[發明專利]一種膜分離回收豆腐黃漿水中蛋白質的方法

有效

• 申請號: 200910095653.1
• 申請日: 2009-01-15
• 公開（公告）號: CN101473887A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 孟祥河;孫培龍;張安強;何晉浙
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: A23J3/16
• 分類號: A23J3/16;A23J3/34
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 黃美娟;冷紅梅

(一)技術領域

本發明涉及一種膜分離回收豆腐黃漿水中蛋白質的方法，尤其是一種酶促豆腐廢水蛋白交聯、超濾分離的方法。

(二)背景技術

我國傳統的大豆制品年消費量接近900萬噸，以加工每噸大豆產生8-10噸廢水計，豆制品加工企業每年約有近千萬噸高濃有機廢水需處理、排放，其COD、BOD分別高達15200mg/L、7700mg/L給環境帶來了巨大的壓力，更成為限制豆制品工業發展的瓶頸。如何處理巨大的污染，是亟帶解決的重要難題。

豆腐廢水即豆腐黃漿水，是豆制品點腦凝固后，壓榨成型時流出的廢水，色黃、微綠，pH為6左右。豆腐黃漿水中作為COD、BOD的主要來源的蛋白質、碳水化合物含量分別為0.5％、0.7％。由于含量偏低，使得黃漿水的開發利用較長時間沒有實現產業化。目前脫除黃漿水中蛋白質的方法主要由三種：即以化學絮凝為主的吸附法；以膜技術、離子交換交換技術為手段的回收法及以厭氧、曝氣及其組合處理為特征的生物降解法。化學大分子聚合物可脫除廢水中50～70％的蛋白質，但得到的蛋白質只能作飼料用，附加值不高。過高的絮凝劑添加量(0.15～0.3％)還會造成二次污染。生物法是目前采用最廣泛的污水處理方法，可有效降低COD、BOD實現達標排放。但污水處理廠占地面積大，在現代寸土寸金的城市處理廠只能建立在市郊，豆制品企業規模小、分布散，無形中增加了廢水集中處理的難度，同時也不利于食品企業的生產衛生。離子交換分離法清潔、高效，但廢水量巨大，而廢水中蛋白含量又偏低，需要大量的離子交換樹脂，不經濟。以超濾為代表的膜分離技術似乎是最有前途的豆腐廢水蛋白回收方法。ZL200510019238.X介紹了采用10kDa的無機陶瓷膜分離大豆乳清蛋白，濃縮約15倍，蛋白截留率85％，由于膜過濾面積未給出，因此膜通量未知。CN?1954689A公開了動態膜分離大豆乳清蛋白的方法，但膜分離技術數據(膜截留分子量、乳清成分含量、濃縮倍數)未給出。CN?1364765A公開了一種超濾提取乳清蛋白的方法，膜為聚醚砜、聚砜及聚偏氟乙烯，截餾分子量10kDa～30kDa，總濃縮倍數約9-15倍，濃縮采用二級超濾，雖然蛋白截留率增加，但額外增加的稀釋水會增加下游工序(低聚糖回收)的處理量及難度。

超濾膜的選擇十分重要，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；因此實際選膜時只能折中考慮。另外，膜濃縮時濃縮倍數(以體積計)至關重要，2-5倍濃縮，耗時短，蛋白截留率高，但濃縮液的數量仍然龐大；高倍濃縮(10-20倍)，濃縮液體積顯著降低，然而蛋白截留率明顯降低，雖然可采用濃縮-稀釋-濃縮的多步循環實現低蛋白損失的高倍濃縮，但此操作會大大額外增加廢水的數量。

(三)發明內容

本發明目的是提供一種蛋白回收率高，雜質少，低聚糖透過率高，處理量大，膜組件不易污染的膜分離回收豆腐黃漿水中蛋白質的方法。

本發明采用的技術方案是：

一種膜分離回收豆腐黃漿水中蛋白質的方法，所述方法包括：將豆腐黃漿水溫度控制在40～55℃，加入轉谷氨酰胺酶，所述轉谷氨酰胺酶添加量以豆腐黃漿水中含有的乳清蛋白總量計為20～100U/g乳清蛋白，攪拌反應1～5h后，滅酶，過濾，濾液過超濾膜進行超濾處理，于截留液中得到乳清蛋白。本發明關鍵是從豆腐黃漿水中分離出來，從截留液中純化得到乳清蛋白的操作可按照本領域常規方法進行。

優選的，所述超濾膜為截留分子量30～100kDa的聚砜膜。

優選的，所述超濾處理參數如下：進口壓力10PSI、出口壓力15PSI，進樣流速2mL/min。

具體的，所述方法如下：取新鮮壓榨的豆腐黃漿水降溫至40～55℃加入轉谷氨酰胺酶，所述轉谷氨酰胺酶添加量以豆腐黃漿水中含有的乳清蛋白總量計為20～100U/g乳清蛋白，攪拌反應1～5h后，滅酶，過濾，濾液采用截留分子量30～100kDa的聚砜膜進行超濾處理，超濾器進口壓力10PSI、出口壓力15PSI，進樣流速2mL/min，于截留液中得到乳清蛋白。

本發明方法超濾前采用酶處理，使小分子的大豆乳清蛋白聚合形成多聚體(均聚體、雜聚體)，然后采用大孔徑、高通量的超濾膜分離聚合的乳清蛋白。該方法具有工藝簡單、操作方便，蛋白回收率高，處理量大，膜組件不易污染、易工業化生產等優點。酶處理過程不需加熱僅利用豆腐黃漿水余熱即可，保持黃漿水自然的pH、和離子強度，無需調整。