CN114015531B - 一种食醋发酵泡沫液的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种食醋发酵泡沫液的处理方法，包括：(1)提供食醋发酵泡沫液；(2)向所述食醋发酵泡沫液中加入复合吸附剂进行吸附处理；其中，所述复合吸附剂含膨润土、单宁和果胶酶；(3)过滤步骤(2)中经吸附处理的食醋发酵泡沫液；任选地，在步骤(3)后，还包括超滤所得滤液的步骤。所述方法耗时短，回收率高，产出清液澄清透明，体态稳定，具有食醋特有香气，常温放置半年内未见明显沉淀析出及返浑。

Description

一种食醋发酵泡沫液的处理方法

技术领域

本发明属于食醋发酵副产物处理技术领域，涉及一种食醋发酵泡沫液的处理方法。

背景技术

食醋发酵泡沫为食醋生产加工过程副产物，其中发酵泡沫产生于食醋发酵过程，普遍认为富含蛋白质等胶体物质，如其产出过多，将影响食醋发酵过程，导致气体交换受阻，菌种活性降低，死亡率增加，还会引起大量逃液，造成物料浪费。此外，泡沫上升也可能出现轴封渗漏情况发生，导致发酵过程染菌。然而，醋酸菌生长代谢过程时刻伴随菌体死亡，需要及时从发酵液中除去，以避免对活菌体生长代谢构成不利影响。

业内醋发酵设备厂家如福林斯等研发了发酵罐外置消泡器，发酵泡沫经消泡器打散收集后，形成浓稠浆液，称之为食醋发酵泡沫液。

食醋发酵泡沫液的处理是食醋生产企业面临的共同难题，其内容物的复杂性致使其无法直接通过压滤、膜过滤等技术实现澄清处理，会造成压滤过程堵机及严重膜污染问题等，而作为污水排放，其高有机物浓度，又会造成巨大的环保处理成本。

现有食醋生产企业因缺乏食醋发酵泡沫液的有效处理手段，致力于在发酵过程避免泡沫液的产出，如采用化学方法和物理方法进行消除，中国专利201020587853.7一种发酵罐消泡装置，公开了一种物理消泡方法，在发酵罐顶部加装消泡装置，采用旋风分离器和自动吞沫机组合，使部分泡沫回流至发酵罐内，然而消泡效果较差，无法进行快速消泡，易导致泡沫溢流，且死亡菌体裂解产生的有害代谢物在发酵液中积累，会造成醋酸发酵速率降低、产出醋胚质量下降的问题。另有文献报道，在食醋发酵过程中添加消泡剂进行发酵过程消泡，但造成外来物质引入，以及消泡剂对醋酸菌种的毒性以致影响食醋发酵的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明采用单独收集食醋发酵泡沫液的方案，保证食醋发酵平稳进行的同时，通过吸附沉降和过滤澄清技术结合，解决发酵泡沫液排放造成的高昂环保成本的同时，实现该副产物变废为宝，为企业增加创收。

本发明提供一种食醋发酵泡沫液的处理方法，其包括以下步骤：

(1)提供食醋发酵泡沫液；

(2)向所述食醋发酵泡沫液中加入复合吸附剂进行吸附处理；其中，所述复合吸附剂含膨润土、单宁和果胶酶；

(3)过滤步骤(2)中经吸附处理的食醋发酵泡沫液；

任选地，在步骤(3)后，还包括超滤所得滤液的步骤。

在一些实施方案中，所述膨润土、单宁和果胶酶的重量比为(200-400)：(8-12)：(3-7)。

在一些实施方案中，所述膨润土、单宁和果胶酶的重量比为40：1.2：0.7。

在一些实施方案中，每m³食醋发酵泡沫液添加2-5kg(例如，2kg，3kg，4kg，或5kg)所述复合吸附剂。

在一些实施方案中，采用压滤方式进行所述过滤。

在一些实施方案中，在助滤剂存在下进行所述过滤。

在一些实施方案中，所述助滤剂为硅藻土。

在一些实施方案中，所述助滤剂为50-100目硅藻土以及200-300目硅藻土的混合物。

在一些实施方案中，50-100目和200-300目硅藻土的体积比为1：1-3:1。

在一些实施方案中，所述助滤剂用量为经吸附处理的食醋发酵泡沫液体积的1％-10％，优选为1％-8％，更优选2％-5％，例如2％，3％，4％，或5％。

在一些实施方案中，经步骤(3)所述过滤处理后，所得滤液浊度在2.0NTU以下，例如1.5NTU以下，1.0NTU以下，0.8NTU以下，0.5NTU以下，0.3NTU以下，或者0.1NTU以下。

在一些实施方案中，用截留分子量为100-150kDa的超滤膜进行所述超滤。

在一些实施方案中，所述超滤的浓缩比为(10-15)：1，例如(10-13)：1，优选12：1。

在一些实施方案中，经超滤处理后，滤液浊度在1.0NTU以下，例如0.8NTU以下，0.5NTU以下，0.3NTU以下，或者0.1NTU以下。

在一些实施方案中，所述食醋发酵泡沫液可通过以下方法收集得到：将发酵罐提升至目标发酵液位，从而发酵泡沫从发酵罐的排气管道进入泡沫液储罐内。其中掺杂的气体从泡沫液储罐的排气管道排出，泡沫液则存留于储罐内。

在另一个方面，本发明提供一种液体食醋的发酵方法，其包括回用前述食醋发酵泡沫的处理方法得到的清液。

在一些实施方案中，所述液体食醋的发酵方法包括以下步骤：

(Ⅰ)在醋胚发酵混合液配兑中加入所述清液，所述清液的添加量为醋胚发酵混合液总质量的1.0％-1.6％；

(Ⅱ)采用连续分批发酵的方式，将步骤(Ⅰ)得到的醋胚发酵混合液转入发酵罐中进行发酵。

醋胚发酵混合液配兑中，除了所述清液，其它物料的添加量不变。按上述添加比例将清液回用于液态食醋发酵中，可确保不会影响发酵周期和发酵产物的质量。若清液的添加比例过高，会导致食醋的发酵周期延长，发酵泡沫副产物的产出增加。回用清液后，发酵过程产生的泡沫液再按照本发明所述液态食醋发酵泡沫的处理方法进行处理，由此，可实现发酵副产物(即泡沫液)的连续在线回用处理，减少副产物的排放。

发明的有益效果

本发明提供一种食醋发酵泡沫液的处理方法，收集食醋发酵泡沫液，按泡沫液体积的0.2％～0.5％(kg/L)添加复合吸附剂，在吸附剂物理吸附和生物降解共同作用下，实现大分子物质的聚沉和分解搅拌均匀，吸附1-2天后，采用硅藻土为助滤剂进行压滤，所得滤液经100kDa-150kDa分子量的膜过滤，进一步去除压滤过程引入及未充分截留的内容物。本发明方法的技术效果至少包括以下方面中的至少一种：

1、创制了可实现食醋发酵泡沫液中高含量固形物絮凝沉降的复合吸附剂配方并优化得到其用量；

2、全流程耗时短、效率高：复合吸附剂一次性投料后，只需1-2天吸附即可实现固形物的沉降，50方食醋发酵泡沫液处理，在设备条件满足的情况下，2天内可实现由原液到清液的转变；

3、结合硅藻土压滤、膜过滤方案，可在保留该副产物醋香的同时，实现发酵泡沫液的长时间澄清不返浑，极大提高清液的经济价值；

4、清液回收率高：泡沫液原液50方，经吸附、压滤及膜过滤处理，最终清液可收得45方，回收率达95％；

5、产出清液澄清透明，体态稳定，具有食醋特有香气，常温放置半年内未见明显沉淀析出及返浑。

附图说明

图1显示了在一个实施方案中，食醋发酵泡沫液处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

收集食醋发酵泡沫液50m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加100kg膨润土，4kg单宁和1.5kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，用量为泡沫液体积的4％(kg/m³，m/v)，滤后清液收得47.2m³，浊度经检测为1.0NTU。采用分子量为100kDa的超滤膜进行超滤，设定浓缩比12:1，收得超滤清液43m³，回收率达到86.0％，浊度为0.1NTU。超滤清液澄清透明，常温放置半年未出现返浑，具有食醋特征香气。

实施例2

收集食醋发酵泡沫液50m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加200kg膨润土，6kg单宁和3.5kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附24小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，用量为泡沫液体积的3％(kg/m³，m/v)，滤后清液收得48.3m³，浊度经检测为0.7NTU。采用分子量为100kDa的超滤膜进行超滤，设定浓缩比12:1，收得超滤清液44.6m³，回收率达到89.2％，浊度为0.1NTU。超滤清液澄清透明，常温放置半年未出现返浑，具有食醋特征香气。

实施例3

收集食醋发酵泡沫液50m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加200kg膨润土，6kg单宁和3.5kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，用量为泡沫液体积的2％(kg/m³，m/v)，滤后清液收得48.7m³，浊度经检测为0.5NTU。采用分子量为100kDa的超滤膜进行超滤，设定浓缩比12:1，收得超滤清液45.0m³，回收率达到90.0％，浊度为0.1NTU。超滤清液澄清透明，常温放置半年未出现返浑，具有食醋特征香气。

对比例1

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加15kg膨润土，1.2kg单宁和0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，用量为泡沫液体积的8％(kg/m³，m/v)，滤后清液收得6m³，浊度经检测为5NTU。采用分子量为100kDa的超滤膜进行超滤，设定浓缩比12:1，收得超滤清液5.5m³，回收率为55.0％，浊度为0.5NTU。超滤清液常温放置1周后，可见明显沉淀析出。

对比例2

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，0.5kg单宁和0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，用量为泡沫液体积的6.7％(kg/m³，m/v)，滤后清液收得6.9m³，浊度经检测为7NTU。采用分子量为100kDa的超滤膜进行超滤，设定浓缩比12:1，收得超滤清液6.4m³，回收率为64.0％，浊度为0.7NTU。超滤清液常温放置15天后，可见明显沉淀析出。

对比例3

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，1.2kg单宁和0.2kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，用量为泡沫液体积的5％(kg/m³，m/v)，滤后清液收得7.3m³，浊度经检测为3NTU。采用分子量为100kDa的超滤膜进行超滤，设定浓缩比12:1，收得超滤清液6.74m³，回收率为67.4％，浊度为0.3NTU。超滤清液常温放置1个月后，可见明显沉淀析出。

对比例4

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，1.2kg单宁和0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用50目硅藻土，压滤过程发生堵机，无法继续进行。

对比例5

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，1.2kg单宁和0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用300目硅藻土，压滤回流过程滤出液始终呈浑浊体态，提高助滤剂用量至泡沫液体积10％(kg/m³，m/v)仍无法澄清。

对比例5.1

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，1.2kg单宁和0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按1:4比例进行搭配，压滤回流过程滤出液始终呈浑浊体态，提高助滤剂用量至泡沫液体积10％(kg/m³，m/v)仍无法澄清。

对比例5.2

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，1.2kg单宁和0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按1:2比例进行搭配，压滤过程发生堵机，无法继续进行。

对比例6

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，1.2kg单宁和0.4kg壳聚糖，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，用量为泡沫液体积的4.3％(kg/m³，m/v)，滤后清液收得7.1m³，浊度经检测为1.9NTU。采用分子量为100kDa的超滤膜进行超滤，设定浓缩比12:1，收得超滤清液6.55m³，回收率为65.5％，浊度为0.9NTU。超滤清液常温放置1周后，可见明显沉淀析出。

对比例7

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，压滤过程发生堵机，无法继续进行。

对比例8

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加1.2kg单宁，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，压滤过程发生堵机，无法继续进行。

对比例9

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，压滤过程发生堵机，无法继续进行。

对比例10

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，1.2kg单宁，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，50目与300目两种硅藻土按3:1比例进行搭配，用量为泡沫液体积的5.4％(kg/m³，m/v)，滤后清液收得7.3m³，浊度经检测为1.7NTU。采用分子量为100kDa的超滤膜进行超滤，设定浓缩比12:1，收得超滤清液6.74m³，回收率为67.4％，浊度为0.7NTU。超滤清液常温放置1周后，可见明显沉淀析出。

对比例11

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加40kg膨润土，0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，压滤过程发生堵机，无法继续进行。

对比例12

收集食醋发酵泡沫液10m³于不锈钢储罐，通过投料口，向不锈钢储罐投加1.2kg单宁，0.7kg果胶酶，开启搅拌15min，静置吸附48小时，期间每隔3小时，开启搅拌10min。吸附结束后，泵至板框压滤机进行压滤，助滤剂采用硅藻土，压滤过程发生堵机，无法继续进行。

尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，本领域技术人员将会理解，根据已经公开的所有教导，可以对那些细节进行各种修改和替换，这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。

Claims (11)

1.一种食醋发酵泡沫液的处理方法，其包括以下步骤：

(1)提供食醋发酵泡沫液；

(2)向所述食醋发酵泡沫液中加入复合吸附剂进行吸附处理；其中，所述复合吸附剂含膨润土、单宁和果胶酶，其中所述膨润土、单宁和果胶酶的重量比为(200-400)：(8-12)：(3-7)；

(3)过滤步骤(2)中经吸附处理的食醋发酵泡沫液，采用压滤方式并在助滤剂存在下进行所述过滤，所述助滤剂为50-100目硅藻土以及200-300目硅藻土的混合物，50-100目和200-300目硅藻土的体积比为1:1-3:1；

在步骤(3)后，还包括超滤所得滤液的步骤，其中用截留分子量为100-150kDa的超滤膜进行所述超滤。

2.权利要求1所述的方法，膨润土、单宁和果胶酶的重量比为40：1.2：0.7。

3.权利要求1所述的方法，其中每m³食醋发酵泡沫液添加2-5kg所述复合吸附剂。

4.权利要求1所述的方法，其中每m³食醋发酵泡沫液添加2kg、3kg、4kg或5kg所述复合吸附剂。

5.权利要求1所述的方法，其中所述助滤剂用量为经吸附处理的食醋发酵泡沫液体积的1％-10％。

6.权利要求1所述的方法，其中所述助滤剂用量为经吸附处理的食醋发酵泡沫液体积的2％-5％。

7.权利要求1所述的方法，其中经步骤(3)所述过滤处理后，所得滤液浊度在2.0NTU以下。

8.权利要求1所述的方法，其中，所述超滤的浓缩比为(10-15)：1。

9.权利要求1所述的方法，其中，经超滤处理后，滤液浊度在1.0NTU以下。

10.一种液体食醋的发酵方法，其包括回用如权利要求1-9任一项所述食醋发酵泡沫的处理方法得到的清液。

11.权利要求10所述的液体食醋的发酵方法，其包括以下步骤：

(Ⅰ)在醋胚发酵混合液配兑中加入所述清液，所述清液的添加量为醋胚发酵混合液总质量的1.0％-1.6％；

(Ⅱ)采用连续分批发酵的方式，将步骤(Ⅰ)得到的醋胚发酵混合液转入发酵罐中进行发酵。