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1、(10)申请公布号 CN 102524714 A (43)申请公布日 2012.07.04 CN 102524714 A *CN102524714A* (21)申请号 201210002239.3 (22)申请日 2012.01.06 A23L 1/2165(2006.01) C07G 5/00(2006.01) C07G 99/00(2009.01) C12P 5/02(2006.01) (71)申请人 中国科学院过程工程研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村北二条 1 号 (72)发明人 陈洪章 邱卫华 (54) 发明名称 一种魔芋综合利用的方法 (57) 摘要 针对目前魔芋资源化。
2、利用程度低， 缺少清洁 高效全生物量利用的有效方式的问题， 本发明提 供一种魔芋综合利用的方法， 根据各个组分的物 理化学性质特点在汽爆分级基础上， 结合葡甘露 聚糖湿法制备技术， 实现魔芋皮提取生物碱、 魔芋 块茎湿法研磨制粉、 魔芋飞粉提取神经酰胺、 研磨 废液发酵沼气和乙醇的多联产生态产业开发， 既 可以提高魔芋资源利用率， 降低环境污染， 并实现 了魔芋全生物量利用。本发明具有能耗低、 效率 高、 精粉纯度高、 且实现了魔芋全生物量清洁高值 利用等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请。
3、 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于包括以下步骤 ： 1) 原料前处理 ： 将鲜魔芋洗净晾干表面水分， 除去表皮虫疤及顶芽等杂质， 去皮， 并切 块 ； 2) 魔芋皮生物碱提取 ： 以乙醇为溶剂提取魔芋皮中的生物碱， 提取后废液回收乙醇， 废渣备用于沼气发酵 ； 3)魔芋块汽爆 ： 按照与魔芋原料10.512重量比加入护色水溶液进行预浸3s ； 将预浸处理后的魔芋原料置于汽爆罐中， 设定汽爆压力为0.52.0MPa， 维压时间为10s 5min ； 然后瞬间释放压力， 即得到汽爆魔芋原料 ； 4) 汽爆魔芋湿法研磨制备魔。
4、芋粉 ： 汽爆魔芋调节水分后， 直接加入乙醇为保护剂进行 湿法研磨， 将粉碎后的汽爆魔芋粗粉过 100 目筛网， 除去水、 淀粉和杂质后， 干燥制备魔芋 粗粉 ； 5) 湿法研磨废液综合利用 ： 湿法研磨废液中主要是乙醇、 淀粉、 糖和纤维素， 回收研磨 液中的乙醇， 剩下的研磨液中主要是淀粉、 糖和纤维素， 和步骤 2) 中回收乙醇后的魔芋皮 废渣合并， 用于沼气发酵 ； 6) 魔芋飞粉综合利用 ： 乙醇超声提取魔芋飞粉高附加值产品神经酰胺， 飞粉提取神经 酰胺后的提取液回收乙醇， 剩余提取液中富含淀粉、 蛋白质和多糖用于沼气发酵 ； 7) 乙醇回用 ： 步骤 2)、 5) 和 6) 中回收。
5、的乙醇可用做魔芋精粉研磨保护剂。 2. 如权利要求 1 所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的魔芋皮中生物碱 提取工艺条件为 ： 乙醇浓度 75， 料液比 1 15， 提取温度 45， 提取时间 1.5h。 3. 如权利要求 1 所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的魔芋飞粉中神经 酰胺提取工艺条件为 ： 提取温度60、 提取时间为35min、 料液比为14、 提取溶剂为95 乙醇。 4. 如权利要求 1 所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的沼气发酵工艺参 数为 ： 100ml 魔芋废渣中加入 25ml 活性污泥， 0.1g 牛肉膏， 调节 pH 至 6.5， 。
6、于 50下发酵， 收集气体。 5. 如权利要求 1 所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的魔芋护色液为 100 200ppm 的亚硫酸钠溶液。 6. 如权利要求 1 所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的魔芋湿法研磨保 护剂为 60-70的乙醇溶液。 7. 如权利要求 1 所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的乙醇回收是在 60下进行旋转蒸发浓缩。 权 利 要 求 书 CN 102524714 A 2 1/5 页 3 一种魔芋综合利用的方法 【技术领域】 0001 本发明属于食品原料加工领域， 特别涉及一种魔芋全生物量综合利用方法。 【背景技术】 0002 魔芋是。
7、迄今地球上发现的唯一大量含有葡甘聚糖的植物。 中国拥有丰富而优质的 魔芋资源， 早在 1700 余年前即有栽培魔芋的记载， 但直到 20 世纪 80 年代初期， 其研究利用 几乎为空白。但随后的 20 多年， 我国的魔芋产业发生了翻天覆地的变化。如今我国魔芋已 由一个自生自灭的小蔬菜作物， 发展成为目前南方山区农民致富的拳头经济作物之一， 产 品也由当初的单一黑魔芋豆腐到目前的百余种食品， 还广泛应用于医药、 化工、 石油、 纺织 等行业中， 目前魔芋已形成一个新兴的朝阳产业。 0003 魔芋是我国的特产资源， 我国约有 20 多个品种， 其主要分布在长江流域以南的湖 北、 湖南、 四川、 云。
8、南、 贵州、 江西、 安徽、 广西和台湾等地。 魔芋是重要的经济作物， 原料生产 具有产量高， 效益明显的特点。我国魔芋的种植面积约 43 万亩， 鲜芋年产量约 20 万吨。据 分析， 魔芋块茎含淀粉 1.46、 蛋白质 2.56、 脂肪 0.13、 葡甘露聚糖 64.78、 还原糖 11.61、 纤维素 11.43、 灰分 3.76、 水分 17.76， 还含有多种维生素和生物碱 1 2。 0004 目前我国只重视魔芋精粉出口带来的效益， 而在魔芋产品的深度开发上尚十分欠 缺。 其实在魔芋加工成精粉的同时， 还会产生魔芋飞粉等副产物。 就国内普遍采用的魔芋精 粉干法而言， 加工会产生 10 。
9、20的皮、 废渣等下脚料， 其中魔芋皮占主要部分， 由于这 些下脚料具有刺鼻的辛辣味， 对植物的生长、 发育具有较强的抑制和伤害作用， 因此， 目前 均将其作为垃圾处理。 在魔芋精粉加工过程中还会产生重量轻、 颗粒小的粉末， 称为魔芋飞 粉， 占精粉的 30 40， 按照我国精粉年产量达 5000t 左右计算， 全国年产飞粉 1500 2000t。而魔芋飞粉含蛋白质 20左右， 淀粉 40左右， 还含有生物碱、 黄酮类物质、 多肽、 神经酰胺等活性物质。其中生物碱对许多害虫和菌类具有明显的抑制、 忌避和毒杀作用， 因而可作生产无公害地膜和农药的乳化剂和增效剂 ； 另外， 魔芋经加工可分理出桦木。
10、酸、 - 谷甾醇、 蜂花烷、 木糖以及胡萝卜素、 抗坏血酸等多种物质。但是， 目前魔芋飞粉大多以 低价饲料或作为干燥剂出售， 利用价值极低。 因此， 要提高魔芋的附加值必须探索新的资源 利用途径。 【发明内容】 0005 【发明目的】 0006 针对目前魔芋资源化利用程度低， 缺少清洁高效全生物量利用的有效方式的问 题， 本发明提供一种魔芋综合利用的方法， 实现魔芋皮提取生物碱、 魔芋块茎湿法研磨制 粉、 魔芋飞粉提取神经酰胺、 研磨废液发酵沼气和乙醇的多联产生态产业开发， 既可以提高 魔芋资源利用率， 降低环境污染， 并实现了魔芋全生物量利用。 0007 【发明构思】 说 明 书 CN 10。
11、2524714 A 3 2/5 页 4 0008 魔芋皮中基本上不含葡甘露聚糖， 而生物碱含量较高， 通常是当作垃圾丢弃， 对 土壤产生不良影响 ； 魔芋块茎中葡甘露聚糖含量大于 60， 其次纤维素、 还原糖、 蛋白质、 淀粉、 脂肪等， 制粉产生的副产物主要是湿法研磨废液、 魔芋飞粉等， 其中湿法研磨废液中 主要是未提取的葡甘露聚糖、 乙醇、 淀粉、 纤维素和还原糖等， 回收乙醇后剩余的液体是发 酵沼气的良好原料 ； 魔芋飞粉资源量大， 能占精粉的 30 40， 而魔芋中神经酰胺的 含量高达 0.15 0.2， 是神经酰胺常用原料的 10 倍 ( 如米糠、 米胚芽和麸皮等， 仅含 0.01 。
12、0.02的神经酰胺 )， 用来提取神经酰胺不仅可以降低神经酰胺的成本， 而且实 现魔芋飞粉的高附加值利用， 提取神经酰胺后的废液同样可以回收乙醇， 回收乙醇后的废 液也可以用于发酵沼气。通过上述途径便可以实现魔芋原料的全生物量清洁高效转化。 0009 【本发明的技术方案】 0010 本发明所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于包括以下步骤 ： 0011 1) 原料前处理 ： 将鲜魔芋洗净晾干表面水分， 除去表皮虫疤及顶芽等杂质， 去皮， 并切块 ； 0012 2) 魔芋皮生物碱提取 ： 采用乙醇法提取魔芋皮中的生物碱， 提取后废液回收乙 醇， 废渣与回收乙醇后的湿法研磨废液混合， 用于沼气。
13、发酵 ； 0013 3) 魔芋块护色 ： 按照与魔芋原料 1 0.5 1 2 重量比加入护色水溶液进行预 浸 3s ； 0014 4) 魔芋汽爆 ： 将预浸处理后的魔芋原料置于汽爆罐中， 设定汽爆压力为 0.5 2.0MPa， 维压时间为 10s 5min ； 然后瞬间释放压力， 即得到汽爆魔芋原料 ； 0015 5) 汽爆魔芋湿法研磨制备魔芋粉 ： 汽爆魔芋调节水分后， 直接加入保护剂进行湿 法研磨、 将粉碎后的汽爆魔芋粗粉过 100 目筛网， 除去水、 淀粉和杂质后， 干燥制备魔芋粗 粉 ； 0016 6) 湿法研磨废液综合利用 ： 湿法研磨废液中主要是乙醇、 淀粉、 糖和纤维素， 回收 。
14、研磨液中的乙醇， 剩下的研磨液中主要是淀粉、 糖和纤维素， 和步骤 2) 中回收乙醇后的魔 芋皮废渣合并， 用于沼气发酵 ； 0017 7) 魔芋飞粉综合利用 ： 乙醇提取魔芋飞粉高附加值产品神经酰胺， 飞粉提取神经 酰胺后的提取液回收乙醇， 剩余提取液中富含淀粉、 蛋白质和多糖用于沼气发酵 ； 0018 8) 乙醇回用 ： 步骤 2)、 6) 和 7) 中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保护剂。 0019 本发明所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的魔芋皮中生物碱提取 工艺条件为 ： 乙醇浓度 75， 魔芋皮与乙醇的料液重量体积比为 1 15， 提取温度 45， 提 取时间 1.5h。。
15、 0020 本发明所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的魔芋飞粉中神经酰胺 提取工艺条件为 ： 提取温度 60、 提取时间为 35min、 魔芋飞粉与乙醇的料液重量体积比为 1 4、 提取溶剂为 95乙醇。 0021 本发明所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的沼气发酵工艺参数 为 ： 100ml 魔芋废渣中加入 25ml 活性污泥， 0.1g 牛肉膏， 调节 pH 至 6.5， 于 50下发酵， 收 集气体 ； 0022 本发明所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的魔芋护色液为 100 200ppm 的亚硫酸钠溶液。 说 明 书 CN 102524714 A 4。
16、 3/5 页 5 0023 本发明所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的魔芋湿法研磨保护剂 为 50-70乙醇。 0024 本发明所述的一种魔芋综合利用的方法， 其特征在于所述的乙醇回收是在 60下 进行旋转蒸发浓缩。 0025 【本发明的优点】 0026 本发明具有如下优点 ： 0027 1) 能耗低、 效率高、 精粉纯度高。蒸汽爆破是先使用高温蒸汽处理物料， 然后快速 泄压， 使物料结构破坏。汽爆处理既适用于干魔芋又适用于鲜魔芋。汽爆过程中魔芋主要 收到两种作用， 一个是机械的撕裂作用， 破坏魔芋粉粒细胞壁， 使得得到的葡甘聚糖粒子细 胞壁发生破裂， 有助于粒子内部的杂质的去除，。
17、 从而减少魔芋粉的腥臭味。 并且汽爆法具有 效率高、 时间短、 能耗低等优势。 0028 2) 实现了魔芋全生物量清洁高值利用。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、 粗纤维及黄酮类物质、 多肽类物质、 蛋白质等活性成分。本发明根 据各个组分的物理化学性质特点在汽爆分级基础上， 结合葡甘露聚糖湿法制备技术， 得到 了魔芋精粉、 神经酰胺、 生物碱等高附加值产品， 同时也通过生态综合利用使加工废弃物及 废液都得到了清洁高效转化。从而实现了各组分的分级综合利用。 【附图说明】 0029 图 1 是本发明的技术方案流程图。 【具体实施方式】 0030 实施例 1 0031 魔。
18、芋前处理及魔芋皮生物碱提取 ： 400g 鲜魔芋洗净晾干表面水分， 除去表皮虫 疤及顶芽等杂质， 去皮， 得到皮 66g。去皮后的鲜魔芋切块备用。魔芋皮加入 75乙醇， 添 加量为料液比 1 15， 提取温度 45， 提取时间 1.5h 后， 离心分离提取液和提取渣。提取 液分离提纯生物碱， 得到 0.168g 生物碱 ； 提取液 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇， 提取渣 备用。 0032 汽爆魔芋湿法研磨制备魔芋粉 ： 切块的鲜魔芋按照与魔芋原料 1 0.5 重量 比加入 100ppm 亚硫酸盐水溶液进行预浸 3s， 将预浸处理后的魔芋原料置于汽爆罐中， 设 定汽爆压力为 0.5MPa， 维压。
19、时间为 60s ； 然后瞬间释放压力， 即得到汽爆魔芋原料 ； 汽爆魔 芋调节水分后， 直接加入 60乙醇进行湿法研磨、 干燥制备魔芋粗粉 33.5g， 葡甘聚糖含量 77.4 ； 湿法研磨废液提取液 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇， 剩余的固形物用于沼气发 酵 ； 0033 神经酰胺提取 ： 魔芋粉加工中产生的魔芋飞粉， 按照料液比 1 4 加入 95乙 醇， 在 60提取 30min， 提取液用于神经酰胺的分离纯化 ； 得到神经酰胺 0.65g ； 提取液在 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇 ； 0034 沼气发酵 ： 步骤提取渣与步骤提取生物碱后的魔芋皮渣和步骤湿法研磨 废液回收乙醇后的固形物。
20、混合， 用于沼气发酵 ； 100ml 魔芋废渣中加入 25ml 活性污泥， 0.1g 牛肉膏， 调节 pH 至 6.5， 于 50下发酵， 收集气体。 说 明 书 CN 102524714 A 5 4/5 页 6 0035 乙醇回用 ： 步骤、 、 中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保护剂。 0036 实施例 2 0037 魔芋前处理及魔芋皮生物碱提取 ： 400g 鲜魔芋洗净晾干表面水分， 除去表皮虫 疤及顶芽等杂质， 去皮， 得到皮 66g。去皮后的鲜魔芋切块备用。魔芋皮加入 75乙醇， 添 加量为料液比 1 15， 提取温度 45， 提取时间 1.5h 后， 离心分离提取液和提取渣。提取 液。
21、分离提纯生物碱， 得到 0.168g 生物碱 ； 提取液 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇， 提取渣 备用。 0038 汽爆魔芋湿法研磨制备魔芋粉 ： 切块的鲜魔芋按照与魔芋原料 1 1 重量比加 入 200ppm 亚硫酸盐水溶液进行预浸 3s， 将预浸处理后的魔芋原料置于汽爆罐中， 设定汽爆 压力为 0.8MPa， 维压时间为 2min ； 然后瞬间释放压力， 即得到汽爆魔芋原料 ； 汽爆魔芋调节 水分后， 直接加入70乙醇进行湿法研磨、 干燥制备魔芋粗粉36.8g， 葡甘聚糖含量84.6； 湿法研磨废液提取液 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇， 剩余的固形物用于沼气发酵 ； 0039 神经酰胺提取。
22、 ： 魔芋粉加工中产生的魔芋飞粉， 按照料液比 1 4 加入 95乙 醇， 在 60提取 30min， 提取液用于神经酰胺的分离纯化 ； 得到神经酰胺 0.72g ； 提取液在 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇 ； 0040 沼气发酵 ： 步骤提取渣与步骤提取生物碱后的魔芋皮渣和步骤湿法研磨 废液回收乙醇后的固形物混合， 用于沼气发酵 ； 100ml 魔芋废渣中加入 25ml 活性污泥， 0.1g 牛肉膏， 调节 pH 至 6.5， 于 50下发酵， 收集气体。 0041 乙醇回用 ： 步骤、 、 中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保护剂。 0042 实施例 3 0043 魔芋前处理及魔芋皮生物碱提取。
23、 ： 400g 鲜魔芋洗净晾干表面水分， 除去表皮虫 疤及顶芽等杂质， 去皮， 得到皮 66g。去皮后的鲜魔芋切块备用。魔芋皮加入 75乙醇， 添 加量为料液比 1 15， 提取温度 45， 提取时间 1.5h 后， 离心分离提取液和提取渣。提取 液分离提纯生物碱， 得到 0.168g 生物碱 ； 提取液 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇， 提取渣 备用。 0044 汽爆魔芋湿法研磨制备魔芋粉 ： 切块的鲜魔芋按照与魔芋原料 1 2 重量比加 入 100ppm 亚硫酸盐水溶液进行预浸 3s， 将预浸处理后的魔芋原料置于汽爆罐中， 设定汽爆 压力为 2.0MPa， 维压时间为 5min ； 然后瞬间。
24、释放压力， 即得到汽爆魔芋原料 ； 汽爆魔芋调节 水分后， 直接加入70乙醇进行湿法研磨、 干燥制备魔芋粗粉34.6g， 葡甘聚糖含量72.1； 湿法研磨废液提取液 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇， 剩余的固形物用于沼气发酵 ； 0045 神经酰胺提取 ： 魔芋粉加工中产生的魔芋飞粉， 按照料液比 1 4 加入 95乙 醇， 在 60提取 30min， 提取液用于神经酰胺的分离纯化 ； 得到神经酰胺 0.58g ； 提取液在 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇 ； 0046 沼气发酵 ： 步骤提取渣与步骤提取生物碱后的魔芋皮渣和步骤湿法研磨 废液回收乙醇后的固形物混合， 用于沼气发酵 ； 100ml 。
25、魔芋废渣中加入 25ml 活性污泥， 0.1g 牛肉膏， 调节 pH 至 6.5， 于 50下发酵， 收集气体。 0047 乙醇回用 ： 步骤、 、 中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保护剂。 0048 实施例 4 0049 魔芋前处理及魔芋皮生物碱提取 ： 400g 鲜魔芋洗净晾干表面水分， 除去表皮虫 说 明 书 CN 102524714 A 6 5/5 页 7 疤及顶芽等杂质， 去皮， 得到皮 66g。去皮后的鲜魔芋切块备用。魔芋皮加入 75乙醇， 添 加量为料液比 1 15， 提取温度 45， 提取时间 1.5h 后， 离心分离提取液和提取渣。提取 液分离提纯生物碱， 得到 0.168g 。
26、生物碱 ； 提取液 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇， 提取渣 备用。 0050 汽爆魔芋湿法研磨制备魔芋粉 ： 切块的鲜魔芋按照与魔芋原料 1 1 重量比加 入 200ppm 亚硫酸盐水溶液进行预浸 3s， 将预浸处理后的魔芋原料置于汽爆罐中， 设定汽爆 压力为 1.5MPa， 维压时间为 2min ； 然后瞬间释放压力， 即得到汽爆魔芋原料 ； 汽爆魔芋调节 水分后， 直接加入70乙醇进行湿法研磨、 干燥制备魔芋粗粉37.4g， 葡甘聚糖含量82.1； 湿法研磨废液提取液 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇， 剩余的固形物用于沼气发酵 ； 0051 神经酰胺提取 ： 魔芋粉加工中产生的魔芋飞粉， 按。
27、照料液比 1 4 加入 95乙 醇， 在 60提取 30min， 提取液用于神经酰胺的分离纯化 ； 得到神经酰胺 0.62g ； 提取液在 60旋转蒸发真空浓缩回收乙醇 ； 0052 沼气发酵 ： 步骤提取渣与步骤提取生物碱后的魔芋皮渣和步骤湿法研磨 废液回收乙醇后的固形物混合， 用于沼气发酵 ； 100ml 魔芋废渣中加入 25ml 活性污泥， 0.1g 牛肉膏， 调节 pH 至 6.5， 于 50下发酵， 收集气体。 0053 乙醇回用 ： 步骤、 、 中回收的乙醇可用做魔芋精粉研磨保护剂。 说 明 书 CN 102524714 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102524714 A 8 。