酸热絮凝法提取甘薯淀粉分离汁水中的蛋白质

王雪婷，赵博超，罗岷，苑喜男，朱克松，潘涔轩*，曾凡逵

1.国家环境保护生态工业重点实验室，中国环境科学研究院

2.中国科学院兰州化学物理研究所环境材料与生态化学研究发展中心

甘薯，又叫红薯、番薯，是世界主要粮食作物之一，也是重要的工业原料、饲料、新型能源及减灾作物[1]。联合国粮食及农业组织（FAO）2020 年数据显示[2]，我国甘薯种植面积为224.02 万hm2，年总产量4 894.95 万t，居世界第一。甘薯加工以甘薯淀粉及其制品（粉条、粉丝、粉皮）加工最为普遍，尤其是在安徽、河南、河北等地的农村，是农民增收致富的重要手段。甘薯淀粉分离汁水是甘薯生产淀粉过程中产生的废液，每t 淀粉排放量达5～10 m3，主要是甘薯细胞汁液，含有淀粉、蛋白质、游离氨基酸、果胶和糖类等。对于淀粉废水，通常采用絮凝沉淀、厌氧好氧、深度除磷等末端治理技术[3-5]，但由于甘薯淀粉分离汁水中蛋白质含量高，导致末端治理难度大、成本高[6]，另外还会产生吲哚、硫化氢（H2S）、氨气（NH3）等臭味气体[7]。甘薯蛋白质含有18 种氨基酸，包括人体必需的8 种氨基酸，生物价达到72，高于马铃薯蛋白质（67）[8-9]，具有很高的营养价值。从甘薯淀粉分离汁水中提取蛋白质，不仅可创造可观的经济效益，也能有效减少臭味，降低化学需氧量、总氮等浓度，有利于废水的还田利用[10-11]，对甘薯行业具有现实意义。

目前，从甘薯淀粉分离汁水中提取蛋白质的技术主要有碱溶酸沉法[12-13]、超滤法[14-15]和泡沫分离法[16]，其中碱溶酸沉法需要加入酸碱试剂，会增加较多的盐，不利于后续废水还田利用[10-11]；超滤法因膜容易堵塞，投资运行成本较高[3]；泡沫分离法对高浓度溶液分离效率较低，并且影响条件较多，距离产业化应用还有一定距离[3]。在与甘薯淀粉加工行业相似的马铃薯淀粉加工行业，马铃薯淀粉分离汁水蛋白质提取已经实现产业化，应用的技术主要是酸热絮凝法（加热加酸沉淀法）[17-22]和扩张床吸附法[21-24]，前者在国内外均已广泛应用，并且工艺设备已实现国产化，后者仅在欧美地区应用，工艺设备尚未实现国产化。酸热絮凝法利用高温破坏蛋白质分子的天然结构，让疏水性基团暴露出来，使蛋白质分子的疏水作用增强，互相聚集成更大的分子聚集体，并利用等电点处蛋白质溶解度小的特点，聚集发生沉淀[17-18,20]。酸热絮凝法的蛋白质提取率高，但因为提取过程中使用了加热和加酸，回收的蛋白质已发生不可逆变性，只能作为动物饲料利用[22,24-25]。扩张床吸附法是一种经过精心设计的、稳定的、返混很少的离子交换层析技术[26]，回收的蛋白质具有天然活性，可以用于制药和食品加工领域，经济性更高，但主要提取贮藏蛋白质（又名Patatin 蛋白），占马铃薯可溶性蛋白的40%左右[11]，蛋白质提取率相对较低。Zeng 等[23]以AmberliteTMXAD7HP 树脂作为扩张床吸附剂，从马铃薯淀粉分离汁水中分离得到天然蛋白质，总蛋白的回收率为40%左右，其中约75%是蛋白酶抑制剂。

基于酸热絮凝法和扩张床吸附法在马铃薯淀粉分离汁水蛋白质提取上的应用情况，笔者认为能在甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取上具有较快产业化应用优势的是酸热絮凝法，但相关基础研究较为薄弱，因此亟待开展此方面的研究。当前，马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取的典型工艺流程[17]如下：首先对马铃薯淀粉分离汁水进行消沫处理，去除空气；然后分离小颗粒淀粉和细纤维，以防这些物质在加热过程中糊化影响蛋白质的分离；再调节pH 至4.8～5.2，通过蒸汽直接喷射加热汁液使蛋白质凝聚，凝聚后的蛋白质冷却后通过离心分离得到湿蛋白质和脱蛋白质废水，分离的湿蛋白质通过闪蒸干燥机烘干获得蛋白质产品。将此工艺应用到甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取上，受原料影响，pH、加热温度、离心转速和离心时间等工艺参数需要调整[13,17-18,20]，故本研究通过单因素试验和正交试验优化甘薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取的工艺条件；同时基于马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取整装设备，集成装置进行工艺模拟试验，检验技术装备的可行性和效果，以期为实现甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取产业化提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

甘薯淀粉分离汁水，取自河北中薯农业科技集团股份有限公司甘薯淀粉加工全旋流生产线浓缩旋流器，其pH 为5.95～6.05、总氮（TN）浓度为1 920～2 800 mg/L、化学需氧量（CODCr）为50 800～63 300 mg/L。该公司甘薯淀粉加工所用的甘薯品种有卢选1 号、济薯25 号、商薯19 号、秦薯5 号，其中卢选1 号用量最多，占鲜薯总加工量的52.63%。

1.2 试验设计

1.2.1 单因素试验

探究pH、温度、离心转速和离心时间对甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取的影响，其中对于温度条件的设置，参考了马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法提取蛋白质时，一般是将汁水加热到112 ℃，考虑到用电热恒温水浴锅（HHS 型）加热最高温度为100 ℃，因此本研究设置温度为20～100 ℃。

pH 的影响：分别取100 mL 新鲜甘薯淀粉分离汁水，在20 ℃条件下用浓H2SO4调节pH 至3.5、4.0、4.5、5.0、6.0，用1 g/L NaOH 溶液调节pH 至6.5、7.5、8.0、9.0、10.0，于3 000 r/min 离心20 min，取上清液测TN 浓度和CODCr，并计算TN 和CODCr去除率。调节pH 所用的H2SO4、NaOH 均为分析纯。

温度的影响：分别取100 mL 新鲜甘薯淀粉分离汁水，在pH 为6.0 条件下加热至70、80、90、100 ℃，于3 000 r/min 离心20 min，取上清液测TN 浓度和CODCr，并计算TN 和CODCr去除率。

离心的影响：分别取100 mL 新鲜甘薯淀粉分离汁水，在pH 为4.0、温度为20 ℃时，分别设定离心转速为2 500、3 000、3 500、4 000、5 000 r/min，离心20 min，取上清液测TN 浓度和CODCr。在同样pH 和温度条件下，设定离心转速为4 000 r/min，分别设定离心时间为5、10、15、20、25 min，取上清液测TN 浓度和CODCr，并计算TN 和CODCr去除率。

1.2.2 正交试验

根据单因素试验结果，综合考虑pH、温度、离心转速和离心时间对甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取效果的影响及脱蛋白质废水还田利用的影响，设计甘薯淀粉分离汁水中蛋白质提取的正交试验，其因素和水平见表1。

表1 四因素三水平试验设计Table 1 Factors and levels for the orthogonal experiments

1.2.3 集成装置的模拟试验

借鉴产业化应用的马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取工艺和装备，由湖北山洪食品机械有限公司试制蛋白质提取的集成装置（图1），主要包括浆料罐、pH 调节罐、板式换热器、保温絮凝罐、汽液分离罐、平板式离心机、电锅炉（蒸汽发生器）等，处理规模为50～80 L/h。在设定工艺参数条件下，通过批次试验，检验酸热絮凝法蛋白质提取工艺在甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取上的可行性及效果。

图1 蛋白质提取集成装置Fig.1 Integrated device of protein extraction

集成装置运行及样品采集：集成装置进水即甘薯淀粉分离汁水，现取自企业淀粉生产线浓缩旋流器。集成装置稳定运行后的10 d 内（10 月29 日—11 月7 日）进行了10 个批次的试验。采集样品包括甘薯淀粉分离汁水（进水）、脱蛋白质废水（出水）、蛋白质滤饼。其中，甘薯淀粉分离汁水取样点设置在物料罐和pH 调解罐，记录甘薯淀粉分离汁水用量，并检测pH、TN 浓度和CODCr；脱蛋白质废水是全部收集后取样检测TN 浓度和CODCr；蛋白质滤饼是全部收集后记录质量，并取样检测水分，烘干破碎后检测蛋白质含量。每个批次取样1 次。

1.3 分析方法

甘薯淀粉分离汁水溶液中的TN 浓度采用过硫酸钾氧化法测定，具体做法是按照默克公司提供的预处理方法准备消解样品，然后利用TR 620 加热消解器（默克公司），在温度120 ℃下消解1 h，然后按照默克公司提供的快速检测方法准备样品，利用Prove 100 水质分析仪（默克公司）测定。TN 试剂盒编号114763，检出限为10～150 mg/L。甘薯淀粉分离汁水溶液中的CODCr采用重铬酸盐法测定，具体做法是取适量甘薯淀粉分离汁水放入消解管中，利用TR 620 加热消解器（默克公司），在温度148 ℃下消解2 h，然后按照默克公司提供的快速检测方法准备样品，利用Prove 100 水质分析仪（默克公司）测定。CODCr试剂盒编号114555，检出限为500～10 000 mg/L。甘薯淀粉分离汁水溶液中的pH 通过pH 计（pHS-3C 型，上海仪电科学仪器股份有限公司）测定，pH 计精度为0.01。

甘薯蛋白质含量的测定参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》，采用凯氏定氮法。按下式计算甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取的蛋白质回收率：

式中：y为甘薯淀粉分离汁水蛋白质回收率，%；m为回收的蛋白质滤饼干质量，g；w为回收的蛋白质滤饼中蛋白质含量，%；V为甘薯淀粉分离汁水处理量，L；CTN为甘薯淀粉分离汁水的TN 浓度，mg/L；6.25 为氮折算成蛋白质的系数。

1.4 数据处理

周添红[17]利用马铃薯淀粉加工废水酸热絮凝法蛋白质提取的工业化试验装置，得到总蛋白质回收率平均为86.87%，此时COD 去除率为43.9%。蛋白质提取的效果与蛋白质的提取量及汁水TN 去除率和CODCr去除率呈正相关，因此本研究以蛋白质的提取量、汁水TN 去除率和CODCr去除率为指标，分析评价酸热絮凝法提取甘薯淀粉分离汁水中蛋白质的效果。在单因素试验和正交试验中，由于蛋白质的提取量受实验室条件所限，数据较难获得，因此主要以甘薯淀粉分离汁水的TN 去除率和CODCr去除率为指标。

甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取的单因素试验和正交试验，每组试验重复3 次。集成装置模拟试验为多批次试验。采用Excel 2019 软件进行数据处理并作图，采用正交设计助手Ⅱ v3.1 进行直观分析。

2 结果与分析

2.1 甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取的单因素试验

2.1.1 pH 对汁水蛋白质提取效果的影响

新鲜甘薯淀粉分离汁水的pH 为6.0 左右。由图2（a）可知，pH 低于6.0 时，随着pH 的降低，甘薯淀粉分离汁水的TN 去除率呈先上升后降低的趋势，在pH 为4.0 时，TN 去除率最大，达到76.75%；pH 为6.0～6.5 时，TN 去除率从2.3%升至17.06%，但pH 为 6.5～10.0 时，TN 去除率变化幅度较小；pH 为9.0 时，TN 去除率较小，为13.02%。蛋白质等电点在pH 为4.0 附近，此时蛋白质分子颗粒不存在同电的相互排斥作用，极易发生碰撞和聚沉，蛋白质溶解度最小，最易形成沉淀物[13,20,27-28]，因此在pH 为4.0 时，表现为TN 去除率最高。而在碱性条件下，可能是由于碱性的增强使蛋白质构象发生变化，有些原来在分子内部的疏水基团由于结构松散而暴露出来，分子的不对称性增加，因此扩散系数降低，溶解度较高，不易聚沉[13]，表现为TN 去除率降低。

图2 pH 和温度对甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取效果的影响Fig.2 Effect of pH and temperature on the protein extraction from sweet potato starch processing water

侯利霞等[12-13]的研究表明，甘薯蛋白质在pH为4.5 时沉淀率最大，在pH 为8.0 时溶解度最大，这与本研究结果略有差异，可能是甘薯品种不同所致。蛋白质由氨基酸组成，本研究使用的是甘薯品种卢选1 号，其氨基酸组成及含量见表2，其中酸性氨基酸、碱性氨基酸和中性氨基酸分别占氨基酸总量的37.02%、11.94%和51.04%。而侯利霞等[12-13]研究使用的甘薯品种为SL-19，其酸性氨基酸、碱性氨基酸和中性氨基酸分别占氨基酸总量的24.46%、13.83%、61.71%。由于氨基酸的组成及含量不同，导致蛋白质在不同pH 条件下的溶解度出现差异。

表2 甘薯（卢选1 号）中氨基酸构成Table 2 Proportion of amino acids in sweet potato

不同pH 下，甘薯淀粉分离汁水CODCr去除率的规律与TN去除率的规律基本相似，也是在pH 为4.0 时达到最大。但蛋白质提取对TN 去除率和CODCr去除率的贡献不同，对TN 去除率的贡献较大，对CODCr去除率的贡献相对较低，这是因为在甘薯淀粉分离汁水中蛋白质是TN 的主要贡献者，而CODCr的贡献者除蛋白质外，还包括淀粉、果胶、糖类等有机物[3,17]。

综上，pH 对甘薯淀粉分离汁水中蛋白质提取效果的影响较大，对TN 去除率和CODCr去除率的影响规律基本相似，在pH 为4.0 时，TN 去除率和CODCr去除率均达到最大。

2.1.2 温度对汁水蛋白质提取效果的影响

新鲜甘薯淀粉分离汁水的温度在20 ℃左右。由图2（b）可知，温度为70 ℃时的甘薯淀粉分离汁水的TN 去除率明显高于20 ℃，这是因为温度越高，分子的布朗运动越激烈，蛋白质的撞击和黏附概率越大[20]，因此易聚沉；温度升到80 ℃，蛋白质大量聚沉，TN 去除率增加趋势变缓。甘薯淀粉分离汁水CODCr去除率的规律与TN 去除率的规律大不相同：70 ℃时的CODCr去除率略高于20 ℃；但当温度继续上升，CODCr去除率与温度基本呈线性关系。如前所述，甘薯淀粉分离汁水中除含有蛋白质外，还含有淀粉、纤维等有机物，这些物质高温时容易糊化，黏度升高，离心分离时可能会黏附着蛋白质聚集体一同被分离出来[17]，因此高温时CODCr去除率更高。

综上，温度对甘薯淀粉分离汁水中蛋白质提取效果的影响也较大，对 TN 去除率和CODCr去除率的影响大不相同，80 ℃ 是TN 去除率的拐点，而温度为 70～100 ℃ 时，CODCr去除率与温度呈线性关系。

2.1.3 离心对汁水蛋白质提取效果的影响

由图3（a）可知，在pH 为4.0、温度为20 ℃条件下，新鲜甘薯淀粉分离汁水TN 去除率随离心转速增大而增大，转速从2 500 r/min 增大到3 500 r/min 时，TN 去除率提高了4.1 个百分点，而从3 500 r/min 增大到5 000 r/min，TN 去除率仅提高了1 个百分点，变化幅度较小。新鲜甘薯淀粉分离汁水CODCr去除率随离心转速增大而增大，整体变化幅度较TN 去除率大，在转速达到4 000 r/min 后，CODCr去除率基本稳定。

图3 离心对甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取效果的影响Fig.3 Effect of centrifugation on protein extraction from sweet potato starch processing water

由图3（b）可知，在pH 为4.0、温度为20 ℃条件下，新鲜甘薯淀粉分离汁水TN 去除率随离心时间增大变化幅度较小，基本稳定在60%左右；新鲜甘薯淀粉分离汁水CODCr去除率随离心转速增大先上升后下降，整体变化幅度较TN 去除率大，在离心时间15 min 时，CODCr去除率最高。

离心分离时，不同转速条件会促使大小不同的絮凝体沉降，而大小不同的絮凝体沉降的速率也不同。在pH 为4.0 条件下，蛋白质溶解度较低，易絮凝形成较大聚集体，容易沉降且沉降速率快，因此在较低转速和较短离心时间条件下就能离心去除，获得较好的TN 去除效果。但对CODCr有贡献的其他有机物，如纤维，由于密度较小，在较高转速或较长离心时间下才能分离，此时CODCr的去除效果才相对较好。综上，在pH 为4.0、温度为20 ℃条件下，离心转速、离心时间对甘薯淀粉分离汁水中蛋白质提取效果的影响均不大。离心转速达到3 500 r/min后，TN 去除率基本稳定，在转速达到4 000 r/min 后，CODCr去除率基本稳定；就离心时间而言，TN 去除率在10 min 时最高，CODCr去除率在15 min 时最高。

2.2 甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取的正交试验

根据表1 开展的试验，利用正交设计助手Ⅱ v3.1进行分析，结果见表3。由表3 得知，以甘薯淀粉分离汁水TN 去除率为考察目标，得到各因素的极差（R）依次为RB>RA>RC>RD。极差大小说明因素的影响主次，因此各因素影响的主次顺序为B>A>C>D，即温度对甘薯淀粉分离汁水TN 去除率的影响最大，其次是pH，而离心时间影响最小。最优组合为A3B3C2D1，即温度为100 ℃，pH 为4.0，离心转速为3 500 r/min，离心时间为10 min。以甘薯淀粉分离汁水CODCr去除率为考察目标，得到各因素的极差R'的顺序为R'B>R'A>R'D>R'C，说明各因素影响的主次顺序为B>A>D>C，即温度对甘薯淀粉分离汁水CODCr去除率的影响最大，其次是pH，而离心转速影响最小。最优组合为A2B3C2D1，即温度为100℃，pH 为4.5，离心转速为3 500 r/min，离心时间为10 min。

表3 正交试验的结果分析Table 3 Results analysis of orthogonal experiments

上述2 个最优组合仅在pH 上略有差别，在环境效益相差不大的情况下，从经济效益角度考虑，一般选择能够获取更多蛋白质的条件，因此选择最优组合A3B3C2D1，即温度为100 ℃，pH 为4.0，离心转速为3 500 r/min，离心时间为10 min，在此条件下TN去除率达到76.79%，CODCr去除率达到40.66%。

2.3 甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取集成装置模拟试验

2.3.1 汁水酸热絮凝法蛋白质提取工艺路线

在研究过程中发现新鲜甘薯淀粉分离汁水的pH 随放置时间逐渐降低，放置约22 h，pH 降至4.0 左右（图4），絮凝非常明显。考虑到采用H2SO4等药剂调节甘薯淀粉分离汁水pH 时会增加溶液中盐离子含量，不利于脱蛋白质废水的还田利用[10-11]，因此，甘薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取采用自然发酵方式代替硫酸调节甘薯淀粉分离汁水pH。在此基础上，借鉴已经产业化应用的马铃薯淀粉废水酸热絮凝法蛋白质提取工艺技术，建立了甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取工艺路线（图5）：将新鲜的甘薯淀粉分离汁水从企业淀粉加工的浓缩旋流器取出后，首先离心分离去除小颗粒淀粉和细纤维，在pH 调节罐中放置24 h 使pH 降至4.0 左右，搅拌均匀泵送至升温换热器，在此与热脱蛋白质废水进行换热；然后进入降温换热器，在此与高温蛋白质溶液继续换热；之后进入汽液混合器，在此与高温高压蒸汽混合急速升温；再进入保温絮凝罐，使蛋白质充分絮凝；然后经过降温换热器冷却后通过离心分离得到蛋白质滤饼，离心分离出的热脱蛋白质废水经升温换热器冷却后排出。

图4 甘薯淀粉分离汁水pH 随放置时间的变化Fig.4 Changes of pH of sweet potato starch processing water with time

图5 甘薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取工艺路线Fig.5 Extraction processing of protein from sweet potato starch processing water by acid -heat flocculation

集成装置的工艺参数：甘薯淀粉分离汁水放置24 h 后的pH 实测值为4.06～4.12；蒸汽发生器设定温度为202 ℃，压力为0.4 MPa，实测蒸汽温度为164℃，压力为0.3 MPa；甘薯淀粉分离汁水加热温度和保温絮凝时间参考马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白提取设定的112 ℃和8 min，实测加热温度为103～120 ℃；离心分离机分离因数为1 007，滤布孔径为500 目（30 µm）。

2.3.2 集成装置蛋白质提取效果

集成装置的进水取自企业淀粉生产线浓缩旋流器的甘薯淀粉分离汁水，TN 浓度为（2 411±503）mg/L，CODCr为（58 506±5 951）mg/L，受淀粉生产影响，进水的TN 浓度和CODCr波动较大。集成装置的出水是分离细纤维及淀粉并提取蛋白质之后的脱蛋白质废水（图5），TN 浓度为（1 027±413）mg/L，CODCr为（33 731±7 215）mg/L，由于集成装置清洗效果受人工操作影响较大，导致出水的TN 浓度和CODCr波动也较大。根据集成装置进出水的TN 浓度和CODCr，计算得到TN 和CODCr去除率（图6），平均分别达到57.67%和47.23%。

图6 集成装置的TN 和CODCr 去除率Fig.6 TN and CODCr removal rates of the integrated device

对集成装置提取的蛋白质滤饼测定蛋白质含量（表4），参考T/SIACN 03—2019《饲料原料 马铃薯蛋白粉》[27]可知，批次2～4 的蛋白质含量（以干基计）大于70%，可以达到优级（70%）标准；批次9 的蛋白质含量（以干基计）大于65%，可以达到一级（65%）标准。受实验室条件所限，仅烘干了批次2～4、批次9 的蛋白质滤饼，按式（1）计算得到这4 个批次的蛋白质回收率，其平均值为48.86%。

表4 集成装置的蛋白质回收率Table 4 Protein recovery rate of the integrated device

3 甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取的可行性

3.1 技术装备可行性

集成装置试验采用酸热絮凝法蛋白质提取工艺路线，成功从甘薯淀粉分离汁水中提取了蛋白质，并且甘薯淀粉分离汁水中的TN 浓度和CODCr也明显下降，说明该工艺路线应用到甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取上是可行的。

集成装置的设备，除离心分离设备外，其余设备基本与当前马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取应用的设备一致。受小型设备加工条件所限，集成装置中的离心分离设备采用的是板式离心机，分离因子较低，而在马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取上，淀粉及细纤维的离心分离设备一般采用旋流器或卧螺离心机，蛋白质的离心分离设备采用卧螺离心机，分离因子更高，对淀粉及细纤维、蛋白质的分离更为有利。由此可以预测，将马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取整套装备应用到甘薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取上也是可行的。

3.2 经济可行性

以河北中薯企业（大中型规模）为例，基于当前马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取整套装备，进行成本效益分析（表5）。河北中薯企业每年生产运行60 d，每天生产24 h，每天产生甘薯淀粉加工分离汁水50 m3/h，蛋白质回收率以70%计，可生产粗蛋白质粉580 kg/h（水含量11%，蛋白质含量75%），可生产粗蛋白质粉835.2 t/a。参考马铃薯蛋白质粉作为饲料原料的销售价格6 000 元/t，年销售收入共计501.120 万元，扣除总生产成本，毛利润共计147.644 万元，则1 m3甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取的毛利润为20.51 元，经济效益明显。

表5 甘薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取成本构成Table 5 Cost structure of protein extraction from sweet potato starch processing water by acid-heat flocculation

4 结论

（1）甘薯淀粉分离汁水蛋白质含量高且具有回收利用的价值。采用酸热絮凝法提取甘薯淀粉分离汁水中的蛋白质，在单因素试验结果的基础上，通过正交试验得到温度对甘薯淀粉分离汁水蛋白质絮凝离心的影响最大，其余依次为pH、离心转速和离心时间，在温度100 ℃、pH 4.0、离心转速3 500 r/min、离心时间10 min 时，甘薯淀粉分离汁水的TN 和CODCr去除率分别达到76.79%和40.66%。

（2）借鉴马铃薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取工艺路线，制备的集成装置应用到甘薯淀粉分离汁水蛋白质提取上是可行的，其对甘薯淀粉分离汁水TN 和CODCr的去除率分别可以达到57.67%、47.23%，蛋白质回收率为48.86%，获得的粗蛋白质粉的蛋白质含量（以干基计）为73.22%，满足作为饲料原料利用的要求。

（3）对于每小时产生50 m3甘薯淀粉分离汁水的企业，通过酸热絮凝法每年可回收835.2 t 甘薯粗蛋白质粉，毛利润为20.51 元/m3。甘薯淀粉分离汁水酸热絮凝法蛋白质提取技术的应用不仅可以有效解决甘薯淀粉行业的废水污染问题，还可以增加企业收益，具有良好推广和发展前景。