豆制品加工中的清洁生产.docx

豆制品加工中的清洁生产刘毅勐（陕西科技大学，陕西 西安 710021）摘要：针对于豆制品加工业，会产生高浓度污水，和固体废弃物；再生产过程中有很多个点可以控制产品产量和废弃物量，所以要在清洁生产中找到这些关键点，并采取合理的方法来控制。关键词：豆制品加工 清洁生产 高浓度废水 机械化 工艺豆制品是我国城乡人民重要的蛋白质食品之一，除豆乳、豆粉等少数现代大豆制品外，我国的豆制品主要是传统豆制品（如豆腐、腐乳、豆豉、腐竹等），其生产特点是规模小，基本上以作坊式生产、分布广，因此这类豆制品生产场所的废水较难集中处理。在豆制品的加工过程中，由于原料本身含有大量蛋白质，在生产过程中，就会产生大量的有机污染；作为食品工业的特殊性，产品不仅要有良好的口感，还要兼顾卫生性，细菌指标也要合格。所以在豆制品加工中进行清洁生产，一方面减少其有机污染，另外一方面是要使其达到卫生标准。本文中，简述了污染物的产出，为豆制品加工中的情节生产进行了总结，为以后的发展中能都能进行清洁生产提供了良好的基础。1污染物的来源不同类型的豆制品加工过程是不同的，大类上可以分为非发酵类豆制品和发酵类豆制品，其生产工艺及产污环节示意如下：非发酵类豆制品生产工艺（以豆腐为例）流程：初洗水洗浸泡磨浆煮浆点卤压滤成品 泡豆水 豆渣 沉积物 黄浆水发酵类豆制品生产工艺（以豆腐乳为例）流程：初洗水洗浸泡磨浆煮浆点卤压滤豆腐切块发酵成品1 泡豆水 豆渣 沉积物 黄浆水1.1 污水豆腐的生产过程中主要的废水是由冲泡大豆的废水(泡豆水)，压榨过程中流出的黄浆水及洗涤器具的废水组成。泡豆水和黄浆水总量是大豆重的5.5-7倍。其中黄浆水的排放量是大豆投料量的4-5 倍，即每天加工100kg 大豆约产400kg废水。还有豆腐生产清洁(清洗)用水的量更是大豆重的10-20倍，即每天生产100kg的大豆产1-2t的清洁废水。1.2 废渣在豆制品的生产过程中，在磨浆过程中产生大量的纤维质，并且含有一定量的豆浆，每天加工100kg大豆大约会产生150-200kg的豆渣，根据生产设备的不同，产生的废渣中豆浆的含量不同，而在煮浆过程中，由于其中纤维质的存在，一部分会沉淀到加热设备底部，从而形成沉积物，由于底部高温，会产生锅渣，降低传热设备的传热性能，从而会影响到产量和质量。2 豆制品废弃物的特点2.1 豆制品废水废水的排放量大，有机物浓度高，成分复杂.以豆腐生产为例，泡豆水和黄泔水总产量是大豆重的5.5-7倍。豆腐生产清洁(清洗)用水更是大豆重的10-20 倍， 其CODcr都比较高，黄浆水CODcr20000-30000mg/l,泡豆水CODcr4000-8000mg/l,洗涤冲洗水CODcr500-1500mg/l。黄浆水所含的污染物组成比泡豆水还复杂，除含泡豆水的所有成分以外，还含有蛋白质(大豆清蛋白，大豆凝血素，胰蛋白酶抑制因子等)，氨基酸，脂类等。黄浆水中不仅COD含量很高，而且一般固形物含量高达1以上，其中蛋白质含量约为3，脂肪含量约为008，还原糖含量为015左右2，若当作废水排掉，既污染环境又浪费了宝贵的蛋白质，也增加了后续废水处理的成本；豆腐生产清洁(清洗)用水含黄豆有效成分如：清蛋白，糖类，豆渣，清洁剂等3。表1：豆制品废水组成摘自：食品工业废水处理，唐受印等编，化学工业出版社，2001.5p1132.2豆制品废渣豆制品的废渣中含有较多的营养成份，适合资源化的预处理方法。3 豆制品加工的生产模式及其弊端豆制品生产具有作坊式生产，产量低，布点分散，工艺繁多，集中在城乡结合部等特点。（1） 豆制品加工场所基本上全分布在我市城郊结合部，工作时间大都在夜间或凌晨，工作强度大（2） 耗水量大，产生的污染物不具有致毒性，大部分是可生物降解的。（3） 产量低，小作坊式生产，卫生条件差（4） 投入=废弃物+产品，如果在生产过程中减少废弃物的产生，就可以得到更多量的产品。（5） 工艺繁多，产生的污染物来源多。4豆制品加工过程中清洁生产发展现状4.1现代化机械化豆腐虽然起源于中国，但现阶段无论是机械化技术还是工艺水平都落后于日本，究其原因一方面是我国在机械化程度比较高的豆制品加工设备研制方面起步比较晚，因此现今相当一部分企业仍处于复制日本淘汰设备的阶段，很多设备和技术都是日本三十年前，甚至是四十年前的设备技术。另一方面，中国在豆制品加工方面的自动化水平比较低，大多数企业仍停留在手工作坊式的生产，使得生产过程中的卫生性、可靠性、安全性无法得到保障，这必然会影响产品品质和食品安全44.1.1 防止“跑冒滴漏”在传统手工作坊中，许多物料的传输都需要人工运输转移，或者是用简单的小型的泵来传递浆料和固形物；而在这个过程中，难免有一些物料的损失；而引入了联通的机械设备之后，这些全部用管道运输，减少了很大的劳动量，同时减免了在手工运输过程中的产品损失。使用了机械设备以后，一方面提高了产品量，二是减少了由于损失而产生的污染物，减少了冲洗水量。4.1.2 设定适合的操作温度在传统的手工作坊里，煮浆的温度是由火量的大小来决定，而没有温度系统来控制，这一个过程必须有人看管，如果在操作人员不在的情况下，煮浆设备就可能出现外溢，造成大量的产品损失。国外一些先进的设备有着很好的控温系统，可以防止这一现象的发生，就算是出现这些问题，也可以有应急系统来保障生产的正常。有些设备，同时一台仪器甚至可以设定好几个温度，工艺阶段采用的焦耳加热方式，并可以根据不同豆腐产品特性调节加热方式。4.1.3 除菌清洗设备方便使用相对于传统的生产设备，先进的机械设备大多数构件可能都是不锈钢或者是钛合金与超高分子聚乙烯合成，具有良好的导热性，且坚固不变形。这些特性决定了其卫生性能要高出传统设备好多，同时，一些设备更是添加了清洗系统，反冲洗功能，和除菌功能，对于食品卫生安全有了很好的保证。4.2 提高工艺水平像前面所说在豆制品加工中，原料如果不变成产品就变成了废弃物，所以在这个过程中，要增大产品率才能减少废弃物的量，在以下几点可以通过提高工艺水平来进行清洁生产。（1） 加大磨浆量，减少豆渣中的豆浆量，提高产品率。（2） 为了是浆液和硫酸钙更好的络合，所以要掌握好浆料的浓度，来确定要加多少硫酸钙；在这个方面就可以通过做控制浓度的实验，来确定最佳投加量，同时要判断浆液的浓度也是要有一定的经验基础，或者是有相应的仪器。（3） 如果硫酸钙加入量太小，浆液不完全络合，产生浆液损失；如果加入量过大，就会产生把水分挤出去，更加减少产品量，同时还严重影响产品质量。要获得更大的产品量，还要控制好络合时间，如果络合时间短了，浆液就不会和硫酸钙完全络合，而没有络合完全的浆液就会随着水分被挤压出去，从而损失了产品。（4） 在压滤过程中，压滤的时间和压力的大小也是需要很好的控制，产品量和时间、压力是成反比的；但是对于某一个确定的浆液，在某时间段中，就肯定有一个最适压力；对于一个确定的压力，就有一个最适压滤时间能产出最好的产品。（5） 滤布网眼的大小也会影响到压滤的效果，道理上来说，网眼越小，留下的固含量就越多，但是这样无疑就会增加压滤时间。4.3 与现代新科技结合脱水是豆制品加工中的重要阶段;传统方法采用重物压榨来脱水;这种方法脱水速度较慢C研究发现电渗透对豆凝乳脱水有较好的效果;但是具体操作中会有许多因素影响到脱水速率;例如电压条件、占空比等。电渗透脱水是指固体物料在与极性水相接触的界面上;由于发生电离或离子吸附等作用;使其表面带有正电或负电;带电质点与液体中的反离子形成双电层;在电场的作用下;处于扩散层的反离子携带水分向电极运动;达到脱水的目的，但在实际的电渗透脱水过程中;脱水速率在初期较快;随着过程的进行;速率变慢，主要原因是由于发生了电化学反应;降低了电势;增大了接触电阻5。采用不等占空比电场对豆凝乳进行了电渗透脱水实验，结果表明，采用不等占空比电场的方法是提高电渗透脱水的有效措施，并且在一定范围内，电场的电压越高，豆凝乳的脱水效果越好&而当电压较低时，其脱水效果与不加电场时的脱水效果接近，另外，当上部电极作为正极的时间一定时，它作为负极的时间应有一最佳值，而且在一定范围内，随着上部电极作为正极时间的增加，它作为负极的最佳时间也是逐渐增加的6。5 末端处理过程中的清洁生产5.1 废水的处理5.1.1 预处理黄浆水中不仅COD含量很高，而且一般固形物含量高达1以上，其中蛋白质含量约为3，脂肪含量约为008，还原糖含量为015左右2，若当作废水排掉，既污染环境又浪费了宝贵的蛋白质，也增加了后续废水处理的成本。如果对高浓度有机废水进行预处理，采用回收蛋白质以及化学混凝处理方法可以大大降低废水浓度，一定程度上可以减轻后续处理的难度、降低处理成本。所以就可以在预处理过程中采用酸沉淀法回收蛋白质，聚合硫酸铁为混凝剂使废水的胶体破坏，使分散状态的有机物脱稳、凝聚，形成聚集状态的粗颗粒从水中分离出来，达到降低废水中COD含量的目的7。5.1.2 采用厌氧技术豆制品是一种高浓度有机废水，由于其BOD5/CODcr之比高，C:N:P之比也符合微生物的生长需要，就是PH比较低。所以豆制品废水具有较好的生物降解性，适宜用生物处理法。对于高浓度废水采用厌氧技术可以节能，同时可以取得比较好的处理效果。UASB处理豆制品废水这类高浓度有机废水具有抗冲击负荷和抗低PH值能力强，三相分离效果好，污泥沉降性能好的特点8。5.1.3 对于污泥的处理因为豆制品废水中重金属之类只可能是在大豆的生长阶段进入大豆体内，在生产过程中，加入的食品添加剂比较少，可能在清洗中中含有大量的表面活性剂。所以其产生的活性污泥是无毒无害，完全可以利用作为农肥使用。每去除1kgCOD可产生0.232PSB活性污泥，干污泥的蛋白质含量达46%-48%。可用作动物饲料或提取单细胞蛋白，出水再经过好氧处理可达标排放5.2 固体废弃物在生产过程中会产生豆渣和沉积物，也是含有大量的有机物、脂肪、淀粉质、蛋白质、氨基酸和糖类，可为牲畜消化吸收的物质，可以用作饲料或饲料生产的原料。结束语在豆制品工业中，进行清洁生产，一方面可以减少废弃物的量，二来可以提高产品量。所以要将清洁生产贯彻到底，执行的方法是要（1）提高管理手段，加强监控；（2）进行技术调整；（3）将废弃物进行资源化。参考文献：1 玉书，许健，马建萍.厌氧-好氧和生物净化工艺处理豆制品废水技术研究，中国沼气，1999，17（1）34-1472王洪波豆制品加工中黄浆水无害化处理技术研究农产品加工，2007，(6)：3335 3 唐受印等编. 食品工业废水处理, 化学工业出版社，2001.5：112-1304 王洋洋.用责任打造豆制品加工行业品牌J,中国食品工业, 2009(11):38-395 李里特，李修渠，薛文通.提高电渗透脱水效率的措施J，食品科学，1999，20（3）：18-216 孙锐，薛艳丽，李里特。电渗透脱水工艺在豆制品加工方面的应用J，农业工程学报，2004，20（2）：189-1927栾兆坤，汤鸿霄我国无机高分子絮凝剂产业发展现状与规划工业水处理，2000，20(11)：168 陈梅兰， 李长安，莫丹阳。豆制品工业废水的综合治理技术，浙江化工，2003，34（11）：19-35