[发明专利]一种泡沫分离法分离乳清废水中乳清蛋白的方法

说明书

本发明提供了一种泡沫分离法分离乳清废水中乳清蛋白的方法，该方法通过对影响牦牛乳清蛋白泡沫分离几个关键因素乳清蛋白浓度、气速、温度及pH的研究，在单因素试验的基础上，通过响应面法进行工艺优化，得出最佳工艺条件组合为：乳清蛋白浓度为100～160μg/mL，气速为250～350mL/min，温度为40～50℃，pH值为3.5～4.5。经验证试验，回收率为75～90％，富集比8～10，该方法适用于青藏高原分散游牧民的生活特点，能有效回收牦牛乳清废水中的乳清蛋白，同时克服了其他技术难以高效分离与富集低浓度乳清废水中乳清蛋白的困难，降低了乳清蛋白的回收成本。

技术领域

本发明属于废水资源回收利用领域，具体为泡沫分离法分离乳清废水中乳清蛋白的方法。

背景技术

乳清蛋白主要包含α-乳白蛋白(α-LA)，β-乳球蛋白(β-LG)、免疫球蛋白(LG)、血清白蛋白(SA)、乳铁蛋白(LF)和溶菌酶(Lys)，由于其较高的营养价值和功能特性已被广泛应用于食品、保健品、化妆品和药物。近年来，随着人类生活水平及健康意识的提高，乳清蛋白的需求量逐年增加。

中国拥有世界上最多的牦牛，占全世界92～95％，它们大多数生活在中国西北部的青藏高原，在当地牧民的生产生活中起着不可或缺的作用。与普通牛乳相比(或其他哺乳动物)，牦牛奶含有更多的蛋白(尤其是乳清蛋白)、必需氨基酸、乳糖和矿物质，是一种具有较高营养价值的天然稀缺资源。但是由于技术条件的限制，过剩的牦牛乳被当地游牧民主要用于生产曲拉、酥油等乳制品，而牦牛乳中大量的乳清蛋白除少量用于动物饲料之外，其余作为乳清废水直接排放，导致大量的资源浪费和环境污染。

目前，乳清蛋白的主要分离方法包括膜分离法、离子交换层析法、超滤联合离子交换层析法、亲和层析法等。然而，这些技术很难实际应用于青藏高原分散游牧牧民的生产生活中。因此，探索一种设备简单、环境适应性强，可有效分离回收牦牛乳清废水中乳清蛋白的方法势在必行。

泡沫分离法是近年来发展较快的一种新型分离技术，它以气泡作为分离介质来实现表面活性物质的浓缩与富集，尤其在处理微量组分时，能收到良好的分离效果。具有设备简单、条件温和、能耗低、环境适用性强、可连续操作等优点。目前，泡沫分离技术不仅被广泛用于矿物浮选、石油污染废水处理，还逐渐被用于蛋白质、多糖等领域。

然而，目前还没有一种适用于游牧民从牦牛乳清废水中回收乳清蛋白的泡沫分离方法，且有关蛋白泡沫分离的研究大多只报道了初始浓度、压力、气速、温度、pH值和设备改进等单因素对蛋白泡沫分离的影响，未进行工艺优化，导致蛋白质泡沫分离效率低下，严重限制了牦牛乳清废水中乳清蛋白的再次利用。

本发明在单因素试验基础上，通过响应面法将影响泡沫分离的几个关键因素乳清蛋白浓度、气速、温度及pH结合在一起进行工艺优化，同时克服了传统蛋白分离技术难以实际应用于青藏高原分散型游牧民对牦牛乳清废水中乳清蛋白的分离与富集问题，及传统泡沫分离乳清蛋白效率低下问题。

发明内容

针对常规乳清蛋白分离提取技术难以实际应用于青藏高原牦牛乳清蛋白废水处理的技术问题，提供了一种设备简单、环境适应性强，可有效分离回收牦牛乳清废水中乳清蛋白的方法。

本发明的技术方案如下：

一种泡沫分离法分离乳清废水中乳清蛋白的方法，包括如下步骤：

(1)去除乳清废水中的脂肪，得到脱脂乳清废水；

(2)将所述脱脂乳清废水中的乳清蛋白浓度稀释至100～160μg/mL，调节稀释后的乳清废水溶液pH值至3.5～4.5、温度至40～50℃；

(3)将步骤(2)得到的乳清废水溶液注入预先恒温的循环水恒温泡沫分离柱中进行泡沫分离，所述泡沫分离柱的进气速度为250～350mL/min，收集泡沫相直到泡沫分离柱顶端无泡沫溢出，将所述泡沫相消泡后得到的消泡液即为富集乳清蛋白液。