一種豆渣綜合利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種豆渣綜合利用的方法，具體涉及一種利用豆渣制備生物柴 油，聯(lián)產(chǎn)膳食纖維、植物留醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 豆渣是加工豆腐、豆腐皮、豆乳、大豆蛋白質(zhì)等大豆制品的副產(chǎn)物，干豆渣中含蛋 白質(zhì) 19-23 %，脂肪 8-16 %，植物甾醇含量 0· 37 % (200mg-500mg/100g)，膳食纖維 50-57 %， 豆渣富含如此豐富的膳食纖維、脂肪和留醇，而對豆渣的利用僅限于一種成分的開發(fā)，不能 夠有效地充分利用豆渣中的各種成分。專利201210504597. 4發(fā)明的豆渣饅頭，豆渣的傳統(tǒng) 利用方式是直接作為飼料喂養(yǎng)動物，很多高營養(yǎng)的成分根本不會吸收，在日本、香港都作為 廢棄物處理。粗略計算每加工1噸大豆可產(chǎn)出1. 2噸濕豆渣，而目前國內(nèi)大豆食品行業(yè)每 年約生產(chǎn)1200萬噸濕豆渣。如此可見如何有效地利用豆渣成為急需研宄和解決的問題。
[0003] 2009年6月份出臺的《促進生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展若干政策》明確：對經(jīng)批準(zhǔn)生產(chǎn)的 非糧燃料乙醇，生物柴油，生物質(zhì)熱電等重要生物能源產(chǎn)品，國家給予適當(dāng)支持。我國計劃 到 2020 年，達到年產(chǎn)生物柴油 200 萬噸規(guī)模（Xiaoyu Yan. Bioethanol and Biodiesel as Alternative Transportation Fuels in China:Current Status, Future Potentials, and Life Cycle Analysis. Energy Source, Part A. 2012, 34:1067-1075)。而我國生物柴油行 業(yè)在原料供應(yīng)方面受到政策限制，植物油不允許作為生物柴油生產(chǎn)原料，尋找生物柴油原 料的任務(wù)迫在眉睫。
[0004] 被譽為"人體第七營養(yǎng)素"的膳食纖維已成為不可替代維系人體健康的營養(yǎng)素，膳 食纖維已被廣泛地運用于食品工業(yè)中。豆渣富含豐富的膳食纖維，取材方便、價格低廉，豆 渣膳食纖維包含大量的纖維素、占據(jù)膳食纖維的50%以上，并且纖維質(zhì)好，豆渣膳食纖維已 被認為是膳食纖維重要的安全來源。但是豆渣中還存在8-16%的油脂，油脂的氧化會使得 豆渣產(chǎn)生"豆腥味"，傳統(tǒng)的方法是脂肪酶或堿法去除油脂，此類方法雖然去除了油脂，同時 浪費大量的能源。本專利有效地合理利用這部分能源制備生物柴油，用以解決生物柴油無 法從植物油中提煉的局限。
[0005] 被譽為"生命的鑰匙"的植物留醇能夠保持生物體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，調(diào)節(jié)新陳代謝， 能夠抑制人體對膽固醇的吸收，同時植物留醇對冠狀動脈粥樣硬化類的心臟病、潰瘍、皮膚 鱗癌、宮頸癌等有明顯的預(yù)防和療效，此外，植物留醇還是重要的留體藥物和維生素 D3的 生產(chǎn)原料。植物留醇及其衍生物已被廣泛地運用于各行各業(yè)如醫(yī)療、化妝品、食品、造紙印 刷等行業(yè)。豆渣中留醇一直被人忽視，本發(fā)明在有效開發(fā)豆渣的脂肪、膳食纖維的同時提取 出高附加值的植物甾醇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服生物柴油取材受限的難題，為提高豆渣的綜合利用效果，本發(fā)明提供一種 豆渣綜合利用的方法，目的是有效地利用豆渣中的油脂制備生物柴油，并且聯(lián)產(chǎn)膳食纖維、 植物甾醇。
[0007] 本發(fā)明所述的豆渣綜合利用方法，包括以下步驟：
[0008] 1)預(yù)處理：將濕豆渣強壓除水，粉碎濾餅，然后使用蛋白酶水解去除豆渣中蛋白 質(zhì)，經(jīng)干燥處理得到含水量為5-12 %的干豆渣；
[0009] 2)回收膳食纖維
[0010] 向干豆渣中加入乙醇、堿溶液進行堿催化分解反應(yīng)，反應(yīng)完成后調(diào)節(jié)pH = 3-5,將 固、液相分離得到沉淀與母液，干燥沉淀得到膳食纖維；
[0011] 3)制備生物柴油
[0012] 將步驟2)中得到的母液靜置取油相，加水沖洗至中性，然后蒸餾除去多余 水和乙醇；向蒸餾后的料液中加入乙醇、大孔型強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂催化 劑進行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)中料液、乙醇和催化劑的質(zhì)量比為：料液：乙醇：催化劑= 1:0. 5-6:0. 05-0. 5 ;反應(yīng)完成后過濾回收催化劑，液相緩慢升溫蒸餾，升溫至250°C時蒸餾 得到生物柴油；
[0013] 4)回收植物甾醇
[0014] 向蒸餾生物柴油后剩余的渣液中加入乙酸乙酯、丙酮、乙醇中的一種或多種，渣液 溶解后降溫結(jié)晶，結(jié)晶出的固態(tài)即為植物留醇粗品，母液蒸餾回收溶劑重復(fù)利用；向剩余渣 液中加入的溶劑可以是乙酸乙酯、丙酮或乙醇中的一種，也可以是其中的多種以任意比例 混合，優(yōu)選的溶劑有兩種，為乙酸乙酯、丙酮與乙醇以體積比為4:1混合后的混合溶劑。
[0015] 向植物留醇粗品中加入乙醇或乙酸乙酯重結(jié)晶，保溫、離心分離得到精品植物甾 醇，母液蒸餾回收溶劑重復(fù)利用。
[0016] 本發(fā)明中，豆渣經(jīng)預(yù)處理除去多余的蛋白質(zhì)，通過堿催化水解、酸化固液分離，固 態(tài)經(jīng)過水洗離心干燥得到膳食纖維，液態(tài)中富含大量的游離脂肪酸和植物留醇，使用乙酸 乙酯溶解結(jié)晶方法提取其中的植物留醇，剩余液體可用作生物柴油的原料，加入適量乙醇 在固體酸類催化劑如大孔型強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂的催化下，制備生物柴油。該 方法既解決固體廢棄物的利用問題，又能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)生物柴油聯(lián)產(chǎn)膳食纖維、植物留醇，實 現(xiàn)豆渣的綜合利用，提高豆渣的利用價值。
[0017] 優(yōu)選的，步驟1)中，豆渣濾餅粉碎至100-150目；蛋白質(zhì)酶水解條件為：蛋白質(zhì)酶 與強壓除水后未經(jīng)干燥處理的豆渣質(zhì)量比為：0.2-0. 8:100,蛋白質(zhì)酶為中性蛋白質(zhì)酶，水 解在溫度為30~50°C，pH = 6. 5~7. 5下進行。
[0018] 優(yōu)選的，步驟2)在80°C下進行，所述堿溶液為5mol/L的NaOH溶液，干豆渣：乙 醇：NaOH溶液=1:1-3. 5:0. 2-0. 55,所述比例為質(zhì)量比，堿催化反應(yīng)進行3-5小時；調(diào)節(jié) pH的酸為質(zhì)量分數(shù)37. 5%的鹽酸；固液分離優(yōu)選離心方式，得到的沉淀水洗三次后離心干 燥得到膳食纖維，水洗干燥的具體操作條件為：離心使用濾布目數(shù)為500目，離心速度為 5000rpm/min，甩干時間為30min/鍋，干燥溫度控制在65~75°C。
[0019] 優(yōu)選的，步驟3)在氮氣封液面保護下進行，能夠減少游離脂肪酸被氧化。酯化反 應(yīng)時間優(yōu)選9小時，優(yōu)選反應(yīng)溫度為84°C，即回流狀態(tài)。所述的緩慢升溫蒸餾首先蒸出的液 體為水和乙醇；繼續(xù)升溫，210°C左右開始蒸出脂肪酸乙酯；升溫至250°C不再有餾出物，終 止蒸餾，餾出物即為生物柴油，蒸餾剩余的渣液富含大量的植物甾醇。
[0020] 優(yōu)選的，步驟4)制備植物甾醇粗品時結(jié)晶料液比為1:2. 5,熟化溫度10°C，熟化時 間16小時。重結(jié)晶時溶劑優(yōu)選乙醇，可使植物留醇晶體呈針狀、料白、純度高。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 1)本發(fā)明所述的制備方法更加簡單，提取步驟簡單，收率高，提取的植物留醇純度 高于96 %，不溶性膳食纖維含量均超過為92 %，生物柴油的純度也在92. 5 % ;
[0023] 2)能夠解決生物柴油制備過程中原材料不足的問題，解決生物柴油不能使用植物 油做原料的問題；
[0024] 3)能夠用于制備生物柴油、膳食纖維和植物留醇，能夠?qū)崿F(xiàn)豆渣的綜合利用，提高 豆渣的利用價值，豆渣的利用效率更高；
[0025] 4)原始豆渣的處理方法多為直接廢棄，本發(fā)明所述的方法能夠利用廢棄物進行回 收利用，解決了固體廢棄物的利用問題，降低了豆渣對環(huán)境的壓力。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步解釋。
[0028] 將濕豆渣按照下列方式進行預(yù)處理：將濕豆渣強壓除水，然后粉粹濾餅至120目， 再使用中性蛋白質(zhì)酶在溫度為45°C，pH = 7下進行水解，蛋白質(zhì)酶與強壓除水后的豆渣的 質(zhì)量比為0.5:100,除去豆渣中的蛋白質(zhì)，最后用恒溫箱80°C下干燥，得到含濕量為6%，月旨 肪含量為18. 75%，不溶性膳食纖維含量為36. 2%，植物留醇含量為0. 5%的干豆渣。
[0029] 相關(guān)公式