一種利用薯淀粉廢水制備糖和多肽類(lèi)產(chǎn)物的方法與流程

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本發(fā)明涉及糖和多肽的加工方法，具體而言，涉及一種利用薯淀粉廢水制備糖和多肽類(lèi)產(chǎn)物的方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)薯淀粉加工產(chǎn)業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，據(jù)調(diào)查，目前全國(guó)淀粉生產(chǎn)企業(yè)2000多家，薯類(lèi)的年加工總量高達(dá)800多萬(wàn)噸，其中薯淀粉年加工能力達(dá)120多萬(wàn)噸。薯淀粉生產(chǎn)工藝中主要有三種產(chǎn)品：主產(chǎn)品為薯淀粉，副產(chǎn)品為薯渣及生產(chǎn)廢水。其中薯渣的處理工藝非常簡(jiǎn)單且不易造成污染，薯淀粉廢水由于含有大量有機(jī)化合物，如蛋白質(zhì)和糖類(lèi)等，還含有一些淀粉顆粒、纖維及鉀、磷、鈣等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，需經(jīng)過(guò)廢水處理工藝處理后，方可排放。

薯淀粉廢水水質(zhì)成分如下：cod(化學(xué)需氧量)約為：10000-25000mg/l；bod(生化需氧量)約為：5000-12000mg/l；ss(懸浮物)約為：5000-10000mg/l。每年因薯淀粉加工而排放的酸性高濃度有機(jī)廢水(簡(jiǎn)稱(chēng)馬鈴薯淀粉廢水)高達(dá)2000多萬(wàn)噸。薯淀粉廢水主要特點(diǎn)：①有機(jī)物濃度高；②b/c值高，可進(jìn)行生化處理；③呈弱酸性，ph一般在4-6；④季節(jié)性強(qiáng)，主要集中在9-12月份，廢水水溫低。鑒于以上的特點(diǎn)，薯淀粉廢水采用普通的生化法處理的工藝比較復(fù)雜、處理不徹底、處理的成本也相對(duì)較高；造成了薯淀粉廢水中有機(jī)物質(zhì)的流失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用薯淀粉廢水制備糖和多肽類(lèi)產(chǎn)物的方法，其能夠簡(jiǎn)化制備工藝，降低處理成本，回收薯淀粉廢水中的有機(jī)物質(zhì)，提高薯淀粉廢水資源的利用率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提出一種利用薯淀粉廢水制備糖和多肽類(lèi)產(chǎn)物的方法，其包括：

將薯淀粉廢水依次進(jìn)行過(guò)濾、濃縮，得到第一溶液；將第一溶液的ph值調(diào)節(jié)至5.5-7.0，添加中溫淀粉酶升溫后進(jìn)行第一次酶解處理，得到第二溶液；將第二溶液降溫后，加入糖化酶進(jìn)行第二次酶解處理，得到第三溶液；將第三溶液繼續(xù)降溫后調(diào)節(jié)ph值至6.5-7.5，加入中性蛋白酶進(jìn)行第三次酶解處理，得到第四溶液；將第四溶液依次進(jìn)行高溫滅酶、蒸發(fā)濃縮后，進(jìn)行噴霧干燥。

本發(fā)明實(shí)施例的一種利用薯淀粉廢水制備糖和多肽類(lèi)產(chǎn)物的方法的有益效果是：該薯類(lèi)淀粉廢水處理方法簡(jiǎn)單，將薯類(lèi)淀粉廢水依次進(jìn)行過(guò)濾、濃縮，去除廢水中的泥沙及其他大顆粒不溶物得到第一溶液，并對(duì)第一溶液依次進(jìn)行三次酶解處理得到含有小分子物質(zhì)的第四溶液，對(duì)第四溶液進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮、干燥得到回收產(chǎn)物。本發(fā)明利用三次酶解的方法處理薯類(lèi)淀粉廢水，快速有效地降低了廢水中的生化需氧量以及薯淀粉廢水的處理成本，另外，實(shí)現(xiàn)了薯淀粉廢水中有機(jī)物的回收利用。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買(mǎi)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的鍍鎳石墨烯的制備方法進(jìn)行具體說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種利用薯淀粉廢水制備糖和多肽類(lèi)產(chǎn)物的方法，其包括：

s1、將薯淀粉廢水依次進(jìn)行過(guò)濾、濃縮，得到第一溶液。

進(jìn)一步地，薯淀粉廢水經(jīng)過(guò)板框過(guò)濾機(jī)除去廢水中殘留的泥沙及其大顆粒不溶物，得到清液后經(jīng)納濾膜設(shè)備濃縮后得到第一溶液，此時(shí)第一溶液中的固形物的質(zhì)量百分比含量為2-5％。

需要說(shuō)明的是，這里的板框過(guò)濾機(jī)可根據(jù)薯淀粉廢水的濃度、粘度和含渣量對(duì)其濾膜或者濾板層數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到固液分離的效果。另外，納(nf)膜介于反滲透(ro)膜與超濾(uf)膜之間，一般反滲透膜幾乎對(duì)所有的溶質(zhì)都有很高的脫鹽率，但納濾膜只對(duì)特定的溶質(zhì)具有高脫鹽率，選用納濾膜設(shè)備一方面可以脫去低價(jià)態(tài)的無(wú)機(jī)鹽離子截留廢水中的高價(jià)態(tài)的微量元素；另一方面納濾膜設(shè)備能夠截留廢水中的有機(jī)物，例如淀粉、多肽、氨基酸等，從而進(jìn)一步提高了廢水中有機(jī)物和微量元素的回收率。

s2、將第一溶液的ph值調(diào)節(jié)至5.5-7.0，添加中溫淀粉酶升溫后進(jìn)行第一次酶解處理，得到第二溶液。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所提供的實(shí)施例是通過(guò)8-12mol/l的氫氧化鈉溶液來(lái)調(diào)節(jié)第一溶液的ph值。需要說(shuō)明的是，薯淀粉廢水酸性過(guò)強(qiáng)，不利于后續(xù)的酶解處理，因此需要適當(dāng)調(diào)節(jié)第一溶液的ph值。另外，氫氧化鈉溶液的濃度范圍不限于此，亦可選用其他濃度范圍的氫氧化鈉溶液。此外亦可以選用其它類(lèi)型堿性溶液，如碳酸鈉溶液、氫氧化鉀溶液等，已達(dá)到調(diào)節(jié)第一溶液的ph值為目的。

進(jìn)一步地，中溫淀粉酶的用量為薯淀粉廢水重量的0.01-0.1‰，第一次酶解處理的溫度在80-90℃，時(shí)間為0.5-2h。一般來(lái)講，薯淀粉廢水中淀粉的含量為2-5％，而中溫淀粉酶的用量是根據(jù)薯淀粉廢水中淀粉的含量范圍來(lái)進(jìn)行計(jì)算，如此可以保證中溫淀粉酶在一定時(shí)間內(nèi)與底物的反應(yīng)更為徹底，另一方面節(jié)約廢水處理的成本。中溫淀粉酶，又名中溫α淀粉酶，能水解淀粉、可溶性糊精等物質(zhì)，并可使糊化淀粉的粘度迅速下降，水解生成糊精及少量葡萄糖和麥芽糖等。需要說(shuō)明的是，這里選用的中溫淀粉酶，其酶活單位為2000u/g，也可選用3000u/g，4000u/g，6000u/g酶活單位的中溫淀粉酶，此外也可選用相應(yīng)規(guī)格的中溫淀粉酶液，這些中位淀粉酶具體用量根據(jù)薯淀粉廢水中的淀粉含量來(lái)計(jì)算。

s3、將第二溶液降溫后，加入糖化酶進(jìn)行第二次酶解處理，第二次酶解處理的得到第三溶液。進(jìn)一步地，糖化酶的用量為薯淀粉廢水重量的0.005-0.1‰，第二次酶解處理的溫度在50-65℃，時(shí)間為1-2h。

糖化酶又稱(chēng)葡糖糖淀粉酶，學(xué)名為α-1,4-葡萄糖水解酶(α-1,4-glucanglucohydrolace)。糖化酶能把淀粉從非還原性未端水解α-1,4葡萄糖苷鍵產(chǎn)生葡萄糖，也能緩慢水解α-1,6葡萄糖苷鍵，轉(zhuǎn)化為葡萄糖。同時(shí)也能水解糊精，糖原的非還原末端釋放β-d-葡萄糖。第二溶液中含有大量的糊精以及未被轉(zhuǎn)化的淀粉，加入糖化酶對(duì)第二溶液進(jìn)行酶解，可將糊精和淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。需要說(shuō)明的是，薯淀粉廢水中的糊精和未被轉(zhuǎn)化的淀粉根據(jù)淀粉含量計(jì)算，此外糖化酶的最適溫度在50-65℃，使其在較短時(shí)間內(nèi)充分與底物反應(yīng)。另外，這里選用的是酶活單位為100000u/ml的糖化酶液，也可選用酶活單位為200000u/ml(u/g)或260000u/ml(u/g)的糖化酶，具體用量可根據(jù)薯淀粉廢水中的淀粉含量計(jì)算。

s4、將第三溶液繼續(xù)降溫后調(diào)節(jié)ph值至6.5-7.5，加入中性蛋白酶進(jìn)行第三次酶解處理，得到第四溶液。進(jìn)一步地，中性蛋白酶的用量為薯淀粉廢水重量的0.02-0.1‰，第三次酶解處理的溫度在50-60℃，時(shí)間在2-4h。

薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)的含量為0.2-0.5％，蛋白質(zhì)的具體重量可以根據(jù)薯淀粉廢水的重量進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)中性蛋白酶的酶活單位計(jì)算其用量，并在中性蛋白酶的最適溫度進(jìn)行反應(yīng)，在保證反應(yīng)效率的同時(shí)控制中性蛋白酶的用量。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所提供的實(shí)施例是通過(guò)8-12mol/l的氫氧化鈉溶液來(lái)調(diào)節(jié)第三溶液的ph值。需要說(shuō)明的是，葡萄糖溶液為酸性，不利于后續(xù)的中性蛋白酶進(jìn)行酶解處理，因此需要適當(dāng)調(diào)節(jié)第三溶液的ph值。另外，氫氧化鈉溶液的濃度范圍不限于此，亦可選用其他濃度范圍的氫氧化鈉溶液。此外亦可以選用其它類(lèi)型堿性溶液，如碳酸鈉溶液、氫氧化鉀溶液等，已達(dá)到調(diào)節(jié)第三溶液的ph值為目的。

中性蛋白酶能一定的溫度和ph條件下，將第三溶液中的大分子蛋白質(zhì)水解多肽和氨基酸等產(chǎn)物，從而便于第三溶液中的有機(jī)物的回收和利用。需要說(shuō)明的是，這里的選用的是酶活單位為50000u/g的中性蛋白酶，也可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)選擇不同酶活單位的中性蛋白酶，其具體用量根據(jù)薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)的含量計(jì)算。

將第四溶液依次進(jìn)行高溫滅酶、蒸發(fā)濃縮后，進(jìn)行噴霧干燥。具體地，第四溶液升溫至95-100℃并維持0.3-1h，使得之前加入的中溫淀粉酶、糖化酶以及中性蛋白酶失去活性，再將滅酶之后的第四溶液泵入降膜式多效蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮，至固形物的質(zhì)量百分比含量為20-30％，再將其通入噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧干燥。酶在高溫下會(huì)失去活性，因此在獲得產(chǎn)物之前將酶解處理的中溫淀粉酶、糖化酶以及中性蛋白酶失活，從而保證后續(xù)產(chǎn)物的質(zhì)量。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1