利用果树枝、果皮（渣）生产膳食纤维并联产果胶的方法 |
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| 申请号 | CN201610851996.6 | 申请日 | 2016-09-27 | 公开(公告)号 | CN106519066A | 公开(公告)日 | 2017-03-22 |
| 申请人 | 济南米铎碳新能源科技有限公司; | 发明人 | 曹吉祥; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种利用果树枝、 果皮 （渣）生产膳食 纤维 并联产果胶的方法，属于 生物 技术领域。本发明秉承“多层级分离、多层次利用”的 生物质 综合利用的原则，将果枝、果皮、果渣中的主要组份膳食 纤维素 、果胶、半纤维素、木质素等成功分离、精炼出来，且所获得的膳食纤维素、果胶、半纤维素、木质素提取率高、完整性好、 质量 高；为果枝、果皮、果渣的高附加值开发利用奠定了 基础 。虽然本发明也利用了 现有技术 中的汽爆分离技术，但是本发明工艺中采用了低温、高压惰性气体提供）条件，并应用了特殊的生物酶，保证了本发明对果枝、果皮和果渣利用的高效率、高质量、高收益。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用果树枝、果皮（渣）生产膳食纤维并联产果胶的方法，其特征在于，包括步骤： |
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| 说明书全文 | 利用果树枝、果皮（渣）生产膳食纤维并联产果胶的方法技术领域背景技术[0002] 随着我国林业的发展，果树种植面积越来越大。据统计，种植面积已近2万公顷，果品总产量将近2亿吨；因而相应的果品深加工业，如果汁等，也发展壮大起来。果树修剪下来的枝丫材，每年都堆在果园旁，无法利用；果汁厂果品榨汁后剩余的果渣、果皮等，被随意的处理用作饲料或肥料。因此，我们每年只关注作物秸秆的浪费与污染，实际上，果枝、果皮、果渣等的浪费、污染同样非常严重。 [0003] 果枝、果皮、果渣中含有丰富的纤维、果胶等高附加值成份，将这些成份分离、精炼出来，不仅可以创造极大的经济价值，也同时可以避免环境污染和资源浪费。 发明内容[0004] 为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种利用果树枝、果皮（渣）生产膳食纤维并联产果胶的方法。 [0005] 本发明的技术方案为：一种利用果树枝、果皮（渣）生产膳食纤维并联产果胶的方法，包括步骤： A半纤维素的制备 A1）果树枝、果皮或果渣烘干并粉碎后移入蒸煮锅，加入果树枝、果皮或果渣质量1-20倍的水，加入碱至碱液浓度为1%-10%，通蒸汽升温至60-100℃后停止通蒸汽，通入惰性气体，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性向蒸煮锅中通入蒸汽以及惰性气体，以维持蒸煮锅内温度为60-100℃、压力为0.5-1MPa，保温保压10-120分钟后喷放； A2）将步骤1）所得喷放浆状物转移至研磨磨中研磨； A3）固液分离，得滤渣一和滤液一； A4）滤液一中加入滤液一1-10倍体积的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全； A5）分离沉淀与上清，得滤渣二和滤液二； A6）滤渣二采用稀碱液溶解，然后加入稀碱液1-10倍体积的乙醇，待沉淀完全后，分离沉淀与上清，如此重复操作1-5次，得滤渣三和滤液三； A7）滤渣三经干燥、粉碎即得半纤维素成品。 [0006] B木质素的制备B1）将滤渣一置于蒸煮锅，加入滤渣一1-20倍质量的水，通入惰性气体，使滤渣均匀分布在水中；然后加入复合蛋白酶，间歇1-3分钟，通入惰性气体，酶解10-80分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，酶解10-80分钟；然后通入蒸汽升温至60-70℃，保温2-20分钟灭活酶的活性；所述复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃； B2）灭酶后，向蒸煮锅中加入乙醇至乙醇的质量分数为30%-80%，然后间歇性地通入水蒸汽和惰性气体，以维持蒸煮锅内温度为80-120℃、压力为0.5-2 MPa，保温保压60-120分钟后喷放； B3）步骤B2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣四和滤液四；滤渣四采用40%-90%的乙醇洗涤，乙醇洗液与滤液四合并，得合并液一； B4）合并液一蒸发浓缩，得木质素粗品；木质素粗品用水洗涤后经干燥、粉碎得木质素成品。 [0007] C膳食纤维的制备C1）将滤渣四置于提取罐，加入滤渣四3-30倍的水，搅匀后加入稀酸，调节pH至1-5，通入水蒸汽，温度升至30-100℃后停止通水蒸汽，接着通入惰性气体，排净罐内空气后封口； 间歇性地通入水蒸汽和惰性气体，以维持罐内温度为30-100℃，并使物料在罐内均匀分布，保温抽提30-300分钟； C2）抽提完毕后，将提取罐内的物质进行固液分离，得滤渣五和滤液五； C3）滤渣五加入漂白罐中，加入滤渣五1-10倍的水，搅匀后加入双氧水至双氧水的浓度为1%-5%，升温至50-80℃，保温10-120分钟； C4）固液分离，并用水洗涤滤渣，得滤渣六和滤液六； C5）滤渣六经干燥、粉碎得膳食纤维成品。 [0008] D果胶的制备D1）滤液五经脱色、过滤得脱色滤液五； D2）向脱色滤液五中加入脱色滤液五1-10倍体积的含盐酸的乙醇至乙醇的质量分数为 30%-80%，搅拌均匀后，静置20-100分钟，固液分离得滤渣七和滤液七； D3）用稀酸溶解滤渣七，重复步骤D1）和D2），最后所得固体即为纯化后的果胶； D4）步骤D3）所得纯化后的果胶经干燥、粉碎即得果胶成品。 [0010] 作为优选方案，步骤B1）中，所述微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株。 [0011] 进一步的，选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。采用该方法获得的常温型α-淀粉酶，在常温下即可高效酶解淀粉，既降低了能耗，又避免了副反应的发生。 [0012] 作为优选方案，所述复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1:1-3；所述复合蛋白酶的加入量满足每千克干基滤渣一400-800U，所述常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基滤渣一300-700U。 [0014] 作为优选方案，所述惰性气体为氮气、氦气或氩气。 [0016] 作为优选方案，步骤D2）含盐酸的乙醇中，乙醇的体积分数为95%，盐酸的浓度为0.5mol/L。 [0018] 本发明的有益效果为：本发明秉承“多层级分离、多层次利用”的生物质综合利用的原则，将果枝、果皮、果渣中的主要组份膳食纤维素、果胶、半纤维素、木质素等成功分离、精炼出来，且所获得的膳食纤维素、果胶、半纤维素、木质素提取率高、完整性好、质量高；为果枝、果皮、果渣的高附加值开发利用奠定了基础。 [0019] 虽然本发明也利用了现有技术中的汽爆分离技术，但是本发明工艺中采用了低温、高压（惰性气体提供）条件，并应用了特殊的生物酶，保证了本发明对果枝、果皮和果渣利用的高效率、高质量、高收益。 具体实施方式[0020] 实施例1一种利用果树枝、果皮（渣）生产膳食纤维并联产果胶的方法，包括步骤： A半纤维素的制备 A1）苹果树枝去杂、切片、烘干（灭活果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶）并粉碎后加入蒸煮锅，加入苹果树枝质量10倍的水，加入氨水至碱液浓度为4%，通蒸汽升温至90℃后停止通蒸汽，通入氮气，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性向蒸煮锅中通入蒸汽以及氮气，以维持蒸煮锅内温度为 93℃、压力为0.8MPa，保温保压70分钟后喷放。 [0021] 该步骤用稀碱提取半纤维素；采用较低蒸煮温度（93℃）、较高锅内压力（0.8MPa）以及惰性气体环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素、果胶等组份避免高温、有氧条件下的分解、氧化、剥皮、酯化等反应，对保证分子基团的完整性以及产品质量作用明显；较高压力（0.8MPa）保证了碱液对苹果枝细胞壁间的有效渗透及大分子的溶出。 [0022] A2）将步骤1）所得喷放浆状物转移至盘磨中研磨20分钟。用机械法破解大分子之间的部分化学连接键，进一步增加各物质的得率。 [0023] A3）固液分离，得滤渣一和滤液一。滤渣一即为含有纤维素、木质素、果胶等成分的浆料；滤液一则为半纤维素粗液。 [0024] A4）滤液一中加入滤液一4倍体积的95%的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全。 [0025] A5）分离沉淀与上清，得滤渣二和滤液二。 [0026] A6）滤渣二采用稀氨水溶解，然后加入稀氨水5倍体积的95%的乙醇，待沉淀完全后，分离沉淀与上清，如此重复操作3次，卧螺离心分离得滤渣三和滤液三。 [0027] 步骤A4）、A5）、A6）为半纤维素的纯化步骤。步骤A4）醇沉所得滤渣二主要为半纤维素粗品，滤液二中主要为乙醇和滤液一中的水相，滤液二中的乙醇全部回收再利用；步骤A6）进行纯化，将所得半纤维素粗品再次溶解后重新醇沉，该过程中所用的乙醇也全部回收再利用。 [0028] A7）滤渣三经喷雾干燥（出口温度115℃）、粉碎即得半纤维素成品。经检测，本实施例中苹果枝所得半纤维素的质量为干基苹果枝质量的18.4%，纯度为96.7%。 [0029] B木质素的制备B1）将滤渣一置于蒸煮锅，加入滤渣一10倍质量的水，通入氮气，使滤渣均匀分布在水中；然后加入复合蛋白酶（500U/Kg干基滤渣一），间歇1分钟，通入氮气，酶解40分钟；随后加入常温型α-淀粉酶（400U/Kg干基滤渣一），酶解30分钟；然后通入蒸汽升温至65℃，保温10分钟灭活酶的活性。 [0030] 其中，复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成，复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1:1；该复合蛋白酶可以在常温下高效水解蛋白质。 [0031] 常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶；微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为900W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复30次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株。选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得常温型α-淀粉酶；常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求，同时极大减少了副反应的发生；此处用酶法可以柔和地将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等进入滤液中，从而成功脱除蛋白质和淀粉；以保证木质素的纯度 。 [0032] B2）灭酶后，向蒸煮锅中加入95%的乙醇至乙醇的质量分数为60%，然后间歇性地通入水蒸汽和氮气，以维持蒸煮锅内温度为110℃，压力为1.5MPa，保温保压100分钟后喷放。含乙醇的热蒸汽全部由罩口进入乙醇回收系统。 [0033] B3）步骤B2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣四和滤液四；滤渣四采用60%的乙醇洗涤，乙醇洗液与滤液四合并，得合并液一。 [0034] 滤渣四即为含有纤维素和果胶的浆料，滤液四即为醇溶的木质素。 [0035] B4）合并液一蒸发浓缩，得木质素粗品；木质素粗品用水洗涤后经喷雾干燥（出口温度105℃）、粉碎得木质素成品。经检测，本实施例中苹果枝所得木质素的质量为干基苹果枝质量的28.6%，纯度为96.3%。 [0036] C膳食纤维的制备C1）将滤渣四置于提取罐，加入滤渣四20倍的水，搅匀后加入稀亚硫酸，调节pH至1.5，通入水蒸汽，温度升至90℃后停止通水蒸汽，接着通入氮气，排净罐内空气后封口；间歇性地通入水蒸汽和氮气，以维持罐内温度为90℃，并使物料在罐内均匀分布，保温抽提100分钟。 [0037] C2）抽提完毕后，将提取罐内的物质进行卧螺离心分离，得滤渣五和滤液五。 [0038] 滤渣五即为膳食纤维粗品，滤液五为果胶提取液。 [0039] C3）滤渣五加入漂白罐中，加入滤渣五5倍的水，搅匀后加入双氧水至双氧水的浓度为2.5%，升温至60℃，保温60分钟。 [0040] 本步骤主要在漂白的同时，用双氧水在弱碱性条件下溶解残存在纤维素表面的半纤维素和木质素，以保证膳食纤维的纯度。 [0041] C4）固液分离，并用水洗涤滤渣，得滤渣六和滤液六。该步骤为膳食纤维的纯化步骤。 [0042] C5）滤渣六经流化床干燥（温度低于105℃）、粉碎得膳食纤维成品。经检测，本实施例中苹果枝所得膳食纤维的质量为干基苹果枝质量的37.7%，纯度为96.9%。 [0043] D果胶的制备D1）滤液五经脱色、过滤得脱色滤液五。 [0044] D2）向脱色滤液五中加入脱色滤液五6倍体积的含盐酸的乙醇（乙醇的体积分数为95%，盐酸的浓度为0.5mol/L，卧螺离心分离得滤渣七和滤液七。滤渣七即为果胶粗品。 [0045] D3）用稀亚硫酸溶解滤渣七，重复步骤D1）和D2）3次，最后所得固体即为纯化后的果胶。 [0046] 步骤D3）为果胶的纯化步骤，去除醇溶性杂质。 [0047] D4）步骤D3）所得纯化后的果胶经喷雾干燥（出口温度115℃）、粉碎即得果胶成品。经检测，本实施例中苹果枝所得果胶的质量为干基苹果枝质量的4.7%，纯度为97.2%。 [0048] 另外，合并某些滤液和废水，调整pH以及营养成分，可制备植物生长需要的液态肥，充分利用滤液和废水，减少排放。 [0049] E液态肥的制备本实施例中使用了氨水、亚硫酸；合并滤液六以及半纤维素制备中乙醇回收后剩余液体和木质素制备中合并液一回收乙醇后剩余的液体，调整pH至6.5，装桶，用作植物营养用的叶面肥或冲施肥。 [0050] 该液体肥含有一定量的N、P、K、矿物质以及小分子有机物质等植物生长所需要的营养素。 [0051] 实施例2一种利用果树枝、果皮（渣）生产膳食纤维并联产果胶的方法，包括步骤： A半纤维素的制备 A1）苹果渣去杂、烘干（灭活果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶）并粉碎后加入蒸煮锅，加入果果渣质量6倍的水，加入氢氧化钾至碱液浓度为6%，通蒸汽升温至85℃后停止通蒸汽，通入氮气，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性向蒸煮锅中通入蒸汽以及氮气，以维持蒸煮锅内温度为92℃、压力为0.7MPa，保温保压60分钟后喷放。 [0052] 该步骤用稀碱提取半纤维素；采用较低蒸煮温度（92℃）、较高锅内压力（0.7MPa）以及惰性气体环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素、果胶等组份避免高温、有氧条件下的分解、氧化、剥皮、酯化等反应，对保证分子基团的完整性以及产品质量作用明显；较高压力（0.7MPa）保证了碱液对苹果渣细胞壁间的有效渗透及大分子的溶出。 [0053] A2）将步骤1）所得喷放浆状物转移至胶体磨中研磨25分钟。用机械法破解大分子之间的部分化学连接键，进一步增加各物质的得率。 [0054] A3）固液分离，得滤渣一和滤液一。滤渣一即为含有纤维素、木质素、果胶等成分的浆料；滤液一则为半纤维素粗液。 [0055] A4）滤液一中加入滤液一3倍体积的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全。 [0056] A5）分离沉淀与上清，得滤渣二和滤液二。 [0057] A6）滤渣二采用稀氢氧化钾溶液溶解，然后加入稀碱液6倍体积的95%的乙醇，待沉淀完全后，分离沉淀与上清，如此重复操作4次，得滤渣三和滤液三。 [0058] 步骤A4）、A5）、A6）为半纤维素的纯化步骤。步骤A4）醇沉所得滤渣二主要为半纤维素粗品，滤液二中主要为乙醇和滤液一中的水相，滤液二中的乙醇全部回收再利用；步骤A6）进行纯化，将所得半纤维素粗品再次溶解后重新醇沉，该过程中所用的乙醇也全部回收再利用。 [0059] A7）滤渣三经热风干燥（温度95℃）、粉碎即得半纤维素成品。经检测，本实施例中苹果渣所得半纤维素的质量为干基苹果渣质量的19.5%，纯度为97.5%。 [0060] B木质素的制备B1）将滤渣一置于蒸煮锅，加入滤渣一6倍质量的水，通入氮气，使滤渣均匀分布在水中；然后加入复合蛋白酶（550U/Kg干基滤渣一），间歇2分钟，通入氮气，酶解30分钟；随后加入常温型α-淀粉酶（450U/Kg干基滤渣一），酶解20分钟；然后通入蒸汽升温至68℃，保温8分钟灭活酶的活性。 [0061] 其中，复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成，复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1:3；该复合蛋白酶可以在常温下高效水解蛋白质。 [0062] 常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶；微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为900W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复30次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株。选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得常温型α-淀粉酶；常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求，同时极大减少了副反应的发生；此处用酶法可以柔和地将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等进入滤液中，从而成功脱除蛋白质和淀粉；以保证木质素的纯度 。 [0063] B2）灭酶后，向蒸煮锅中加入95%的乙醇至乙醇的质量分数为55%，然后间歇性地通入水蒸汽和氮气，以维持蒸煮锅内温度为115℃、压力为1.3 MPa，保温保压90分钟后喷放。含乙醇的热蒸汽全部由罩口进入乙醇回收系统。 [0064] B3）步骤B2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣四和滤液四；滤渣四采用55%的乙醇洗涤，乙醇洗液与滤液四合并，得合并液一。 [0065] 滤渣四即为含有纤维素和果胶的浆料，滤液四即为醇溶的木质素。 [0066] B4）合并液一蒸发浓缩，得木质素粗品；木质素粗品用水洗涤后经热风干燥（温度90℃）、粉碎得木质素成品。经检测，本实施例中苹果渣所得木质素的质量为干基苹果渣质量的29.5%，纯度为97.1%。 [0067] C膳食纤维的制备C1）将滤渣四置于提取罐，加入滤渣四10倍的水，搅匀后加入稀硫酸，调节pH至3，通入水蒸汽，温度升至90℃后停止通水蒸汽，接着通入氮气，排净罐内空气后封口；间歇性地通入水蒸汽和氮气，以维持罐内温度为92℃，并使物料在罐内均匀分布，保温抽提120分钟。 [0068] C2）抽提完毕后，将提取罐内的物质进行固液分离，得滤渣五和滤液五。 [0069] 滤渣五即为膳食纤维粗品，滤液五为果胶提取液。 [0070] C3）滤渣五加入漂白罐中，加入滤渣五3倍的水，搅匀后加入双氧水至双氧水的浓度为3%，升温至70℃，保温40分钟。 [0071] 本步骤主要在漂白的同时，用双氧水在弱碱性条件下溶解残存在纤维素表面的半纤维素和木质素，以保证膳食纤维的纯度。 [0072] C4）固液分离，并用水洗涤滤渣，得滤渣六和滤液六。该步骤为膳食纤维的纯化步骤。 [0073] C5）滤渣六经热风干燥（温度105℃）、粉碎得膳食纤维成品。经检测，本实施例中苹果渣所得膳食纤维的质量为干基苹果渣质量的42.7%，纯度为97.6%。 [0074] D果胶的制备D1）滤液五经脱色、过滤得脱色滤液五。 [0075] D2）向脱色滤液五中加入脱色滤液五9倍体积的含盐酸的乙醇（乙醇的体积分数为95%，盐酸的浓度为0.5mol/L）至乙醇的质量分数为55%，搅拌均匀后，静置60分钟，固液分离得滤渣七和滤液七。滤渣七即为果胶粗品。 [0076] D3）用稀硫酸溶解滤渣七，重复步骤D1）和D2），最后所得固体即为纯化后的果胶。 [0077] 步骤D3）为果胶的纯化步骤，去除醇溶性杂质。 [0078] D4）步骤D3）所得纯化后的果胶经热风干燥（温度95℃）、粉碎即得果胶成品。经检测，本实施例中苹果渣所得果胶的质量为干基苹果渣质量的5.7%，纯度为96.4%。 [0079] E液态肥的制备本实施例中使用了氢氧化钾、硫酸；合并滤液六以及半纤维素制备中乙醇回收后剩余液体和木质素制备中合并液一回收乙醇后剩余的液体，调整pH至6.5，装桶，用作植物营养用的叶面肥或冲施肥。 [0080] 该液体肥含有一定量的N、P、K、矿物质以及小分子有机物质等植物生长所需要的营养素。 [0081] 实施例3一种利用果树枝、果皮（渣）生产膳食纤维并联产果胶的方法，包括步骤： A半纤维素的制备 A1）橘皮去杂、切片烘干（灭活果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶）并粉碎后加入蒸煮锅，加入橘皮质量12倍的水，加入氨水至碱液浓度为5%，通蒸汽升温至90℃后停止通蒸汽，通入氮气，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性向蒸煮锅中通入蒸汽以及氮气，以维持蒸煮锅内温度为91℃、压力为0.8MPa，保温保压80分钟后喷放。 [0082] 该步骤用稀碱提取半纤维素及脱除灰分中的大部分硅质等无机盐；采用较低蒸煮温度（91℃）、较高锅内压力（0.8MPa）以及惰性气体环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素、果胶等组份避免高温、有氧条件下的分解、氧化、剥皮、酯化等反应，对保证分子基团的完整性以及产品质量作用明显；较高压力（0.8MPa）保证了碱液对橘皮细胞壁间的有效渗透及大分子的溶出。 [0083] A2）将步骤1）所得喷放浆状物转移至中浓磨中研磨15分钟。用机械法破解大分子之间的部分化学连接键，进一步增加各物质的得率。 [0085] A4）滤液一中加入滤液一4倍体积的95%的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全。 [0086] A5）分离沉淀与上清，得滤渣二和滤液二。 [0087] A6）滤渣二采用稀氨水溶解，然后加入稀氨水4倍体积的95%的乙醇，待沉淀完全后，分离沉淀与上清，如此重复操作2次，得滤渣三和滤液三。 [0088] 步骤A4）、A5）、A6）为半纤维素的纯化步骤。步骤A4）醇沉所得滤渣二主要为半纤维素粗品，滤液二中主要为乙醇和滤液一中的水相，滤液二中的乙醇全部回收再利用；步骤A6）进行纯化，将所得半纤维素粗品再次溶解后重新醇沉，该过程中所用的乙醇也全部回收再利用。 [0089] A7）滤渣三经流化床干燥（温度100℃）、粉碎即得半纤维素成品。经检测，本实施例中橘皮所得半纤维素的质量为干基橘皮质量的17.2%，纯度为96.6%。 [0090] B木质素的制备B1）将滤渣一置于蒸煮锅，加入滤渣一10倍质量的水，通入氮气，使滤渣均匀分布在水中；然后加入复合蛋白50分钟；随后加入常温型α-淀粉酶（500U/Kg干基滤渣一），酶解40分钟；然后通入蒸汽升温至62℃，保温12分钟灭活酶的活性。 [0091] 其中，复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成，复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1:2；该复合蛋白酶可以在常温下高效水解蛋白质。 [0092] 常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶；微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为900W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复30次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株。选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得常温型α-淀粉酶；常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求，同时极大减少了副反应的发生；此处用酶法可以柔和地将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等进入滤液中，从而成功脱除蛋白质和淀粉；以保证木质素的纯度 。 [0093] B2）灭酶后，向蒸煮锅中加入95%的乙醇至乙醇的质量分数为50%，然后间歇性地通入水蒸汽和氮气，以维持蒸煮锅内温度为105℃，压力为1.6MPa，保温保压100分钟后喷放。含乙醇的热蒸汽全部由罩口进入乙醇回收系统。 [0094] B3）步骤B2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣四和滤液四；滤渣四采用50%的乙醇洗涤，乙醇洗液与滤液四合并，得合并液一。 [0095] 滤渣四即为含有纤维素和果胶的浆料，滤液四即为醇溶的木质素。 [0096] B4）合并液一蒸发浓缩，得木质素粗品；木质素粗品用水洗涤后经流化床干燥（温度100℃）、粉碎得木质素成品。经检测，本实施例中橘皮所得木质素的质量为干基橘皮质量的14.8%，纯度为96.8%。 [0097] C膳食纤维的制备C1）将滤渣四置于提取罐，加入滤渣四8倍的水，搅匀后加入稀硝酸，调节pH至4，通入水蒸汽，温度升至85℃后停止通水蒸汽，接着通入氮气，排净罐内空气后封口；间歇性地通入水蒸汽和氮气，以维持罐内温度为90℃，并使物料在罐内均匀分布，保温抽提150分钟。 [0098] C2）抽提完毕后，将提取罐内的物质进行固液分离，得滤渣五和滤液五。 [0099] 滤渣五即为膳食纤维粗品，滤液五为果胶提取液。 [0100] C3）滤渣五加入漂白罐中，加入滤渣五3倍的水，搅匀后加入双氧水至双氧水的浓度为4.5%，升温至55℃，保温70分钟。 [0101] 本步骤主要在漂白的同时，用双氧水在弱碱性条件下溶解残存在纤维素表面的半纤维素和木质素，以保证膳食纤维的纯度。 [0102] C4）固液分离，并用水洗涤滤渣，得滤渣六和滤液六。该步骤为膳食纤维的纯化步骤。 [0103] C5）滤渣六经流化床干燥（温度95℃）、粉碎得膳食纤维成品。经检测，本实施例中橘皮所得膳食纤维的质量为干基橘皮质量的29.5%，纯度为97.7%。 [0104] D果胶的制备D1）滤液五经脱色、过滤得脱色滤液五。 [0105] D2）向脱色滤液五中加入脱色滤液五7倍体积的含盐酸的乙醇（乙醇的体积分数为95%，盐酸的浓度为0.5mol/L）至乙醇的质量分数为50%，搅拌均匀后，静置60分钟，固液分离得滤渣七和滤液七。滤渣七即为果胶粗品。 [0106] D3）用稀硝酸溶解滤渣七，重复步骤D1）和D2），最后所得固体即为纯化后的果胶。 [0107] 步骤D3）为果胶的纯化步骤，去除醇溶性杂质。 [0108] D4）步骤D3）所得纯化后的果胶经流化床干燥（温度100℃）、粉碎即得果胶成品。经检测，本实施例中橘皮所得果胶的质量为干基橘皮质量的27.8%，纯度为96.1%。 [0109] 另外，合并某些滤液和废水，调整pH以及营养成分，可制备植物生长需要的液态肥，充分利用滤液和废水，减少排放。 [0110] E液态肥的制备本实施例中使用了氨水、硝酸；合并滤液六以及半纤维素制备中乙醇回收后剩余液体和木质素制备中合并液一回收乙醇后剩余的液体，调整pH至6.5，装桶，用作植物营养用的叶面肥或冲施肥。 [0111] 该液体肥含有一定量的N、P、K、矿物质以及小分子有机物质等植物生长所需要的营养素。 |
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