我国盛产的丝绸,素有“纤维皇后”的美称。蜀锦、湘绣、苏杭绸缎驰名全球。可是在桑、蚕、茧、丝、绸一条龙生产过程中,不少有用的物质被当作弃物。例如桑皮可制成高级纸和优质棉;蚕蛹、煮茧水、废丝等皆可提取蛹油及复合氨基酸,用于食品、化妆品及医药等工业;特别是家蚕食用桑叶后的代谢物蚕沙(俗称蚕屎),目前主要用作农家肥,其实它有很高的深加工附加值,是提取叶绿素、胡萝卜素、正三十烷醇、植物醇和果胶等的优质原料。叶绿素有良好的临床效果,还作为一种重要添加剂广泛用于食品、日化等行业,通常在绿色植物中含量仅0.2%~0.3%,提取率低,成本高。而家蚕在消化桑叶过程中,叶绿素基本上未被破坏,起到富集作用,干蚕沙中其含量高达1%,用丙酮或乙醇溶浸蚕沙即可提取,利润可观。
这里介绍丙酮提取法。将新鲜蚕沙筛除残桑及枝梗,日晒至含水量低于10%(可贮藏2年),用清水均匀喷洒,使蚕沙充分吸水、松软,达含水量30%~40%,堆放4~6小时待用。将处理好的蚕沙投入提取罐中,加入丙酮漫过蚕沙10厘米,于室温下搅拌提取4小时,仿此提取3次。过滤,合并4次滤液,注入蒸发罐中,热至60℃~70℃,减压蒸馏回收丙酮,浓缩罐内物料。升温至80℃,驱尽残留丙酮,出料,冷却至室温,静置,分层。放出下层黑褐色下脚水相,收集上层糊状墨绿色胶状物,即得叶绿素成品,其中含本品10%,水分约25%。废渣及废液中可提取植物醇和正三十烷醇。前者可做合成维生素E和K1的原料;后者是一种植物生长激素,用于促进农作物及蔬菜的增产。蚕沙中含有15%左右的果胶,加酸浸提,再用乙醇冻胶沉淀即得,产品广泛用做食品的增稠剂和稳定剂。
十、革渣
皮革和毛纺业有不少废弃物可加工利用,它们大都可制成蛋白质或氨基酸。例如,铬革渣就是制革厂在牛皮或猪皮鞣剥削匀及剪裁时产生的有害废渣,在制革业发达的国家及地区已成为一大公害;但铬革渣蛋白质含量丰富,且以胶原蛋白为主。胶原蛋白由于其结构特殊,富有营养价值,特别适宜于制成饲料蛋白添加剂。目前从革渣中提取蛋白质已有酸法、碱法及生物化学法等多种途径。现试举一例。将由1.42份硫酸钠、1份氢氧化钠和10份清水配成的溶液,加入到制革下脚料中,至刚好浸没,搅匀,静置2天,每4小时搅拌一次,捞出,沥干。用15%的硫酸钠溶液浸泡8小时,每2小时搅拌1次,捞出,沥干。放入由0.5份硫酸钠、10份浓盐酸和10份清水配制的溶液中,浸泡24小时,每4小时搅拌1次,捞出,沥干。用清水搅拌洗净,至洗液呈中性,干燥、粉碎得成品,内含蛋白质42%~80%。从革渣中提取氨基酸的方法亦多,常用的是酸解法。将渣先行脱脂,办法是刮去油脂后,用稀碱溶液洗涤,再洗净,切碎,晾干,用等量的氯仿振摇脱脂一次,移去溶剂。加入4倍量的8摩尔/升盐酸,用沙浴热至100℃~112℃,保温回流10小时,减压蒸馏除酸,使之成糖浆状液。用等量清水稀释,加入总液量3%的活性炭,用水浴热至70℃,保温搅拌半小时,趁热过滤,得淡黄色滤液。用浓氨水或氢氧化钠溶液中和至pH值为6.5~6.8,之间得含混合氨基酸的溶液。当溶液含水量低于50%时,可铺成薄层用50℃~80℃的热风干燥,成品总氨基酸量不少于20%~30%。它也可用麸皮、血粉、豆饼或米糠等吸收,做饲料用。
十一、籽壳
前面已经提到稻壳的多种用途,其实还有花生壳制葡萄糖、向日葵壳制糠醛、核桃壳制活性炭、桐籽壳制磷酸二氢钾以及禽蛋壳的综合利用等,都是很有意义的。
将花生壳碎成粉,投入水解罐中,加入占粉料量40%的6%~7%的硫酸,煮沸,保温搅拌水解5小时。壳中的纤维素水解成葡萄糖,木质素则不水解。过滤,滤液用15%的石灰水中和至pH值在6~7之间,温度应不超过50℃,过滤,得黄色透明糖液。于水浴上热至70℃,在搅拌下加入总量3%的糖用活性炭,保温搅拌1小时,趁热过滤,得无色透明糖液。加热浓缩得糖浆,在糖浆中加入葡萄糖含量16.25%的精盐,静置8小时,滤取其晶体。于28.5℃以下的环境中,将其晶体与定量清水混合,在搅拌下使晶体中的氯化钠溶于水,而葡萄糖仍呈晶体形式存在于溶液中;滤取晶体,用少量清水冲洗2次,甩干,60℃干燥得成品。
葵花籽壳含有大约20%~26%的多缩戊糖,是制备糠醛的良好原料。糠醛又称呋喃甲醛,具有类似杏仁油的刺激性气味,是一种无色或琥珀色的透明油状液体,系重要的有机化工原料之一,在合成树脂、石油炼制、染料、医药和轻化工等工业部门有广泛应用,用盐酸或硫酸处理戊糖即得。反应式为:将向日葵壳粉碎,加入占壳量50%的6%~7%的硫酸,拌匀,投入水解罐中,在蒸汽压力为500~600千帕时蒸煮5小时。罐内排出的糠醛气,经管路进入蒸馏塔,馏分冷却后得粗品。用10%的碳酸钠溶液将粗品中和至pH值为7.0,再减压蒸馏,得精品。
核桃是一种常见的富营养干果,其壳木质致密,是制备活性炭的好原料。将核桃壳粉碎过40目筛,加入3倍量的用盐酸调至pH值为1的25%的氯化铵溶液,充分搅拌浸渍,静置吸收5小时;再充分搅拌,复静置吸收5小时,至氯化铵溶液全部吸干。移入敞口平底炭化炉中密闭炭化,于400℃炭化3小时,隔半小时彻底搅拌一次,搅拌前将炉温降到100℃以下,搅拌后再升温密闭炭化,直至变成黑焦,表明炭化完成。出料冷却,用2倍量上述氯化铵溶液浸渍,充分搅拌,直至氯化铵溶液全部被吸收。
移入活化炉中于650℃活化70分钟。出料冷却,移入木桶内,加入等量的10%氯化铵溶液,充分搅洗;静置澄清,虹吸出清液,依次用5%、2.5%、1%氯化铵溶液搅洗;再用等量6摩尔/升的盐酸搅洗;滤取炭料入锅,加入等体积清水,煮沸洗涤几次,至洗液无氯离子。取出炭料,加热、搅拌、翻炒,弃去水分,烘干,研细,过120目筛,密封包装即得。制取本品1吨,需耗核桃壳3~4吨。
桐籽壳是我国南方盛产的油桐子实的壳,富含钾,可作为制取磷酸二氢钾的原料。先将壳晒干,用焖火烧成暗蓝色的块状壳灰,加入清水浸没;充分搅拌,静置浸泡24小时,每3小时搅拌一次,过滤;滤渣粉碎后,用等量清水搅浸2天,过滤。合并各次滤液,移于锅内煮沸,浓缩;加入总液量1%的活性炭,升温至沸,搅拌、浓缩,趁热过滤;将滤液继续浓缩,加入等量的已热至70℃~75℃的磷酸至pH值在3~4之间。用水浴加热至沸,浓缩至溶液变稠,有晶体析出;冷却,静置12小时,滤取晶体;母液再浓缩析晶。合并两次晶体,干燥,得成品,产率约3%。
十二、蛋壳
禽蛋壳(主要是鸡蛋壳)历来被当作废物扔弃。初步估计,北京每月仅各食品厂、蛋品加工厂扔弃的鸡蛋壳就有上百吨,不及时处理,会严重污染环境。而它的利用潜力却很大。蛋壳占整个鸡蛋重量的10%~12%,由壳上膜、壳下膜和壳体三部分组成。壳上膜又称胶质薄膜或外蛋壳膜,覆盖于蛋壳表面,由白色透明的胶质黏液干燥而成;壳下膜在蛋壳内层,由靠近壳体的蛋壳膜和靠近蛋清的蛋白膜组成。这两层膜都是由角质蛋白纤维交织成的网状结构。前者较粗糙,空隙大;后者较致密,细菌不易侵入。壳体为石灰质硬壳,位于壳上膜和壳下膜之间,其化学成分通常为:碳酸钙93%,碳酸镁1.0%,磷酸镁2.8%,有机物3.2%。实际上扔掉的蛋壳中还残留达蛋壳重量27%~31%的蛋清,用清水洗涤即可将它们分离。对蛋壳各部分分别进行处理,可制得许多有用物质。
蛋清液含水分85%~88%,蛋白质11%~13%,溶菌酶0.03%,另含其他少量的营养成分,主要从中提取酶和蛋白质。提取溶菌酶的办法如下:控制蛋清液浓度在30%~50%左右,用阳离子交换树脂吸附后,经分离、多级洗脱、超滤浓缩、脱盐、冷冻干燥,制得溶菌酶。其提取率可达0.25%~0.28%,酶活力平均为15000单位/毫克,最高达18000单位/毫克。溶菌酶有强消炎作用。可制成口服片,用于治疗慢性咽炎;制成滴眼剂,可治疗眼睑炎及其他炎症;可加入鲜牛奶中,制成近似人乳的牛奶(人乳中溶菌酶含量为牛奶中的60~70倍),强化抗病能力。溶菌酶在食品工业中可做包装膜的防腐剂,加在食品如香肠、肉类、糕点及饮料中做防腐保鲜剂,可延长保存期4~5倍。
将提取溶菌酶后的蛋清液调整到一定浓度后,可用酸或碱或酶法水解制成水解蛋白;用酶法将蛋清液经过滤、调pH值、搅拌预热、葡萄糖氧化酶处理、间隙加双氧水、升温调pH值、胰酶处理、过滤、烘干,可制成干蛋白片;将含蛋白质的溶液经喷雾干燥后可制成蛋白粉,等等。其中水解蛋白具有能直接营养人体的皮肤、毛发和加速新陈代谢的功能,有抗衰、防皱的特效,广泛用于洗发香波、染发剂和冷烫液中。
蛋壳壳体的主要成分是碳酸钙,可作为优质生理性钙源。将洗净的蛋壳晒干粉碎,用5%~10%的醋酸或其他酸浸泡,加热、过滤,滤液即为钙汁,可制成优良含钙调料。如事先未分离蛋清,则此调料中还含有溶菌酶、氨基酸等杀菌剂及营养素等成分,是婴幼儿及老年人的极佳补钙剂。而滤质即滤得的剩余渣质为蛋卵膜,包括蛋壳膜和蛋白膜。将其晾干、研细,所得粉末俗称凤凰衣,可入药,有润肺、止咳、止喘、开音、明目之效。也可加入凡士林或雪花膏内制成护肤霜,以消除皮肤斑点、保持皮肤光泽及治疗水火烫伤。还可将洗净的蛋壳在铁锅里温火烘黄、粉碎过筛,制成蛋壳粉。此粉装入胶囊即为成药,有止痛、解毒功能,对感冒、胃病及十二指肠溃疡、疮疖等有良好疗效。蛋壳粉内含有家禽生长发育所需营养成分,是优良的家禽钙质饲料添加剂。蛋壳粉与动物废血混合拌匀,阴干粉碎即成花卉和蔬菜育苗的优质肥料。蛋壳粉经高温煅烧后可做高档瓷器的辅助材料。据资料记载,我国早在宋朝就用蛋壳合成著名的“白色碎文釉”,煅烧温度为1250℃~1350℃,所得釉面呈均匀网络状。国外已用蛋壳粉合成了淡紫红色的色料,日本已用蛋壳制成了天然型不含任何有毒成分的防霉剂。