竹笋壳高价值综合利用的方法及系统

摘要

本发明提供了一种竹笋壳高价值综合利用的方法，与现有单独提取棕色素、黄酮、低聚木糖、木寡糖、纤维素和生产饲料、肥料的技术相比，本发明从综合利用的角度出发，将笋壳中的有用成分色素、黄酮和纤维素进行了逐级开发利用，提高了笋壳的利用价值。且生产过程中不带来“三废”污染，利用羽毛氨基酸水解液与产生的酸渣进行反应再添加黄磷渣，生成笋壳基氨基酸缓释肥，既可以解决了屠宰场废弃羽毛处理和磷化工行业黄磷渣处理的问题又能实现对本工艺生产中产生的酸渣资源化利用的问题，产生较好的经济效益、社会效益和环保效益。本发明结构简单，易于实施，成本低廉，使用效果好。

说明书

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理与资源化利用领域，尤其是一种竹笋壳高价值综合利用的方法及系统。

背景技术

我国竹林面积约为550万公顷，是竹笋的生产大国。据资料显示，2011年全国仅用于生产笋干的鲜笋年生产量达598万吨以上，加上鲜食用的竹笋消耗，全国竹笋年产量远超过600万吨。竹笋在加工过程中，产生大量的笋壳，这些大量的笋壳丢弃后易引起腐烂霉变，不仅造成严重环境污染，还造成严重的资源浪费。目前的处理处置方法主要为填埋，仅有少部分进行开发利用。因此，竹笋加工业的废弃笋壳没有得到很好的开发利用，造成资源的严重浪费。目前对于竹笋壳进行开发利用的方法有：

（1）提取色素：孙静亚等于2004年在《中国食品添加剂》第5期第8-10页，名称为“竹笋壳色素的提取及性质的研究”；李勇等于2015年在公开号CN104403354A、名称为“竹笋壳棕色素的制备方法”。

（2）提取黄酮:许丽旋等于2006年在《农产品加工》第7期第63-65页、名称为“竹笋壳黄酮提取液抑菌效果初步研究”；江丽等于2009年在《天然产物研究与开发》第21卷第146-151页，名称为“笋壳黄酮提取工艺及对油脂抗氧化性研究”。

（3）提取低聚木糖和木寡糖：余能富等于2011年在公开号CN102296097A、名称为“一种用笋壳提取低聚木糖的方法”；张斌等于2014年在公开号CN103789376A、名称为“一种从笋壳中提取木寡糖并分离获得木寡糖单体的方法”。

（4）制备重金属吸附材料：余学军等于2013年在公开号CN103349966A、名称为“用于处理重金属离子废水的竹笋壳吸附材料及制备方法”。

（5）制备笋壳纤维：李世鹏等于2014年在公开号CN103526304A、名称为“竹笋壳纤维的制备方法”。

（6）生产饲料：杨盛彪等于2015年在公开号CN104509683A、名称为“一种竹笋壳复合发酵制作黄贮饲料的方法”。

（7）生产肥料：陈建国于2006年在公开号CN1793068A、名称为“废笋壳转化为有机肥料的生产工艺”；周国模等于2008年授权的专利号为ZL200610052652.5、名称为“笋壳有机无机复合肥及其生产方法”；马中文等于2013年在公开号CN102491799B、名称为“一种利用废弃干笋壳制备农林有机基质的方法”；唐宏岩于2014年在公开号CN103724078A、名称为“一种笋壳为原料的香菇栽培料及其制备方法”；吴志远于2014年在公开号CN104109006A、名称为“一种含笋壳的香菇培养基及其制备方法”；陈继云于2015年在公开号CN104326777A、名称为“一种利用竹笋壳制备平菇栽培料的方法”；颜笑天于2015年在公开号CN104418625A、名称为“一种用笋壳有机无机复合肥及生产方法”；章建国等于2015年在公开号CN104529577A、名称为“一种竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法”。

但以上的这些技术方法都仅对笋壳中的某一成分进行开发利用，没有从综合利用的角度对笋壳进行开发，造成笋壳中其它有用成分的浪费。因此，需要提出一种能对笋壳进行逐级提取、高价值综合利用的方法，实现对竹笋加工业笋壳的高价值综合利用，降低笋壳排放对环境造成的污染。

发明内容

本发明的目的是：提供一种竹笋壳高价值综合利用的方法及系统，它能对笋壳中的色素、黄酮及纤维素进行逐级开发，实现综合利用，为解决目前竹笋加工业笋壳利用问题开辟了一条新途径。

本发明是这样实现的：竹笋壳高价值综合利用的方法，包括如下步骤：

1）先将竹笋壳洗净、晾干、烘干并粉碎，将粉碎后的物料进行超声波水提，提取结束后离心分离，得到提取液和残渣，将提取液经过浓缩后得到棕色素，残渣备用；

2）将步骤1）中获得的残渣进行超声波酸性乙醇溶液提取，提取结束后离心分离，得到提取液和残渣，将提取液经中和、减压浓缩、纯化及干燥后得到黄酮，残渣备用；

3）将步骤2）中获得的残渣与黄磷渣混合均匀后，获得残渣-黄磷渣混合物保存备用；

4）将羽毛氨基酸水解液加入到步骤3）获得的残渣-黄磷渣混合物中，直到该混合物的pH值达到中性后，放置1-2h，造粒、烘干得到笋壳基氨基酸缓释肥。

步骤4）中所采用的羽毛氨基酸水解液的制备是：将洗净、滤干的废弃羽毛与质量浓度为10-15%的氢氧化钙溶液按质量比为1：6-1：8加入反应罐中，在温度为95-110℃下搅拌反应4-6h，获得羽毛碱性氨基酸水解液。

步骤1）及2）中所述的超声波提取采用的超声波的功率为300W，频率为25kHz，处理时间为45-75min，温度为75-90℃

步骤2）中采用的酸性乙醇溶液的质量百分比为85-95%，pH为2-4。

步骤3）中残渣与黄磷渣按质量比为6:3-6:5混合。

竹笋壳高价值综合利用系统，包括棕色素提取单元、黄酮提取单元及残渣利用单元。棕色素提取单元的组成包括粉碎机，粉碎机的出料口通过输送带与提取罐一的进料口连接，在提取罐一上设有超声波装置一及搅拌装置一，提取罐一的出料口通过离心机一与浓缩罐及贮存池一连接；黄酮提取单元的组成包括提取罐二，在提取罐二上设有超声波装置二、搅拌装置二及提取剂罐，提取罐二的出料口通过离心机二与中和罐和贮存池二连接，中和罐与浓缩罐二连接，提取罐二的进料口与贮存池一的出料口连接；残渣利用单元的组成包括水解罐，在水解罐上设有搅拌装置三，水解罐的出料口与储罐的进料口连接，储罐的出料口与反应罐的进料口连接，在反应罐上设有搅拌装置四，反应罐与烘干装置连接，烘干装置与包装装置连接，反应罐的进料口与贮存池二的出料口连接。

由于采用了以上技术方案，与现有单独提取棕色素、黄酮、低聚木糖、木寡糖、纤维素和生产饲料、肥料的技术相比，本发明从综合利用的角度出发，将笋壳中的有用成分色素、黄酮和纤维素进行了逐级开发利用，提高了笋壳的利用价值。且生产过程中不带来“三废”污染，利用羽毛氨基酸水解液与产生的酸渣进行反应再添加黄磷渣，生成笋壳基氨基酸缓释肥，既可以解决了屠宰场废弃羽毛处理和磷化工行业黄磷渣处理的问题又能实现对本工艺生产中产生的酸渣资源化利用的问题，产生较好的经济效益、社会效益和环保效益。本发明结构简单，易于实施，成本低廉，使用效果好。

附图说明

附图1为本发明的流程图；

附图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例：竹笋壳高价值综合利用的方法，包括如下步骤：

1）先将竹笋壳洗净、晾干、在50℃下烘干10h、并粉碎至100目，然后将粉碎后的物料进行超声波水提，温度为80℃，功率为300W，频率为25kHz，处理时间为60min；提取结束后，在6000r/min下离心分离，得到提取液和残渣，将提取液经过浓缩后得到棕色素，残渣备用；

2）将步骤1）中获得的残渣进行超声波酸性乙醇溶液提取，温度为80℃，功率为300W，频率为25kHz，处理时间为60min，酸性乙醇溶液中，乙醇的质量百分比浓度为90%，并含有0.3%的硫酸；提取结束后，在6000r/min下离心分离，得到提取液和残渣，将提取液经中和、减压浓缩、纯化及干燥后得到黄酮，残渣备用；

3）将步骤2）中获得的残渣与黄磷渣按照6:4的质量比混合均匀后，获得残渣-黄磷渣混合物保存备用；

4）将洗净、滤干的废弃羽毛与质量浓度为12%的氢氧化钙溶液按质量比为1：7加入反应罐中，在温度为100℃下搅拌反应5h，获得羽毛碱性氨基酸水解液；羽毛氨基酸水解液加入到步骤3）获得的残渣-黄磷渣混合物中，直到该混合物的pH值达到中性后，放置1-2h，造粒、烘干得到笋壳基氨基酸缓释肥。

通过实测，利用本方法及系统对笋壳进行开发利用，1吨的竹笋壳原料可得到棕色素65-70kg、黄酮72-75kg，可制备成1.6吨的笋壳基氨基酸缓释肥，实现笋壳的高价值综合利用。

竹笋壳高价值综合利用系统的结构如图2所示，包括棕色素提取单元1、黄酮提取单元2及残渣利用单元3，棕色素提取单元1的组成包括粉碎机1-1，粉碎机1-1的出料口通过输送带1-2与提取罐一1-3的进料口连接，在提取罐一1-3上设有超声波装置一1-4及搅拌装置一1-5，提取罐一1-3的出料口通过离心机一1-6与浓缩罐1-7及贮存池一1-8连接；黄酮提取单元2的组成包括提取罐二2-1，在提取罐二2-1上设有超声波装置二2-2、搅拌装置二2-3及提取剂罐2-4，提取罐二2-1的出料口通过离心机二2-5与中和罐2-6和贮存池二2-7连接，中和罐2-6与浓缩罐二2-8连接，提取罐二2-1的进料口与贮存池一1-8的出料口连接；残渣利用单元3的组成包括水解罐3-1，在水解罐3-1上设有搅拌装置三3-2，水解罐3-1的出料口与储罐3-3的进料口连接，储罐3-3的出料口与反应罐3-4的进料口连接，在反应罐3-4上设有搅拌装置四3-5，反应罐3-4与烘干装置3-6连接，烘干装置3-6与包装装置3-7连接，反应罐3-4的进料口与贮存池二2-7的出料口连接。

实施例的使用过程是这样的：干燥的笋壳送入粉碎机1-1粉碎后由输送带1-2送入进入提取罐一1-3中，提取罐一中由供水管1-9加入所需水量，并加热提取罐一至反应温度，同时开启超声波装置一1-4下进行提取；提取结束后，在离心机一1-6中对获得的提取液进行离心分离，在浓缩罐1-7中浓缩获得产品棕色素，残渣则进入贮存池一1-8；提取后的残渣由贮存池一1-8进入黄酮提取单元2的提取罐二2-1中，由提取剂罐2-4向提取罐二2-1中加入酸性乙醇溶液，在加热至反应温度后，由超声波装置二2-2提供超声波辅助条件进行提取，提取物经过离心机二2-5分离后，分离的残渣进入贮存池二2-7；而分离的提取液则进入中和罐2-6中进行中和，再进入浓缩罐二2-8中浓缩，并回收提取剂、纯化后得到产品黄酮；贮存池二2-7中的残渣进入残渣利用单元3的反应罐3-4中，残渣在反应罐3-4中与制备好的其他原料反应制备成肥料；笋壳通过上述处理后可依次得到棕色素、黄酮和笋壳基氨基酸缓释肥，实现笋壳的资源化综合利用。

实施例中，所采用的设备，均采用市售的具有同类功能的产品，各个设备之间的具体连接方式均采用现有技术的公知手段，如管道、泵等，本领域技术人员均能自行选择，此处就不再赘述。

本发明所述并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。显然本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术范围内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。