[发明专利]一种膜分离回收豆腐黄浆水中蛋白质的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种膜分离回收豆腐黄浆水中蛋白质的方法，尤其是一种酶促豆腐废水蛋白交联、超滤分离的方法。

(二)背景技术

我国传统的大豆制品年消费量接近900万吨，以加工每吨大豆产生8-10吨废水计，豆制品加工企业每年约有近千万吨高浓有机废水需处理、排放，其COD、BOD分别高达15200mg/L、7700mg/L给环境带来了巨大的压力，更成为限制豆制品工业发展的瓶颈。如何处理巨大的污染，是亟带解决的重要难题。

豆腐废水即豆腐黄浆水，是豆制品点脑凝固后，压榨成型时流出的废水，色黄、微绿，pH为6左右。豆腐黄浆水中作为COD、BOD的主要来源的蛋白质、碳水化合物含量分别为0.5％、0.7％。由于含量偏低，使得黄浆水的开发利用较长时间没有实现产业化。目前脱除黄浆水中蛋白质的方法主要由三种：即以化学絮凝为主的吸附法；以膜技术、离子交换交换技术为手段的回收法及以厌氧、曝气及其组合处理为特征的生物降解法。化学大分子聚合物可脱除废水中50～70％的蛋白质，但得到的蛋白质只能作饲料用，附加值不高。过高的絮凝剂添加量(0.15～0.3％)还会造成二次污染。生物法是目前采用最广泛的污水处理方法，可有效降低COD、BOD实现达标排放。但污水处理厂占地面积大，在现代寸土寸金的城市处理厂只能建立在市郊，豆制品企业规模小、分布散，无形中增加了废水集中处理的难度，同时也不利于食品企业的生产卫生。离子交换分离法清洁、高效，但废水量巨大，而废水中蛋白含量又偏低，需要大量的离子交换树脂，不经济。以超滤为代表的膜分离技术似乎是最有前途的豆腐废水蛋白回收方法。ZL200510019238.X介绍了采用10kDa的无机陶瓷膜分离大豆乳清蛋白，浓缩约15倍，蛋白截留率85％，由于膜过滤面积未给出，因此膜通量未知。CN 1954689A公开了动态膜分离大豆乳清蛋白的方法，但膜分离技术数据(膜截留分子量、乳清成分含量、浓缩倍数)未给出。CN 1364765A公开了一种超滤提取乳清蛋白的方法，膜为聚醚砜、聚砜及聚偏氟乙烯，截馏分子量10kDa～30kDa，总浓缩倍数约9-15倍，浓缩采用二级超滤，虽然蛋白截留率增加，但额外增加的稀释水会增加下游工序(低聚糖回收)的处理量及难度。

超滤膜的选择十分重要，MWCO 30kDa、100kDa膜通量高，但蛋白截留率低(30％～50％)，5kDa、10kDa蛋白截留率高(50％-90％)，但通量低，易污染；因此实际选膜时只能折中考虑。另外，膜浓缩时浓缩倍数(以体积计)至关重要，2-5倍浓缩，耗时短，蛋白截留率高，但浓缩液的数量仍然庞大；高倍浓缩(10-20倍)，浓缩液体积显著降低，然而蛋白截留率明显降低，虽然可采用浓缩-稀释-浓缩的多步循环实现低蛋白损失的高倍浓缩，但此操作会大大额外增加废水的数量。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种蛋白回收率高，杂质少，低聚糖透过率高，处理量大，膜组件不易污染的膜分离回收豆腐黄浆水中蛋白质的方法。

本发明采用的技术方案是：

一种膜分离回收豆腐黄浆水中蛋白质的方法，所述方法包括：将豆腐黄浆水温度控制在40～55℃，加入转谷氨酰胺酶，所述转谷氨酰胺酶添加量以豆腐黄浆水中含有的乳清蛋白总量计为20～100U/g乳清蛋白，搅拌反应1～5h后，灭酶，过滤，滤液过超滤膜进行超滤处理，于截留液中得到乳清蛋白。本发明关键是从豆腐黄浆水中分离出来，从截留液中纯化得到乳清蛋白的操作可按照本领域常规方法进行。

优选的，所述超滤膜为截留分子量30～100kDa的聚砜膜。

优选的，所述超滤处理参数如下：进口压力10PSI、出口压力15PSI，进样流速2mL/min。

具体的，所述方法如下：取新鲜压榨的豆腐黄浆水降温至40～55℃加入转谷氨酰胺酶，所述转谷氨酰胺酶添加量以豆腐黄浆水中含有的乳清蛋白总量计为20～100U/g乳清蛋白，搅拌反应1～5h后，灭酶，过滤，滤液采用截留分子量30～100kDa的聚砜膜进行超滤处理，超滤器进口压力10PSI、出口压力15PSI，进样流速2mL/min，于截留液中得到乳清蛋白。

本发明方法超滤前采用酶处理，使小分子的大豆乳清蛋白聚合形成多聚体(均聚体、杂聚体)，然后采用大孔径、高通量的超滤膜分离聚合的乳清蛋白。该方法具有工艺简单、操作方便，蛋白回收率高，处理量大，膜组件不易污染、易工业化生产等优点。酶处理过程不需加热仅利用豆腐黄浆水余热即可，保持黄浆水自然的pH、和离子强度，无需调整。