一種浮萍淀粉的提取系統(tǒng)以及提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浮萍淀粉的高效提取系統(tǒng)以及提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]植物體內(nèi)淀粉的提取是進(jìn)行淀粉深加工及應(yīng)用的基礎(chǔ)。我國傳統(tǒng)手工提取植物體內(nèi)淀粉的歷史悠久，然而提取植物體內(nèi)的淀粉效率不同，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。植物體內(nèi)所含淀粉是非溶水性的物質(zhì)，淀粉本身不具備流動性，因此在提取工藝上十分困難和復(fù)雜。隨著社會的飛速發(fā)展，對提取植物淀粉的國內(nèi)中小型企業(yè)量化生產(chǎn)、環(huán)境衛(wèi)生、機(jī)器操作安全性等方面提出了更高的要求。
[0003]水生植物浮萍是世界上最小的開花植物，全世界分布廣泛，共有5屬38種，屬單子葉植物綱，天南星目，浮萍科。浮萍具有淀粉含量高、生長速度快、易于培養(yǎng)、材料成本低、不占用耕地、不與人爭糧等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具潛力的用于淀粉生產(chǎn)的原料。利用浮萍生產(chǎn)淀粉具有如下獨(dú)特優(yōu)勢:1.浮萍的淀粉含量高，可達(dá)其干重的40%，經(jīng)過誘導(dǎo)之后，浮萍的淀粉含量可達(dá)干重的70%，因此被認(rèn)為是極具潛力的淀粉類作物。Jay J Cheng報(bào)道浮萍淀粉年產(chǎn)量可達(dá)28t/hm2，而玉米淀粉年產(chǎn)量僅為5t/hm2;2.浮萍繁殖速度很快，約2?7天可繁殖一代，高于任何一種高等植物，G.0ron等報(bào)道浮萍生長速率達(dá)到0.1?0.35g (干重)/g(干重).(!，年產(chǎn)量高達(dá)55t/hm2 (干重)，玉米為4.9t/hm2。3.浮萍生長期長，在大多數(shù)溫帶至熱帶地區(qū)均可全年生長。此外，浮萍淀粉粒大部分分布在1_5μΜ之間，屬于小顆粒淀粉，由于小顆粒淀粉具有顆粒細(xì)小、分子大小范圍窄等特點(diǎn)，在制作生物降解材料、脂肪替代物、載體材料、化妝品中有著特殊的作用。
[0004]目前，國內(nèi)淀粉的提取加工，主要集中在薯類等傳統(tǒng)淀粉類作物，且加工工藝主要針對淀粉顆粒大的大型作物，對薯類等大顆粒淀粉的提取工藝相對成熟。而對于新型的淀粉類作物如浮萍，目前尚無成熟的提取工藝。浮萍淀粉為小顆粒淀粉，薯類淀粉的提取方法如研磨方式和渣漿分離方式等并不適合浮萍的小顆粒淀粉。關(guān)于浮萍淀粉的提取工藝，國內(nèi)外相關(guān)研宄還未進(jìn)行，因此，有必要開發(fā)一種高效、連續(xù)的浮萍淀粉提取工藝，從而使浮萍淀粉工業(yè)快速良性的發(fā)展，創(chuàng)造更高的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，給社會帶來良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)、高效的浮萍淀粉提取系統(tǒng)以及提取方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]一種浮萍淀粉的提取系統(tǒng)，包括:提升裝置，所述提升裝置的頂部設(shè)有電機(jī)，提升裝置具有料倉，料倉內(nèi)設(shè)有傳動鏈條，傳動鏈條上設(shè)有若干組用于收集和提升浮萍的收集板；所述電機(jī)驅(qū)動傳動鏈條轉(zhuǎn)動；
[0008]研磨裝置，所述研磨裝置為膠體磨，研磨細(xì)度達(dá)10uM ;
[0009]渣漿分離裝置，所述渣漿分離裝置具有機(jī)筒，機(jī)筒內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒表面設(shè)有篩網(wǎng)；位于機(jī)筒內(nèi)的主軸上設(shè)有條刷，所述條刷的毛刷條直徑為0.3-0.5mm ;
[0010]沉淀裝置，所述沉淀池分為初級沉淀池和二級沉淀池，初級沉淀池和二級沉淀池相連通；經(jīng)兩次沉淀后，可將淀粉與其他雜質(zhì)分離，從而提取純度更高的淀粉；
[0011 ] 甩干裝置，所述甩干裝置具有轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓通過真空管道與真空泵相連，利用真空泵使黏在轉(zhuǎn)鼓表面的含水淀粉進(jìn)行抽干；
[0012]所述提升裝置、研磨裝置、渣漿分離裝置、沉淀裝置和甩干裝置依次連接，浮萍經(jīng)提升裝置收集，進(jìn)入研磨裝置中研磨，研磨后的漿液進(jìn)入渣漿分離裝置中分離，分離后的淀粉粒進(jìn)入沉淀裝置中沉淀，沉淀后的淀粉經(jīng)甩干裝置甩干。
[0013]每組收集板均包括刮板和橡膠板，所述刮板由兩條互相垂直的條板組成，刮板整體呈“L”形結(jié)構(gòu)，刮板的其中一條條板固定于傳動鏈條上；所述橡膠板的一端固定于刮板的另一條條板上，橡膠板的另一端凸出于該條板。由于刮板為金屬材質(zhì)，通過在刮板上設(shè)置橡膠板，能減少刮板與料倉之間的摩擦，有效降低設(shè)備運(yùn)行的噪音。
[0014]所述提升裝置還包括有支架，所述支架與提升裝置的料倉相連，支架與料倉之間的夾角為10-40°，料倉的頂部設(shè)有頂蓋，料倉的上部設(shè)有出料口。支架與料倉之間的夾角直接影響提升裝置的提升效果，若夾角過小，則不利于浮萍的提升，消耗的機(jī)械能增加；若夾角過大，則浮萍不易從出料口排出。本發(fā)明對支架與料倉之間的夾角進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)夾角為10-40°時(shí)提升效果最為理想。
[0015]所述渣漿分離裝置還包括有底座，所述底座內(nèi)部設(shè)有電機(jī)，底座上部連接有料筒，料筒的頂部設(shè)有進(jìn)料口，所述料筒與設(shè)置于機(jī)架上的機(jī)筒相通，所述電機(jī)驅(qū)動主軸帶動轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動。
[0016]所述渣漿分離裝置的篩網(wǎng)孔徑為200-300目。本發(fā)明采用該目數(shù)的篩網(wǎng)目的是保證小顆粒的浮萍淀粉順利通過，同時(shí)避免雜質(zhì)的混入。
[0017]所述甩干裝置還包括底座，底座的上部設(shè)有料倉，料倉內(nèi)設(shè)有刮刀，轉(zhuǎn)鼓的表面設(shè)有過濾網(wǎng)，通過電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓在料倉內(nèi)轉(zhuǎn)動。本發(fā)明采用滾輪式的淀粉甩干設(shè)備，利用真空泵使黏在滾輪表面的含水淀粉進(jìn)行抽干，從而達(dá)到高效甩干淀粉的目的。
[0018]采用所述提取系統(tǒng)進(jìn)行浮萍淀粉的提取工藝，包括如下步驟:
[0019](I)將浮萍投入到研磨裝置中，加水混合，進(jìn)行研磨，得到細(xì)度在100 μM以下的浮萍漿液；
[0020](2)將步驟(I)的浮萍漿液加入到渣漿分離裝置中，通過渣漿分離裝置的篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，通過渣漿分離裝置的毛刷對浮萍漿液進(jìn)行連續(xù)清洗，使?jié){液中的淀粉粒通過篩網(wǎng)排出，進(jìn)入到沉淀池中；剩余的殘?jiān)M(jìn)行收集，用于下游工藝的加工；
[0021](3)進(jìn)入沉淀裝置的淀粉粒經(jīng)攪拌沉淀后，上層水層排出，下層淀粉層移至甩干機(jī)中，經(jīng)甩干機(jī)甩干后，即得浮萍淀粉。
[0022]步驟(I)中，浮萍和水加入的質(zhì)量比為1: (1-2);水的加入量過少，則不方便研磨，導(dǎo)致研磨的不充分；水的加入量過多，則增加了后續(xù)處理的工作量。本發(fā)明的浮萍和水加入量的比是經(jīng)過多次試驗(yàn)篩選得到的優(yōu)選方案。
[0023]優(yōu)選的，步驟(I)中，浮萍與水的混合物在膠體磨中停留的時(shí)間為5-10s。本發(fā)明控制浮萍與水的混合物在膠體磨中的停留時(shí)間，一方面能夠保證研磨的細(xì)度要求，另一方面則有利于節(jié)能，較少能源的消耗。
[0024]步驟(3)中，制得的浮萍淀粉的含水量為10-20%。
[0025]本發(fā)明的有益效果:
[0026](I)本發(fā)明提供了一種大規(guī)模浮萍淀粉連續(xù)提取的系統(tǒng)及其提取方法，解決了目前淀粉提取工藝的空白，從而推動浮萍大規(guī)模培養(yǎng)后，浮萍淀粉連續(xù)、高效的提取，便于浮萍淀粉后期的利用及加工。
[0027](2)由于浮萍是漂浮在水面的小型水生植物，目前普通的斗式提升機(jī)無法達(dá)到提升浮萍的目的，本發(fā)明浮萍淀粉的提取系統(tǒng)中對于提升裝置(斗式提升機(jī))進(jìn)行了改進(jìn)，將電機(jī)從底部驅(qū)動改為頂部驅(qū)動，將傳動帶改為傳動鏈條，并在傳動鏈條上設(shè)置多組刮板和橡膠板，通過電機(jī)驅(qū)動傳動鏈條轉(zhuǎn)動，通過傳動鏈條上設(shè)置的刮板和橡膠板對漂浮在水面上的浮萍進(jìn)行收集和提升。
[0028](3)對于薯類等大顆粒淀粉的提取系統(tǒng)中所采用的打磨裝置主要為棍棒式和滾輪式，這并不適合于浮萍的研磨，本發(fā)明針對浮萍個(gè)體小且淀粉顆粒小的特點(diǎn)，選擇分體式膠體磨的研磨方式，將浮萍研磨后，細(xì)度可達(dá)到小于100 μM，有利于浮萍淀粉的提取；膠體磨頂端料倉增加了料倉面積，從而保證大規(guī)模浮萍打撈后的連續(xù)加工能力。
[0029](4)本發(fā)明針對浮萍淀粉顆粒小的特點(diǎn)，對渣漿分離裝置的毛刷和篩網(wǎng)進(jìn)行了改進(jìn)，使其更適合于浮萍的渣漿分離。毛刷可將淀粉漿充分混勻，從而將淀粉分離。毛刷條直徑為0.3-0.5mm，小于傳統(tǒng)作物加工所用刷毛，從而更高效的提取小顆粒淀粉。
[0030](5)本發(fā)明采用滾輪式的淀粉甩干設(shè)備，利用真空泵使黏在滾輪表面的含水淀粉進(jìn)行抽干，從而達(dá)到高效甩干淀粉的目的。
[0031](6)采用本發(fā)明的浮萍淀粉提取系統(tǒng)及提取方法，浮萍淀粉的提取率可達(dá)90%以上。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的浮萍淀粉提取系統(tǒng)流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為提升裝置(斗狀提升機(jī))的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為研磨裝置(膠體磨)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為渣漿分離裝置(渣漿分離機(jī))的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5為甩干裝置(甩干機(jī))的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]其中，1-頂蓋，2-電機(jī)，3-主動輪，4-鏈條，5-第一導(dǎo)向輪，6-出料口，7_傳動鏈條，8-刮板，9-橡膠板，10-料倉，11-第二導(dǎo)向輪，12-支架，13-加料斗，14-料筒，15-動磨盤，16-靜磨盤，17-旋葉刀，18-出料口，19-機(jī)座，20-底座，21-電機(jī)，22-主動帶