專利名稱：一種魔芋綜合利用的方法
一種魔芋綜合利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品原料加工領(lǐng)域，特別涉及一種魔芋全生物量綜合利用方法。背景技術(shù)：
魔芋是迄今地球上發(fā)現(xiàn)的唯一大量含有葡甘聚糖的植物。中國擁有豐富而優(yōu)質(zhì)的魔芋資源，早在1700余年前即有栽培魔芋的記載，但直到20世紀80年代初期，其研究利用幾乎為空白。但隨后的20多年，我國的魔芋產(chǎn)業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。如今我國魔芋已由一個自生自滅的小蔬菜作物，發(fā)展成為目前南方山區(qū)農(nóng)民致富的拳頭經(jīng)濟作物之一，產(chǎn)品也由當(dāng)初的單一黑魔芋豆腐到目前的百余種食品，還廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、石油、紡織等行業(yè)中，目前魔芋已形成一個新興的朝陽產(chǎn)業(yè)。魔芋是我國的特產(chǎn)資源，我國約有20多個品種，其主要分布在長江流域以南的湖北、湖南、四川、云南、貴州、江西、安徽、廣西和臺灣等地。魔芋是重要的經(jīng)濟作物，原料生產(chǎn)具有產(chǎn)量高，效益明顯的特點。我國魔芋的種植面積約43萬畝，鮮芋年產(chǎn)量約20萬噸。據(jù)分析，魔芋塊莖含淀粉1. 46%、蛋白質(zhì)2. 56%、脂肪0. 13%、葡甘露聚糖64. 78%、還原糖 11. 61%、纖維素11. 43%、灰分3. 76%、水分17. 76 %，還含有多種維生素和生物堿1 %
2 % ο目前我國只重視魔芋精粉出口帶來的效益，而在魔芋產(chǎn)品的深度開發(fā)上尚十分欠缺。其實在魔芋加工成精粉的同時，還會產(chǎn)生魔芋飛粉等副產(chǎn)物。就國內(nèi)普遍采用的魔芋精粉干法而言，加工會產(chǎn)生10% 20%的皮、廢渣等下腳料，其中魔芋皮占主要部分，由于這些下腳料具有刺鼻的辛辣味，對植物的生長、發(fā)育具有較強的抑制和傷害作用，因此，目前均將其作為垃圾處理。在魔芋精粉加工過程中還會產(chǎn)生重量輕、顆粒小的粉末，稱為魔芋飛粉，占精粉的30% 40%，按照我國精粉年產(chǎn)量達5000t左右計算，全國年產(chǎn)飛粉1500 2000t。而魔芋飛粉含蛋白質(zhì)20%左右，淀粉40%左右，還含有生物堿、黃酮類物質(zhì)、多肽、 神經(jīng)酰胺等活性物質(zhì)。其中生物堿對許多害蟲和菌類具有明顯的抑制、忌避和毒殺作用， 因而可作生產(chǎn)無公害地膜和農(nóng)藥的乳化劑和增效劑；另外，魔芋經(jīng)加工可分理出樺木酸、 β-谷留醇、蜂花烷、木糖以及胡蘿卜素、抗壞血酸等多種物質(zhì)。但是，目前魔芋飛粉大多以低價飼料或作為干燥劑出售，利用價值極低。因此，要提高魔芋的附加值必須探索新的資源利用途徑。

發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的針對目前魔芋資源化利用程度低，缺少清潔高效全生物量利用的有效方式的問題，本發(fā)明提供一種魔芋綜合利用的方法，實現(xiàn)魔芋皮提取生物堿、魔芋塊莖濕法研磨制粉、魔芋飛粉提取神經(jīng)酰胺、研磨廢液發(fā)酵沼氣和乙醇的多聯(lián)產(chǎn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)開發(fā)，既可以提高魔芋資源利用率，降低環(huán)境污染，并實現(xiàn)了魔芋全生物量利用。發(fā)明構(gòu)思
魔芋皮中基本上不含葡甘露聚糖，而生物堿含量較高，通常是當(dāng)作垃圾丟棄，對土壤產(chǎn)生不良影響；魔芋塊莖中葡甘露聚糖含量大于60%，其次纖維素、還原糖、蛋白質(zhì)、 淀粉、脂肪等，制粉產(chǎn)生的副產(chǎn)物主要是濕法研磨廢液、魔芋飛粉等，其中濕法研磨廢液中主要是未提取的葡甘露聚糖、乙醇、淀粉、纖維素和還原糖等，回收乙醇后剩余的液體是發(fā)酵沼氣的良好原料；魔芋飛粉資源量大，能占精粉的30% 40%，而魔芋中神經(jīng)酰胺的含量高達0. 15% 0. 2 %，是神經(jīng)酰胺常用原料的10倍(如米糠、米胚芽和麩皮等，僅含 0. 01% 0. 02%的神經(jīng)酰胺)，用來提取神經(jīng)酰胺不僅可以降低神經(jīng)酰胺的成本，而且實現(xiàn)魔芋飛粉的高附加值利用，提取神經(jīng)酰胺后的廢液同樣可以回收乙醇，回收乙醇后的廢液也可以用于發(fā)酵沼氣。通過上述途徑便可以實現(xiàn)魔芋原料的全生物量清潔高效轉(zhuǎn)化。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于包括以下步驟1)原料前處理將鮮魔芋洗凈晾干表面水分，除去表皮蟲疤及頂芽等雜質(zhì)，去皮， 并切塊；2)魔芋皮生物堿提取采用乙醇法提取魔芋皮中的生物堿，提取后廢液回收乙醇，廢渣與回收乙醇后的濕法研磨廢液混合，用于沼氣發(fā)酵；3)魔芋塊護色按照與魔芋原料1 0.5 1 2重量比加入護色水溶液進行預(yù)浸:3s ；4)魔芋汽爆將預(yù)浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設(shè)定汽爆壓力為0.5 2. OMPa，維壓時間為IOs 5min ；然后瞬間釋放壓力，即得到汽爆魔芋原料；5)汽爆魔芋濕法研磨制備魔芋粉汽爆魔芋調(diào)節(jié)水分后，直接加入保護劑進行濕法研磨、將粉碎后的汽爆魔芋粗粉過100目篩網(wǎng)，除去水、淀粉和雜質(zhì)后，干燥制備魔芋粗粉；6)濕法研磨廢液綜合利用濕法研磨廢液中主要是乙醇、淀粉、糖和纖維素，回收研磨液中的乙醇，剩下的研磨液中主要是淀粉、糖和纖維素，和步驟幻中回收乙醇后的魔芋皮廢渣合并，用于沼氣發(fā)酵；7)魔芋飛粉綜合利用乙醇提取魔芋飛粉高附加值產(chǎn)品神經(jīng)酰胺，飛粉提取神經(jīng)酰胺后的提取液回收乙醇，剩余提取液中富含淀粉、蛋白質(zhì)和多糖用于沼氣發(fā)酵；8)乙醇回用步驟2)、6)和7)中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保護劑。本發(fā)明所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的魔芋皮中生物堿提取工藝條件為乙醇濃度75%，魔芋皮與乙醇的料液重量體積比為1 15，提取溫度45°C，提取時間1. 5h。本發(fā)明所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的魔芋飛粉中神經(jīng)酰胺提取工藝條件為提取溫度60°C、提取時間為35min、魔芋飛粉與乙醇的料液重量體積比為 1 4、提取溶劑為95%乙醇。本發(fā)明所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的沼氣發(fā)酵工藝參數(shù)為100ml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig牛肉膏，調(diào)節(jié)pH至6. 5，于50°C下發(fā)酵，收集氣體；本發(fā)明所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的魔芋護色液為100 200ppm的亞硫酸鈉溶液。
本發(fā)明所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的魔芋濕法研磨保護劑為50-70%乙醇。本發(fā)明所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的乙醇回收是在60°C下進行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明具有如下優(yōu)點1)能耗低、效率高、精粉純度高。蒸汽爆破是先使用高溫蒸汽處理物料，然后快速泄壓，使物料結(jié)構(gòu)破壞。汽爆處理既適用于干魔芋又適用于鮮魔芋。汽爆過程中魔芋主要收到兩種作用，一個是機械的撕裂作用，破壞魔芋粉粒細胞壁，使得得到的葡甘聚糖粒子細胞壁發(fā)生破裂，有助于粒子內(nèi)部的雜質(zhì)的去除，從而減少魔芋粉的腥臭味。并且汽爆法具有效率高、時間短、能耗低等優(yōu)勢。2)實現(xiàn)了魔芋全生物量清潔高值利用。魔芋除了含有大量的葡甘露聚糖外，本身也富含大量的其他多糖、粗纖維及黃酮類物質(zhì)、多肽類物質(zhì)、蛋白質(zhì)等活性成分。本發(fā)明根據(jù)各個組分的物理化學(xué)性質(zhì)特點在汽爆分級基礎(chǔ)上，結(jié)合葡甘露聚糖濕法制備技術(shù)，得到了魔芋精粉、神經(jīng)酰胺、生物堿等高附加值產(chǎn)品，同時也通過生態(tài)綜合利用使加工廢棄物及廢液都得到了清潔高效轉(zhuǎn)化。從而實現(xiàn)了各組分的分級綜合利用。

圖1是本發(fā)明的技術(shù)方案流程圖。
具體實施方式實施例1①魔芋前處理及魔芋皮生物堿提取400g鮮魔芋洗凈晾干表面水分，除去表皮蟲疤及頂芽等雜質(zhì)，去皮，得到皮66g。去皮后的鮮魔芋切塊備用。魔芋皮加入75%乙醇，添加量為料液比1 15，提取溫度45°C，提取時間1. 后，離心分離提取液和提取渣。提取液分離提純生物堿，得到0. 168g生物堿；提取液60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇，提取渣備用。②汽爆魔芋濕法研磨制備魔芋粉切塊的鮮魔芋按照與魔芋原料1 0.5重量比加入IOOppm亞硫酸鹽水溶液進行預(yù)浸3s，將預(yù)浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設(shè)定汽爆壓力為0. 5MPa，維壓時間為60s ；然后瞬間釋放壓力，即得到汽爆魔芋原料；汽爆魔芋調(diào)節(jié)水分后，直接加入60%乙醇進行濕法研磨、干燥制備魔芋粗粉33. 5g，葡甘聚糖含量 77.4% ；濕法研磨廢液提取液60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇，剩余的固形物用于沼氣發(fā)酵；③神經(jīng)酰胺提取魔芋粉加工中產(chǎn)生的魔芋飛粉，按照料液比1 4加入95%乙醇，在60°C提取30min，提取液用于神經(jīng)酰胺的分離純化；得到神經(jīng)酰胺0. 65g ；提取液在 60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇；④沼氣發(fā)酵步驟③提取渣與步驟①提取生物堿后的魔芋皮渣和步驟②濕法研磨廢液回收乙醇后的固形物混合，用于沼氣發(fā)酵；IOOml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，調(diào)節(jié)PH至6. 5，于50°C下發(fā)酵，收集氣體。
⑤乙醇回用步驟①、②、③中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保護劑。實施例2①魔芋前處理及魔芋皮生物堿提取400g鮮魔芋洗凈晾干表面水分，除去表皮蟲疤及頂芽等雜質(zhì)，去皮，得到皮66g。去皮后的鮮魔芋切塊備用。魔芋皮加入75%乙醇，添加量為料液比1 15，提取溫度45°C，提取時間1. 后，離心分離提取液和提取渣。提取液分離提純生物堿，得到0. 168g生物堿；提取液60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇，提取渣備用。②汽爆魔芋濕法研磨制備魔芋粉切塊的鮮魔芋按照與魔芋原料1 1重量比加入200ppm亞硫酸鹽水溶液進行預(yù)浸3s，將預(yù)浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設(shè)定汽爆壓力為0. 8MPa，維壓時間為aiiin ；然后瞬間釋放壓力，即得到汽爆魔芋原料；汽爆魔芋調(diào)節(jié)水分后，直接加入70 %乙醇進行濕法研磨、干燥制備魔芋粗粉36. Sg,葡甘聚糖含量84. 6 % ； 濕法研磨廢液提取液60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇，剩余的固形物用于沼氣發(fā)酵；③神經(jīng)酰胺提取魔芋粉加工中產(chǎn)生的魔芋飛粉，按照料液比1 4加入95%乙醇，在60°C提取30min，提取液用于神經(jīng)酰胺的分離純化；得到神經(jīng)酰胺0. 72g ；提取液在 60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇；④沼氣發(fā)酵步驟③提取渣與步驟①提取生物堿后的魔芋皮渣和步驟②濕法研磨廢液回收乙醇后的固形物混合，用于沼氣發(fā)酵；IOOml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，調(diào)節(jié)PH至6. 5，于50°C下發(fā)酵，收集氣體。⑤乙醇回用步驟①、②、③中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保護劑。實施例3①魔芋前處理及魔芋皮生物堿提取400g鮮魔芋洗凈晾干表面水分，除去表皮蟲疤及頂芽等雜質(zhì)，去皮，得到皮66g。去皮后的鮮魔芋切塊備用。魔芋皮加入75%乙醇，添加量為料液比1 15，提取溫度45°C，提取時間1. 后，離心分離提取液和提取渣。提取液分離提純生物堿，得到0. 168g生物堿；提取液60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇，提取渣備用。②汽爆魔芋濕法研磨制備魔芋粉切塊的鮮魔芋按照與魔芋原料1 2重量比加入IOOppm亞硫酸鹽水溶液進行預(yù)浸3s，將預(yù)浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設(shè)定汽爆壓力為2. OMPa，維壓時間為5min ；然后瞬間釋放壓力，即得到汽爆魔芋原料；汽爆魔芋調(diào)節(jié)水分后，直接加入70 %乙醇進行濕法研磨、干燥制備魔芋粗粉34. 6g，葡甘聚糖含量72.1%; 濕法研磨廢液提取液60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇，剩余的固形物用于沼氣發(fā)酵；③神經(jīng)酰胺提取魔芋粉加工中產(chǎn)生的魔芋飛粉，按照料液比1 4加入95%乙醇，在60°C提取30min，提取液用于神經(jīng)酰胺的分離純化；得到神經(jīng)酰胺0. 58g ；提取液在 60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇；④沼氣發(fā)酵步驟③提取渣與步驟①提取生物堿后的魔芋皮渣和步驟②濕法研磨廢液回收乙醇后的固形物混合，用于沼氣發(fā)酵；IOOml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，調(diào)節(jié)PH至6. 5，于50°C下發(fā)酵，收集氣體。⑤乙醇回用步驟①、②、③中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保護劑。實施例4①魔芋前處理及魔芋皮生物堿提取400g鮮魔芋洗凈晾干表面水分，除去表皮蟲
6疤及頂芽等雜質(zhì)，去皮，得到皮66g。去皮后的鮮魔芋切塊備用。魔芋皮加入75%乙醇，添加量為料液比1 15，提取溫度45°C，提取時間1. 后，離心分離提取液和提取渣。提取液分離提純生物堿，得到0. 168g生物堿；提取液60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇，提取渣備用。②汽爆魔芋濕法研磨制備魔芋粉切塊的鮮魔芋按照與魔芋原料1 1重量比加入200ppm亞硫酸鹽水溶液進行預(yù)浸3s，將預(yù)浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設(shè)定汽爆壓力為1. 5MPa，維壓時間為aiiin ；然后瞬間釋放壓力，即得到汽爆魔芋原料；汽爆魔芋調(diào)節(jié)水分后，直接加入70 %乙醇進行濕法研磨、干燥制備魔芋粗粉37. 4g，葡甘聚糖含量82.1%; 濕法研磨廢液提取液60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇，剩余的固形物用于沼氣發(fā)酵；③神經(jīng)酰胺提取魔芋粉加工中產(chǎn)生的魔芋飛粉，按照料液比1 4加入95%乙醇，在60°C提取30min，提取液用于神經(jīng)酰胺的分離純化；得到神經(jīng)酰胺0. 62g ；提取液在 60°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮回收乙醇；④沼氣發(fā)酵步驟③提取渣與步驟①提取生物堿后的魔芋皮渣和步驟②濕法研磨廢液回收乙醇后的固形物混合，用于沼氣發(fā)酵；IOOml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，調(diào)節(jié)PH至6. 5，于50°C下發(fā)酵，收集氣體。⑤乙醇回用步驟①、②、③中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保護劑。
權(quán)利要求
1.一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于包括以下步驟1)原料前處理將鮮魔芋洗凈晾干表面水分，除去表皮蟲疤及頂芽等雜質(zhì)，去皮，并切塊；2)魔芋皮生物堿提取以乙醇為溶劑提取魔芋皮中的生物堿，提取后廢液回收乙醇， 廢渣備用于沼氣發(fā)酵；3)魔芋塊汽爆按照與魔芋原料1 0.5 1 2重量比加入護色水溶液進行預(yù)浸3s; 將預(yù)浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設(shè)定汽爆壓力為0. 5 2. OMPa，維壓時間為IOs 5min ；然后瞬間釋放壓力，即得到汽爆魔芋原料；4)汽爆魔芋濕法研磨制備魔芋粉汽爆魔芋調(diào)節(jié)水分后，直接加入乙醇為保護劑進行濕法研磨，將粉碎后的汽爆魔芋粗粉過100目篩網(wǎng)，除去水、淀粉和雜質(zhì)后，干燥制備魔芋粗粉；5)濕法研磨廢液綜合利用濕法研磨廢液中主要是乙醇、淀粉、糖和纖維素，回收研磨液中的乙醇，剩下的研磨液中主要是淀粉、糖和纖維素，和步驟幻中回收乙醇后的魔芋皮廢渣合并，用于沼氣發(fā)酵；6)魔芋飛粉綜合利用乙醇超聲提取魔芋飛粉高附加值產(chǎn)品神經(jīng)酰胺，飛粉提取神經(jīng)酰胺后的提取液回收乙醇，剩余提取液中富含淀粉、蛋白質(zhì)和多糖用于沼氣發(fā)酵；7)乙醇回用步驟2)、5)和6)中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保護劑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的魔芋皮中生物堿提取工藝條件為乙醇濃度75%，料液比1 15，提取溫度45°C，提取時間1.證。
3.如權(quán)利要求1所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的魔芋飛粉中神經(jīng)酰胺提取工藝條件為提取溫度60°C、提取時間為35min、料液比為1 4、提取溶劑為95% 乙醇。
4.如權(quán)利要求1所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的沼氣發(fā)酵工藝參數(shù)為100ml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig牛肉膏，調(diào)節(jié)pH至6. 5，于50°C下發(fā)酵， 收集氣體。
5.如權(quán)利要求1所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的魔芋護色液為 100 200ppm的亞硫酸鈉溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的魔芋濕法研磨保護劑為60-70%的乙醇溶液。
7.如權(quán)利要求1所述的一種魔芋綜合利用的方法，其特征在于所述的乙醇回收是在 60°C下進行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮。
全文摘要
針對目前魔芋資源化利用程度低，缺少清潔高效全生物量利用的有效方式的問題，本發(fā)明提供一種魔芋綜合利用的方法，根據(jù)各個組分的物理化學(xué)性質(zhì)特點在汽爆分級基礎(chǔ)上，結(jié)合葡甘露聚糖濕法制備技術(shù)，實現(xiàn)魔芋皮提取生物堿、魔芋塊莖濕法研磨制粉、魔芋飛粉提取神經(jīng)酰胺、研磨廢液發(fā)酵沼氣和乙醇的多聯(lián)產(chǎn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)開發(fā)，既可以提高魔芋資源利用率，降低環(huán)境污染，并實現(xiàn)了魔芋全生物量利用。本發(fā)明具有能耗低、效率高、精粉純度高、且實現(xiàn)了魔芋全生物量清潔高值利用等優(yōu)點。
文檔編號C12P5/02GK102524714SQ201210002239
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者邱衛(wèi)華, 陳洪章 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所