一種利用絮凝劑從豆腐黃漿水中分離蛋白質的方法
2023-05-28 11:44:01 1
專利名稱：：一種利用絮凝劑從豆腐黃漿水中分離蛋白質的方法
技術領域：
：本發明涉及一種利用絮凝劑從豆腐黃漿水中分離蛋白質的方法。(二)
背景技術：
：我國傳統的大豆製品年消費量接近900萬噸，以加工每噸大豆產生8-10噸廢水計，豆製品加工企業每年約有近千萬噸高濃有機廢水需處理、排放，其COD、BOD分別高達15200mg/L、7700mg/L給環境帶來了巨大的壓力，更成為限制豆製品工業發展的瓶頸。如何處理巨大的汙染，是亟帶解決的重要難題。豆腐廢水即豆腐黃漿水，是豆製品點腦凝固後，壓榨成型時流出的廢水，色黃、微綠，pH為6左右。豆腐黃漿水中作為COD、BOD的主要來源的蛋白質、碳水化合物含量分別為0.5%、0.7%。由於含量偏低，使得黃漿水的開發利用較長時間沒有實現產業化。生物法是目前使用最廣泛的汙水處理方法。生物降解法以厭氧、曝氣及其組合處理為特徵的，可有效降低廢水的COD、BOD實現達標排放。但汙水處理廠佔地面積大，在現代寸土寸金的城市處理廠只能建立在市郊，而豆製品企業規模小、分布散，無形中增加了廢水集中處理的難度，而以生產企業為單位的廢水曝氣處理又存在著成本偏高的問題，同時也不利於食品企業的生產衛生。此外，生物處理法使得大豆乳清中蛋白質、低聚糖等寶貴資源白白浪費。鑑於黃漿水中含有豐富的營養物質和功能性成分，當前研究的熱點是在治理廢水的同時如何根據廢水成分的各自特性，選擇合理的分離技術實現經濟、高效地回收大豆黃漿水中蛋白質、低聚糖，變廢為寶，為生產企業增加新的經濟增長點。超濾和微濾等膜技術較成熟，分離速度快，處理量大，但其致命缺陷是膜汙染問題(膜表面出現的沉積作用及亞微型顆粒堆積產生，或者由在膜表面和膜孔內出現的結晶化及溶質沉降產生)，要經常更換膜組件，運行費用、單位成本偏高，典型的食品加工超濾設備的平均能量有效利用率只有45%。絮凝法經濟高效，處理量大，操作簡單，具有明顯的優勢。傳統的化學大分子聚合物(聚合氧化鐵、聚合氯化鋁)可脫除廢水中5070%的蛋白質，但得到的蛋白質只能作飼料用，附加值不高。過高的絮凝劑添加量(0.150.3%)還會造成二次汙染。因此，天然、安全、的。
發明內容本發明目的是提供一種採用天然大分子作為絮凝劑，環保、高效的從豆腐黃漿水中分離蛋白質的方法。本發明釆用的技術方案是一種利用絮凝劑從豆腐黃漿水中分離蛋白質的方法，所述方法包括往豆腐黃漿水中加入殼聚糖與下列之一或其中兩種以上組合的混合物作為複合絮凝劑聚丙烯醯胺，聚合三氯化鋁，聚合硫酸鐵、海藻酸鈉，絮凝劑總用量為0.13mg/mL,攪拌使絮凝劑分散，2(TC機械攪拌混合510min，0-4。C靜置1224h，離心，於沉澱中得到蛋白質。本發明關鍵是將蛋白質從豆腐黃漿水中分離出來，於沉澱中獲得蛋白質的過程可按照本領域常規方法進行。本發明人經實驗發現，將殼聚糖與聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、海藻酸鈉等複合使用用於蛋白質絮凝，具有明顯的增效作用，不僅蛋白回收效率高，同時也減少了殼聚糖用量，降低了成本(殼聚糖較為昂貴)。蛋白回收可4要如下方法進4亍將絮凝後離心所得的沉澱溶於蒸餾水中至質量濃度為8~10(w/v)%，攪拌溶解，1500r/m離心5min,取上清液添加清液質量1%的活性碳，50。C攪拌脫色20min,過濾除雜質，濾液進行噴霧乾燥得到大豆乳清蛋白濃縮物。曱殼素(卩4)-N-乙醯基-D-氨基葡萄糖)是除纖維素外最豐富的天然生物高聚物。殼聚糖(2-乙醯氨基-2-脫氧-(3-D-葡萄糖)是陽離子型脫乙醯基的曱殼素派生物的陽離子，是廣泛應用於食品加工廢物處理、食品加工廢物的原料回收、水淨化處理、果汁澄清和單一細胞蛋白質回收的理想絮凝劑。本發明針對單一殼聚糖使用性價比不高、絮凝回收的對象範圍窄、使用量不能過高等問題，採用殼聚糖與其絮凝劑複合形成兩性殼聚糖絮凝劑複合物，實現協同功效，減少殼聚糖使用量，增加經濟性，提高回收蛋白質的品質。優選的，所述絮凝劑總用量為0.3~0.8mg/mL。優選的，所述複合絮凝劑為殼聚糖和海藻酸鈉的混合物，海藻酸鈉單獨回收豆腐廢水蛋白效果雖然不佳，但與殼聚糖複合使用效果非常明顯，所述殼聚糖和海藻酸鈉添加量之和為0.8mg/mL時，蛋白回收率均高於85%。更為優選的，所述殼聚糖添加量為0.5mg/mL,所述海藻酸鈉添加量為0.3mg/mL時，蛋白回收率高達95.45%。具體的，所述方法如下往豆腐黃漿水中加入0.5mg/mL的殼聚糖和0.3mg/mL的海藻酸鈉作為複合絮凝劑，攪拌使絮凝劑分散,20°C、100r/min機械攪拌混合5min,4。C靜置12h,3000r/min離心5min,於沉澱中得到蛋白質。本發明的有益效果主要體現在選擇殼聚糖與其他絮凝劑的組合作為複合絮凝劑，尤其是選用天然大分子兩性絮凝劑一一殼聚糖複合物(帶有來自未反應的殼聚糖氨基基團的正電荷和未反應的藻酸鹽和膠質或角叉膠的硫酸基團的羥基基團賦予的負電荷)，相對於傳統的化學合成的高分子絮凝劑(陽離子的聚合氧化鐵、聚合氯化鋁)更環保，蛋白回收率高(兩性絮凝劑拓寬了目標絮凝物的分子類型，能夠回收更寬範圍的分子類型)，還可以形成更大的分子共聚物，絮凝效果好，用量少，經濟，所回收的蛋白產品質量好(不含有毒有害的金屬離子及化學試劑，所用的殼聚糖、海藻多糖為常用食品添加劑，天然安全)，可用於酸性蛋白飲料，或作為蛋白補充劑應用於焙烤、肉製品等行業中。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護範圍並不僅限於此實驗所用豆腐廢水基礎數據如下pH5.8，總固形物23.1mg/mL,濁度23.6,蛋白質含量3.87mg/mL，總糖含量10.90mg/mL，其中95%為低聚糖，COD19622mg/mL，TOC8790mg/mL。試馬全所用所有大分子絮凝劑均配配成10%(w/v,即lOOmL溶液中含有溶質10g)稀溶液。實施例1:取前述大豆廢水1L，分別添加0.05mL、0.15mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.75mL、l.OmL和2.5mL的10%聚丙烯醯胺溶液，絮凝反應在2L燒杯中進行，先快速攪拌lmin將絮凝劑分散開，絮凝後的懸浮液在20°C,100r/min機械攪拌混合5min,然後4。C下靜置12h,3000r/min離心5分鐘，測上清液濁度，由於廢水中濁度值與其蛋白含量密切相關，因此可以濁度降低百分比作為評價蛋白回收率的指標。濁度由型號為DRT100BHF的濁度計測定，蒸餾水作空白，實驗結果以濁度降低百分比表示。(原液濁度-絮凝後的濁度)/原液的法度xl00%，詳見表l。表l:不同濃度聚丙烯醯胺絮凝蛋白質的效果比較聚丙烯醯胺0.0050.015(mg/mL)0.030.040.050.0750.10.25濁度降低百分比-13.107.1412.6216.8819.4829.1715.48-151.94(%)數據表明，陰離子聚丙烯醯胺對大豆廢水中蛋白質的效果不佳，回收率不足30%,添加量增至0.25mg/mL時，濁度反而增加。實施例2:取前述大豆廢水1L,分別添加1.0、3.0、5.0、8.0、10、20、30、40、50mL的10%聚三氯化鋁溶液，絮凝反應在2L燒杯中進行，先快速攪拌lmin將絮凝劑分散開，絮凝後的懸浮液在20。C,100r/min機械攪拌混合5min,然後4。C下靜置12h，3000r/min離心5分鐘，測上清液濁度。詳細數據見表2。表2:不同濃度聚合三氯化鋁絮凝蛋白質的效果比較聚三氯化鋁0.10.30.50.812345(mg/mL)濁度降低百46.7561.0463.6467.5368.8385.5987.7887.7888.21分比(％)實驗範圍內，聚合三氯化鋁的絮凝效果隨其濃度增加而增加，添加量增至5mg/mL時，蛋白的回收率接近90%,但添加量過高可能會引起二次汙染。實施例3:耳又前述大豆廢水1L,分別添加1.0、3.0、5.0、10、20、30、40、50mL的10%聚硫酸鐵溶液，絮凝反應在2L燒杯中進行，先快速攪拌lmin將絮凝劑分散開，絮凝後的懸浮液在20。C,100r/min機械攪拌混合5min，然後4。C下靜置12h，3000r/min離心5分鐘，測上清液濁度。詳細數據見表3。表3:不同濃度聚合硫酸鐵絮凝蛋白質的效果比較tableseeoriginaldocumentpage8聚合硫酸鐵的最佳絮凝濃度為4mg/mL,濃度過高過低蛋白回收率均有所降低。實施例4:耳又前述大豆廢水1L,分別添加0.4、1.0、3.0、5.0、8.0、10、30和50mL的10%海藻酸鈉溶液，絮凝反應在2L燒杯中進行，先快速攪拌lmin將絮凝劑分散開，絮凝後的懸浮液在20。C,100r/min機械攪拌混合5min,然後4。C下靜置12h，3000r/min離心5分鐘，測上清液濁度。詳細數據見表4。表4:不同濃度海藻酸鈉絮凝蛋白質的效果比較tableseeoriginaldocumentpage831,2525.0075.110.44—35.0—200—282.5—550比(％)海藻酸鈉是帶負電荷的多糖類大分子，其對豆腐廢水的絮凝效果並不十分理想，其添加量0.3mg/mL時蛋白回收率最高，約為75%，添加量繼續增加，濁度急劇下降，說明高濃度的海藻酸鈉對廢水中的蛋白起到穩定作用。實施例5:取前述大豆廢水1L,分別添加l.O、3.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10、20和30mL的10%殼聚糖溶液，絮凝反應在2L燒杯中進行，先快速攪拌lmin將絮凝劑分散開，絮凝後的懸浮液在20。C、100r/min機械攪拌混合5min,然後4。C下靜置12h,3000r/min離心5分鐘，測濁度。詳細數據見表5。表5:不同濃度殼聚糖絮凝蛋白質的效果比較殼聚糖(mg/mL)0.10.30.50.60.70.80.9123濁度降低百分比21.2131.8277.9283.1290.9194.8184.4277.92-386.-837.(%)實施例6:取前述大豆廢水1L分兩組分別添加3.0mL、5.0mL10%的殼聚糖溶液，兩組溶液中分別添加0.03mL、0.05mL聚合三氯化鋁或聚合硫酸鐵，先快速攪拌lmin將絮凝劑分散開，絮凝後的懸浮液在20。C、100r/min機械攪拌混合5min，然後4。C下靜置12h,3000r/min離心5分鐘，測上清液濁度。詳細數據見表6。表6.:殼聚糖與高分子絮凝劑複合使用的絮凝效果比較tableseeoriginaldocumentpage10數據表明，殼聚糖與聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵具有協同作用，0.50mg/mL殼聚糖結合0.003、0.005mg/mL的鐵離子、或鋁離子，蛋白脫除率接近90%。實施例7:取前述大豆廢水1L,分別添加0、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0mL的10%殼聚糖溶液，再依次添加8、5、4、3、2、0mL的10%海藻酸鈉溶液，先快速攪拌lmin將絮凝劑分散開，絮凝後的懸浮液在20。C、100r/min機械攪拌混合5min,然後4。C下靜置12h，3000r/min離心5分鐘，測上清液濁度。詳細數據見表7:表7:殼聚糖、海藻酸鈉複合物的絮凝效果tableseeoriginaldocumentpage100.50.395.450.40.489.080.30.588.6500.375.11海藻酸鈉單獨回收豆腐廢水蛋白效果雖然不佳，但與殼聚糖複合使用效果非常明顯，二者總量保持0.8mg/mL時，蛋白回收率均高於85%，尤其殼聚糖濃度0.5mg/mL，海藻酸鈉濃度0.3mg/mL時蛋白回收率高達95.45%。蛋白回"欠方法將絮凝後離心所得的沉澱溶於蒸餾水中至質量濃度為8~10(w/v)%,挽掉溶解，1500r/m離心5min，取上清液添加清液質量1%的活性碳，50。C攪拌脫色20min,過濾除雜質，濾液進行噴霧乾燥得到大豆乳清蛋白濃縮物。權利要求1.一種利用絮凝劑從豆腐黃漿水中分離蛋白質的方法，所述方法包括往豆腐黃漿水中加入殼聚糖與下列之一或其中兩種以上組合的混合物作為複合絮凝劑聚合三氯化鋁，聚合硫酸鐵、海藻酸鈉，絮凝劑總用量為0.1～3mg/mL，攪拌使絮凝劑分散，20℃機械攪拌混合5～10min，0～4℃靜置12～24h，離心，於沉澱中得到蛋白質。2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述絮凝劑總用量為0.30.8mg/mL。3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述複合絮凝劑為殼聚糖和海藻酸鈉的混合物。4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於所述殼聚糖添加量為0.5mg/mL,所述海藻酸鈉添加量為0.3mg/mL。5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述方法如下往豆腐黃漿水中加入0.5mg/mL的殼聚糖和0.3mg/mL的海藻酸鈉作為複合絮凝劑，攪拌使絮凝劑分散，20°C、100r/min機械攪拌混合5min,4。C靜置12h,3000r/min離心5min,於沉澱中得到蛋白質。全文摘要本發明提供了一種利用絮凝劑從豆腐黃漿水中分離蛋白質的方法，所述方法包括往豆腐黃漿水中加入殼聚糖與下列之一或其中兩種以上組合的混合物作為複合絮凝劑聚合三氯化鋁，聚合硫酸鐵、海藻酸鈉，絮凝劑總用量為0.1～3mg/mL，攪拌使絮凝劑分散，20℃機械攪拌混合5～10min，0～4℃靜置12～24h，離心，於沉澱中得到蛋白質。本發明選擇殼聚糖與其他絮凝劑的組合作為複合絮凝劑，尤其是選用天然大分子兩性絮凝劑——殼聚糖複合物，相對於傳統的化學合成的高分子絮凝劑更環保，蛋白回收率高，還可以形成更大的分子共聚物，絮凝效果好，用量少，經濟，所回收的蛋白產品質量好，可用於酸性蛋白飲料，或作為蛋白補充劑應用於焙烤、肉製品等行業中。文檔編號A23J1/16GK101473885SQ20091009565公開日2009年7月8日申請日期2009年1月15日優先權日2009年1月15日發明者孫培龍,孟祥河,褚紹霞,平邵申請人:浙江工業大學