一種蔬菜殘渣資源化利用方法技術

本發明專利技術涉及一種蔬菜殘渣資源化利用方法，先將蔬菜殘渣洗凈后干燥并研磨，得到蔬菜殘渣粉；向蔬菜殘渣粉中依次加入檸檬酸鈉緩沖液、疊氮化鈉和纖維素酶，在30～40℃進行酶解反應，得到酶解液；向酶解液中加入MnCl

Resource utilization method of vegetable residue

The present invention relates to a method of using vegetable residue resources, the first vegetable residue after cleaning drying and grinding, get vegetables from the vegetable residue residue powder; powder followed by adding sodium citrate buffer, sodium azide and cellulase, at 30 to 40 DEG C for enzymatic hydrolysis, enzymatic hydrolysis to enzymolysis liquid; adding MnCl solution

【技術實現步驟摘要】
一種蔬菜殘渣資源化利用方法
本專利技術涉及蔬菜殘渣回收利用領域，具體涉及一種蔬菜殘渣資源化利用方法。
技術介紹
在蔬菜生產、加工、運輸、集散和儲存過程中會產生大量的蔬菜殘渣。由于其含有較高的有機成分、營養物及含水率，生物降解性很強，在運輸或儲存過程中極容易產生滲瀝液和惡臭氣體，因此，對其進行合理的處置與有效的利用具有極其重要的意義。目前，國內外主要應用的蔬菜殘渣處理技術由焚燒、填埋、飼料化、堆肥、厭氧消化等。宋麗等在《可再生能源》第29卷第1期P76-80“厭氧污泥接種量對蔬菜殘渣酸化影響試驗研究”中設置有機負荷為8g/L，對不同底物與接種物比值(F/M＝0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0)和無接種的情況進行了批式厭氧消化對比試驗，研究發現：在負荷為8g/L，F/M＝2.0時，蔬菜殘渣酸化的最佳反應周期為3d；馬文荷等在《天津農業科學》第4卷第4期P26-28“甜葉菊殘渣在蔬菜育苗上的應用效果”中用甜葉菊殘渣與基礎基質(土、蛭石、鋸末)配制不同配比的蔬菜育苗土，結果顯示：含甜葉菊殘渣的育苗土對青椒、黃瓜、番茄幼苗具有促進生長的作用，甜葉菊與基礎基質的最佳配比為青椒1:4、黃瓜1:3、番茄1:4；鄭明霞等在《北京化工大學學報》第34卷增刊ⅡP12-15“蔬菜廢物兩步批式厭氧消化產氣實驗研究”中采用兩步批式的厭氧消化方式，先將油菜和油麥菜廢物加水在反應器中酸化處理若干天，穩定后將酸液分離出來，在厭氧消化體系穩定運行之后再將酸液分次加入反應器中，實現了油菜和油麥菜廢物的資源化利用。綜上所述，這些方法均在一定程度上實現了蔬菜殘渣的資源化利用，但是蔬菜殘渣中的有效成分并沒有得到充分的開發，致使其經濟效益并不是很顯著。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種蔬菜殘渣資源化利用方法，能夠同時制備生物乙醇和D-阿洛酮糖。為了達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：包括以下步驟：1)將蔬菜殘渣洗凈后干燥并研磨，得到蔬菜殘渣粉；2)向蔬菜殘渣粉中依次加入檸檬酸鈉緩沖液、疊氮化鈉和纖維素酶，在30～40℃進行酶解反應，得到酶解液；其中，蔬菜殘渣粉、疊氮化鈉和檸檬酸鈉緩沖液的比為(5～10)mg：0.01mg：100mL，纖維素酶的添加量為5～30FPU/g蔬菜殘渣粉；3)向酶解液中加入MnCl2、硼酸鹽及三(羥甲基)氨基甲烷緩沖液，得到反應液，在反應液中MnCl2的濃度為1mmol/L，四硼酸鈉的濃度為95～100mmol/L，三(羥甲基)氨基甲烷的濃度為90～100mmol/L；反應液在40～60℃反應24～48h，反應結束后得到水解液；每100mL水解液中加0.5～1g的釀酒酵母進行發酵；4)發酵后，分離出乙醇；剩余物蒸發濃縮純化后得到D-阿洛酮糖。進一步地，步驟1)中在-30～-50℃干燥1周，然后研磨至40～60目的粒度。進一步地，步驟2)中加入pH值為5.0的檸檬酸鈉緩沖液。進一步地，步驟2)中酶解反應在200rpm的旋轉振蕩器中進行，反應時間48h。進一步地，步驟3)中加入pH值為8.0的三(羥甲基)氨基甲烷緩沖液。進一步地，步驟3)中在30～35℃發酵48～96h。進一步地，步驟4)中采用中空纖維膜分離出乙醇。進一步地，步驟4)中剩余物在45～55℃真空蒸發至原體積的1/10，濃縮物于室溫、1～2mL/min的流量通過陽離子交換樹脂，然后通過凝膠色譜分離獲得純化的D-阿洛酮糖。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益的技術效果：本專利技術應用水解發酵的方法對蔬菜殘渣進行資源化處理，采用酶解與發酵的方法實現蔬菜殘渣同時制備生物乙醇和D-阿洛酮糖，首先通過酶解使蔬菜殘渣中的纖維轉化為還原糖，酶解后通過繼續反應使蔬菜中含有的大量D-果糖轉化為D-阿洛酮糖，然后進一步發酵處理使D-葡萄糖轉化為生物乙醇，最后通過相應分離手段得到純化的生物乙醇與D-阿洛酮糖產品，相比于傳統方法只獲得生物燃料乙醇，本方法還額外制得了D-阿洛酮糖(是一種天然的低熱量功能甜味劑，存在于自然界中，含量少，能量低，具有降血糖、降血脂和神經保護等生理功效，在食品、醫療和保健領域具有重要的應用價值)，既解決了蔬菜殘渣的環境污染問題，又大大提高了蔬菜殘渣的經濟效益，同時該方法也為生物質的資源化利用提供了一個新的參考，具有極大的推廣價值。【附圖說明】圖1是本專利技術實施例1中1kg原料及其經過處理后有效成分的含量圖。圖2是本專利技術實施例2中1kg原料及其經過處理后有效成分的含量圖。圖3是本專利技術實施例3中1kg原料及其經過處理后有效成分的含量圖。【具體實施方式】下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細說明。本專利技術方法通過如下步驟進行的：1)蔬菜殘渣采集于農貿市場，用去離子水洗凈，通過冷凍干燥器于-30～-50℃干燥1周，然后研磨至40～60目的粒度；2)按照蔬菜殘渣粉、疊氮化鈉和pH值為5.0、濃度為50mM檸檬酸鈉緩沖液的質量體積比為(5～10)mg：0.01mg：100mL，取蔬菜殘渣粉置于反應器中，向其中加入檸檬酸鈉緩沖液，補充疊氮化鈉，然后再按每克蔬菜殘渣粉加入5～30FPU纖維素酶的比例加入纖維素酶，充分混合。酶解反應在旋轉振蕩器(200rpm)中進行，溫度30～40℃，反應時間48h，得到酶解液；3)酶解后，向酶解液中加入MnCl2、四硼酸鈉及pH值為8.0的三(羥甲基)氨基甲烷緩沖液，得到反應液，在反應液中MnCl2的濃度為1mmol/L，四硼酸鈉的濃度為95～100mmol/L，三(羥甲基)氨基甲烷的濃度為90～100mmol/L；反應液于40～60℃反應24～48h，得到水解液；然后每100mL水解液中加0.5～1g的釀酒酵母于30～35℃發酵48～96h；4)發酵后，采用中空纖維膜分離出乙醇，剩余物在45～55℃真空蒸發至原體積的1/10，濃縮物于室溫、1～2mL/min的流量通過陽離子交換樹脂，然后通過凝膠色譜分離獲得純化的D-阿洛酮糖。本專利技術技術方法中采用“酶解→發酵→分離”的路線對蔬菜殘渣進行資源化處理。首先通過酶解使蔬菜殘渣中的纖維轉化為還原糖，酶解后通過繼續反應使蔬菜中含有的大量D-果糖轉化為D-阿洛酮糖，然后進一步發酵處理使D-葡萄糖轉化為生物乙醇，最后通過相應分離手段得到純化的生物乙醇與D-阿洛酮糖產品。本方法首次提出在生物質生產生物燃料的同時獲得額外的高附加值產品，大大提高了生物質處理的經濟效益，具有新穎、獨特、參考價值高等特點。本專利技術提供了一種蔬菜殘渣同時制備生物乙醇和D-阿洛酮糖的方法，本專利技術根據兩種產物的特性，通過滲透蒸發和陽離子交換色譜法分離兩種產物，可得到純化的生物乙醇和D-阿洛酮糖。相比現有方法，本方法大大提高了蔬菜殘渣的經濟效益、解決了蔬菜的環境污染問題，為蔬菜殘渣的資源化、無害化和減量化提供了一條有效途徑，實現蔬菜殘渣成分的充分開采與利用，提高蔬菜殘渣處理的經濟效益，并為生物質的生物提煉提供一個新的參考。下面通過實施例對本專利技術進行詳細描述。實施例11)蔬菜殘渣采集于農貿市場，用去離子水洗凈，通過冷凍干燥器于-30℃干燥1周，然后研磨至40目的粒度；2)按照蔬菜殘渣粉和檸檬酸鈉緩沖液的比為5％(mg/mL)，取蔬菜殘渣粉置于反應器中，向其中加入50mM檸檬酸鈉緩沖液(pH5.0本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種蔬菜殘渣資源化利用方法，其特征在于：包括以下步驟：1)將蔬菜殘渣洗凈后干燥并研磨，得到蔬菜殘渣粉；2)向蔬菜殘渣粉中依次加入檸檬酸鈉緩沖液、疊氮化鈉和纖維素酶，在30～40℃進行酶解反應，得到酶解液；其中，蔬菜殘渣粉、疊氮化鈉和檸檬酸鈉緩沖液的比為(5～10)mg：0.01mg：100mL，纖維素酶的添加量為5～30FPU/g蔬菜殘渣粉；3)向酶解液中加入MnCl

【技術特征摘要】
1.一種蔬菜殘渣資源化利用方法，其特征在于：包括以下步驟：1)將蔬菜殘渣洗凈后干燥并研磨，得到蔬菜殘渣粉；2)向蔬菜殘渣粉中依次加入檸檬酸鈉緩沖液、疊氮化鈉和纖維素酶，在30～40℃進行酶解反應，得到酶解液；其中，蔬菜殘渣粉、疊氮化鈉和檸檬酸鈉緩沖液的比為(5～10)mg：0.01mg：100mL，纖維素酶的添加量為5～30FPU/g蔬菜殘渣粉；3)向酶解液中加入MnCl2、硼酸鹽及三(羥甲基)氨基甲烷緩沖液，得到反應液，在反應液中MnCl2的濃度為1mmol/L，四硼酸鈉的濃度為95～100mmol/L，三(羥甲基)氨基甲烷的濃度為90～100mmol/L；反應液在40～60℃反應24～48h，反應結束后得到水解液；每100mL水解液中加0.5～1g的釀酒酵母進行發酵；4)發酵后，分離出乙醇；剩余物蒸發濃縮純化后得到D-阿洛酮糖。2.根據權利要求1所述的一種蔬菜殘渣資源化利用方法，其特征在于：步驟1)中在-30～-50℃...

【專利技術屬性】
技術研發人員：相玉琳，王立鵬，相玉秀，王若愷，
申請(專利權)人：榆林學院，
類型：發明
國別省市：陜西,61