廢水中還含有少量的淀粉，分離出來后的清液和馬鈴薯生產淀粉過程中淀粉漿脫水得到最終淀粉時產生的清液合并進行進一步處理，產生有用物質。廢水、廢渣的利用使整個馬鈴薯淀粉生產成為一個循環(huán)利用過程，大大提高了馬鈴薯資源的綜合利用率，消除了馬鈴薯淀粉生產廢水、廢渣對環(huán)境的污染，為農副產品深加工和清潔生產找到新的途徑。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例一如圖1所示。
將新鮮的馬鈴薯100噸清洗、打漿(過程中加了水)，產生300噸馬鈴薯漿，馬鈴薯漿過篩，過篩后分離出50噸廢渣和250噸淀粉漿，淀粉漿進一步在旋流分離器中分離，去除含有蛋白、低聚糖和雜質的廢水150噸，剩余100噸淀粉漿，再進行脫水后產生含有蛋白、低聚糖和雜質的清液73噸、濕淀粉27噸，濕淀粉干燥后得16噸淀粉1。
150噸廢水經臥式螺旋離心機分離(離心機轉鼓直徑∶長度≥1∶4.0，分離因子＞3000)，產生147噸清液1和3噸濕淀粉，濕淀粉經過氣流干燥方式干燥得到淀粉2成品1.5噸。清液1和前述馬鈴薯生產淀粉過程中剩下的73噸清液合并成220噸清液2。然后，清液2用濃度為5％的鹽酸進行沉淀，沉淀過程中PH值為3.5，得沉淀1和清液3。沉淀1用鹽酸洗滌，洗滌中的PH值為3.5，混懸液的固體含量為30％進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為130℃，出口溫度為45℃。干燥完成后得600公斤蛋白1。
清液3在納米膜(可選合肥世杰膜有限公司生產的產品)中進行濃縮，濃縮到原體積的1/6后在TZ-FHM-560膜分離設備中用分離膜分離出蛋白液與低聚糖液，分離后蛋白液濃度達到25％，濃縮后進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為130℃，出口溫度為45℃，干燥完成后得1540公斤蛋白2。低聚糖液用雙效降膜式濃縮機進行濃縮，濃縮后含固量為35％，濃縮后進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為130℃，出口溫度為45℃，干燥完成后得3300公斤低聚糖。
在廢水進行處理的同時，50噸廢渣1用水洗滌2次后加水100噸，然后用鹽酸調PH值為1，送入工業(yè)微波爐中微波萃取，工業(yè)微波爐的微波強度為每升混合液1500w，加熱10min，微波萃取后得萃取液和廢渣2。萃取液用飽和硫酸鋁溶液沉淀，飽和硫酸鋁溶液用量為每kg干渣200ml。沉淀物用脫鹽液脫鹽，脫鹽液由乙醇40％，鹽酸10％，蒸餾水50％組成，用量為每公斤干渣20000ml。脫鹽后真空干燥得果膠1500公斤。
廢渣2經用水洗至中性后脫水、真空干燥，干燥物粉碎，在膨化機中擠壓膨化，膨華溫度為150℃，膨化機螺桿轉速200r/min。膨化后超微粉碎達到產品全部通過150目，即得膳食纖維成品5噸。
實施例二如圖1所示。前述步驟與實施例一相同。
產生廢水廢渣后，150噸廢水經臥式螺旋離心機分離(離心機轉鼓直徑∶長度≥1∶4.0，分離因子＞3000)，產生147噸清液1和3噸濕淀粉，濕淀粉經過氣流干燥方式干燥得到淀粉2成品1.5噸。清液1和前述馬鈴薯生產淀粉過程中剩下的73噸清液合并成220噸清液2。然后，清液2用濃度為10％的硫酸溶液進行沉淀，沉淀過程中PH值為4.0，得沉淀1和清液3。沉淀1用硫酸洗滌，洗滌中的PH值為4.0，混懸液的固體含量為38％，進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為160℃，出口溫度為60℃。干燥完成后得600公斤蛋白1。
清液3在納米膜(可選合肥世杰膜有限公司生產的產品)中進行濃縮，濃縮到原體積的1/8后在TZ-FHM-560膜分離設備中用分離膜分離出蛋白液與低聚糖液，分離后蛋白液濃度達到38％，濃縮后進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為160℃，出口溫度為60℃，干燥完成后得1540公斤蛋白2。低聚糖液用雙效降膜式濃縮機進行濃縮，濃縮后含固量為45％，濃縮后進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為160℃，出口溫度為60℃，干燥完成后得3300公斤低聚糖。
在廢水進行處理的同時，50噸廢渣1用水洗滌3次后加水150噸，然后用鹽酸調PH值為2，送入工業(yè)微波爐中微波萃取，工業(yè)微波爐的微波強度為每升混合液2000w，加熱8min，微波萃取后得萃取液和廢渣2。萃取液用飽和硫酸鋁溶液沉淀，飽和硫酸鋁溶液用量為每kg干渣800ml。沉淀物用脫鹽液脫鹽，脫鹽液由乙醇65％，鹽酸1％，蒸餾水34％組成，用量為每公斤干渣30000ml。脫鹽后真空干燥得果膠1500公斤。
廢渣2經用水洗至中性后脫水、烘干，干燥物粉碎，在膨化機中擠壓膨化，膨華溫度為160℃，膨化機螺桿轉速230r/min。膨化后超微粉碎達到產品全部通過250目，即得膳食纖維成品5噸。
實施例三如圖1所示。前述步驟與實施例一相同。
產生廢水廢渣后，150噸廢水經臥式螺旋離心機分離(離心機轉鼓直徑∶長度≥1∶4.0，分離因子＞3000)，產生147噸清液1和3噸濕淀粉，濕淀粉經過氣流干燥方式干燥得到淀粉2成品1.5噸。清液1和前述馬鈴薯生產淀粉過程中剩下的73噸清液合并成220噸清液2。然后，清液2用濃度為15％的醋酸溶液進行沉淀，沉淀過程中PH值為5.0，得沉淀1和清液3。沉淀1用醋酸洗滌，洗滌中的PH值為5.0，混懸液的固體含量為55％，再進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為195℃，出口溫度為90℃。干燥完成后得600公斤蛋白1。
清液3在納米膜(可選合肥世杰膜有限公司生產的產品)中進行濃縮，濃縮到原體積的1/10后在TZ-FHM-560膜分離設備中用分離膜分離出蛋白液與低聚糖液，分離后蛋白液濃度達到50％，濃縮后進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為195℃，出口溫度為90℃，干燥完成后得1540公斤蛋白2。低聚糖液用雙效降膜式濃縮機進行濃縮，濃縮后含固量為60％，濃縮后進入噴霧干燥塔中噴霧干燥，設備進口熱風溫度為195℃，出口溫度為90℃，干燥完成后得3300公斤低聚糖。
在廢水進行處理的同時，50噸廢渣1用水洗滌4次后加水200噸，然后用鹽酸調PH值為3，送入工業(yè)微波爐中微波萃取，工業(yè)微波爐的微波強度為每升混合液2500w，加熱5min，微波萃取后得萃取液和廢渣2。萃取液用飽和硫酸鋁溶液沉淀，飽和硫酸鋁溶液用量為每kg干渣1400ml。沉淀物用脫鹽液脫鹽，脫鹽液由乙醇62％，鹽酸8％，蒸餾水30％組成，用量為每公斤干渣40000ml。脫鹽后真空干燥得果膠1500公斤。
廢渣2經用水洗至中性后脫水、烘干，干燥物粉碎，在膨化機中擠壓膨化，膨華溫度為180℃，膨化機螺桿轉速250r/min。膨化后超微粉碎達到產品全部通過300目，即得膳食纖維成品5噸。
實施例四如圖1所示，除了清液2分離后制取蛋白1的過程中的干燥方式為真空干燥以及蛋白液與低聚糖液的干燥方式為真空干燥外，其它工藝步驟與工藝條件與實施例一相同。
實施例五如圖1所示，除了在清液2用酸液沉淀、沉淀1用酸洗滌時用硫酸外，其它工藝步驟與工藝條件與實施例一相同。
實施例六如圖1所示，除了在清液2用酸液沉淀、沉淀1用酸洗滌時用醋酸外，其它工藝步驟與工藝條件與實施例一相同。
實施例七
如圖1所示，除了在清液2用酸液沉淀、沉淀1用酸洗滌時用鹽酸外，其它工藝步驟與工藝條件與實施例二相同。
實施例八如圖1所示，除了在清液2用酸液沉淀、沉淀1用酸洗滌時用醋酸外，其它工藝步驟與工藝條件與實施例二相同。
實施例九如圖1所示，除了在清液2用酸液沉淀、沉淀1用酸洗滌時用硫酸外，其它工藝步驟與工藝條件與實施例三相同。
實施例十如圖1所示，除了在清液2用酸液沉淀、沉淀1用酸洗滌時用鹽酸外，其它工藝步驟與工藝條件與實施例三相同。
另外，本發(fā)明的實施例不限于以上幾種，任何與上述實施例工藝步驟相同的組合都是本發(fā)明實施例的一種，受到本發(fā)明保護。
權利要求
1.一種馬鈴薯淀粉生產后的廢水、廢渣的循環(huán)利用工藝，其工藝步驟為a、馬鈴薯生產淀粉后的廢水經離心機分離，產生清液(1)和淀粉(2)；清液(1)和馬鈴薯生產淀粉過程中淀粉漿脫水清液合并成清液(2)；b、清液(2)用酸液進行沉淀，得沉淀(1)和清液(3)；沉淀(1)用酸洗滌后干燥得蛋白(1)；c、清液(3)濃縮、分離，得蛋白液和低聚糖液，低聚糖液濃縮后干燥得低聚糖，蛋白液濃縮后干燥得得蛋白(2)；d、馬鈴薯生產淀粉后的廢渣(1)經微波萃取得萃取液和廢渣(2)，萃取液沉淀，沉淀物脫鹽后干燥得果膠；e、廢渣(2)用水洗至中性、脫水、干燥、粉碎、膨化、超微粉碎得膳食纖維。
2.如權利要求1所述的工藝，步驟b、步驟c中的干燥為噴霧干燥或真空干燥；噴霧干燥時，噴霧干燥設備的進口熱風溫度為130℃-195℃，出口溫度為45℃-90℃。
3.如權利要求1所述的工藝，所述的酸為鹽酸、硫酸或醋酸。
4.如權利要求1所述的工藝，步驟c中清液(3)的濃縮是在納米膜中進行，濃縮到原體積的1/6-1/10。
5.如權利要求1所述的工藝，步驟c中蛋白液與低聚糖液在分離膜中分離得到。
6.如權利要求1所述的工藝，步驟c中的低聚糖液用雙效降膜式濃縮機進行濃縮。
7.如權利要求1所述的工藝，步驟d中廢渣(1)在微波萃取前用水洗滌2-4次后加水2-4倍，然后用濃度為15-20％的鹽酸、硫酸或醋酸調PH值為1-3。
8.如權利要求1或7所述的工藝，步驟d中的微波萃取是在工業(yè)微波爐中加熱5-10min，然后過濾得萃取液和廢渣(2)；工業(yè)微波爐的微波強度為每升混合液1500-2500w。
9.如權利要求1所述的工藝，步驟d中萃取液用沉淀劑沉淀，沉淀劑是硫酸鋁溶液，用量為每公斤干渣200-1400ml。
10.如權利要求1所述的工藝，步驟d中萃取液經沉淀后用脫鹽液脫鹽，脫鹽液是由乙醇40-65％，鹽酸1-10％，蒸餾水30-50％組成，用量每公斤干渣為20000-40000ml。
全文摘要
本發(fā)明提供一種馬鈴薯淀粉生產后的廢水、廢渣的循環(huán)利用工藝，解決了馬鈴薯生產淀粉傳統(tǒng)工藝中直接排放和丟棄廢水、廢渣對環(huán)境的危害問題，通過分離、沉淀、萃取、脫鹽、干燥等一系列工藝步驟，從廢水、廢渣中提取有用物質，使整個馬鈴薯淀粉生產成為一個循環(huán)利用過程，大大提高了馬鈴薯資源的綜合利用率，消除了馬鈴薯淀粉生產廢水、廢渣對環(huán)境的污染，為農副產品深加工和清潔生產找到新的途徑。
文檔編號C02F1/52GK1850664SQ20051006586
公開日2006年10月25日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權日2005年4月22日
發(fā)明者黃磊 申請人:黃磊