CN1133591C - 利用膜分离处理大豆加工废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用膜分离处理大豆加工废水的方法，属于食品废水处理技术领域。该方法为：将大豆加工废水进行调pH值、离心、预过滤、微滤和调温等预处理；然后将预处理后的大豆加工废水在一定压力下通过超滤膜系统，以提取大豆乳清蛋白；再将超滤膜透过液在一定压力下通过纳滤膜系统，以提取大豆低聚糖并将其进行脱色处理；最后对纳滤膜透过液采用反渗透膜、好氧生物、膜-生物反应器三种后处理方法之一进行处理，以得到可回用于生产的水或符合排放标准的水。该方法解决了现有技术中能耗大、提取物产品质量差、设备投资和运行费用高的缺点，并通过渗滤方式来大幅度提高大豆乳清蛋白和大豆低聚糖的纯度；该方法主要应用于大豆及大豆制品废水的资源化处理。

Description

说明书 利用膜分离处理大豆加工废水的方法

技术领域

本发明涉及一种食品废加工水的处理方法，特别是一种利用膜分离处理大豆加工废水的方法。

背景技术

目前国内的大豆工厂基本上是从原料中提取1/3的蛋白质，还有1/3的碳水化合物变成废渣被低价处理，1/3的乳清蛋白和可溶性碳水化合物的混合物被视为废水白白地排放掉，其资源利用率极低，综合效益很差，而且还造成严重的环境污染。因此，如何从大豆加工废水中提取乳清蛋白和低聚糖、回收再用或达标排放水是解决能源、资源危机和环境污染等重大问题的重要高新技术。目前对大豆加工废水的处理方法应用较多的是厌氧—好氧生物处理法、蒸发浓缩法、发酵法与超滤-反渗透-电渗析法。其中：厌氧—好氧生物处理法处理效果不稳定；蒸发浓缩法能耗大，设备投资与运行费用高，在工业上难于推广；发酵法所制得产品的质量较差，多为小分子蛋白糖，浓度偏稀；超滤-反渗透-电渗析法存在膜污染及设备操作复杂的缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题与不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种分离系数大、能耗小、操作简单、提取物产品质量好且可使水资源回收利用或达标排放的利用膜分离处理大豆加工废水的方法。它可进一步提高提取物的纯度并制成粉剂。

本发明的技术方案以如下步骤实现：

1)预处理：对大豆加工后的废水进行初步处理的步骤是：a)对大豆加工废水进行调制，使其pH值为7～8；b)加入含Ca²⁺的絮凝剂，使大豆加工废水中的Ca²⁺含量为150mg/l～300mg/l；c)将其离心、预过滤、微滤；将初步处理后的大豆加工废水调温，使其温度控制在40℃～50℃；2)超滤处理：将预处理后的大豆加工废水在0.5～1MPa操作压力下通过超滤膜系统，实现蛋白与糖、盐的分离，以回收提取大豆蛋白浓缩液，并得到超滤膜透过液；3)纳滤处理：将步骤2中所得的超滤膜透过液在1～2MPa操作压力下通过纳滤膜系统脱盐，实现糖盐分离，以提取大豆低聚糖浓缩液，并得到纳滤膜透过液；4)后处理：将步骤3)中所得到的纳滤膜透过液进行后处理包括三种处理方式：一是纳滤膜透过液在1.0～2.0MPa操作压力下通过反渗透膜系统进一步处理，反渗透透过液回用于生产；二是将纳滤膜透过液进行好氧生物处理，使处理后水达到国家有关污水排放标准，并按规定排放；三是纳滤膜透过液经过膜-生物反应器处理，处理后的水回用于生产。

为了进一步提高乳清蛋白的纯度，按照上述方案将步骤2)中所提取的大豆蛋白浓缩液进行渗滤、浓缩和干燥，制得大豆蛋白粉。

为了进一步提高大豆低聚糖的纯度，按照上述方案将步骤3)中所提取的大豆低聚糖浓缩液进行渗滤，然后用吸附树脂或活性炭对纳滤膜浓缩液进行脱色，再经浓缩和干燥，制得大豆低聚糖粉。

本发明采用压力驱动膜进行超滤、纳滤，充分利用其截留和分离系数较大的特性，很好地实现了蛋白、糖与盐的分离与浓缩，并采用渗滤方式对乳清蛋白和大豆低聚糖进行处理，使其纯度大幅度提高；本发明的整个分离过程在密闭系统中进行，无需高温加热，从而避免和减轻了热和氧对食品原味和营养成分的影响，使得本发明的提取物的产品质量比现有技术有很大地提高。本发明的处理方法只需加压输送和反复循环，因而能耗低，速度快、操作简单，同时设备投资与运行费用低，约为蒸发浓缩的1/2～1/5。

附图及说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施方式对本发明作进一步的说明：

实施例1：

步骤1)：预处理：将大豆加工废水收集至废水槽，经废水加压泵进入预处理装置。对大豆加工废水进行初步处理：向大豆加工废水中加入适量的氢氧化钠，使所述的大豆加工废水的pH值为8；然后加入絮凝剂CaCl₂以去掉大豆加工废水中的脂肪，所加CaCl₂的数量根据大豆加工废水中Ca²⁺的含量确定，加入后使其含量约为200mg/l；再将大豆加工废水进行离心，以去掉絮凝沉淀物；将澄清的大豆加工废水进行预过滤和微滤分别去掉5μm和0.2μm以上的颗粒及细菌等；最后将前述处理后的大豆加工废水调温，使其保持在45℃左右；

步骤2)：超滤处理：将预处理后的大豆加工废水在1MPa操作压力下通过密闭的超滤膜系统，该超滤膜系统将蛋白与糖、盐分离，从而得到大豆乳清蛋白浓缩液和超滤膜透过液。将大豆乳清蛋白浓缩液进行渗滤，进一步提高乳清蛋白的纯度，然后将其经降膜蒸发器浓缩，再进入喷雾干燥塔干燥以得到高纯度的大豆蛋白粉；

步骤3)：纳滤处理：将步骤2中所得的超滤膜透过液在2MPa操作压力下通过密闭的纳滤膜系统脱盐，该纳滤膜系统将糖、盐分离，以分别得到大豆低聚糖浓缩液和纳滤膜透过液。将大豆低聚糖浓缩液进行渗滤，进一步提高大豆低聚糖的纯度；用活性炭对渗滤液进行脱色处理，将其经降膜蒸发器浓缩，再进入喷雾干燥塔干燥以得到高纯度的大豆低聚糖粉；

步骤4)：后处理：将纳滤膜透过液在1.5MPa操作压力下通过现有技术的反渗透膜系统，再将反渗透透过液作为生产用水回用。

实施例2：

本实施例的步骤1)～步骤3)与实施例1相同：

步骤4)：后处理：对步骤3中所得的纳滤膜透过液按现有技术进行好氧生物处理，处理后的水达到国家有关污水排放标准，并按规定排放。

实施例3：

步骤1)：预处理：将大豆加工废水收集至废水槽，经废水加压泵进入预处理装置。对大豆加工废水进行初步处理：向大豆加工废水中加入适量的氢氧化钠，使所述的大豆加工废水的pH值为7；然后加入絮凝剂CaCl₂以去掉大豆加工废水中的脂肪，所加CaCl₂的数量根据大豆加工废水中Ca²⁺的含量确定，加入后使其含量约为300mg/l；再将大豆加工废水进行离心，以去掉絮凝沉淀物；将澄清的大豆加工废水进行预过滤和微滤分别去掉5μm和0.2μm以上的颗粒及细菌等；最后将前述处理后的大豆加工废水调温，使其保持在40℃；

步骤2)：超滤处理：将预处理后的大豆加工废水在0.5MPa操作压力下通过密闭的超滤膜系统，该超滤膜系统将蛋白与糖、盐分离，从而得到大豆乳清蛋白浓缩液和超滤膜透过液。将大豆乳清蛋白浓缩液进行渗滤，进一步提高乳清蛋白的纯度，然后将其经降膜蒸发器浓缩，再进入喷雾干燥塔干燥以得到高纯度的大豆蛋白粉；

步骤3)：纳滤处理：将步骤2中所得的超滤膜透过液在1MPa操作压力下通过密闭的纳滤膜系统脱盐，该纳滤膜系统将糖、盐分离，以分别得到大豆低聚糖浓缩液和纳滤膜透过液。将大豆低聚糖浓缩液进行渗滤，进一步提高大豆低聚糖的纯度；用吸附树脂对大豆低聚糖浓缩液进行脱色处理，然后将其经降膜蒸发器浓缩，再进入喷雾干燥塔干燥以得到高纯度的大豆低聚糖粉；

步骤4)：后处理：将步骤3)中所得的纳滤膜透过液经现有技术的膜-生物反应器处理，处理后的水回用于生产。

由于各类豆制品生产废水的性质比较接近，因此本发明同样适用于大豆制品生产废水的资源化处理，如豆腐、腐乳及豆奶粉的生产废水的治理。

Claims (3)

1、一种利用膜分离处理大豆加工废水的方法，其特征在于按下述步骤进行：

1)预处理：对大豆加工后的废水进行初步处理的步骤是：a)对大豆加工废水进行调制，使其pH值为7～8；b)加入含Ca²⁺的絮凝剂，使大豆加工废水中的Ca²⁺含量为150mg/l～300mg/l；c)将其离心、预过滤、微滤；将初步处理后的大豆加工废水调温，使其温度控制在40℃～50℃；

2)超滤处理：将预处理后的大豆加工废水在0.5～1MPa操作压力下通过超滤膜系统，实现蛋白与糖、盐的分离，以提取大豆蛋白浓缩液，并得到超滤膜透过液；

3)纳滤处理：将步骤2中所得的超滤膜透过液在1～2MPa操作压力下通过纳滤膜系统脱盐，实现糖盐分离以提取大豆低聚糖浓缩液，并得到纳滤膜透过液；

4)后处理：对步骤3)中所得到的纳滤膜透过液进行的后处理包括三种处理方式：一是纳滤膜透过液在1.0～2.0MPa操作压力下通过反渗透膜系统进一步处理，反渗透透过液回用于生产；二是将纳滤膜透过液进行好氧生物处理，使处理后水达到国家有关污水排放标准，并按规定排放；三是用膜-生物反应器对纳滤膜透过液处理，处理后的水回用于生产。

2、根据权利要求1所述的利用膜分离处理大豆加工废水的方法，其特征在于所述步骤2)还包括将所提取的大豆蛋白浓缩液进行渗滤、浓缩和干燥，以制得大豆蛋白粉。

3、根据权利要求1所述的利用膜分离处理大豆加工废水的方法，其特征在于所述步骤3)还包括将所提取的大豆低聚糖浓缩液进行渗滤，然后用吸附树脂或活性炭对渗滤液进行脱色，再经浓缩和干燥，以制得大豆低聚糖粉。

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