李亞萍 羅麗 崔廣智 蘇德亮 尹蘭 宋禮

摘要：應(yīng)用干酪素生產(chǎn)廢水膜濾連續(xù)提取的方法，通過正交試驗(yàn)，研究廢水處理超濾膜和噴霧干燥最佳工藝參數(shù)，經(jīng)試驗(yàn)證明，超濾膜泵入壓力0.4 MPa、進(jìn)口溫度42℃、出口溫度37℃、噴霧干燥排風(fēng)溫度41℃時(shí)，干酪素回收得率最高。經(jīng)檢測，回收所得干酪素符合工業(yè)級干酪素標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)鍵詞：干酪素;廢水回收;32藝參數(shù)

中圖分類號：X783 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

多年來，困擾干酪素生產(chǎn)企業(yè)和影響其發(fā)展的主要因素之一是廢水的處理和酪蛋白的回收。干酪素生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的廢水排放量大，在生產(chǎn)過程中一般情況下生產(chǎn)成品干酪素20t，同時(shí)產(chǎn)生廢水400多噸。由于原料曲拉（奶渣）的性質(zhì)特殊，干酪素生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水有機(jī)物主要為酪蛋白和乳糖，無機(jī)物主要有鈉、鈣、氯和磷酸根離子等。其中所含蛋白質(zhì)約為0.15%一0.18%。由于廢水中仍然含有大量的干酪素產(chǎn)品無法回收，這部分干酪素隨廢水排放，不但造成很大的資源浪費(fèi)，也對環(huán)境產(chǎn)生較大的污染。同時(shí)也極大地浪費(fèi)了有限的資源，因此回收干酪素生產(chǎn)廢水中的酪蛋白即可充分利用有限的資源，又可改善環(huán)境污染。目前，國內(nèi)在干酪素生產(chǎn)廢水回收酪蛋白的研究報(bào)道不多，大多數(shù)的研究集中在干酪素生產(chǎn)工藝和提高干酪素產(chǎn)品質(zhì)量的研究，尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)干酪素廢水中回收酪蛋白的相關(guān)研究報(bào)道。

企業(yè)在干酪素的廢水處理過程中，由于各關(guān)鍵工藝參數(shù)梯度較大，很難確定最佳的工藝參數(shù)，造成干酪素的二次浪費(fèi)。本論述將利用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，優(yōu)化工藝參數(shù)，使得二次回收的干酪素能夠達(dá)到工業(yè)級干酪素的要求，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用及可持續(xù)發(fā)展。

1材料與方法

1.1材料與設(shè)備

原水來源：原水主要來自生產(chǎn)過程中對原料的洗滌、浸泡、研磨工序的工藝廢水，工藝廢水中所含的有機(jī)物主要為酪蛋白和乳糖，無機(jī)物主要有鈉、鈣、氯和磷酸根離子等。

設(shè)備：壓力噴霧干燥塔，RGYP1000，北京中輕機(jī)乳品設(shè)備有限責(zé)任公司;三效蒸發(fā)器，RNJM03-7200，北京中輕機(jī)乳品設(shè)備有限責(zé)任公司;超濾污水處理系統(tǒng)，衡美水處理設(shè)備有限公司。

1.2方法

1.2.1干酪素生產(chǎn)廢水回收工藝流程

回收干酪素生產(chǎn)廢水既可充分利用有限的資源，又可改善環(huán)境污染，具體流程如圖1所示。

1.2.2單因素試驗(yàn)

干酪素生產(chǎn)廢水回收處理中，影響干酪素回收得率，最關(guān)鍵的工藝為超濾和噴霧干燥，其中超濾泵入壓力、進(jìn)口溫度、出口溫度、噴霧干燥的排風(fēng)溫度為主要工藝參數(shù)。在噴霧干燥壓力為2 MPa，超濾泵人壓力為0.5 MPa，截留分子量100000的條件下，通過單因素試驗(yàn)選擇進(jìn)口溫度（33℃、36℃、39℃、42℃、45℃），出口溫度（33℃、35℃、37℃、39℃、41℃），噴霧干燥排風(fēng)溫度（35℃、37℃、39℃、41℃、43℃），以回收1噸生產(chǎn)廢水中干酪素得率為評價(jià)指標(biāo)，確定干酪素生產(chǎn)廢水回收工藝參數(shù)。由于超濾泵入壓力參數(shù)梯度較小，因此，無須做單因素試驗(yàn)。

1.2.3正交法工藝參數(shù)優(yōu)化

本試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)的分析方法，對干酪素生產(chǎn)廢水回收關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以處理1噸生產(chǎn)廢水的最終干酪素得率為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，選擇最佳工藝參數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1進(jìn)口溫度的確定

進(jìn)口溫度的確定如圖2所示。

由圖1可以看出，隨著進(jìn)口溫度的提高，干酪素得率出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)進(jìn)口溫度為39—42℃時(shí)，干酪素得率較高，當(dāng)進(jìn)口溫度大于42℃時(shí)，干酪素得率呈下降趨勢，因此，選擇進(jìn)口溫度42℃為所需的設(shè)計(jì)溫度。

2.1.2出口溫度的確定

出口溫度的確定如圖3所示。

由圖3可以看出，隨著出口溫度的提高，干酪素得率出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)出口溫度為37—39℃時(shí)，干酪素得率較高，當(dāng)出口溫度大于39℃時(shí)，干酪素得率呈下降趨勢，因此，選擇出口溫度39℃為所需的設(shè)計(jì)溫度。

2.1.3噴霧干燥排風(fēng)溫度的確定

噴霧干燥排風(fēng)溫度的確定如圖4所示。

由圖3可以看出，隨著噴霧干燥排風(fēng)溫度的提高，干酪素得率出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)出口溫度為39—41℃時(shí)，干酪素得率較高，當(dāng)排風(fēng)溫度大于41℃時(shí)，干酪素得率呈下降趨勢，因此，選擇排風(fēng)溫度41℃為所需的設(shè)計(jì)溫度。

2.2正交試驗(yàn)

2.2.1正交試驗(yàn)因素水平確定

在單因素試驗(yàn)的結(jié)果分析基礎(chǔ)上，選擇不同進(jìn)口溫度、出口溫度、排風(fēng)溫度、超濾泵入壓力為考察因素，以干酪素得率為考察指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平安排見表1所列。

2.2.2試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果見表2所列。

由表2可知，進(jìn)口溫度、出口溫度、噴霧干燥、超濾泵入壓力干酪素得率的影響大小不同，依次為A>c>D>B，即超濾進(jìn)口溫度>噴霧干燥排風(fēng)溫度>超濾泵入壓力>超濾出口溫度，干酪素得率較高的工藝參數(shù)為A282C3D2，即超濾進(jìn)口溫度42℃、超濾出口溫度37℃、噴霧干燥排風(fēng)溫度41℃，超濾泵入壓力0.4MPa。

3檢測結(jié)果

回收后的干酪素通過甘肅華羚乳品股份公司的檢測，水分含量8%，脂肪2.0%，灰分2.5%，酸度90，符合QB/T 3780-1999工業(yè)干酪素標(biāo)準(zhǔn)要求。

4結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)以及正交試驗(yàn)，確定了干酪素生產(chǎn)廢水回收工藝參數(shù)的最優(yōu)組合，對于干酪素污水處理及回收具有一定的參考作用。根據(jù)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)干酪素生產(chǎn)廢水回收超濾泵入壓力為0.4 MPa、進(jìn)口溫度42℃、出口溫度37℃、噴霧干燥排風(fēng)溫度41℃時(shí)，生產(chǎn)廢水中干酪素回收的得率最高。所得干酪素符合工業(yè)級干酪素標(biāo)準(zhǔn)要求。