采用膜过滤浓缩玉米浸泡水的方法技术

本发明专利技术属于玉米浸泡水的处理，特别是指一种采用膜过滤浓缩玉米浸泡水的方法。包括去杂、逐级膜过滤、反洗等工艺步骤制得含有胶体、微生物、蛋白质、糖类、溶磷物质、氨基酸以及微量元素的玉米浆浓缩液，本发明专利技术解决了现有技术中存在的能耗高、营养物质破坏程度大等问题。具有能耗低，对营养物质破坏较小，有利于环保等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于玉米浸泡水的处理，特别是指一种。
技术介绍
玉米是我国传统的农作物，在我国的种植面积已超过2XlO8 hm2，产量逾3X109t，占粮食总产量的27. 6%，在国民经济的发展中具有举足轻重的地位。玉米80%以上成分为淀粉类物质，因此大量用于生产淀粉，当前我国很多玉米淀粉厂都具有相当的生产规模，在淀粉生产过程中，会产生大量的副产物如湿磨法生产玉米淀粉时，首先要将玉米粒放在水中浸泡，并加入一定的化学药品，如亚硫酸(浸泡时间一般在50-60h)。玉米粒浸泡后留下的废 水称为玉米浸泡水或玉米浸溃水，通常每处理It玉米就会产生0. 35m3的浸泡水。将玉米浸泡水加以浓缩后即可制得玉米浆，玉米浆中含有丰富的可溶性蛋白、生长素和必需的矿物质和维生素物质，含大约40% 50%固体物质。玉米浆是微生物生长普遍应用的有机氮源，它还能促进青霉素等抗生素的生物合成。将玉米浆制成干粉后用途更加广泛，目前被广泛用于抗生素工业(青霉素、红霉素、庆大霉素、大观霉素、金霉素等)，维生素(Vc、VB2等)，氨基酸(味精、赖氨酸、苯丙氨酸等)，酶制剂(淀粉酶、糖化酶等)等发酵工业，在生物发酵过程中作水溶性植物蛋白及水溶性维生素等营养元素补充剂。在20世纪80年代以前，淀粉行业的规模有限，玉米浸泡水几乎都被当做废水排放掉。80年代以后，随着淀粉行业的迅速兴起，产业规模不断壮大，在生产过程中产生的玉米浸泡水的量也增大了许多。起初人们采用CaCO3沉淀法从玉米浸泡水中提取粗菲汀，菲汀又称为植物酸钙，是制取植酸、植酸钠和肌醇的主要原料，应用广泛，菲汀的含量占玉米浸泡水中干物质含量的7%。用CaCO3沉淀法只是利用了玉米浸泡水中的植酸磷物质，玉米浸泡水中，除含有菲汀外，还含有2-3%蛋白质(氨基酸)、2%左右的乳酸、和1%左右的糖类(以还原糖为主)等有机成分。这些有机成分，一方面是造成玉米浸泡水高污染负荷的“元凶”，其中的COD和BOD含量极高，通常情况下COD和BOD分别高达100000-140000mg/L和20000-30000mg/L,属高浓度的有机废水，这些水若不进行有效处理，就会对环境造成严重的污染；另一方面，则又是宝贵的天然资源财富。目前，这些资源中，除提取工业菲汀作肌醇生产原料外，其余都未能得到合理、有效地开发利用，并转化为严重的污染源。显然，如果将这些资源成分最大程度地提取出来并转化成相应的产品，不仅可以实现资源的综合利用，增加新的经济效益，同时，变单纯末端治理为从源头治理，实现污染物的减排，从而大大减轻末端污染治理的负荷及治理成本，进而使玉米浸泡水的环保难题取得突破。过去多数淀粉厂将玉米浸泡水作为废液直接排放掉或通过蒸发浓缩器浓缩为玉米浆。通常企业采用的是三效蒸发法对玉米浸泡水进行处理，即将第一个蒸发器产生的二次蒸汽再次当作加热源，引入另一个蒸发器，只要控制蒸发器内的压力和溶液沸点，使其适当降低，则可利用第一个蒸发器产生的二次蒸汽进行加热。此时，第一个蒸发器的冷凝处就是第二个蒸发器的加热处，这就是三效蒸发原理。每个蒸发器称为一效，通入生蒸汽的蒸发器为第一效，并由二次蒸汽通入方向依次为第二效、第三效等。采用三效蒸发法进行处理存在着如下缺点 1、消耗大量电能、热能，每产I吨玉米浆耗电25度，消耗蒸汽2吨； 2、温度为120°C时破坏玉米浆中的有机营养成分乳酸菌、氨氮物质等，损失10%-15%; 3、生产效率较低，经济效益差。近年来，随着环保国策的日益强化，各地环保部门将玉米浸泡水的污染纳入重点治理目标，并以前所未有的高压手段予以整治，强制要求淀粉生产企业将玉米浸泡水浓缩为玉米浆，而不得再将浸泡水直接出售。有些地方还强行关停、取缔了菲汀生产企业。这一举措，虽然解决了目前玉米浸泡水的污染问题，但对于玉米淀粉厂家，由于浓缩玉米浆需增加能源成本，而玉米浆由于总产量大增，不仅售价低得不足以弥补能源成本，且销路也不好。因而，厂家并无积极性。此外，对于肌醇行业，则因菲汀产量锐减，必将面临无米之炊的困境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，具有低能耗、有机物质破坏较小的特点。本专利技术的整体技术构思是 ，包括如下工艺步骤 A、去杂 将玉米浸泡水中的固体杂物过滤去除； B、逐级膜过滤 将步骤A中所得水解后的玉米浸泡水通过膜过滤器逐级过滤处理，滤除胶体、微生物、蛋白质、糖类、溶磷物质、氨基酸以及微量元素；所述的膜过滤器中的膜孔径逐级减小，膜孔径的规格为0. 0001-0. 075微米； C、反洗 通过反洗，将膜过滤器中截留的胶体、微生物、蛋白质、糖类、溶磷物质、氨基酸以及微量元素洗脱，得到玉米浆浓缩液。本专利技术中的具体的技术方案还有 为进一步水解玉米浸泡水中的蛋白质，提高玉米浆的利用价值，同时保证营养成分不易遭到破坏。优选的技术方案是还包括一步骤Al，所述的步骤Al是在步骤A制得的去除杂物的玉米浸泡水中加入蛋白酶，水解玉米浸泡水中的蛋白质。可以显而易见的是，水解过程中蛋白酶的种类和加入量的选择可以采用多种技术方案，并不脱离本专利技术的实质。更为优选的技术方案是，所述的水解中蛋白酶的加入量为每吨玉米浸泡水加入蛋白酶4-10kg，水解温度为55-70°C，水解时间为2-4小时，pH为5. 6-7. 5。步骤C中的逐级膜过滤主要作用是分别将胶体、微生物、蛋白质、糖类、溶磷物质、氨基酸以及微量元素等营养物质从玉米浸泡水中分离，为达到上述目的，较为优选的实施方式是采用多级膜过滤的方式，通过选用规格和截留不同分子量物质的膜，依次逐级分离分子量从大到小的各类营养物质。其中更为优选的技术方案是，步骤C中逐级膜过滤是流经上一级膜过滤器的通过液进入下一级膜过滤器，所述的膜过滤器由四级膜过滤器组成，其中第一级膜过滤器选用选用膜孔径为0. 025-0. 075微米、且截留分子量为10万的微滤膜，过滤得到胶体和微生物；第二级膜过滤器中选用膜孔径为0. 003-0. 01微米、截留分子量为3万的超滤膜，过滤得到蛋白质等大分子物质；第三级膜过滤器选用膜孔径为0.0007-0. 0025微米，截留分子量为3千的纳滤膜，过滤得到糖类、溶磷物质和氨基酸；第四级膜过滤器选用膜孔径为0. 0001-0. 0006微米、截留分子量为500的反渗透膜，过滤得到微量元素；以上所用的膜能承受的压差为1150-1840Kpa，使用过程中的pH为4_7。为便于洗脱和收集各级膜过滤器中的截留物质，优选的技术方案是，所述的步骤D中的反洗是当各级膜过滤器中的膜的压力超过额定值后，启动反洗泵，将膜过滤器中截留的物质洗脱，并收集到容器中，即为玉米浆浓缩液。膜过滤器中最终生成的通过液可以直接作为污水进行处理。 为便于实现对于装置和工艺的自动化控制，优选的方式是可以通过在各级膜过滤器输入端口设置压力传感器以检测其内部压力，当压力超过额定值时，通过自动控制装置控制反洗泵的开启完成反洗操作，因传感器和自动控制装置可以通过现有技术方便地实现，因此申请人在此不再赘述。采用本专利技术的方法与传统的三效蒸发法制得的玉米浆经中国农业饲料科学研究所中心分析室检测，结果如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用膜过滤浓缩玉米浸泡水的方法，其特征在于包括如下エ艺步骤 A、去杂 将玉米浸泡水中的固体杂物过滤去除； B、逐级膜过滤 将步骤A中所得水解后的玉米浸泡水通过膜过滤器逐级过滤处理，滤除胶体、微生物、蛋白质、糖类、溶磷物质、氨基酸以及微量元素；所述的膜过滤器中的膜孔径逐级减小，膜孔径的规格为O. 0001-0. 075微米； C、反洗 通过反洗，将膜过滤器中截留的胶体、微生物、蛋白质、糖类、溶磷物质、氨基酸以及微量元素洗脱，得到玉米浆浓缩液。2.根据权利要求I所述的采用膜过滤浓缩玉米浸泡水的方法，其特征在于还包括一歩骤Al，所述的步骤Al是在步骤A制得的去除杂物的玉米浸泡水中加入蛋白酶，水解玉米浸泡水中的蛋白质。3.根据权利要求2所述的采用膜过滤浓缩玉米浸泡水的方法，其特征在于所述的水解中蛋白酶的加入量为每吨玉米浸泡水加入蛋白酶4-10kg，水解温度为55-70°C，水解时间为 2-4 小时，pH 为 5. 6-7. 5。4.根据权利要求I所述的采用膜过滤浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建安，
申请(专利权)人：赵建安，
类型：发明
国别省市：