大豆生产蛋白没污水处理工艺.doc

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1、大豆分离蛋白生产新工艺的研究 大豆分离蛋白是国际上80年代发展起来的一种高纯度大豆蛋白制品，它具有两大特性:一是营养价值高，蛋白质含量高达90%以上，且含人体所需的八种必需氨基酸，是最为理想的植物蛋白;二是作为一种食品添加剂，大豆分离蛋白具有诸多功能特性如乳化性、吸油性、持水性、凝胶性、起泡性、粘结性等，可以大大改善食品的加工特性，如肉制品中加人3%-6%的大豆分离蛋白可使肉制品的蛋白质含量提高，利用吸油性可使汁液流失减少，利用其持水性可增加出品率，降低成本，同时改善口感，增加弹性。如乳粉中添加20%左右的大豆分离蛋白可起到动植物蛋白互补的作用，提高营养价值，还具软化血管功能，所以大豆分离蛋白

2、是一种很有前途的大豆蛋白制品。目前国内生产大豆分离蛋白仍以碱提酸沉法为主，该法虽然简单易行，却存在着许多难以克服的不足，如可溶性成分去除不彻底，耗酸耗碱较多，产品纯度低、灰分高、色泽深、蛋白得率低等。本文将深人探讨大豆分离蛋白的生产中存在的问题，并对大豆分离蛋白的生产新工艺进行研究。1、大豆分离蛋白生产中存在问题的剖析 生产大豆分离蛋白是以低变性的豆粕为原料，不但要去除低变性豆粕中的不可溶性的高分子成分如纤维素，还要去除低分子可溶性的非蛋白质成分如大豆低聚糖等，目前国内所采用的分离蛋白生产工艺都是碱提酸沉法，即将低变性的豆粕粉用稀碱浸提后，经过滤或离心分离除去豆粕中的不溶性物质，然后用食用盐酸

3、将浸出液的pH值调至4.5左右，蛋白质处于等电点状态而凝集沉淀下来，经中和、调浆、干燥即得成品大豆分离蛋白粉，其生产工艺如下:原料豆粕粉碎浸提过滤酸沉离心分离中和、调浆杀菌喷雾干燥 豆渣 乳清液以下对传统工艺流程中存在的问题加以分析:蛋白质得率低 在大豆分离蛋白生产中蛋白质得率与豆粕原料质量、研磨方法及浸提条件等因素有关。原料豆粕质量对大豆蛋白的得率及品质有显著影响，豆粕应含杂质少，蛋白质变性程度低，豆粕的NSI值必须大于70% ,并且NSI值越高则蛋白得率就越高，因此生产大豆分离蛋白的原料豆粕必须选用低变性的脱脂豆粕，这就要求油脂脱溶技术采用低温脱溶或闪蒸脱溶技术以满足生产低变性豆粕的需要。

4、 蛋白得率与研磨方法有关。千法粉碎是指豆粕在干燥的情况下研磨粉碎，此时豆粕比较坚硬，细胞结构致密使蛋白质不易溶出，降低了蛋白得率，延长了溶出浸提时间，同时使粉碎机易磨损。粉碎前对豆粕进行充分浸泡(浸泡效果与浸泡水的温度、水量、pH值及浸泡时间有关)，可以软化细胞结构，降低研磨时的能耗与磨损，提高胶体分散程度和悬浮性，显著缩短了蛋白溶出时间，提高了蛋白质得率. 在浸提工序中，蛋白质得率和浸提效率与浆料粒度、浸提水量、温度、pH值及浸提时间有关。a)一般来说浆料粒度越细则蛋白得率与浸提效率都越高，但当浆料粒度过小时反而使蛋白质得率和浸提效率下降，同时又使过滤分离增加难度;b）浸提水量越多，蛋白得率

5、和浸提效率均越高，但加水量过多时，使得后续各工序增加难度;c)浸提水温度越高，则浸提效率越高，而对蛋白质得率影响并不显著，但温度过高时，可使浸提液粘度增大，造成分离、浓缩、干燥困难，同时大豆蛋白质易变性，影响产品的功能特性;d)蛋白质得率随着浸提时间的增加而提高，但当浸提达到一定时间后，蛋白质得率随浸提时间的延长而无显著变化;e)浸提水的pH值选择恰当时，将显著提高蛋白质得率。产品灰分高、色泽深、纯度低 国内大豆分离蛋白生产厂家生产的大豆分离蛋白普遍存在着产品灰分高、色泽深、纯度低的问题，主要原因是由碱提酸沉中和工序中残留部分柠檬酸、焦性麸氨酸等有机酸的盐类和植酸磷脂等含磷化合物引起的。过去通

6、常采用水洗的方法来去除这些物质但效果不能令人满意，并且会造成蛋白质的损失，有的企业用离子交换法可以有效提高产品质量，但增加了设备投资和生产成本，因此在大豆分离蛋白的生产工艺上应尽量避免酸沉水洗法，而采用较先进的分离浓缩技术超滤技术来生产大豆分离蛋白。 国内大豆分离蛋白生产厂家生产的大豆分离蛋白普遍存在着产品灰分高、色泽深、纯度低的问题，主要原因是由碱提酸沉中和工序中残留部分柠檬酸、焦性麸氨酸等有机酸的盐类和植酸磷脂等含磷化合物引起的。过去通常采用水洗的方法来去除这些物质但效果不能令人满意，并且会造成蛋白质的损失，有的企业用离子交换法可以有效提高产品质量，但增加了设备投资和生产成本，因此在大豆分

7、离蛋白的生产工艺上应尽量避免酸沉水洗法，而采用较先进的分离浓缩技术超滤技术来生产大豆分离蛋白。产品的溶解性、速溶性较差影响大豆分离蛋白的溶解性、速溶性的主要因素有:原料豆粕的变性程度、杀菌、浓缩方法和喷雾干燥的工艺条件等。要改善大豆分离蛋白的溶解性、速溶性，除要选用低变性的豆粕作原料外还要考虑选用先进的浓缩、杀菌方法和喷雾干燥中较合理的工艺参数，尽量降低大豆蛋白的变性。2、大豆分离蛋白生产新工艺 在深入分析了大豆分离蛋白生产中所存在问题的基础上，对各关键单元操作进行切实可行的改进，由此即得大豆分离蛋白生产的一种新工艺，其新工艺流程如下: 水碱 水碱 原料豆粕浸泡粉碎一次浸提微细粉碎二次浸提过滤

8、离心分离中和超滤处理杀菌喷雾干燥成品新工艺的特点为:二次湿磨浸提 本工艺采用20的饮用水对低变性的豆粕进行1.5-2h的浸泡，使细胞结构充分胀润软化，提高蛋白质浸提效率和得率，降低磨浆时的能耗和磨损。浸提后的豆粕与12倍重量的水一起均匀加入磨浆机内进行一次湿磨，磨浆细度为60目/2.54cm左右，由磨浆机出来的浆液浆渣一起注人浸提罐，并将浆液pH值调至8. 5左右，进行2h的浸提，再将一次浸提的提取液通过过滤筒放出，浆渣与8倍重量的水均匀加入胶体磨进行二次湿磨，随后进行二次浸提，时间为90min，其它参数同一次浸提;两次浸提液合并后通过离心分离除去浸提液中的微细豆渣，然后进人超滤装置进行分离浓

9、缩。超滤分离浓缩 超滤技术是近代发展起来的一种新型分离技术，它是借助于特殊的高分子半透膜，以压差为动力，使液体中的组分进行有效分离。一些高分子有机成分如蛋白质、脂肪、高聚糖等被截留，而一些低分子成分如寡糖、无机盐类、有机酸类等则透过半透膜，这样可以达到分离、浓缩、净化之目的，特别适用于大分子物质及热敏性物质的分离浓缩。旦粕经湿磨、碱性浸提、分离、中和后所得的溶液含有大量的高分子量的大豆蛋白质和少量的低分子量物质如大豆低聚糖、酸类和无机盐类，而生产大豆分离蛋白就是要除去这些低分了成分而使大豆分离蛋白得以分离浓缩，因此超滤技术是生产大豆分离蛋白的最佳方法，不但可以提高产品质量还可以降耗减污，改善环

10、境。 超滤方式一般有板式、管式、卷式和中空纤维式四种，其中中空纤维超滤器以膜面积大，体积小，工作效率高，制作成本低等优点而获得最为广泛的使用。 超滤法生产大豆分离蛋白的关键是超滤膜的选择和超滤处理技术参数的确定。一般大豆蛋白质分子量都在2万以上，因此我们选用截留分子量为2万的聚砜膜或聚砜酰胺膜，超滤膜的形式采用中空纤维式。超滤处理的生产率与料液的浓度、pH值、压力、流速等有关，一般料液pH值为7.0-8.0，压力为0.2MPa，料液流速为8m/min较为合理。 超滤法用于生产大豆分离蛋白时的主要问题是膜污染问题，膜污染导致膜通量下降，分离性能发生变化从而使生产能力下降。国内外研究表明，造成膜污

11、染的原因是:部分膜孔被堵塞，溶质在膜表面吸附发生浓差极化现象并导致凝胶层形成，从而导致通量下降。防止膜污染的有效措施有:a)提高进料量，增大膜面流速促使膜面料液紊动现象的发生，以阻止溶质与膜面发生吸附现象;b)及时使溶质分子被水流带走;c)要定时进行清洗;d)根据具体情况采取有效措施降低料液粘度。杀菌与干燥 大豆分离蛋白生产中的杀菌工序要考虑将酶钝化、细菌失活，同时，又要防止大豆蛋白质变性的发生以保证产品的氮溶指数不受影响，为此杀菌工艺采用超高温瞬时杀菌法即杀菌温度为135-140，杀菌时间为2-4s，杀菌过程要在高压下进行，防止料液发生沸腾现象。 大豆分离蛋白生产中采用喷雾干燥，但这时所采用

12、的工艺条件应与豆乳粉生产的工艺条件有所不同，因为此时料液中的固形物几乎全部都是大豆蛋白质而此时蛋白质易发生热变性。我们知道喷雾干燥的进风温度愈高，大豆蛋白粉水分愈低，但随着温度的升高，溶解度、速溶性下降，大豆蛋白粉由于加热过度而褐色化，由此可见浓缩杀菌后的料液以100-110之进口温度进行喷雾干燥，出风温度为60-65，这样才能保证大豆蛋白粉有较好的溶解性和速溶性以及较佳的色泽。 大豆分离蛋白生产新工艺采用二次湿磨浸提技术显著提高了浸提效率和蛋白得率;采用中空纤维超滤装置对料液进行分离浓缩，避免使用酸沉水洗法，大大提高了产品质量和蛋白得率，同时减少废水排放和酸碱用量。采用超高温杀菌工艺和较佳的

13、喷雾干燥条件保证了大豆分离蛋白粉的溶解度、速溶性和色泽俱佳。大豆分离蛋白产品质量探讨目前大豆分离蛋白产品在我国应用范围愈来愈广,用户对产品质量的要求也愈来愈高。国内的一些产品和国外一些大生产厂家的产品相比,存在的差距也愈加突出。除主要的功能性指标外,感观指标也是不容忽视的问题。几年来,对大豆分离蛋白生产理论及实践的摸索中,总结了一定的经验,愿共同探讨。 目前,大豆分离蛋白产品还无国家标准而是引用国外的质量标准,大致如下: 感观指标:外观呈乳白色粉状,细腻,无霉变,无异味。 质量指标:蛋白质(N6.25)90%(干基),脂肪0.8%,水分6.0%,纤维0.5%(干基),糖类及矿物质(灰分)8%(

14、干基),PDI80%。 卫生指标:细菌总数,大肠菌群,致病菌等细菌指标符合食品卫生标准。 功能性指标:确保产品应用的溶解性、粘结性、凝胶性、吸水性、吸油性、分散性、乳化性等。 以上指标中,关于蛋白产品的功能性因其检测方法和手段不统一,各生产厂家也只是定性地表示其功能性的好坏。如凝胶性,可用蛋白液组织胶凝后的弹性、粘合性,硬度、脆度等多参数表述。 市场上销售的大豆分离蛋白是以大豆浸出脱脂低温脱溶粕为原料,经过酸、碱处理,去除大部分碳水化合物,使蛋白质含量达90%以上的产品。大豆蛋白质由于氨基酸种类齐全,故称“完全蛋白质”,内含人体所必需的18种氨基酸,最合乎人类和禽畜的需要。大豆分离蛋白的生产工

15、艺,各家不尽相同,各工序的控制也有差异,而且控制手段也各不相同,但大家追求高的蛋白质含量(88%的蛋白质含量)和得率,以保证分离蛋白质量标准的最基本条件和生产效率的目标是一致的。但实际生产过程中各生产厂家的分离蛋白其PDI值、功能性指标、以及产品颜色、口感、味道却差异较大,在这些方面进口的蛋白质具有明显的优势。而感观指标恰是蛋白使用厂家对蛋白产品质量的第一印象。功能性指标是对添加蛋白质后食品内在质量的表现,如添加后可增加火腿肠和各种肉制品的口感、弹性、切片性、保水保油性;对奶粉、饮料可增强其溶解性、分散性及颗粒均匀程度等。同时蛋白功能特性又是食品中添加分离蛋白的一个主要目的所在,可以改善食品的

16、结构组织,为用户增加经济效益,并可提高食品中蛋白含量,增强营养价值。所以在蛋白生产中要全面控制大豆分离蛋白的各项指标。1、产品的颜色 大豆分离蛋白(没有加任何添加剂)应是浅白色或乳白色粉末。在向任何食品添加都不会改变食品原有的颜色,相反还可以增加其光泽度。有些蛋白产品颜色呈褐色、黄色、灰土色、暗红色等都是不正常的,这说明在其生产过程中存在一定的问题。比如:所用的原料质量,酸、碱等辅料质量不符合要求,水洗不完善,漂白效果不好,干燥温度过高,时间过长等原因,这些都可影响色泽。2、产品的口感、味道 对大豆分离蛋白粉品尝,或将其溶解在水中嗅其味道,正常的都不应存在异味。将其加到食品中不影响食品的口感,

17、保持食品风味。有些蛋白产品,溶解在热水中会挥发出异味,或品尝时感觉到有咸味或涩味。针对这一情况,应加强对生产车间,生产线的清洁卫生工作,各种辅料加强食品级检验,另外蛋白提取的时间也不宜过长。3、产品的功能性 大豆分离蛋白功能较多,具有吸水性、保油性、溶解性、粘结性、凝胶性、乳化性、发泡性等等。但产品的不同应用,对其功能性表现也各不相同,所以针对蛋白产品的不同用途,生产相适应功能的蛋白产品尤为重要。在肉制品中使用大豆分离蛋白,要突出大豆蛋白的吸水保油性、乳化性、凝胶性;在乳制品、饮料中使用大豆分离蛋白,要保证蛋白的溶解性、分散性,使产品均匀稳定;在面包、糕点中使用大豆分离蛋白,要体现蛋白的增白、

18、色泽膜、起泡、松散结构的作用。故产品的功能性要适应用户的需要,根据用户使用要求强化产品的某一种或两种功能性。 各家的生产工艺各不相同,生产手段也不相同,但其原理大致是相同的,所以应从以下几方面解决: 从工艺上改进或强化 调整水料比,增加水洗和漂白工艺,或增加除盐装置,保证工艺的完整性,以改进产品的蛋白含量、颜色、味道。对蛋白进行磷酸盐化等反应处理时,一定要注意精确添加金属盐的含量、添加位置和添加条件(温度、反应时间等),可保证其一定的功能性。 选择好设备 保证主体设备的优良性,离心机的分离因数应3000以上,分离能力要选大些,以适应大的水料比,豆粕和蛋白浆液分离以及蛋白液水洗后浓缩,宜采用可调

19、差速的卧式离心机,对不同浓度、粘性的物料都有较好的分离效果。乳清回收、提纯也可采用碟片式离心机。反应罐的搅拌器要保证良好的搅拌效果,同时亦应减少泡沫的产生。泵的选择要考虑对物料的混合解碎作用及输送双重作用, 同时也要考虑不同工段,蛋白浆液的粘度不同。配置均质机可使物料均质、乳化效果更好,保证产品的均匀稳定,粒度一致,增进溶解效果和乳化性能。 配置适宜的控制手段 在大豆分离蛋白生产中,需控制的参数较多,如碱浸的温度、时间、水料比,分离机的进料量,老化的时间、温度,中和的pH值,喷雾干燥的温度、进料浓度。其中酸沉点pH值=4.4-4.6和改性杀菌温度135140,时间2s的控制要精确,它们是保证大

20、豆分离蛋白得率和质量好坏的必要条件,连续化生产流程中,水洗比例11也要控制精确,它可保证蛋白含量高和色泽好。 总之,大豆分离蛋白的工厂化生产是一个复杂的过程,在生产中各种物理、化学变化较多,大豆蛋白质受到多种因素的影响,要想生产合格大豆分离蛋白产品是不容易的。要在理论上研究开发,实践中不断摸索,才能生产出适应市场需求的大豆分离蛋白,推进我国的大豆深加工工业的发展。国内大豆分离蛋白生产的现状、差距及建议1、现状 大豆分离蛋白(SoyProteinIsolate,简称SPI)是以大豆为原料,采用先进的加工技术制取的一种蛋白质含量高达90%以上的功能性食品的添加剂由于它具有良好的溶解性,乳化性、起泡

21、性、持水性和粘弹性等特性,又兼有蛋白质含量高的营养性,所以被广泛地应用于肉制品(例如西式火腿、火腿肠午餐肉,三文治、灌肠、香肠及肉馅等),冷饮制品(例如冰淇淋、奶油、雪糕、布丁等),烘焙食品(例如面包、糕点等)。目前世界大豆分离蛋白的年产量约4050万t,增长势头十分强劲。 早在50年代初,美国已研究开发出大豆分离蛋白,但是由于技术难度大,直到70年代其生产技术才趋于完善和成熟。目前,国际上居垄断地位的大豆分离蛋白生产厂商主要有美国,日本、巴西生产的大豆分离蛋白在国际市场上也占有一定份额。 我国80年代初开始生产大豆分离蛋白,迄今为止,已建、自建、合资和独资的大豆分离蛋白生产厂已有10多家,年

22、生产能力约3万t,主要在黑龙江、吉林，在哈尔滨,开封,山东、河南等地已建和正在筹建的生产厂。我国大豆分离蛋白的生产与发展是和食品工业,尤其是肉食品(例如西式火腿)等的迅速发展,需求量大增密切相关。由于国内生产的大豆分离蛋白的质量与国外相比有较大差距,所以每年大约进口大豆分离蛋白达2万t左右,给国内大豆分离蛋白市场造成严重冲击,给企业带来很大压力。当前,如何提高大豆分离蛋白的功能特性,使之达到国际上同类产品的质量指标要求,乃是急待解决的任务。2、大豆分离蛋白的功能特性 大豆籽粒中约含蛋白质38%42%,碳水化合物(包括粗纤维)25%27%,脂肪16%20%,水分10%12%,灰分3%5%。可将大

23、豆籽粒加工成大豆蛋白粉(含蛋白质50%),浓缩蛋白(含蛋白质70%),分离蛋白(含蛋白质90%)以及组织蛋白,纤维蛋白等产品。大豆蛋白经修饰!改性制取的高纯度大豆分离蛋白具有良好的溶解性、乳化性、起泡性、持水性和粘弹性等功能性乃是大豆分离蛋白非常重要的性质,而大豆蛋白的组成和结构是决定大豆分离蛋白功能特性的重要因素。 大豆蛋白质是由一系列氨基酸通过肽键结合而成的高分子有机聚合物,它主要由清蛋白和球蛋白组成,其中清蛋白约占5%,球蛋白约占90%。由于大豆球蛋白是椭园球形,故此命名。球蛋白溶于水或碱溶液,加酸调pH值的等电点4、5,则沉淀析出,故又称酸沉蛋白,而清蛋白无此特性,故又称为非酸沉蛋白。

24、球蛋白中主要为11S和7S蛋白,约占总蛋白的70%,其余为2S和15S等,11S球蛋白的分子量为1735万,为疏水性聚合体。7S球蛋白的分子量为1417万,为疏水性聚合体。7S和11S球蛋白对大豆蛋白的功能特性起着十分重要的主导作用。国外对7S和11S球蛋白的分子结构!功能特性,蛋白质修饰技术以及高品质多功能系列大豆分离蛋白产品的生产工艺进行了大量深入细致的研究,并取得了重大成果,属于绝密高科技。球蛋白和清蛋白均属于贮藏蛋白,它与大豆加工性能关系密切,而大豆生物活性蛋白,例如胰蛋白酶抑制剂、血球凝集素,脂肪氧化酶等,在总蛋白中所占比例虽然很少,但对大豆制品的质量却关系重大。3、大豆分离蛋白的生

25、产工艺 目前,大豆分离蛋白的生产工艺基本上可分为全湿法和半干半湿法。从大豆蛋白浆液中分离提纯制取蛋白质的方法主要有碱提酸沉法和膜分离浓缩法两种。目的是既要从低温豆粕中除去低分子可溶性非蛋白质部分,又要去掉不溶性高分子成分,最终获得高纯度的分离大蛋白。4 差距 当前我国生产的大豆分离蛋白的功能特性与国外有较大差距,主要表现在:对大豆原料加工处理不重视 目前国内的低变性豆粕主要存在两个问题,一是脱皮不好;二是NSI(氮溶解指数)低,原料中豆皮含量越多,就愈影响最终产品的质量(色泽、风味等)。原料的NSI值对产品的得率以及产品的功能性有很大的影响,所以如何得到豆皮少,NSI值高的豆粕原料是生产SPI

26、的重要前提。因为不论何种脱皮工艺,其原理都是利用豆皮和豆仁的温差产生不同的收缩膨胀效应,以达到壳仁分离目的。目前国内大豆脱皮工艺基本上采用两种方法:热脱皮和冷脱皮。不论是热脱皮还是冷脱皮,事先都要对大豆进行预热(5055),热脱皮工艺则是在原料预热的基础上使豆皮急剧升温,达到壳仁分离;而冷脱皮工艺则是将预热的大豆送到缓苏仓内慢慢冷却,使壳仁分离。具体采用的工艺设备形式很多,国产设备的脱皮率大都在80%左右,个别的甚至在60%70%,而国外技术先进的工厂则对豆皮控制较严格,要求在95%以上,甚至达到99%。应重视低变性豆粕的研究,生产分离蛋白除了要求低变性豆粕的蛋白质含量高外,NSI值也是一个非

27、常重要的指标,它对产品的得率以及产品的内在质量有很大的影响,所以如何生产出NSI高值的豆粕是一个重要的课题。我国目前的低变性豆粕的NSI值基本上都在75以下,而日、美等国均在85以上,甚至超过了90,所以国内在生产低变性豆粕的工艺和设备上还需加大力度进行研究。在生产过程中引起蛋白质变性的因素主要有加热温度、时间和水分含量,为了脱除豆粕中的残留溶剂就要使豆粕具有一定温度,并保持一定的时间是必须的,而温度和时间对NSI的负作用很大,所以实际生产中则是寻求其最佳组合。生产低变性豆粕的方法比较多,采用闪蒸气流技术和低温真空脱溶工艺相结合乃是最佳的工艺。产品的功能差 所谓蛋白质的功能性(Function

28、ality)是指蛋白质在贮藏、加工、销售以及在食品体系中发生作用的一系列物理化学特性。其中包括在水中,在盐性、碱性、酸性介质中的溶解度,不均一性,同其他组分的相溶性,稳定悬浮液、乳状液、泡沫的本领,当分散体被加热时形成凝胶体的本领,具有较强粘结性、持水性和其他一些特性,以及对最终食品的颜色、气味的影响等。所以功能性这个概念具有极广泛的性质,包含溶液、分散性、凝胶体和其他蛋白质形态的各种物理化学特性。国内SPI的功能性差主要表现在两个方面:一是具体功能性指标的差距,例如ProminD在12%时,其粘度为38000CP,而相同浓度的国内产品其粘度只有350CP。Supro590的持水性为7.08m

29、l/g,而国内产品仅为4.86ml/g.在分散稳定性方面,国内产品就更差了。二是在使用产品时,对它在最终产品中将要起的作用不清楚,例如,同样应用于肉制品,当用于午餐肉时,要求产品具有良好的乳化性和凝胶性,而用于盐水注射的西式火腿肠时,则要求SPI具有良好的分散稳定性和低的粘性。大豆分离蛋白还不是最终食品,还要和其他食品组分组合在一起,即进行二次加工才能转变为最终消费的产品。所以大豆蛋白质和传统的以及新兴的食品有个接合点问题,这个接合点不单单是蛋白质的营养价值,更重要的是它的功能性,换句话说决定蛋白质经济价值的主要因素是它的功能性,而不是它的营养生理价值应克服只注重产品的生产,得率以及它的营养价

30、值,而忽视了产品功能性的研究。综合效益差 目前国内的工厂基本上是从原料中提取了1/3的蛋白质,还有1/3的碳水化合物变成了废渣被低价处理,1/3的乳清蛋白和可溶性碳水化合物的混合物被白白地排掉了,造成严重的环境污染,应高度重视大豆分离蛋白的综合效益,必须对其进行综合加工利用,尽量降低从废水中流失蛋白质及其他营养物质,进行回收,综合利用。应用高新技术不够 应该大力采用酶工程,蛋白质工程、膜技术以及高效低耗,低成本生产大豆分离蛋白以及蛋白质修饰、改质技术,副产物的回收、综合利用等高新技术。大豆分离蛋白的应用技术急待开发研究 大豆分离蛋白如何更好地应用到食品体系中是一个非常复杂的问题:一方面,它的应

31、用范围很广,几乎可以添加到任何食品中去;另一方面,它的结构复杂性和易变性,使我们在应用时感到非常困难。国内近几年大豆分离蛋白的需求量猛增的主要原因是我们引进了一些西式肉制品加工生产线,而这些西式肉制品,如高温火腿、火腿肠、午餐肉、三文治等的配方中均离不开大豆分离蛋白.仅春都、双汇、金锣三家每年就需要2万多t大豆分离蛋白,所以目前国内大豆分离蛋白主要消费在这些引进的生产线上,对于食品工业的其他行业也存在着巨大的市场潜力,这就需要我们研究出许多实用配方,来拓展这一市场。5、建议应重视工艺理论的研究 目前国内现有的生产厂,只有分离设备和国外还有某些差距,需进一步完善当前突出的问题是工艺理论的不足,S

32、PI的生产属高技术范围,技术层次高、涉及面广,我国的分离蛋白厂对高技术的重视和研究不够。应重视SPI产品的质量,它包括一系列的功能性质,这是当前我国和国际先进水平的差距,SPI的生产只有走高科技的道路,对SPI产品应从大豆育种,栽培到生产、储存、加工、应用等进行全面的、系统的、科学的研究,才能生产出高质量产品。应重视功能性的研究 蛋白质的功能及其影响因素比较复杂,加上最终食品体系的复杂性,其难度更大蛋白质功能性质的评价或检测,归根到底还是由最终产品决定。首先应研究加工工艺对产品功能性质的影响,然后以蛋白质分子理论及蛋白质和其他组分相互作用的理论为基础,对模拟体系研究,最后才是最终产品的研究。每

33、一步都根据研究的情况向前反馈,最后就能找到适合这种最终产品的SPI。积极采用新技术下列高新技术应予以重视和积极应用闪蒸脱皮技术 原料豆粕的质量对SPI关系重大。在大豆原料的预处理!浸出!脱溶的整个工艺中,应力求获得含皮少、NSI值高的豆粕。为此应重点研究脱皮工艺和脱溶工艺,皇冠公司和布勒公司的热脱皮系统,是目前世界上最先进的脱皮系统,应加紧消化吸收。膜技术 在分离蛋白的生产中采用膜技术可以解决两个主要问题,一是利用膜技术来生产分离蛋白,从而改变传统的碱溶酸沉法,这将是分离蛋白生产上的一场革命;二是乳清回收,过去由于乳清的量大、浓度低,尽管其中含有很多的有用成分,但始终没有找到经济合理的方法回收

34、,现在可以利用膜技术将乳清蛋白和低聚糖回收,这不但回收了有用成分,而且还解决了严重的环保问题,可谓一举两得。大豆蛋白的低分子化技术 对大豆蛋白进行低分子化处理,可以大大地提高产品的分散性和分散稳定性,现代科学已经证明人体对低分子的肽可以直接吸收,且有较高的吸收率,低分子化的大豆分离蛋白在饮料中应用的前景很大。蛋白质修饰技术 SPI作为食品添加剂,需要具有各种各样的功能性质,为此除了对蛋白质进行热处理外,最重要的手段则是对蛋白质进行修饰,以增加其功能性,所谓蛋白质的修饰就是利用化学方法在蛋白质的分子上引入我们需要的基团,以弥补其缺陷。速溶技术 传统的SPI粒子非常小,100m以下的粒子占80%以

35、上,表面能非常大,产品的缺点是粉尘大,速溶性不好,为此应对产品进行速溶性处理。目前有两种可行的方法,一是凝聚法,即采用多级干燥系统,二是在制品中添加磷脂,使雾化的磷脂和产品混合以降低表面能,增加速溶性,为此可以采用气流雾化法和无气雾化法,其中以美国Shaklee公司开发的无气高压雾化系统比较好。豆渣的利用 现代“文明病”的原因之一是膳食中缺少纤维素,所以有人提出将纤维素列入营养素中。除此而外,豆渣中还含有20%30%的蛋白质,所以将豆渣添加到食品中去,直接为人利用,是非常有效的途径。重视节省能源 分离蛋白生产厂是耗能大户,喷雾干燥部分的操作费用占总操作费的80%左右,所以必须加强能源管理,降低

36、能耗污水處理工藝流程工業廢水處理理論 一、工業廢水（Industrial Wastewater）的含義和分類 定義：指工業企業各行業生產過程中產生和排放的廢水。 包括：生產污水（包括生活污水）和生產廢水兩大類。 二、工業廢水的分類、種類、指標 1分類 按行業的產品加工物件：冶金、造紙、紡織、印染等。 按工業廢水中主要污染物分：無機廢水（電鍍、礦物加工），有機廢水（食品加工） 按廢水中污染物的主要成分：酸性、鹼性、含酚等 按處理難易程度和危害性分：易處理危害性小的廢水，易生物降解無明顯毒性的廢水，難生物降解又有毒性的廢水。 2工業廢水造成環境污染的種類 1)含無毒物質的有機廢水和無機廢水的污染；

37、 2)含有毒物質的有機廢水和無機廢水的污染； 3)含有大量不溶性懸浮物廢水的污染； 4)含油廢水產生的污染； 5)含高濁度和高色度廢水產生的污染； 6)酸性和鹼性廢水產生的污染； 7)含有多種污染物質廢水產生的污染； 8)含有氮、磷等工業廢水產生的污染。 三、工業廢水處理方法概述 1 工業廢水的物理處理（Physical Treatment） 定義：應用物理作用沒有改變廢水成分的處理方法稱為物理處理法； 操作單元（Operating Units）：調節（Adjust）、離心分離（CentrifugalSeparation）、除油（Oil Elimination）、過濾（Filtration）等

38、。 廢水經過物理處理過程後並沒有改變污染物的化學本性，而僅使污染物和水分離。 2 工業廢水的化學處理（Chemical Treatment） 定義：應用化學原理和化學作用將廢水中的污染物成分轉化為無害物質，使廢水得到淨化的方法稱為化學處理。 操作單元（Operating Units） ：中和（ Neutralization）、化學沉澱（ Chemical Precipitation）、藥劑氧化還原（Chemical Oxidation Reduction）、臭氧氧化(Ozone Oxidation )、電解(Electrolysis)、光氧化法(Photo- Oxidation)等。 污染物在

39、經過化學處理過程後改變了化學本性，處理過程中總是伴隨著化學變化。 3工業廢水的物理化學處理（Physic-chemicalTreatment） 定義：廢水中的污染物在處理過程中是通過相轉移的變化而達到去除的目的的處理方法稱為物理化學處理。 操作單元（Operating Units） ：混凝（Coagulation）、氣浮（Floatation）、吸附(Adsorption)、離子交換(Ion Exchange)、電滲析(Electro-dialysis)、擴散滲析(Diffusion Dialysis)、反滲透(Reverse Osmosis)、超濾(Ultra Filtrate)等。 污染物

40、在物化過程中可以不參與化學變化或化學反應，直接從一相轉移到另一相，也可以經過化學反應後再轉移。 4工業廢水的生物處理（Biological Treatment） 定義：是利用微生物的代謝作用氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機物及部分不溶性有機物，並使其轉化為無害的穩定物質從而使水得到淨化的方法稱為生物處理。 操作單元（Operating Units） ：好氧生物處理(Aerobic Biological Treatment)、厭氧生物處理(Anaerobic Biological Treatment). 生物處理過程的實質是一種由微生物參與進行的有機物分解過程，分解有機物的微生物主要是細菌，其

41、他微生物如藻類和原生動物也參與該過程，但作用較小。 污水處理工藝流程 現代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理。 一級處理，主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。一級處理屬於二級處理的預處理。 二級處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質(BOD，COD物質)，去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標準。 三級處理，進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉澱法，砂率法，活性炭吸附法，離子交換法

42、和電滲分析法等。 整個過程為通過粗格刪的原污水經過污水提升泵提升後，經過格刪或者篩率器，之後進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉澱池，以上為一級處理(即物理處理)，初沉池的出水進入生物處理設備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設備的出水進入二次沉澱池，二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉澱法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉澱池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之後進入污

43、泥消化池，經過脫水和乾燥設備後，污泥被最後利用。 以上是污水處理廠處理工藝的基本流程，流程圖見下頁圖一。 二各個處理構築物的能耗分析 1污水提升泵房 進入污水處理廠的污水經過粗格刪進入污水提升泵房，之後被污水泵提升至沉砂池的前池。水泵運行要消耗大量的能量，占污水廠運行總能耗相當大的比例，這與污水流量和要提升的揚程有關。 2沉砂池 沉砂池的功能是去除比重較大的無機顆粒。沉砂池一般設於泵站前、倒虹管前，以便減輕無機顆粒對水泵、管道的磨損；也可設于初沉池前，以減輕沉澱池負荷及改善污泥處理構築物的處理條件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池和鐘式沉砂池。 沉砂池中需要能量供應的主要是砂水

44、分離器和吸砂機，以及曝氣沉砂池的曝氣系統，多爾沉砂池和鐘式沉砂池的動力系統。 3初次沉澱池 初次沉澱池是一級污水處理廠的主題處理構築物，或作為二級污水處理廠的預處理構築物設在生物處理構築物的前面。處理的物件是SS和部分BOD5，可改善生物處理構築物的運行條件並降低其BOD5負荷。初沉池包括平流沉澱池，輻流沉澱池和豎流沉澱池。 初沉池的主要能耗設備是排泥裝置，比如鏈帶式刮泥機，刮泥撇渣機，吸泥泵等，但由於排泥週期的影響，初沉池的能耗是比較低的。 圖一城市污水處理典型流程 4生物處理構築物 污水生物處理單元過程耗能量要占污水廠直接能耗相當大的比例，它和污泥處理的單元過程耗能量之和占污水廠直接能耗的

45、60%以上。活性污泥法的曝氣系統的曝氣要消耗大量的電能，其基本上是聯繫運行的，且功率較大，否則達不到較好的曝氣效果，處理效果也不好。氧化溝處理工藝安裝的曝氣機也是能耗很大的設備。生物膜法處理設備和活性污泥法相比能耗較低，但目前應用較少，是以後需要大力推廣的處理工藝。 5二次沉澱池 二次沉澱池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上，能耗比較低。 6污泥處理 污泥處理工藝中的濃縮池，污泥脫水，乾燥都要消耗大量的電能，污泥處理單元的能量消耗是相當大的，這些設備的電耗功率都很大。 三針對各個處理構築物的節能途徑 1污水提升泵房 污水提升泵房要節省能耗，主要是考慮污水提升泵如何進行電能節約

46、，正確科學的選泵，讓水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，減少污水的提升高度來降低水泵軸功率N也是有效的辦法，定期對水泵進行維護，減少摩擦也可以降低電耗。 2沉砂池 採用平流沉砂，避免採用需要動力設備的沉砂池，如平流沉砂池。採用重力排砂，避免使用機械排砂，這些措施都可大大節省能耗。 3初次沉澱池 初次沉澱池的能耗較低，主要能量消耗在排泥設備上，採用靜水壓力法無疑會明顯降低能量的消耗。 4生物處理構築物 國外的學者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程,他們認為處理設施大部分的能量消耗是發生在電機這類單一的設備上,因而節能應從提高全廠功率因數、選擇高效機電設備及減少高峰用電要求等方面

47、入手。他們提出的節能措施既包括改善電機的電氣性能,也包括解決運轉的工藝問題,還包括污水廠產物中的能量回收(Energy Recovery)。 曝氣系統的能耗相當大，對曝氣系統能耗能效的研究總是涉及到曝氣設備的改造和革新。新型的曝氣設備雖然層出不窮,但目前仍然可劃分為2類:第1種是採用淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴產生空氣泡將氧氣傳遞進水溶液的方法,第2種是採用機械方法攪動污水促使大氣中的氧溶于水的方法。微孔曝氣，曝氣擴散頭的佈局和曝氣系統的調節這些都是節能的有效措施。在傳統活性污泥處理廠曝氣池中辟出前端厭氧區,用淹沒式攪拌器混合的節能、生物除磷方案。這一簡單的改造可以節省近20%的曝氣能耗,如果算上混合用能,