專利名稱：利用膜分離處理大豆加工廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種食品廢加工水的處理方法，特別是一種利用膜分離處理大豆加工廢水的方法。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)的大豆工廠基本上是從原料中提取1/3的蛋白質(zhì)，還有1/3的碳水化合物變成廢渣被低價(jià)處理，1/3的乳清蛋白和可溶性碳水化合物的混合物被視為廢水白白地排放掉，其資源利用率極低，綜合效益很差，而且還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，如何從大豆加工廢水中提取乳清蛋白和低聚糖、回收再用或達(dá)標(biāo)排放水是解決能源、資源危機(jī)和環(huán)境污染等重大問題的重要高新技術(shù)。目前對(duì)大豆加工廢水的處理方法應(yīng)用較多的是厭氧-好氧生物處理法、蒸發(fā)濃縮法、發(fā)酵法與超濾-反滲透-電滲析法。其中厭氧-好氧生物處理法處理效果不穩(wěn)定；蒸發(fā)濃縮法能耗大，設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用高，在工業(yè)上難于推廣；發(fā)酵法所制得產(chǎn)品的質(zhì)量較差，多為小分子蛋白糖，濃度偏稀；超濾-反滲透-電滲析法存在膜污染及設(shè)備操作復(fù)雜的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種分離系數(shù)大、能耗小、操作簡(jiǎn)單、提取物產(chǎn)品質(zhì)量好且可使水資源回收利用或達(dá)標(biāo)排放的利用膜分離處理大豆加工廢水的方法。它可進(jìn)一步提高提取物的純度并制成粉劑。
本發(fā)明的技術(shù)方案以如下步驟實(shí)現(xiàn)
1)預(yù)處理對(duì)大豆加工后的廢水進(jìn)行初步處理，以去掉其中的懸浮物、脂肪、細(xì)菌及微生物等；將初步處理后的大豆加工廢水調(diào)溫，使其溫度控制在40℃～50℃；2)超濾處理將預(yù)處理后的大豆加工廢水在0.2～1.5MPa操作壓力下通過超濾膜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)蛋白與糖、鹽的分離，以回收提取大豆蛋白濃縮液，并得到超濾膜透過液；3)納濾處理將步驟2中所得的超濾膜透過液在0.5～3.0MPa操作壓力下通過納濾膜系統(tǒng)脫鹽，實(shí)現(xiàn)糖鹽分離，以提取大豆低聚糖濃縮液，并得到納濾膜透過液；4)后處理將步驟3中所得的納濾膜透過液進(jìn)行后處理，以便使水資源回收利用或達(dá)標(biāo)排放。
按照上述的技術(shù)方案，所述步驟1)中大豆加工廢水的初步處理包括下述步驟a)對(duì)大豆加工廢水進(jìn)行調(diào)制，使其pH值為7～8；b)加入含Ca2+的絮凝劑，使大豆加工廢水中的Ca2+含量為150mg/l～300mg/l；c)將其離心、預(yù)過濾、微濾。
為了進(jìn)一步提高乳清蛋白的純度，按照上述方案將步驟2)中所提取的大豆蛋白濃縮液進(jìn)行滲濾、濃縮和干燥，制得大豆蛋白粉；為了進(jìn)一步提高大豆低聚糖的純度，按照上述方案將步驟3)中所提取的大豆低聚糖濃縮液進(jìn)行滲濾，然后用吸附樹脂或活性炭對(duì)納濾膜濃縮液進(jìn)行脫色，再經(jīng)濃縮和干燥，制得大豆低聚糖粉；按照上述方案，步驟4中所述的后處理包括三種處理方式一是納濾膜透過液在1.0～2.0MPa操作壓力下通過反滲透膜系統(tǒng)進(jìn)一步處理，反滲透透過液回用于生產(chǎn)；二是將納濾膜透過液進(jìn)行好氧生物處理，使處理后水達(dá)到國(guó)家有關(guān)污水排放標(biāo)準(zhǔn)，并按規(guī)定排放；三是納濾膜透過液經(jīng)過膜-生物反應(yīng)器處理，處理后的水回用于生產(chǎn)。
本發(fā)明采用壓力驅(qū)動(dòng)膜進(jìn)行超濾、納濾，充分利用其截留和分離系數(shù)較大的特性，很好地實(shí)現(xiàn)了蛋白、糖與鹽的分離與濃縮，并采用滲濾方式對(duì)乳清蛋白和大豆低聚糖進(jìn)行處理，使其純度大幅度提高；本發(fā)明的整個(gè)分離過程在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行，無需高溫加熱，從而避免和減輕了熱和氧對(duì)食品原味和營(yíng)養(yǎng)成分的影響，使得本發(fā)明的提取物的產(chǎn)品質(zhì)量比現(xiàn)有技術(shù)有很大地提高。本發(fā)明的處理方法只需加壓輸送和反復(fù)循環(huán)，因而能耗低，速度快、操作簡(jiǎn)單，同時(shí)設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用低，約為蒸發(fā)濃縮的1/2～1/5。
附圖及說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1步驟1)預(yù)處理將大豆加工廢水收集至廢水槽，經(jīng)廢水加壓泵進(jìn)入預(yù)處理裝置。對(duì)大豆加工廢水進(jìn)行初步處理向大豆加工廢水中加入適量的氫氧化鈉，使所述的大豆加工廢水的pH值為8；然后加入絮凝劑CaCl2以去掉大豆加工廢水中的脂肪，所加CaCl2的數(shù)量根據(jù)大豆加工廢水中Ca2+的含量確定，加入后使其含量約為200mg/l；再將大豆加工廢水進(jìn)行離心，以去掉絮凝沉淀物；將澄清的大豆加工廢水進(jìn)行預(yù)過濾和微濾分別去掉5μm和0.2μm以上的顆粒及細(xì)菌等；最后將前述處理后的大豆加工廢水調(diào)溫，使其保持在45℃左右；步驟2)超濾處理將預(yù)處理后的大豆加工廢水在1MPa操作壓力下通過密閉的超濾膜系統(tǒng)，該超濾膜系統(tǒng)將蛋白與糖、鹽分離，從而得到大豆乳清蛋白濃縮液和超濾膜透過液。將大豆乳清蛋白濃縮液進(jìn)行滲濾，進(jìn)一步提高乳清蛋白的純度，然后將其經(jīng)降膜蒸發(fā)器濃縮，再進(jìn)入噴霧干燥塔干燥以得到高純0度的大豆蛋白粉；步驟3)納濾處理將步驟2中所得的超濾膜透過液在2MPa操作壓力下通過密閉的納濾膜系統(tǒng)脫鹽，該納濾膜系統(tǒng)將糖、鹽分離，以分別得到大豆低聚糖濃縮液和納濾膜透過液。將大豆低聚糖濃縮液進(jìn)行滲濾，進(jìn)一步提高大豆低聚糖的純度；用活性炭對(duì)滲濾液進(jìn)行脫色處理，將其經(jīng)降膜蒸發(fā)器濃縮，再進(jìn)入噴霧干燥塔干燥以得到高純度的大豆低聚糖粉；步驟4)后處理將納濾膜透過液在1.5MPa操作壓力下通過現(xiàn)有技術(shù)的反滲透膜系統(tǒng)，再將反滲透透過液作為生產(chǎn)用水回用。
實(shí)施例2本實(shí)施例的步驟1)～步驟3)與實(shí)施例1相同步驟4)后處理對(duì)步驟3中所得的納濾膜透過液按現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行好氧生物處理，處理后的水達(dá)到國(guó)家有關(guān)污水排放標(biāo)準(zhǔn)，并按規(guī)定排放。
實(shí)施例3步驟1)預(yù)處理將大豆加工廢水收集至廢水槽，經(jīng)廢水加壓泵進(jìn)入預(yù)處理裝置。對(duì)大豆加工廢水進(jìn)行初步處理向大豆加工廢水中加入適量的氫氧化鈉，使所述的大豆加工廢水的pH值為7；然后加入絮凝劑CaCl2以去掉大豆加工廢水中的脂肪，所加CaCl2的數(shù)量根據(jù)大豆加工廢水中Ca2+的含量確定，加入后使其含量約為300mg/l；再將大豆加工廢水進(jìn)行離心，以去掉絮凝沉淀物；將澄清的大豆加工廢水進(jìn)行預(yù)過濾和微濾分別去掉5μm和0.2μm以上的顆粒及細(xì)菌等；最后將前述處理后的大豆加工廢水調(diào)溫，使其保持在40℃；步驟2)超濾處理將預(yù)處理后的大豆加工廢水在0.5MPa操作壓力下通過密閉的超濾膜系統(tǒng)，該超濾膜系統(tǒng)將蛋白與糖、鹽分離，從而得到大豆乳清蛋白濃縮液和超濾膜透過液。將大豆乳清蛋白濃縮液進(jìn)行滲濾，進(jìn)一步提高乳清蛋白的純度，然后將其經(jīng)降膜蒸發(fā)器濃縮，再進(jìn)入噴霧干燥塔干燥以得到高純度的大豆蛋白粉；步驟3)納濾處理將步驟2中所得的超濾膜透過液在1MPa操作壓力下通過密閉的納濾膜系統(tǒng)脫鹽，該納濾膜系統(tǒng)將糖、鹽分離，以分別得到大豆低聚糖濃縮液和納濾膜透過液。將大豆低聚糖濃縮液進(jìn)行滲濾，進(jìn)一步提高大豆低聚糖的純度；用吸附樹脂對(duì)大豆低聚糖濃縮液進(jìn)行脫色處理，然后將其經(jīng)降膜蒸發(fā)器濃縮，再進(jìn)入噴霧干燥塔干燥以得到高純度的大豆低聚糖粉；步驟4)后處理將步驟3)中所得的納濾膜透過液經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)的膜-生物反應(yīng)器處理，處理后的水回用于生產(chǎn)。
由于各類豆制品生產(chǎn)廢水的性質(zhì)比較接近，因此本發(fā)明同樣適用于大豆制品生產(chǎn)廢水的資源化處理，如豆腐、腐乳及豆奶粉的生產(chǎn)廢水的治理。
權(quán)利要求
1.一種利用膜分離處理大豆加工廢水的方法，其特征在于按下述步驟進(jìn)行1)預(yù)處理對(duì)大豆加工后的廢水進(jìn)行初步處理，以去掉其中的懸浮物、脂肪、細(xì)菌及微生物等；將初步處理后的大豆加工廢水調(diào)溫，使其溫度控制在40℃～50℃；2)超濾處理將預(yù)處理后的大豆加工廢水在0.2～1.5MPa操作壓力下通過超濾膜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)蛋白與糖、鹽的分離，以提取大豆蛋白濃縮液，并得到超濾膜透過液；3)納濾處理將步驟2中所得的超濾膜透過液在0.5～3.0MPa操作壓力下通過納濾膜系統(tǒng)脫鹽，實(shí)現(xiàn)糖鹽分離以提取大豆低聚糖濃縮液，并得到納濾膜透過液；4)后處理對(duì)步驟3)中所得到的納濾膜透過液進(jìn)行后處理，以便使水資源回收利用或達(dá)標(biāo)排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜分離處理大豆加工廢水的方法，其特征在于步驟1)中所述大豆加工廢水的初步處理包括下述步驟a)對(duì)大豆加工廢水進(jìn)行調(diào)制，使其pH值為7～8；b)加入含Ca2+的絮凝劑，使大豆加工廢水中的Ca2+含量為150mg/l～300mg/l；c)將其離心、預(yù)過濾、微濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜分離處理大豆加工廢水的方法，其特征在于所述步驟2)還包括將所提取的大豆蛋白濃縮液進(jìn)行滲濾、濃縮和干燥，以制得大豆蛋白粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜分離處理大豆加工廢水的方法，其特征在于所述步驟3)還包括將所提取的大豆低聚糖濃縮液進(jìn)行滲濾，然后用吸附樹脂或活性炭對(duì)滲濾液進(jìn)行脫色，再經(jīng)濃縮和干燥，以制得大豆低聚糖粉；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜分離處理大豆加工廢水的方法，其特征在于步驟4)中所述的后處理是納濾膜透過液在1.0～2.0MPa操作壓力下通過反滲透膜系統(tǒng)進(jìn)一步處理，反滲透透過液回用于生產(chǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜分離處理大豆加工廢水的方法，其特征在于步驟4)中所述的后處理是將納濾膜透過液進(jìn)行好氧生物處理，使處理后的水達(dá)到國(guó)家有關(guān)污水排放標(biāo)準(zhǔn)，并按規(guī)定排放；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜分離處理大豆加工廢水的方法，其特征在于步驟4)中所述的后處理是用膜-生物反應(yīng)器對(duì)納濾膜透過液處理，處理后的水回用于生產(chǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用膜分離處理大豆加工廢水的方法,屬于食品廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法為:將大豆加工廢水進(jìn)行調(diào)pH值、離心、預(yù)過濾、微濾和調(diào)溫等預(yù)處理;然后將預(yù)處理后的大豆加工廢水在一定壓力下通過超濾膜系統(tǒng),以提取大豆乳清蛋白;再將超濾膜透過液在一定壓力下通過納濾膜系統(tǒng),以提取大豆低聚糖并將其進(jìn)行脫色處理;最后對(duì)納濾膜透過液進(jìn)行后處理以得到可回用于生產(chǎn)的水或符合排放標(biāo)準(zhǔn)的水。該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中能耗大、提取物產(chǎn)品質(zhì)量差、設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn),并通過滲濾方式來大幅度提高大豆乳清蛋白和大豆低聚糖的純度;該方法主要應(yīng)用于大豆及大豆制品廢水的資源化處理。
文檔編號(hào)B01D61/14GK1336333SQ0114194
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者王占生, 羅敏 申請(qǐng)人:清華同方股份有限公司