CN109133398A

CN109133398A - 一种苦杏仁脱苦水资源化处理方法

Info

Publication number: CN109133398A
Application number: CN201811067875.8A
Authority: CN
Inventors: 张清安; 张宁; 黄浪
Original assignee: Shaanxi Normal University
Current assignee: Shaanxi Normal University
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2019-01-04

Abstract

本发明涉及一种苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其主要是将苦杏仁脱苦水粗滤后用孔径为5～10nm的陶瓷膜进行陶瓷膜浓缩过滤，将蛋白质和苦杏仁苷分离，得到浓缩液A以及透过液B，使蛋白质截留在浓缩液A中回收，将透过液B经150～300Da的有机膜过滤，得到浓缩液C和透过液D，使苦杏仁苷、苯甲醛等大分子物质截留在浓缩液C中；本发明采用膜分离技术对苦杏仁脱苦水中营养物质进行浓缩分离，浓缩后的营养物质更容易纯化和提取，同时可以减少提取营养物质的成本，进一步有效的浓缩分离出纯度较高的苦杏仁苷、黄酮、多酚类等物质以及天然香料物质苯甲醛，而且处理得到的最终废水，达到国家废水处理的指标，对环境保护起到一定的作用。

Description

一种苦杏仁脱苦水资源化处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种苦杏仁脱苦水的资源化处理方法。

背景技术

苦杏仁是蔷薇科植物山杏成熟果实苦味的种仁，国内外均有广泛的分布，在中国主要产于内蒙古、河北、陕西、甘肃等地，资源十分丰富。苦杏仁营养丰富，含蛋白25％、粗脂肪50％左右、糖类10％左右，有资料报道，杏仁油中又大量不饱和脂肪酸，以油酸、亚油酸为主，占脂肪酸的90％；每100g杏仁中还含有65.8mgVE，因此杏仁油具有抗衰老、防止心血管疾病等功效，是滋补佳品。

苦杏仁中含有3％左右的苦杏仁苷，在与其共存的β-葡萄糖甙酶的作用下可以分解(水解)产生苯甲醛和氢氰酸。苯甲醛具有特殊的香味，是杏仁制品中的风味物质；而氢氰酸属于剧毒物质，致死量0.5-3.5mg/kg，不可直接食用，因此在苦杏仁加工过程中必须对其进行脱皮脱苦处理，以提高苦杏仁加工产品品质和安全性。研究表明，苦杏仁脱苦水中不仅含有蛋白质、黄酮、多酚等成分，还含有大量的淀粉、半纤维素、纤维素、木质素等膳食纤维，具有良好的应用开发前景。

目前，在杏仁产品工业生产中，苦杏仁的脱皮多使用热水烫漂(95-100℃，5-40分钟)或碱液处理去皮，苦杏仁脱苦需要在60-70℃条件下，热烫6-7h。其脱皮脱苦过程中存在以下缺点：一方面用水量大(料液比1:8—1:20)，废水排放多，环境污染严重；另一方面，热烫处理后还会导致杏仁皮结构与营养成分的变化和损失，因为工业热水烫漂处理尤其是加氢氧化钠等化学试剂的情况下，苦杏仁中的多酚、黄酮、膳食纤维、苦杏仁苷等功能性成分会大量流失转移到脱皮水中，从而使原本宝贵的食品功能性成分变为废物，进而使脱苦水中的有机物超标，排放后严重污染环境并且造成资源浪费；同时，这种污染水的排放也是被环保部门严格禁止的。这些都严重制约着苦杏仁加工行业的发展，亟待解决。

发明内容

为了解决苦杏仁脱苦水中营养成分流失、废水污染的问题，本发明提出一种苦杏仁脱苦水资源化处理方法，能有效的回收脱苦水中的营养成分，使废水达标排放，减少环境污染。

本发明采用的技术方案是：

一种苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其包括以下步骤：

(1)对苦杏仁脱苦水进行粗滤处理；

(2)将粗滤后的脱苦水用孔径为5～10nm的陶瓷膜进行陶瓷膜浓缩过滤，将蛋白质和苦杏仁苷分离，得到浓缩液A以及透过液B，使蛋白质截留在浓缩液A中回收；

(3)将透过液B经150～300Da的有机膜过滤，得到浓缩液C和透过液D，使苦杏仁苷、苯甲醛等大分子物质截留在浓缩液C中；

(4)上述透过液D直接排放或者作为苦杏仁水原料回收。

进一步限定，所述陶瓷膜浓缩过滤的条件是：温度为20～45℃，压力为0.3～0.6MPa，流量为3～5m³/h，过滤时间为60～180min。

进一步限定，所述浓缩液A的浓缩比不小于0.97，去除水中的蛋白质，有利于苦杏仁苷的后续浓缩。

进一步限定，所述透过液B中苦杏仁苷的含量是粗滤后脱苦水中苦杏仁苷含量的2.3倍以上。

进一步限定，所述有机膜过滤的条件是：温度为20～40℃，压力为2～4MPa，流量为13～15m³/h，过滤时间为30～120min，再次浓缩分离出纯度较高的苦杏仁苷黄酮、多酚类等物质，同时还可以提取天然香料物质苯甲醛。

进一步限定，所述大分子物质包括苦杏仁苷、苯甲醛、黄酮和多酚，

进一步限定，所述透过液D中的硫化物≤0.01mg/L，总铬≤0.01 1mg/L，CODCr≤15.8mg/L，悬浮物≤6.0mg/L，达到国家污水处理的指标，对环境保护起到一定的作用。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1)本发明采用膜分离技术对苦杏仁脱苦水中营养物质进行浓缩分离，浓缩后的营养物质更容易纯化和提取，同时可以减少提取营养物质的成本。

2)本发明先采用陶瓷膜过滤仪器进行处理，可以有效的浓缩分离杏仁脱苦水中的大分子物质蛋白质，还能分离出含有苦杏仁苷的透过液。

3)本发明再采用有机膜过滤仪器进行处理，进一步有效的浓缩分离出纯度较高的苦杏仁苷、黄酮、多酚类等物质，同时还可以提取天然香料物质苯甲醛。

4)本发明采用的处理方法得到的最终废水，达到国家废水处理的指标，对环境保护起到一定的作用。

5)本发明首次提出苦杏仁废水处理技术，采用物理方法中的膜处理技术处理苦杏仁脱苦水，与传统的处理方法相比，该方法能有效地处理脱苦水，同时避免化学物质的引入，能耗资源较小，成本较低。

附图说明

图1为本发明提出的苦杏仁脱苦水资源化处理方法流程示意图；

图2为本发明实施例2分离溶液中蛋白质的含量比示意图；

图3为本发明实施例2分离溶液中苦杏仁苷的浓缩比示意图；

图4为本发明实施例2分离溶液颜色—亮度(L*)的示意图；

图5为本发明实施例2分离溶液颜色—红绿(a*)的示意图；

图6为本发明实施例2分离溶液颜色—黄蓝(b*)的影响示意图。

具体实施方式

下面通过实验数据和具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但该发明并不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

参见图1，本发明提供的苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其具体处理步骤是：

(1)将苦杏仁脱苦水经过粗滤滤掉其中的较大杂质；

(2)经过步骤(1)的脱苦水进入陶瓷膜过滤装置进行陶瓷膜浓缩过滤，陶瓷膜的孔径为5nm，同时调节装置的进口压力为0.4MPa，温度为20℃，进入陶瓷膜的阀门流量为3.5m³/h，过滤180min，将蛋白质和苦杏仁苷分离，过滤完全后得到浓缩液A以及透过液B，使分子较大的蛋白质截留在浓缩液A中回收，浓缩液A的浓缩比为0.9778，而透过液B中苦杏仁苷的含量是粗滤后脱苦水中苦杏仁苷含量的2.3倍；

(3)步骤(2)得到的透过液B进入有机膜过滤装置，有机膜的截留分子量为150～300Da，调节装置的进口压力为2MPa，温度为30℃，进入有机膜的阀门流量为15L/h，过滤60min，过滤完全后得到有机膜浓缩液C以及有机膜透过液D，使苦杏仁苷、黄酮、多酚类以及天然香料物质苯甲醛等大分子营养物质截留在浓缩液C中；

(4)上述透过液D中的硫化物≤0.01mg/L，总铬≤0.011mg/L，CODCr≤15.8mg/L，悬浮物≤6.0mg/L，达到国家排放标准，可直接排放，也可以回收作为苦杏仁水原料直饮。

实施例2

本发明提供的苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其具体处理步骤是：

(1)将苦杏仁脱苦水经过粗滤滤掉其中的较大杂质；

(2)经过步骤(1)的脱苦水进入陶瓷膜过滤装置进行陶瓷膜浓缩过滤，陶瓷膜的孔径为8nm，同时调节装置的进口压力为0.3MPa，温度为30℃，进入陶瓷膜的阀门流量为3m³/h，过滤150min，将蛋白质和苦杏仁苷分离，过滤完全后得到浓缩液A以及透过液B，使分子较大的蛋白质截留在浓缩液A中回收，浓缩液A的浓缩比为0.98，而透过液B中苦杏仁苷的含量是粗滤后脱苦水中苦杏仁苷含量的2.35倍；

(3)步骤(2)得到的透过液B进入有机膜过滤装置，有机膜的截留分子量为150～300Da，调节装置的进口压力为3MPa，温度为20℃，进入有机膜的阀门流量为13L/h，过滤120min，过滤完全后得到有机膜浓缩液C以及有机膜透过液D，使苦杏仁苷、黄酮、多酚类以及天然香料物质苯甲醛等大分子营养物质截留在浓缩液C中；

(4)上述透过液D中的硫化物≤0.01mg/L，总铬≤0.01 1mg/L，CODCr≤15.8mg/L，悬浮物≤6.0mg/L，达到国家排放标准，可直接排放，也可以回收作为苦杏仁水原料直饮。

实施例3

(1)将苦杏仁脱苦水经过粗滤滤掉其中的较大杂质；

(2)经过步骤(1)的脱苦水进入陶瓷膜过滤装置进行陶瓷膜浓缩过滤，陶瓷膜的孔径为10nm，同时调节装置的进口压力为0.6MPa，温度为45℃，进入陶瓷膜的阀门流量为5m³/h，过滤60min，将蛋白质和苦杏仁苷分离，过滤完全后得到浓缩液A以及透过液B，使分子较大的蛋白质截留在浓缩液A中回收，浓缩液A的浓缩比为0.982，而透过液B中苦杏仁苷的含量是粗滤后脱苦水中苦杏仁苷含量的2.4倍；

(3)步骤(2)得到的透过液B进入有机膜过滤装置，有机膜的截留分子量为150～300Da，调节装置的进口压力为4MPa，温度为40℃，进入有机膜的阀门流量为14L/h，过滤60min，过滤完全后得到有机膜浓缩液C以及有机膜透过液D，使苦杏仁苷、黄酮、多酚类以及天然香料物质苯甲醛等大分子营养物质截留在浓缩液C中；

本发明的资源化处理方法所处理的透过液D的水质指标，结果如下表1所示。

表1透过液D的水质分析

序号	检测因子	处理前样品	处理后样品	废水标准限值
					1	pH	5.37	4.48	6-9
2	总铬(mg/L)	0.116	0.011	＜1.5
					3	硫化物(mg/L)	0.097	0.010	＜1.0
4	色度(倍)	8	2	＜50
					5	氨氮(mg/L)	51.96	9.415	15
6	CODCr(mg/L)	346	15.8	120
					7	镉(μg/L)	11.7	1ND	5
8	铅(μg/L)	10ND	10ND	10
					9	镍(mg/L)	0.02	0.008ND	0.02
10	锌(mg/L)	8.6	0.02ND	1
					11	汞(μg/L)	0.69	0.34	1
12	悬浮物(mg/L)	153	6	100

注：(1)ND低于检测线，但并不是未检出。

由表1可知，经过陶瓷膜和有机膜处理之后的透过液D可以达到国家废水标准，可直接排放，避免其对环境的污染，或者也可以作为苦杏仁水饮料的水源进一步回用。因此，本发明提供的苦杏仁脱苦水处理方法在实现废水处理，满足环保要求的同时，还能回收各营养成分，达到资源化处理。

对不同时间下，5nm、8nm、10nm有机膜过滤装置的温度、进口压力、出口压力、进口流量、有机膜通量进行监测，各参数的变化见表2。

表2不同陶瓷膜过滤条件参数

通过表2对比发现，8nm陶瓷膜过滤2.5h处理的压力基本恒定，对膜的污染情况较小；而且温度在20℃～40℃，可以很好的分离蛋白质和苦杏仁苷，处理后的废水对环境不产生污染，能耗较少，有利于脱苦废水的处理。

对上述8nm陶瓷膜处理过程中的脱苦水原液、陶瓷膜浓缩液A、陶瓷膜透过液B、有机膜浓缩液C以及有机膜透过液D的蛋白质含量、苦杏仁苷含量、溶液亮度、颜色值、有机膜透过液D的水质进行对比分析，进一步说明此条件下的脱苦水处理效果。

参见图2，先经过8nm陶瓷膜过滤处理的脱苦水，将大分子蛋白质尽可能截留在陶瓷膜浓缩液A当中，实现苦杏仁苷和蛋白质的部分分离，从陶瓷膜浓缩液A中可回收蛋白质。

参见图3，脱苦水用8nm陶瓷膜进行浓缩过滤再进过有机膜进行过滤，得到的苦杏仁苷浓缩含量是原脱苦水中2.3倍左右，陶瓷膜浓缩液当中的浓缩比可以达到0.97倍左右，说明本发明的处理方式有利于苦杏仁苷的浓缩。

参见图4，L*代表物质的亮度，L*值越大溶液越澄清，反之越浑浊，因此，经过有机膜处理的废水亮度几乎可以达到普通超纯水的亮度，说明本发明的处理方法对废水处理是有一定的作用。

参见图5，a*表示红绿值，本发明的方法浓缩处理可以提高a*值，即对水中的多酚类等物质起到了浓缩作用。

参见图6，b*为黄蓝值，如为正值代表黄色，负值代表蓝色；由图6可以看出有机膜浓缩液中b*较大，说明该溶液当中黄酮类物质较多，有机膜过滤处理有利于黄酮类物质的浓缩。

Claims

1.一种苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)对苦杏仁脱苦水进行粗滤处理；

(4)上述透过液D直接排放或者回收作为苦杏仁水原料直饮。

2.根据权利权利要求1所述的苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其特征在于，所述陶瓷膜浓缩过滤的条件是：温度为20～45℃，压力为0.3～0.6MPa，流量为3～5m³/h，过滤时间为60～180min。

3.根据权利权利要求2所述的苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其特征在于，所述浓缩液A的浓缩比不小于0.97。

4.根据权利权利要求3所述的苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其特征在于，所述透过液B中苦杏仁苷的含量是粗滤后脱苦水中苦杏仁苷含量的2.3倍以上。

5.根据权利权利要求1～4任一项所述的苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其特征在于，所述有机膜过滤的条件是：温度为20～40℃，压力为2～4MPa，流量为13～15m³/h，过滤时间为30～120min。

6.根据权利权利要求5所述的苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其特征在于，所述大分子物质包括苦杏仁苷、苯甲醛、黄酮和多酚。

7.根据权利权利要求6所述的苦杏仁脱苦水资源化处理方法，其特征在于，所述透过液D中的硫化物≤0.01mg/L，总铬≤0.01 1mg/L，CODCr≤15.8mg/L，悬浮物≤6.0mg/L。