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第13章 有机渣的深加工(1)

各种有机废渣如生物渣及工业的有机物下脚料,包括原粮、果蔬、甘蔗、油料作物以及诸多有机化工制品加工后留下的废渣中,还有许多可用的甚至是宝贵的物质,将它们提出后,可以大大提高其附加值。这类有机渣的深加工已引起科学界的普遍重视。

一、麸皮的深加工

麸皮是小麦或燕麦加工成优质面粉后留下的废弃物,通常用作精饲料。近年来,已知麸皮汁可以防止人体内胆固醇升高,这是因为其中可溶性纤维含量较高,其有效成分是β-葡聚糖。这种物质像淀粉,可以被消化,摄入后能使血葡萄糖及胰岛素和胆固醇降低。将燕麦β-葡聚糖浓缩可制得燕麦胶。在喂饲雏鸡时,饲料中搀入24%的这种胶,10天后可使鸡的胆固醇降低18%。这种胶还可作为冰淇淋、软饮料、啤酒、沙拉及调味品的添加剂,可收到明显降低胆固醇的功效。这种麸皮纤维还具有多种保健作用:如吸附胆汁酸,抑制脂肪合成;因含大量纤维素,能增加肠蠕动,因而可防止大肠癌、便秘、糖尿病、胆结石等。食用麸皮纤维的提取方法是:将100份麸皮纤维用蒸汽薰蒸15分钟,再于150℃热风中干燥15分钟,粉碎成末;搅拌下加入到由15份柠檬酸、3份蔗糖和40份去离子水配成的溶液中,使粉末料均匀吸收溶液;于烘箱中,在110℃下搅拌干燥30分钟,得成品。

二、米糠的深加工

米糠是稻谷脱壳后依附在糙米上的表层残留物,约占稻谷粒重的7%~75%。米糠中可供利用的主要成分有粗蛋白18%、粗脂肪22%、粗纤维9%、灰分10%等。我国是世界第一产米大国,年产稻谷约2亿吨、副产品米糠1500万吨,其开发和深加工有广阔前景。而且米糠是可再生资源,原料来源不枯,只要产品质量稳定,打入市场后就容易占领市场。过去只把它作为家禽或牲畜的饲料,近年来米糠油已形成规模生产。米糠含油率与大豆相仿,但米糠油营养丰富,为食油中上品,不仅脂肪酸品种较全,而且含有较多的维生素E及谷维素,有降低血压的作用,是高血压患者的理想食用油。将米糠油深加工,可得到精细化工产品用于制作高级表面活性剂、黏合剂、塑料助剂、合成润滑剂及纤维柔软剂等。脱脂后的米糠粕的植酸钙含量达10%以上。植酸及其盐在医药上最重要的应用是制造肌醇,可用于处理脂肪与胆固醇新陈代谢失调,治疗肝硬化。

除米糠油的生产外,我国已研制出30余个产品,但整个米糠综合利用尚处在初级阶段。从米糠利用的程序上看,制油是第一道工序,而且效益最大。制油主要有压榨法和浸出法两种。压榨法是通过加压米糠制油,是目前国内的主要方法。它具有适应性强、工艺简单、设备和技术要求低、维修方便、经济安全等特点,但生产效率低,出油率只有8%~10%,干饼残油率高达7%~8%。浸出法是利用有机溶剂如己烷等将米糠中的油脂浸出,其出油率高达12%~15%,残油率只有15%~2%。该法劳动强度低,生产效率高,溶剂可循环利用,工艺先进,代表未来制米糠油的方向。从米糠的综合利用看,制油潜力还很大,主要途径可能有:增加糠油和食用油新品种,例如糠油与红花籽油按7∶3比例调合而成的健康油,糠油与棕榈油按1∶1比例配制而成的方便面煎炸油等;直接利用米糠发展各种营养食品,如日本新开发的米糠煎饼、美国的米糠松饼等,有良好保健功能;提取米糠的化工产品,特别是油脂化工制品如应用广泛的二聚酸,美国年产量在2万吨以上,我国产量甚微,天然维生素E的产量我国不足20吨,而日本在1995年即达30万吨;米胚芽是大米的精华,在碾米中随米糠脱落混入,开发其食品强化剂国外已很普遍,而我国尚属空白。

三、甘蔗渣的深加工

甘蔗渣(包括残叶)是许多蔗糖生产国如古巴、巴西重要的农田废物之一。废渣约占甘蔗收获量的10%~20%,数量巨大。例如在印度,年产甘蔗22亿吨,可得蔗渣2200万~4400万吨。以往大多就地烧掉,温度可达600℃~800℃,使土壤中的微生物和蚯蚓等被杀死,从而导致土壤板结。其实,蔗渣是优良的造纸原料和富糖饲料,将其加工可制成优质纸和牲畜的催长添加剂,通常用于提取木糖。木糖为白色的针状晶形粉末,易溶于水,味甜爽口,甜度为蔗糖的60%,不易被人体吸收,适于做忌糖者(如糖尿病患者)的甜味添加剂。

提取木糖的过程如下:将蔗渣晒干至含水量为12%左右,粉碎至米糠状,用15倍量的1%的氢氧化钠溶液浸泡1天,间或搅拌,过滤。滤渣用等量清水搅拌洗涤4次,过滤,抽干。将风干的滤渣加4倍量6%的硫酸,煮沸搅拌4小时,冷至室温,过滤。滤渣用清水搅拌洗涤4次,合并滤液和洗液,然后在剧烈搅拌下徐徐加入相当于硫酸量90%的饱和石灰水;残酸再用碳酸钙中和,静置24小时(控制pH值为7),过滤,得中性糖液,用磷酸调至pH值为60。水浴加热,搅拌下加入总量5%的活性炭,升温至80℃,保温搅拌半小时,趁热过滤。滤液蒸发,在乙醇中结晶,即得粗品。

四、稻壳的深加工

稻壳是稻谷加工成大米时脱出的壳状物,过去主要用作家畜的粗饲料或建筑用的搀和料。占稻谷重量的20%,内含粗纤维30%~45%、木质素21%~26%、蛋白质25%~3%、多缩戊糖16%~22%、灰分7%~9%和水分10%左右。干馏100千克稻壳,可得糠炭35~40千克、糠醛1千克、甲醇02千克、丙酮01千克、杂酚油06千克、醋酸和沥青各14千克及糠煤气26立方米等。用于操作的干馏炉,是一种自然通风式内燃炉。干馏时不需另加燃料,可先将一箩稻壳铺在炉桥上点火燃烧,待火旺后,再倒一层,如此数次,待装至100~125千克后,加盖密封,收集的干馏液量可达稻壳的30%~32%。干馏所得的黑色糠炭经酸、碱处理后,可变成活性炭。干馏液为黄色油状液,静置24小时后,可分成三层:上为轻油层,中为色浅而清的醋酸层,下为黑色油状焦油层。用分液漏斗将三层分离,可分别提取内含的各种有机化合物。

五、酒糟的深加工

酒糟是酒厂发酵后的有机渣,每生产1吨酒大约产生14吨这类废弃物,通常多用做饲料。用现代生物工程方法将其深加工,可制得甲烷和菌丝索蛋白。酒的生产量在世界各国都很大,仅我国淮河流域就有100多家酒厂,其年产酒量约为100多万吨,废渣量达数千万吨,处理效益相当可观。用酒糟厌氧发酵生产甲烷甚为方便,其操作和条件已如前节所述,只要有足够容量的发酵罐及贮罐,这类废渣容易消纳。生产菌丝索蛋白的关键在于筛选合适的真菌。这是一种重要的饲料蛋白。将酒糟即酒厂的发酵釜馏物加入真菌,在合适的pH值下(一般用氢氧化钠溶液调到pH值为40),充分搅拌,加入约26倍量的水,静置12小时,虹吸出上层清液,将下层沉淀离心分离。合并滤液,减压加热脱水,于60℃下干燥,得灰色的粗品。其产量和品质取决于原废渣中蛋白质的含量和性质。释出甲烷及分离蛋白后的残渣仍是一种高效的有机肥。

六、油渣的深加工

在油料和乳制品加工业中要排放许多油渣滤饼,它们有很大的利用潜力。例如,埃及亚历山大城区的食用油精炼中,每年约丢弃5000吨各种油渣,造成严重的环境问题。这些废渣中含有多达5%的残余油,如用碱处理,可以回收70%以上。可用来生产低档肥皂、有漂白能力的活性黏土、纤维素等。奶厂每生产1吨奶酪要产生约7吨高浓度的乳清副产品,其中含有大量乳糖和蛋白质。可先脱水,然后用一种酸介质凝结提取蛋白质,超滤分离;乳糖则通过微生物分解制得。

七、饼粕的深加工

许多饼粕是提取蛋白质的好原料。例如,从花生饼粕中可提取组织蛋白,俗称人造肉;大豆饼粕可制取蛋白肉等。将花生饼粕粉碎,加清水制成含水25%的浆料,加入饼粕量044%的硬脂酸钠-2-乳酸酯和14%的食用油,于120℃下经过挤压机,可得到更具肉组织结构的成品。将大豆饼粕晒干,磨成粉状,取此粉25千克,加入纯碱200克、盐250克和开水11千克,充分搅匀,做成重200克的圆团若干个,依次进入膨爆机,加压加热,使团子熟透,并压延成4厘米×05厘米的带条,干燥,可得175千克成品大豆蛋白肉。此蛋白肉含蛋白质40%以上,其中含有人体必需的氨基酸、微量元素(钙、磷和铁)及维生素等。

八、茶叶的深加工

茶叶是我国特产及主要创外汇商品之一,但我国每年约有10万吨低档茶叶积压库存难以销售,此外还有大量副产品,如茶叶加工过程中产生的茶末、茶树修剪下来的枝叶等。它们都是很有用的资源,进行深加工后可得到许多有价值的物质如茶多酚、咖啡碱、茶色素、单宁、多糖复合体等。这些在食品、医药、日化诸行业中应用广泛,而且提取操作简便、成本低廉、附加值高。其中的茶多酚在低档茶叶和茶末中含量高达20%,主要是儿茶素及其衍生物,将茶叶在较高压力下加热水解即可提取出。茶多酚可作为油脂食品的抗氧化剂,其抗氧化活性远比人工合成的BHT(二丁基羟甲苯)、BHA(丁基羟基茴香醚)、维生素E(α-生育酚)等强。中国农科院茶叶研究所推出的“维多酚”粉剂,用于油脂、火腿、月饼和花生酱等的保鲜,可延长保质期4~5倍。用茶多酚浸泡过的肉类,冷藏后其过氧化物含量比普通方法冷藏的低70%~80%。

九、蚕沙的深加工

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