一种减少马铃薯细胞液回收过程中产生泡沫的材料和方法

摘要

本发明提供一种减少马铃薯细胞液回收过程中产生泡沫的材料，所述材料包括以下一种或多种：（1）马铃薯薯渣；（2）食用菌菌渣；（3）禾谷类、豆类、油料类及苜蓿的作物秸秆粉中的一种或多种；（4）凹凸棒土、硅藻土中的一种或两种；（5）食品消泡剂。本发明还提供一种减少马铃薯细胞液回收过程中产生泡沫的方法。本发明的方法不仅大大减少了回收处理过程中产生的泡沫，实现了离心设备对细胞液的固液分离，而且可连续运行，回收效率大大提高。回收物料的粗蛋白、淀粉含量较高，干燥后与玉米所含主要营养成分相当，适于用作动物饲料或饲料原料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种减少马铃薯细胞液回收过程中产生泡沫的材料和方法。

背景技术

马铃薯淀粉加工中产生大量的细胞液（也称为工艺水、蛋白液、蛋白水或废水）来自马铃薯淀粉车间的淀粉浓缩工序。由管道进入污水处理车间时，泡沫层占总体积的35%（静置90min）～50%（静置5min），泡沫层比较稳定，常规方法不能减少或消除。如果细胞液中的泡沫不能消除或减少，会造成后续处理单元不能正常运行。细胞液中含有大量的蛋白质、淀粉多糖等有机质，有机质含量（3%左右，干基中，仅粗蛋白、淀粉两项合计接近70%）及COD值过高（3～5万mg/L），直接排放不但污染环境，也造成了资源浪费。现有处理方法虽然可实现达标排放，但设备、占地及运行成本高，难以投入实际应用，有些还存在二次污染，影响周围环境和马铃薯淀粉加工业的可持续发展。

采用絮凝、离心原理收集废水中的有机固形物是一种成本较低的回收处理方法。但由于马铃薯细胞液蛋白含量高，在处理过程中其液流被混合、输送，流速较高，尤其是进入离心设备后被急剧加速，泡沫大量集聚在设备腔室难以及时排出。随着设备腔室压力的逐渐增大，物料液流因腔室压力过大而不能进入设备，从而不能进行连续的固液分离，也收集不到固体物料，离心分离设备实际处于无效空转状态，而且设备外围的泡沫也会越积越多，占据处理操作空间，最终导致停机停产。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种减少马铃薯细胞液回收处理过程中产生泡沫的材料和方法。

本发明提供一种减少马铃薯细胞液回收过程中产生泡沫的材料，所述材料包括以下一种或多种：

1)      马铃薯薯渣；

2)      食用菌菌渣；

3)      禾谷类、豆类、油料类及苜蓿的作物秸秆粉中的一种或多种；

4)      凹凸棒土、硅藻土中的一种或两种；

5)      食品消泡剂。

优选地，所述马铃薯薯渣的用量为5-100kg/m³细胞液。

薯渣用量过多，离心设备回收物料的粗蛋白含量降低，甚至堵塞液流管线；过少则达不到减少泡沫的作用。

优选地，所述食用菌菌渣的用量为1-10kg/m³细胞液。

菌渣用量过多，离心设备回收物料的粗蛋白含量降低，甚至堵塞液流管线；过少则达不到减少泡沫的作用。

优选地，所述禾谷类、豆类、油料类及苜蓿的作物秸秆粉用量为1-50kg/m³细胞液。

作物秸秆粉用量过多，离心设备回收物料的粗蛋白含量降低，甚至堵塞液流管线；过少则达不到减少泡沫的作用。

优选地，所述凹凸棒土和/或硅藻土的用量为1-5kg/m³细胞液。

凹凸棒土和/或硅藻土用量过多，材料成本增高，离心设备回收物料的粗蛋白含量降低，甚至堵塞液流管线；过少则达不到减少泡沫的作用。

优选地，所述食品消泡剂的用量为0.001-5kg/m³细胞液。

食品消泡剂用量过多，材料成本增高，离心设备回收物料的粗蛋白含量降低，甚至堵塞液流管线；过少则达不到减少泡沫的作用。

本发明的第二个目的是提供一种减少马铃薯细胞液回收处理过程中产生泡沫的方法，步骤如下：

1．将马铃薯细胞液泵入混合池；

2．将权利要求1-6任一所述的材料送入上述混合池与细胞液混合搅拌；

3．将混合均匀的混合液送入离心设备进行固液分离，离心设备分为主机和辅机，主机转速为1500～4000r/min，辅机转速为500～2000r/min。

优选地，所述离心设备连续进料、连续运转。

本发明所用材料价廉、易得、安全，可连续运行，有效回收了马铃薯细胞液中的有机质，无复杂过程，设备与运行成本低，处理方法简单快速，无二次污染。

本发明是以马铃薯薯渣、食用菌菌渣，禾谷类、豆类、油料类及苜蓿等作物秸秆粉以及凹凸棒土、硅藻土、食品消泡剂为主要或辅助添加材料，加入马铃薯细胞液中，通过搅拌混合后，输送进入离心设备进行固液分离，不但可有效回收细胞液中的颗粒淀粉、蛋白质、多糖等有机质，而且所用材料可用作饲料原料或者比较安全，大部分属于农业废弃资源，达到废弃物再利用的目的。使用这些材料对马铃薯细胞液进行离心固液分离与未使用这些材料的（细胞液直接泵入离心设备）相比，不仅大大减少了回收处理过程中产生的泡沫，实现了离心设备对细胞液的固液分离，而且可连续运行，回收效率大大提高。回收物料的粗蛋白、淀粉含量较高，干燥后与玉米所含主要营养成分相当，适于用作动物饲料或饲料原料。此方法不但达到了资源回收再利用的目的，也降低了环境承载压力。

具体实施方式

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

本发明的减少马铃薯细胞液回收过程中产生泡沫的材料有以下5类：     1、马铃薯薯渣（淀粉加工产生的新鲜薯渣或经过厌氧保存的薯渣），用量为5～100kg/m³细胞液；

经过厌氧保存的薯渣是将薯渣保存在约3-5米深的贮存池中，薯渣中的水集于表面，形成自然隔离层，其上敷以塑料，隔绝氧气保存薯渣，保存时间1年之内；厌氧保存的目的是为了防止薯渣腐败变质，实际生产中，保存1年之内的薯渣都能达到使用要求；

2、食用菌菌渣（食用菌栽培后废弃的菌棒），用量为1-10kg/m³细胞液；

3、禾谷类、豆类、油料类及苜蓿等作物秸秆粉单一使用或多种混合使用，多种混合使用时各种之间无比例限制，仅控制总量，用量为1-50kg/m³细胞液；

禾谷类，如玉米、小麦、水稻、大麦、谷子、高粱等；豆类，如大豆、蚕豆、绿豆、豌豆等；油料类，如油菜、亚麻等；苜蓿，对苜蓿品种没有限制，现有苜蓿品种都可以。

4、凹凸棒土、硅藻土，用量为1-5kg/m³细胞液；两者可单一使用或共同使用，凹凸棒土和硅藻土混合使用时，两者之间无比例要求；

5、食品消泡剂，用量为0.001-5kg/m³细胞液。

食品消泡剂，如聚二甲基硅氧烷及其乳液、高碳醇脂肪酸酯复合物、蔗糖脂肪酸酯、丙二醇、聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯、吐温系列（20、40、60、80）、白油（液体石蜡）等的单一或复合消泡剂。

以上材料除第5类外，在使用前一般需要物理破碎，合适的粒度大小以不堵塞所用设备、管道和影响运行为标准。

上述材料可以任意组合使用，使用时，选择其中的任意一种或多种，按其要求和用量使用即可。

本发明的减少马铃薯细胞液回收处理过程中产生泡沫的方法如下：

（1）将马铃薯细胞液泵入混合池。细胞液在输送时，其液流管出口应置于混合池近底部靠池壁处，目的是减小液流被重力作用再次加速，并避免与已泵入的细胞液互相冲击产生更多的泡沫，而减少混合池的有效处理空间，也增加除沫工作量；

（2）将本发明的减少马铃薯细胞液回收过程中产生泡沫的材料按照上述添加量送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，混合均匀；搅拌时间短，混合不均匀，影响分离效果；时间过长，耗能、效率低且产生新的泡沫。

（3）将混合均匀的混合液用泵送入离心设备进行固液分离，收集固体物料，成为饲料或饲料原料；离心设备分为主机和辅机，主机转速为1500～4000r/min，辅机转速为500～2000r/min，主、辅机之间转速差大，回收物料较干、分离液清澈，分离效果好，但处理速度慢，甚至回收物料不能排出而堵塞设备腔室；反之，转速差小则物料较湿、分离液浑浊，分离效果差而处理速度快。为此，主、辅机转速有一个范围，兼顾处理速度与分离效果，在此范围内既可以有较快的处理速度，又可以有比较好的分离效果；该离心设备为连续进料、连续运转，因此离心时间无需单独另行设置。将离心设备排液口与消沫泵连接，将设备分离出的液体以及含有少量泡沫的液体送入沉淀池进行后续处理；一般方法处理时会产生大量泡沫，致使设备不能正常运行而停机；经过本发明所述材料和方法处理后，泡沫量大幅度减少，已基本不影响设备正常运行，但设备分离排出的液体仍含有体积百分比为10%左右的泡沫，而不是完全没有。

实施例1

本发明的减少马铃薯细胞液回收处理过程中产生泡沫的方法如下：

（1）将马铃薯细胞液泵入混合池。细胞液在输送时，其液流管出口应置于混合池近底部靠池壁处，目的是减小液流被重力作用再次加速，并避免与已泵入的细胞液互相冲击产生更多的泡沫，而减少混合池的有效处理空间，也增加除沫工作量；

（2）将马铃薯薯渣送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，薯渣用量为每立方米细胞液5kg薯渣；

（3）将混合均匀的混合液用泵送入离心设备进行固液分离，收集固体物料，成为饲料或饲料原料；离心设备分为主机和辅机，主机转速为3000r/min，辅机转速为1500r/min，该离心设备为连续进料、连续运转，因此离心时间无需单独另行设置；将离心设备排液口与消沫泵连接，将设备分离出的液体和含有少量泡沫的液体送入沉淀池进行后续处理，含有少量泡沫的液体中泡沫量为10%左右（体积百分比）。

离心设备收集得到的固体物料干物质含量23.5%，粗蛋白含量13.2%，淀粉含量55.7%（干基）。

应用该固体物料饲喂肉牛，无不良影响，同时，可有效提高肉牛的重量。育肥肉牛每天每头牛饲喂量可达到5-15kg（湿重）。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，马铃薯薯渣的用量为每立方米细胞液20kg薯渣；

步骤（3）中，主机转速为1500r/min，辅机转速为500r/min。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为6%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量21%，粗蛋白含量11.5%，淀粉含量46%（干基）。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，马铃薯薯渣的用量为每立方米细胞液100kg薯渣。

步骤（3）中，主机转速为4000r/min，辅机转速为2000r/min。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为15%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量25%，粗蛋白含量14.1%，淀粉含量62%（干基）。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，将马铃薯薯渣和玉米秸秆粉送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中马铃薯薯渣的用量为每立方米细胞液5kg薯渣，玉米秸秆粉的用量为每立方米细胞液50kg玉米秸秆粉。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为8%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量24.3%，粗蛋白含量13.6%，淀粉含量58%（干基）。

应用该固体物料饲喂肉牛，无不良影响。

实施例5

本实施例与实施例2的区别在于：

步骤（2）中，将马铃薯薯渣和玉米秸秆粉送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中马铃薯薯渣的用量为每立方米细胞液20kg薯渣，玉米秸秆粉的用量为每立方米细胞液10kg玉米秸秆粉。

其余部分均与实施例2相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为6%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量24%，粗蛋白含量12.2%，淀粉含量50%（干基）。

实施例6

本实施例与实施例3的区别在于：

步骤（2）中，将马铃薯薯渣和玉米秸秆粉送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中马铃薯薯渣的用量为每立方米细胞液100kg薯渣，玉米秸秆粉的用量为每立方米细胞液1kg玉米秸秆粉。

其余部分均与实施例3相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为12%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量25.5%，粗蛋白含量14.6%，淀粉含量62%（干基）。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，将食用菌菌渣送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中食用菌菌渣用量为每立方米细胞液1kg菌渣。

步骤（3）中，主机转速为3500r/min，辅机转速为1600r/min。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为15%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量18.3%，粗蛋白含量10.6%，淀粉含量59.4%（干基）。

应用该固体物料饲喂肉牛，无不良影响。

实施例8

本实施例与实施例7的区别在于：

步骤（2）中，食用菌菌渣用量为每立方米细胞液5kg菌渣。

步骤（3）中，主机转速为2000r/min，辅机转速为800r/min。

其余部分均与实施例7相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为8%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量20.1%，粗蛋白含量8.8%，淀粉含量48%（干基）。

实施例9

本实施例与实施例7的区别在于：

步骤（2）中，食用菌菌渣用量为每立方米细胞液10kg菌渣。

步骤（3）中，主机转速为2500r/min，辅机转速为1000r/min。

其余部分均与实施例7相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为8%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量21.3%，粗蛋白含量12.2%，淀粉含量53%（干基）。

实施例10

本实施例与实施例7的区别在于：

步骤（2）中，将食用菌菌渣和凹凸棒土、硅藻土送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中食用菌菌渣的用量为每立方米细胞液1kg菌渣，凹凸棒土、硅藻土的用量为每立方米细胞液5kg凹凸棒土、硅藻土。

其余部分均与实施例7相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为13%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量21.7%，粗蛋白含量11.3%，淀粉含量60.5%（干基）。

应用该固体物料饲喂肉牛，无不良影响。

实施例11

本实施例与实施例8的区别在于：

步骤（2）中，将食用菌菌渣和凹凸棒土、硅藻土送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中食用菌菌渣的用量为每立方米细胞液5kg菌渣，凹凸棒土、硅藻土的用量为每立方米细胞液3kg凹凸棒土、硅藻土。

其余部分均与实施例8相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为7%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量22%，粗蛋白含量9.5%，淀粉含量51%（干基）。

实施例12

本实施例与实施例9的区别在于：

步骤（2）中，将食用菌菌渣和凹凸棒土、硅藻土送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中食用菌菌渣的用量为每立方米细胞液10kg菌渣，凹凸棒土、硅藻土的用量为每立方米细胞液1kg凹凸棒土、硅藻土。

其余部分均与实施例9相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为7%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量21.5%，粗蛋白含量12.6%，淀粉含量55%（干基）。

实施例13

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，将食品消泡剂送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中食品消泡剂的用量为每立方米细胞液0.01kg食品消泡剂。

食品消泡剂选用蔗糖脂肪酸酯。

步骤（3）中，主机转速为3500r/min，辅机转速为1800r/min。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为12%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量20.3%，粗蛋白含量11.8%，淀粉含量56%（干基）。

实施例14

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，将大麦秸秆粉和食品消泡剂送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中大麦秸秆粉的用量为每立方米细胞液10kg；食品消泡剂的用量为每立方米细胞液0.01kg。

食品消泡剂选用蔗糖脂肪酸酯。

步骤（3）中，主机转速为2500r/min，辅机转速为1000r/min。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为9%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量20.6%，粗蛋白含量12.2%，淀粉含量48%（干基）。

实施例15

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，将小麦秸秆粉、大豆秸秆粉、油菜秸秆粉和苜蓿秸秆粉送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中小麦秸秆粉、大豆秸秆粉、油菜秸秆粉和苜蓿秸秆粉的用量均为每立方米细胞液10kg。

步骤（3）中，主机转速为2200r/min，辅机转速为700r/min。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为9%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量22.7%，粗蛋白含量11%，淀粉含量45%（干基）。

实施例16

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，将高粱秸秆粉、油菜秸秆粉、苜蓿秸秆粉和食用菌菌渣送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中高粱秸秆粉、油菜秸秆粉和苜蓿秸秆粉的用量均为为每立方米细胞液12kg，食用菌菌渣的用量为每立方米细胞液5kg。

步骤（3）中，主机转速为1500r/min，辅机转速为500r/min。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为8%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量21.9%，粗蛋白含量11%，淀粉含量43%（干基）。

实施例17

本实施例与实施例1的区别在于：

步骤（2）中，将马铃薯薯渣、食用菌渣、苜蓿秸秆粉和凹凸棒土送入上述混合池与细胞液混合搅拌3～20min，其中马铃薯薯渣的用量为每立方米细胞液12kg，食用菌菌渣的用量为每立方米细胞液2kg，苜蓿秸秆粉的用量为每立方米细胞液5kg，凹凸棒土的用量为每立方米细胞液1kg。

步骤（3）中，主机转速为2500r/min，辅机转速为1100r/min。

其余部分均与实施例1相同。

应用本实施例的方法，离心设备分离出的泡沫混合体中泡沫量为6%；离心设备收集得到的固体物料干物质含量24.3%，粗蛋白含量13.3%，淀粉含量54%（干基）。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。