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
技術領域：
本發明屬于食品原料加工領域，特別涉及一種魔芋全生物量綜合利用方法。背景技術：
魔芋是迄今地球上發現的唯一大量含有葡甘聚糖的植物。中國擁有豐富而優質的魔芋資源，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，我國的魔芋產業發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，發展成為目前南方山區農民致富的拳頭經濟作物之一，產品也由當初的單一黑魔芋豆腐到目前的百余種食品，還廣泛應用于醫藥、化工、石油、紡織等行業中，目前魔芋已形成一個新興的朝陽產業。魔芋是我國的特產資源，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。魔芋是重要的經濟作物，原料生產具有產量高，效益明顯的特點。我國魔芋的種植面積約43萬畝，鮮芋年產量約20萬噸。據分析，魔芋塊莖含淀粉1. 46%、蛋白質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，而在魔芋產品的深度開發上尚十分欠缺。其實在魔芋加工成精粉的同時，還會產生魔芋飛粉等副產物。就國內普遍采用的魔芋精粉干法而言，加工會產生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%，按照我國精粉年產量達5000t左右計算，全國年產飛粉1500 2000t。而魔芋飛粉含蛋白質20%左右，淀粉40%左右，還含有生物堿、黃酮類物質、多肽、 神經酰胺等活性物質。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， 因而可作生產無公害地膜和農藥的乳化劑和增效劑；另外，魔芋經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。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。

發明內容發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，本發明提供一種魔芋綜合利用的方法，實現魔芋皮提取生物堿、魔芋塊莖濕法研磨制粉、魔芋飛粉提取神經酰胺、研磨廢液發酵沼氣和乙醇的多聯產生態產業開發，既可以提高魔芋資源利用率，降低環境污染，并實現了魔芋全生物量利用。發明構思
魔芋皮中基本上不含葡甘露聚糖，而生物堿含量較高，通常是當作垃圾丟棄，對土壤產生不良影響；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、 淀粉、脂肪等，制粉產生的副產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%，而魔芋中神經酰胺的含量高達0. 15% 0. 2 %，是神經酰胺常用原料的10倍(如米糠、米胚芽和麩皮等，僅含 0. 01% 0. 02%的神經酰胺)，用來提取神經酰胺不僅可以降低神經酰胺的成本，而且實現魔芋飛粉的高附加值利用，提取神經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酵沼氣。通過上述途徑便可以實現魔芋原料的全生物量清潔高效轉化。本發明的技術方案本發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，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浸:3s ；4)魔芋汽爆將預浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設定汽爆壓力為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節水分后，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，除去水、淀粉和雜質后，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，用于沼氣發酵；7)魔芋飛粉綜合利用乙醇提取魔芋飛粉高附加值產品神經酰胺，飛粉提取神經酰胺后的提取液回收乙醇，剩余提取液中富含淀粉、蛋白質和多糖用于沼氣發酵；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酵工藝參數為100ml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig牛肉膏，調節pH至6. 5，于50°C下發酵，收集氣體；本發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下進行旋轉蒸發濃縮。本發明的優點本發明具有如下優點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，使物料結構破壞。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生破裂，有助于粒子內部的雜質的去除，從而減少魔芋粉的腥臭味。并且汽爆法具有效率高、時間短、能耗低等優勢。2)實現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、多肽類物質、蛋白質等活性成分。本發明根據各個組分的物理化學性質特點在汽爆分級基礎上，結合葡甘露聚糖濕法制備技術，得到了魔芋精粉、神經酰胺、生物堿等高附加值產品，同時也通過生態綜合利用使加工廢棄物及廢液都得到了清潔高效轉化。從而實現了各組分的分級綜合利用。

圖1是本發明的技術方案流程圖。
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，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旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇，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浸3s，將預浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設定汽爆壓力為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；汽爆魔芋調節水分后，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旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇，剩余的固形物用于沼氣發酵；③神經酰胺提取魔芋粉加工中產生的魔芋飛粉，按照料液比1 4加入95%乙醇，在60°C提取30min，提取液用于神經酰胺的分離純化；得到神經酰胺0. 65g ；提取液在 60°C旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇；④沼氣發酵步驟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，用于沼氣發酵；IOOml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，調節PH至6. 5，于50°C下發酵，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，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旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇，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浸3s，將預浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設定汽爆壓力為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；汽爆魔芋調節水分后，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旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇，剩余的固形物用于沼氣發酵；③神經酰胺提取魔芋粉加工中產生的魔芋飛粉，按照料液比1 4加入95%乙醇，在60°C提取30min，提取液用于神經酰胺的分離純化；得到神經酰胺0. 72g ；提取液在 60°C旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇；④沼氣發酵步驟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，用于沼氣發酵；IOOml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，調節PH至6. 5，于50°C下發酵，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，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旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇，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浸3s，將預浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設定汽爆壓力為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；汽爆魔芋調節水分后，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旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇，剩余的固形物用于沼氣發酵；③神經酰胺提取魔芋粉加工中產生的魔芋飛粉，按照料液比1 4加入95%乙醇，在60°C提取30min，提取液用于神經酰胺的分離純化；得到神經酰胺0. 58g ；提取液在 60°C旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇；④沼氣發酵步驟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，用于沼氣發酵；IOOml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，調節PH至6. 5，于50°C下發酵，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，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旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇，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浸3s，將預浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設定汽爆壓力為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；汽爆魔芋調節水分后，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旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇，剩余的固形物用于沼氣發酵；③神經酰胺提取魔芋粉加工中產生的魔芋飛粉，按照料液比1 4加入95%乙醇，在60°C提取30min，提取液用于神經酰胺的分離純化；得到神經酰胺0. 62g ；提取液在 60°C旋轉蒸發真空濃縮回收乙醇；④沼氣發酵步驟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，用于沼氣發酵；IOOml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，調節PH至6. 5，于50°C下發酵，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，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浸3s; 將預浸處理后的魔芋原料置于汽爆罐中，設定汽爆壓力為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節水分后，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，除去水、淀粉和雜質后，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品神經酰胺，飛粉提取神經酰胺后的提取液回收乙醇，剩余提取液中富含淀粉、蛋白質和多糖用于沼氣發酵；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酵工藝參數為100ml魔芋廢渣中加入25ml活性污泥，0. Ig牛肉膏，調節pH至6. 5，于50°C下發酵， 收集氣體。
5.如權利要求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下進行旋轉蒸發濃縮。
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，本發明提供一種魔芋綜合利用的方法，根據各個組分的物理化學性質特點在汽爆分級基礎上，結合葡甘露聚糖濕法制備技術，實現魔芋皮提取生物堿、魔芋塊莖濕法研磨制粉、魔芋飛粉提取神經酰胺、研磨廢液發酵沼氣和乙醇的多聯產生態產業開發，既可以提高魔芋資源利用率，降低環境污染，并實現了魔芋全生物量利用。本發明具有能耗低、效率高、精粉純度高、且實現了魔芋全生物量清潔高值利用等優點。
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 優先權日2012年1月6日
發明者邱衛華, 陳洪章 申請人:中國科學院過程工程研究所