1、豆制品廢水成分及其特性

在食品廢水處理當中豆制品生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水中,泡豆水中的雜質(zhì)比較多,而清洗設(shè)備所用的水可以進行循環(huán)利用,大豆黃漿水中的可回收成分含量較高,所以對廢水的綜合利用對象主要是黃漿水。大豆黃漿水中含有大豆乳清蛋白、多肽、低聚糖以及異黃酮等有機成分,一般常用的廢水處理方法是利用好氧或者厭氧對廢水進行消化后達到污水排放標準后排放,這種處理方法雖然非常有效,但處理工序比較復雜,且需要一定的設(shè)備以及運行成本,十分不經(jīng)濟。綜合處理豆制品廢水可以回收利用其中的有效成分,并且在回收以后能明顯降低廢水的COD、可溶性固形物含量以及其他指標,這樣做既有效的處理了廢水,又使得對豆制品廢水處理的投入有了回報,一舉兩得。

豆制品廢水中的成分和堿溶酸沉法生產(chǎn)大豆蛋白時所產(chǎn)生的大豆乳清廢水的成分極為相似,其主要成分都是水溶性好的糖和未沉淀的蛋白,豆制品廢水處理的方法也可以參考處理大豆乳清廢水的方法來進行。

2、從豆制品廢水中提取功能性成分

2.1從豆制品廢水中提取蛋白質(zhì)

豆制品廢水中含有的蛋白質(zhì)多數(shù)為大豆乳清蛋白,豆制品廢水中乳清蛋白主要成分為2S成分和β-55淀粉酶,相對分子質(zhì)量主要分布在10000~30000,并且在pH2~10都有良好的溶解性和起泡性。其中2S成分中的胰蛋白酶抑制劑對人體有著特殊的功效,胰蛋白酶抑制劑在傳統(tǒng)上被認為是抗營養(yǎng)因子,是在進行豆制品加工中要除掉的成分,但是低濃度的胰蛋白酶抑制劑有一定抑制癌癥發(fā)生的效果,還有降低血膽固醇的功效。

2.1.1超濾法分離蛋白質(zhì)

在豆制品廢水的成分中,蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量明顯要高于低聚糖、異黃酮和皂苷等小分子物質(zhì),而超濾可以截留一定相對分子質(zhì)量的物質(zhì),使小于此相對分子質(zhì)量的物質(zhì)大多數(shù)可以通過超濾膜,所以可以使用超濾的方法來截留蛋白質(zhì),使其他小分子物質(zhì)透過,達到分離廢水中蛋白質(zhì)的作用。

2.1.2絮凝法分離蛋白質(zhì)

分離豆制品中蛋白質(zhì)時使用絮凝法也可以達到效果,絮凝劑與蛋白質(zhì)交聯(lián)形成大分子的結(jié)合物,使得膠體溶液不再穩(wěn)定,蛋白質(zhì)同絮體一起沉淀,達到分離蛋白質(zhì)的目的。傳統(tǒng)處理廢水投放的絮凝劑多為聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺,這些物質(zhì)對人體都有著不良的影響。殼聚糖是近年被發(fā)現(xiàn)的天然環(huán)保絮凝劑,是新型的生物絮凝劑,在稀溶液中,殼聚糖分子中的游離氨基質(zhì)子化,使其表面帶正電,與水中帶負電的膠體微粒互相吸引,使膠體脫穩(wěn)從而產(chǎn)生絮凝沉淀。殼聚糖對有機和無機懸浮液都有良好的絮凝作用,對有機含蛋白質(zhì)廢水絮凝效果良好。

采用絮凝法需要選好絮凝劑和控制好絮凝劑的添加量,在絮凝劑不合適的情況下很難達到理想的絮凝度。如過多加入絮凝劑,蛋白質(zhì)脫除率可能會高,但是絮凝劑在廢水中也將成為難以去除的成分。

2.1.3泡沫法分離蛋白質(zhì)

泡沫法分離蛋白質(zhì)是利用蛋白質(zhì)的表面性質(zhì),從液體中吸附分離蛋白質(zhì)的方法,具體方式為向液相中鼓入空氣,在液相中形成氣泡,蛋白質(zhì)這種具有表面活性的物質(zhì)就會聚集在氣泡表面,氣泡上浮以后收集泡沫,蛋白質(zhì)在泡沫中與液相分離而被濃縮,從而達到分離蛋白質(zhì)的目的。

2.2從豆制品廢水中提取大豆異黃酮

大豆異黃酮是存在于大豆中的一種生物活性成分,有著預(yù)防癌癥、調(diào)節(jié)雌性激素、抗氧化、預(yù)防骨質(zhì)疏松等多種生理功能,其物理性質(zhì)并不易溶于水,但是在熱水中具有一定的溶解性,所以在豆制品成型步驟隨著廢水流出一部分,約占大豆總異黃酮含量的50%左右,在廢水中濃度為0.1~0.2mg/mL。從豆制品廢水中回收異黃酮的方法主要有大孔樹脂吸附法和有機溶劑萃取法。

2.3從豆制品廢水中提取大豆低聚糖

大豆低聚糖是大豆中可溶性寡糖的總成,其主要成分為棉籽糖、水蘇糖和蔗糖。其中棉籽糖和水蘇糖并不能在人體內(nèi)被消化酶分解吸收,所以人體不能直接利用大豆低聚糖,但是大豆低聚糖可以被人體腸道內(nèi)的雙歧桿菌利用,引起雙歧桿菌的增殖,而大豆低聚糖對于有害細菌的增殖作用非常小。雙歧桿菌在腸道內(nèi)將大豆低聚糖分解成乳酸和醋酸,降低腸道pH,抑制有害細菌生長,從而達到改善腸道環(huán)境的目的。

在制作豆制品的過程中,豆子磨成漿煮沸再經(jīng)過凝固的過程時絕大部分蛋白質(zhì)都形成固體,而大豆低聚糖的水溶性非常好,所以大部分的大豆低聚糖都隨之存在于廢水之中。豆制品廢水經(jīng)過超濾之后由于低聚糖分子量較小,所以大部分都進入了超濾的透過液,超濾透過液經(jīng)活性炭脫色和離子交換脫鹽之后可以得到較為純凈的糖液,再經(jīng)真空濃縮和噴霧干燥得到低聚糖成品。

3、利用豆制品廢水進行微生物培養(yǎng)

豆制品廢水中營養(yǎng)物質(zhì)含量均勻,且有毒害物質(zhì)含量少,可以通過一定手段的預(yù)處理之后作為培養(yǎng)液來培養(yǎng)微生物。

4、利用豆制品廢水作為食品加工原料

在豆制品綜合利用的方法中,無論是使用分離技術(shù)分別從廢水中提取蛋白質(zhì)和大豆低聚糖等物質(zhì),還是利用豆制品廢水進行微生物培養(yǎng),在利用完廢水以后都會產(chǎn)生新的廢物。豆制品廢水經(jīng)過過濾、調(diào)配以后可以制作成為飲料。

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