1、豆制品废水成分及其特性
在食品废水处理当中豆制品生产过程产生的废水中,泡豆水中的杂质比较多,而清洗设备所用的水可以进行循环利用,大豆黄浆水中的可回收成分含量较高,所以对废水的综合利用对象主要是黄浆水。大豆黄浆水中含有大豆乳清蛋白、多肽、低聚糖以及异黄酮等有机成分,一般常用的废水处理方法是利用好氧或者厌氧对废水进行消化后达到污水排放标准后排放,这种处理方法虽然非常有效,但处理工序比较复杂,且需要一定的设备以及运行成本,十分不经济。综合处理豆制品废水可以回收利用其中的有效成分,并且在回收以后能明显降低废水的COD、可溶性固形物含量以及其他指标,这样做既有效的处理了废水,又使得对豆制品废水处理的投入有了回报,一举两得。
豆制品废水中的成分和碱溶酸沉法生产大豆蛋白时所产生的大豆乳清废水的成分极为相似,其主要成分都是水溶性好的糖和未沉淀的蛋白,豆制品废水处理的方法也可以参考处理大豆乳清废水的方法来进行。
2、从豆制品废水中提取功能性成分
2.1从豆制品废水中提取蛋白质
豆制品废水中含有的蛋白质多数为大豆乳清蛋白,豆制品废水中乳清蛋白主要成分为2S成分和β-55淀粉酶,相对分子质量主要分布在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剂对人体有着特殊的功效,胰蛋白酶抑制剂在传统上被认为是抗营养因子,是在进行豆制品加工中要除掉的成分,但是低浓度的胰蛋白酶抑制剂有一定抑制癌症发生的效果,还有降低血胆固醇的功效。
2.1.1超滤法分离蛋白质
在豆制品废水的成分中,蛋白质的相对分子质量明显要高于低聚糖、异黄酮和皂苷等小分子物质,而超滤可以截留一定相对分子质量的物质,使小于此相对分子质量的物质大多数可以通过超滤膜,所以可以使用超滤的方法来截留蛋白质,使其他小分子物质透过,达到分离废水中蛋白质的作用。
2.1.2絮凝法分离蛋白质
分离豆制品中蛋白质时使用絮凝法也可以达到效果,絮凝剂与蛋白质交联形成大分子的结合物,使得胶体溶液不再稳定,蛋白质同絮体一起沉淀,达到分离蛋白质的目的。传统处理废水投放的絮凝剂多为聚合氯化铝、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺,这些物质对人体都有着不良的影响。壳聚糖是近年被发现的天然环保絮凝剂,是新型的生物絮凝剂,在稀溶液中,壳聚糖分子中的游离氨基质子化,使其表面带正电,与水中带负电的胶体微粒互相吸引,使胶体脱稳从而产生絮凝沉淀。壳聚糖对有机和无机悬浮液都有良好的絮凝作用,对有机含蛋白质废水絮凝效果良好。
采用絮凝法需要选好絮凝剂和控制好絮凝剂的添加量,在絮凝剂不合适的情况下很难达到理想的絮凝度。如过多加入絮凝剂,蛋白质脱除率可能会高,但是絮凝剂在废水中也将成为难以去除的成分。
2.1.3泡沫法分离蛋白质
泡沫法分离蛋白质是利用蛋白质的表面性质,从液体中吸附分离蛋白质的方法,具体方式为向液相中鼓入空气,在液相中形成气泡,蛋白质这种具有表面活性的物质就会聚集在气泡表面,气泡上浮以后收集泡沫,蛋白质在泡沫中与液相分离而被浓缩,从而达到分离蛋白质的目的。
2.2从豆制品废水中提取大豆异黄酮
大豆异黄酮是存在于大豆中的一种生物活性成分,有着预防癌症、调节雌性激素、抗氧化、预防骨质疏松等多种生理功能,其物理性质并不易溶于水,但是在热水中具有一定的溶解性,所以在豆制品成型步骤随着废水流出一部分,约占大豆总异黄酮含量的50%左右,在废水中浓度为0.1~0.2mg/mL。从豆制品废水中回收异黄酮的方法主要有大孔树脂吸附法和有机溶剂萃取法。
2.3从豆制品废水中提取大豆低聚糖
大豆低聚糖是大豆中可溶性寡糖的总成,其主要成分为棉籽糖、水苏糖和蔗糖。其中棉籽糖和水苏糖并不能在人体内被消化酶分解吸收,所以人体不能直接利用大豆低聚糖,但是大豆低聚糖可以被人体肠道内的双歧杆菌利用,引起双歧杆菌的增殖,而大豆低聚糖对于有害细菌的增殖作用非常小。双歧杆菌在肠道内将大豆低聚糖分解成乳酸和醋酸,降低肠道pH,抑制有害细菌生长,从而达到改善肠道环境的目的。
在制作豆制品的过程中,豆子磨成浆煮沸再经过凝固的过程时绝大部分蛋白质都形成固体,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随之存在于废水之中。豆制品废水经过超滤之后由于低聚糖分子量较小,所以大部分都进入了超滤的透过液,超滤透过液经活性炭脱色和离子交换脱盐之后可以得到较为纯净的糖液,再经真空浓缩和喷雾干燥得到低聚糖成品。
3、利用豆制品废水进行微生物培养
豆制品废水中营养物质含量均匀,且有毒害物质含量少,可以通过一定手段的预处理之后作为培养液来培养微生物。
4、利用豆制品废水作为食品加工原料
在豆制品综合利用的方法中,无论是使用分离技术分别从废水中提取蛋白质和大豆低聚糖等物质,还是利用豆制品废水进行微生物培养,在利用完废水以后都会产生新的废物。豆制品废水经过过滤、调配以后可以制作成为饮料。
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