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摘 要

蛋白质是人类赖以生存的重要物质基础，从大豆豆粕中提取蛋白质是大豆研究领域的一个重大课题。目前，大多以碱提酸沉工艺为主提取豆粕中的大豆分离蛋白，却相应的产生大量的乳清废水。大豆乳清废水是以碱提酸沉工艺生产大豆蛋白过程中产生的废水，其总固形物为1.5~2.5 %，大豆乳清蛋白占0.1~0.5 %。我国每年产生上百万吨的大豆乳清水，其中大部分直排入了自然水体，造成了严重的资源浪费和环境污染。

膜分离技术是近年来发展起来的单相和多相分离的高新技术，具有分离纯度高、工艺条件简单、工艺成本低、无或少污染排放等特点，在国内外都得到了飞速发展，已被广泛应用于许多都领域。

本课题是利用膜分离技术对乳清废水中的大豆乳清蛋白进行分离纯化。首先对原料进行预处理，采用抽滤的方法，以除去大豆乳清水中的大颗粒杂质。然后用无机陶瓷膜对大豆乳清废水进行超滤来分离提取大豆乳清蛋白，并探究压力、温度、pH对通量和实验结果的影响以及对膜阻力的分析。最后通过实验发现，压力对通量和乳清蛋白提取的影响比较显著，而温度和pH基本没有影响。膜固有阻力占总阻力的小部分，约占16.6 %，而大部分则是浓差极化阻力和膜污染阻力，分别占了50.9 %和32.5 %。同时探究出了较好工艺条件在压力为0.15 MPa，也对通量影响做出了较为全面的分析，为提取大豆乳清蛋白在未来的发展道路上提供了一定的理论依据。

关键词：大豆乳清蛋白 超滤 无机陶瓷膜

ABSTRACT

Protein is an important material basis for people’s living.At present,protein extraction from soy bean dregs is an important discussed task on the research of soybean.At present,alkali-extraction and acid-precipitation is considered as the Main craft of soybean protein extraction,but it resulted in lots of soybean whey during the production.Soybean whey will be drained during extracting soybean protein by the method of alkali-extraction and acid-precipitation which contains solid matter 1.5~2.5% and soybean whey protein 0.1~0.5%.Soybean whey will be produced up to million tons in our country and lots of which is disposed into nature water as a result of resources wasted and environment polluted.

Membrane separation technology is developed as a high technology with single-phase and heterogeneous separating technology in recent years with many characteristics,such as purity high for separation,simple technique condition,lower cost and none or little disposal of pollutants etc.With membrane-separate technology has been being developed at full speed all of the world,it widely used in many fields.

This paper studies membrane-separate technology using in protein extraction from soybean whey.Firstly,raw material is pretreated by the method of ultrafiltration in order to remove pellet impurity of soybean whey.Then ultrafiltration for isolation and extraction of soybean whey protein by using inorganic ceramic membrane,and exploring the pressure, temperature and pH effect on experimental results and flux.Finally,we find out the good condition of extraction with experiment.Also,we made a thorough analysis.As a whole,these provide a theoretical basis for the development of extraction of soybean whey protein.

KEYWORDS：soybean whey protein; ultrafiltration;ceramic membrane

目录

摘 要 VI

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 大豆加工废水来源及水质 1

1.1.1 大豆加工废水来源 1

1.1.2 大豆加工废水水质 2

1.2 大豆乳清蛋白 2

1.2.1 大豆乳清蛋白的介绍 2

1.2.2 大豆乳清蛋白的营养价值综述 3

1.3 超滤的原理 4

1.4 膜污染机理及清洗 4

1.5 超滤膜在污水处理中的研究与应用进展 6

1.6 本课题的意义与目的 7

第二章 实验部分 8

2.1实验材料 8

2.1.1实验试剂 8

2.1.2实验仪器与装置 8

2.2实验步骤 9

2.2.1 大豆乳清废水的制备 9

2.2.2 通量测定与取样 10

2.2.3 蛋白质浓度的测定 10

2.2.4 低聚糖浓度的测定 11

2.2.5 膜清洗实验和膜污染 12

第三章 实验结果与分析 14

3.1 陶瓷膜基本性能表征 14

3.2 标准曲线的绘制 16

3.2.1蛋白质标准曲线的绘制 16

3.2.2低聚糖标准曲线的绘制 17

3.3 操作压力对通量的影响 18

3.4 截留率因素影响分析 19

3.5 膜污染机理分析 22

3.6 膜污染阻力分析 23

第四章 结论 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 文献综述

1.1 大豆加工废水来源及水质

1.1.1 大豆加工废水来源

在我国，大豆蛋白分离生产厂家遍布各地，普遍采用碱溶酸沉工艺，该工艺成熟可靠，但会产生大量的大豆乳清废水，它的生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）值很高^[1,2]。大豆乳清蛋白(WSP)则是在生产大豆分离蛋白过程中，在豆片经碱提酸沉离心分离后产生的废水中的酸溶蛋白。乳清中含有乳清蛋白0.25 %~0.5 %，而且还含有大豆低聚糖，大豆异黄酮以及大豆皂甙等多种有效成分和无机盐类，COD达到了20000 mg/L左右，属于高浓度有机废水。国内对乳清蛋白多以废水的形式排放，这样不仅造成了极大的资源浪费，而且严重地污染了环境^[3]。

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