湿热处理技术工艺发展现状与趋势展望

湿热处理技术Z-艺发展现状与趋势展望■俩圈l团蘑—i嗣■湿热处理技术工艺发展现状与趋势展望(1．江苏省环境保护厅，江苏南京210036；2．中国环境科学院研究院，北京100012)摘要：湿热处理技术近年来在国内外受到广泛的关注，此项技术主要应用于淀粉、餐厨垃圾的湿热水解簿|_质化处理等方面。对此，研究人员开展了大量的研究工作，研究内容涉及湿热处理工艺影响因素研究、湿热处理工艺条件优化分析、湿热处JE．y-艺对底物结构与性质的影响。总结前人的研究成果，沉淀曰前湿热处理工艺成果应用与成果转化相关信息，并对湿热处理工艺的潜在应用领域做出初步展望。关键词：湿热处理工艺；餐厨废弃物；淀粉；结构；影响因素中图分类号：X799文献标志码：A文章编号：1674-0912(2014)12-0016—04湿热处理技术是指将要处理的物料与水共同置于密闭的反应器中，在高温高压或常压条件下，难降解的有机物或固体有机物分解为小分子有机物或氧化降解为CO：，H：0等无机物的物料均质化过程。20世纪30年代开始，研究人员对淀粉湿热处理进行了大量的研究，我国对淀粉湿热处理的研究从2004年开始有研究论文发表，虽然研究时间仅为10年左右，但对淀粉湿热处理的研究较为全面，包括淀粉的颗粒形貌、晶体性质、糊化特性、膨胀力和溶解度性质、凝沉动力学特性、热力学特性以及水解性质等。目前湿热处理工艺主要应用于淀粉湿热处理与餐厨废弃物湿热处理。湿热处理工艺在处理过程中不加入任何一种有机溶剂或化学试剂，是纯粹的物理变化过程。目前淀粉的湿热处理还没有统一的分类，普遍认为淀粉的湿热处理分为韧化处理和湿热处理两种。韧化处理是指淀粉含水量在40％以上，在淀粉糊化温度以下对淀粉进行处理的一种手段；湿热处理是在低水分含量，一般低于35％，通常在100℃以上对淀粉进行的处理。餐厨废弃物的湿热处理主要目的是应用于餐厨废弃物的脱油脱水饲料化；或者是应用于厌氧发酵的预处理，避免餐厨废弃物厌氧发酵过程中的长链脂肪酸抑制作用。餐厨废弃物含水率可高达90％左右，脂肪含量约25％。其中水分的迁移流动特性，油脂的易氧化酸败与易挥发的特性，脱水脱油成为餐厨废弃物处理技术的关键环节，餐厨废弃物经湿热处理脱油之后得到的废油脂是优良的生物能源与化工原料。湿热处理不但可以脱出可浮油，优化餐厨废弃物处理处置性能，并能提高其资源回收效率。1湿热处理工艺在淀粉处理方面的应用淀粉湿热处理的目的是直链淀粉一脂复合物的产生，糊化透明度下降，不利于淀粉在某些食品中的应用；经过淀粉湿热预处理改性之后，其持水性能提高，有利于淀粉在油性食品中的应用。湿热处理是使块茎淀粉结晶结构中由B型转化为稳定性较好的A型结构的重要方法。用湿热处理对淀粉进行改性，仅涉及到水和热的物理方法，不添加任何化学药剂，不会对环境造成任何污染，产品安全性较化学改性有大幅提高。因此用湿热处理对淀粉进行改性，是清洁生产和生产绿色食品的重要手段，在这一点上，研究用湿热处理来进行淀粉改性，前景广阔。淀粉湿热处理分为两种情况，一种是传统的湿热处理，即淀粉在常压下对其进行高温处理，通常处理的时间很长；另一种是淀粉在非常压状态与较高温度下进行处理，此方法同时又分为高压处理与减压处理。高压处理是未来保证热力充分进入淀粉颗粒内部，改变淀粉性质；减压处理可有效避免淀粉在湿热过程中由于蒸汽冷凝而产生的糊化层。在研究湿热处理对玉米淀粉性质的影响中发现，处理温度相同时，基金项目：国家科技支撑“村镇有机废弃物高值化分质利用技术集成、装备研发”项目(2012BAJ21802)作者简介：潘炜(1976一)，女，江苏苏州人，硕士，主要从事环境监察及验收工作；通讯作者：夏天明(1989一)，男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，主要从事有机固体废弃物资源化利用工作。厂2014V01．7．No．12—万方数据湿热处理技术工艺发展现状与趋势展望压热处理较常压处理对淀粉性质影响更为显著。在湿热处理对不同种类淀粉性质的影响中，国内研究人员对淀粉结构与性能方面做了大量针对性的研究，其中对玉米淀粉进行较为细致的研究。经过湿热处理之后，由于不同种类玉米淀粉的直链淀粉含量差别很大，不同种类玉米淀粉的外观、晶体与分子结构，以及对酸与酶的敏感性与溶解性等方面均有显著影响。徐忠【1]在湿热处理对不同淀粉颗粒结构及性质的影响中，对不同淀粉颗粒形貌、结晶结构、Brabender黏度曲线、膨胀率、溶解率、透明度以及冻融稳定性等理化指标进行了细致的对比研究，研究发现，不同的淀粉经湿热处理之后，其颗粒结构及理化性质均发生不同程度改变，在经过湿热处理改性之后，所有理化指标均出现不同程度的降低，但降低幅度不同种类淀粉之间存在较大差异，其原因是由于淀粉颗粒的内部结构变化，由支链淀粉降解产生更多的直链淀粉，同时在无定形区产生双螺旋结构。由于淀粉湿热处