食品工业废弃物的处理与利用

食品工业废弃物的处理与利用第一节

食品工业废弃物特点和利用途径一、食品工业废弃物的特点二、食品工业废渣的利用途径三、食品工业废水的利用途径四、食品工业废气的利用途径第2页,共79页，2024年2月25日，星期天一、食品工业废弃物的特点1.食品工业废弃物—指食品加工企业在以动、植物为原料进行目标产品加工过程中产生的打算丢弃或已经丢弃的物质的总称.2.废弃物的特点⑴含有大量的蛋白质,碳水化合物和脂肪等有机物质.⑵含有大量悬浮固体物⑶具有高生化需氧量或化学需氧量⑷pH变化范围大⑸毒性相对较小第3页,共79页，2024年2月25日，星期天二、食品工业废渣的利用途径㈠植物源固体废弃物的利用途径㈡动物源固体副产物的利用途径第4页,共79页，2024年2月25日，星期天粮食加工和果蔬加工、酿造等农副产品加工企业,在加工过程中会产生大量的下脚料、废渣,如糠皮、麦麸、糟渣、豆渣、饼粕等,这些废弃物可以再度利用.☆稻米加工副产品☆小麦制粉副产品☆油脂加工副产品☆大豆加工副产品☆花生加工副产品☆果蔬加工副产品植物源固体废弃物的利用途径第5页,共79页，2024年2月25日，星期天⒈稻米加工副产品稻谷加工过程中产生的主要副产品是米糠、碎米和稻壳等。米糠的主要利用途径：①提取米糠油；②提取米糠蛋白；③提取糠蜡；④提取谷维素第6页,共79页，2024年2月25日，星期天⑤提取谷缁醇⑥提取植酸钙和肌醇⑦生产饴糖⑧生产干酪素⑨加工饲料稻壳主要利用途径：①制备活性碳、白碳黑和涂料以及亲和色谱填料②生产木糖、木糖醇和糠醛等③制备隔热、保温材料④作燃料第7页,共79页，2024年2月25日，星期天主要副产品:麸皮和麦胚麸皮的主要利用途径:①作为酱油、醋、味精、酒等酿造时的培养料②食用纤维③制取面筋④麸皮和麦胚蛋白⑤食用味精2.小麦制粉副产品第8页,共79页，2024年2月25日，星期天⑥制取木糖醇⑦制取低聚糖⑧提取麦胚油、维生素E⑨制备植酸⑩提取β-淀粉酶和植酸酶⑾生产膨化饲料等第9页,共79页，2024年2月25日，星期天副产物:饼粕、油脚等.⑴饼粕是重要得植物蛋白资源之一,可为人来提供丰富的蛋白质.3.油脂加工副产品大豆饼粕菜籽饼粕棉籽饼粕粗蛋白质含量44%~55%35%~45%32%~45%花生、芝麻饼粕可以直接食用或饲用蛋白,大豆、菜籽、和棉籽饼粕都含有有毒成分,要经脱毒后方可加工成饲或食用产品.⑵油脚:水化油脚可制取卵磷脂和脑磷脂,用于医药,食品添加剂和皮革工业;植物油脚主要含缁醇,可用于类固醇药品,维生素D和植物生长促进剂的合成.第10页,共79页，2024年2月25日，星期天4.大豆加工副产品大豆提油后得到的低变性脱脂豆粕,可加工成浓缩蛋白,分离蛋白和组织蛋白;传统大豆制品产生的皮渣可生产核黄素等,或制取膳食纤维.第11页,共79页，2024年2月25日，星期天5.花生加工副产品⑴副产品:花生壳和花生衣.⑵利用途径:①花生壳可用于食品,饲料,肥料,胶粘剂,复合材料,活性碳等多种领域.②花生衣可提取花生衣色素,维生素等.第12页,共79页，2024年2月25日，星期天6.果蔬加工废弃物果品,蔬菜种类多样,加工废弃物种类繁多,成分各异.果实中的苹果酸,柠檬酸,酒石酸等果酸均为食品医药工业的主要原料.葡萄酒的皮渣,酒脚,桶壁的结垢及白兰地蒸馏后的废渣可用于提取酒石.柑橘种子,杏仁,桃仁,蕃茄种子和葡萄种子等榨取的油可供食用或医药,化工工业之需.第13页,共79页，2024年2月25日，星期天(二)动物固体物副产物的利用途径动物屠宰产生的副产物:是指畜禽和水产品屠宰加工过程中产生的毛﹑皮﹑骨和内脏等.其中含有蛋白质﹑必须氨基酸﹑脂肪等.第14页,共79页，2024年2月25日，星期天1.畜禽内脏包括心﹑肝﹑胰等>主要从中提取各种药物,如各种酶制剂.第15页,共79页，2024年2月25日，星期天2.畜禽脑组织种骨头脑组织中提取激素有促进皮质素﹑促黄体激素﹑促甲状腺激素等.骨头可提取胶原蛋白﹑磷酸钙﹑碳酸钙等.第16页,共79页，2024年2月25日，星期天水产加工副产物利用途径有:加工鱼粉,提取鱼蛋白钙糖,鱼油,等.第17页,共79页，2024年2月25日，星期天第二节食品工业固体废弃物的处理与利用方法第18页,共79页，2024年2月25日，星期天食品工业固体废弃物包括那些？第19页,共79页，2024年2月25日，星期天粮食加工企业、酿酒企业、农副产品加工企业，在价格管过程中产生了大量的下脚料、废渣，如玉米心、花生壳等；果品蔬菜加工时产生的固体废弃物富含可溶性糖、有机酸、果胶、纤维素等碳水化合物，叶绿素等色素，维生素、矿物质和微量元素等；动物屠杀产生的副产物，如毛、皮、骨和内脏等。第20页,共79页，2024年2月25日，星期天如何处理？直接焚烧再度利用焚烧炉实验室第21页,共79页，2024年2月25日，星期天一、植物源固体废弃物的处理与利用方法

（以米糠为例）（一）提取蛋白质（二）制取膳食纤维（三）制取果胶（四）制取油脂第22页,共79页，2024年2月25日，星期天（一）提取蛋白质1.物理分离法：干法分离、湿法分离干法分离：脱脂米糠空气分级含蛋白质15％的米糠湿法分离：碱抽提法、水抽提－沉淀法、有机熔剂沉淀法脱脂米糠蛋白液可溶性蛋白质沉淀pH11搅拌1h后离心pH5.5沉淀第23页,共79页，2024年2月25日，星期天2.化学分离法脱脂米糠离心分离残渣上清液沉淀离心米糠蛋白加0.05％NaOH溶液37度下搅拌2hpH4.5－5.0加1：25的85％乙醇室温下搅拌1h第24页,共79页，2024年2月25日，星期天（二）制取膳食纤维从米糠或麦麸中制取膳食纤维时，首先需要分离出其中的淀粉和蛋白质等成分。用α－淀粉酶将淀粉降解为低分子的糖，从而与膳食纤维分离。柑橘、苹果等果渣经提取果胶、有机酸等物质后，还剩有占皮渣重60％左右的残渣，这些残渣的主要成分为纤维及半纤维素。利用这些残渣或柑橘皮渣可提取膳食纤维。第25页,共79页，2024年2月25日，星期天米糠＋50～60℃热水天然植酸酶分解植酸加入蛋白酶分解米糠蛋白加入α－淀粉酶分解淀粉灭酶、杀菌清洗、过滤、压榨脱水烘干米糠纤维pH5.0搅拌6hpH6.0水温55度时间3～4h70～75度保持0.5～3h95～100度保持0.5h分数次第26页,共79页，2024年2月25日，星期天（三）制取果胶1.原料选择与处理2.提取：①酸解法②微生物法③离子交换法④微波萃取法3.分离4.浓缩5.沉淀：①醇沉淀法②盐析法6.干燥、粉碎第27页,共79页，2024年2月25日，星期天（四）制取油脂米糠中含有15％~25%的油脂，米糠油中不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸比率为4：1.用米糠直接制取的米糠油是毛糠油，其中含有糠蜡、磷脂、色素和较多的游离脂肪酸，影响人体对它的消化吸收。因此，它作为食用油还要进一步提纯精炼。第28页,共79页，2024年2月25日，星期天制油工艺：提油过滤水化碱练水洗脱水脱色脱臭第29页,共79页，2024年2月25日，星期天有关设备喷雾干燥装置压滤机振动筛脱色罐第30页,共79页，2024年2月25日，星期天米糠油精炼设备谢谢！第31页,共79页，2024年2月25日，星期天（五）制取维生素第32页,共79页，2024年2月25日，星期天1、制取谷维素原料：毛糠油过程：萃取补充皂化甲醇碱液皂化、分离酸析、分离洗涤、干燥第33页,共79页，2024年2月25日，星期天2、制取维生素E原料：大豆饼粕粉过程：取大豆饼粕粉1kg，加入60g磷酸单酯和2L水，40℃水浴，搅拌8h，降温至20℃，加入250mL50％NaOH和1L正己烷，振摇、静置、分离出正己烷，洗涤，加热浓缩。用2L丙酮加热溶解不造化物，冷却至15℃，过滤。水浴加热滤液，加入活性炭和白土，50℃下搅拌20分钟，趁热过滤，蒸馏滤液，回收丙酮后，即的VE。第34页,共79页，2024年2月25日，星期天（六）提取植物色素过程：原料处理萃取过滤浓缩纯化干燥包装第35页,共79页，2024年2月25日，星期天（七）提取芳香油1、蒸馏法：适用于香精油的提取。过程：原料浸润、分层上料、蒸馏分离、提纯。2、萃取法：适用于含有热敏性香气的香精油。过程：澄清、过滤、常压回收溶剂制成浓萃取液，再经减压浓缩脱除溶剂制得产品。3、压榨法：适用于柑橘类芳香油。过程：刺破果皮使精油释放，澄清、分离、过滤、除去胶体杂质，离心分出芳香油。第36页,共79页，2024年2月25日，星期天（八）提取单宁单宁可用乙醚-乙醇混合液、含乙醇和水的乙醚、醋酸乙酯、丙酮等为溶剂提取。过程：除杂，用乙醚-乙醇（4︰1）混合液为溶液，提取，置分液漏斗分层，分去乙醚，在水液层加入乙醚振摇，分出水层，减压得粗单宁，精制。第37页,共79页，2024年2月25日，星期天（九）提取异黄酮过程：1、水、乙醇浸提

2、吸附分离

3、浓缩、干燥第38页,共79页，2024年2月25日，星期天制取植酸植酸是以钙、镁盐的形式广泛存在于植物体内，特别是谷物种子的胚芽、米糠、麸皮之中。第39页,共79页，2024年2月25日，星期天各物质中的植酸含量大豆中含植酸盐：3.6%小麦麸中含有：2%~5%米糠中含有：9.5%~14.5%第40页,共79页，2024年2月25日，星期天制取步骤粉碎浸提沉淀精制洗涤浓缩第41页,共79页，2024年2月25日，星期天制取糖苷类物质糖苷类是糖与醛、酚、醇等含羟基化合物构成的酯类化合物。第42页,共79页，2024年2月25日，星期天常用糖苷类柚皮苷橙皮苷柠檬苷第43页,共79页，2024年2月25日，星期天制取方法1、碱液法2、热酒精法第44页,共79页，2024年2月25日，星期天第三节

食品工业废液的处理与利用方法食品工业废液（主要是废水）处理包括废水储存，中和与净化以及污泥处理。第45页,共79页，2024年2月25日，星期天在处理废水过程中利用（1）重力法分离废水中悬浮状态的污染物质，（2）氧化还原，吸附处理等方法分离转化破坏或回收废水中的污染物，（3）利用微生物代谢作用，使废液中溶解的和胶状的有机物被降解，并转化为对人类有益的或无害的物质，使废水的以净化。第46页,共79页，2024年2月25日，星期天食品工业废液的处理方法（一）物理与化学处理法第一点重力分离法原理：废水中悬浮物或胶体微粒的相对密度与水不同。相对密度大于1的杂质，在水中逐渐下沉后与水分开；相对密度小于1的杂质，上浮到废水表面后与水分开。第47页,共79页，2024年2月25日，星期天方法：向废水中加入与其中的胶体微粒相互黏结和聚结的混凝剂和助凝剂。如铝盐铁盐以及膨润土等。可以加入腐酸类物质，可除去水中大部分Ca2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+,hg2+,Cr3+,Fe3+等，淀粉黄原酸酯可除去废水中的等。壳聚糖作为高分子絮凝剂用于废水处理。第48页,共79页，2024年2月25日，星期天第二点--酸碱中和法原理：食品工业废水酸碱程度不一，通过酸碱中和反应使酸性或碱性废水变为中性。方法：酸性废水常用石灰水进行中和，碱性废水常用盐酸，或烟道气中和。实际应用：生产中采用酸性废水和碱性废水相混合的方式，达到中和的目的，不足部分用药剂中和。可减少药剂投入量，减低成本。第49页,共79页，2024年2月25日，星期天第三点--氧化还原法

原理：在废水中投入适量的氧化剂或还原剂，与废水中还原性或氧化性物质反应。应用：常用有空气氧化法，加氯氧化法，臭氧氧化法等。还原法有硫酸亚铁，石灰法，电解法。第50页,共79页，2024年2月25日，星期天（二）生物处理法食品工业废水中含有的有机物能被微生物（主要是细菌）和藻类利用，使有机物氧化分解成无机物，使废水净化。第51页,共79页，2024年2月25日，星期天1。利用自然界中存在的微生物和藻类及原生动物等生物，对废水中有机物进行氧化和分解，从而达到净化水的目的。自然生物处理废水常采用的方法是生物氧化塘法。自然生物处理法第52页,共79页，2024年2月25日，星期天2需氧生物处理法在需氧生物处理过程中，废水中呈固体或胶体状的有机物被需氧细菌和兼性需氧细菌分泌的胞外酶分解后，与废水中原有的可溶性有机物一起渗入细菌体内。一部分有机物被氧化分解，并放出能量，另一部分有机物供微生物生长繁殖，从而达到去除水中有机物，降低BOD的值。第53页,共79页，2024年2月25日，星期天需氧生物处理法可以分为（1）活性污泥法（2）生物膜法第54页,共79页，2024年2月25日，星期天生物膜法

生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。其反应过程是：①基质向生物膜表面扩散，②在生物膜内部扩散，③微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反应，④代谢生成物排出生物膜。第55页,共79页，2024年2月25日，星期天（1）活性污泥法活性污泥：以水中有机污染物为底物，对废水进行曝气，便可形成一种由大量繁殖的生物群体所构成的絮凝体。作用：它可以大量絮凝和吸附水中悬浮的或溶解的污染物，这些物质为菌体自身利用或被完全氧化，放出CO2，水和能量，从而使废水得以净化。第56页,共79页，2024年2月25日，星期天3厌氧生物处理法有机物质在厌氧条件下通过厌氧细菌和兼氧细菌的作用，最后转化成沼气。厌氧生物过程可分为酸性消化和碱性消化两个阶段。第57页,共79页，2024年2月25日，星期天酸性消化阶段参与的微生物为酸性腐化菌或产酸菌，多糖类有机物水解成单糖类，蛋白质水解成肽和氨基酸，脂肪水解成甘油和脂肪酸等。在此过程中，有机酸将大量积累，使PH值下降至6左右，有的低至4。在碱性消化阶段主要是甲烷细菌参与作用。碱性消化阶段的产物进一步受甲烷细菌的氧化分解作用，产生甲烷，CO2以及少量氨，氢和硫化氢等，此时PH值回升至6.5以上。第58页,共79页，2024年2月25日，星期天几种食品工业废液的处理与利用

一、大豆饮料及牛奶加工废水处理二、果汁饮料加工废水处理三、鱼类产品加工废水处理四、小麦淀粉废液的利用五、玉米黄浆水的利用六、蘑菇预煮水的利用七、酿酒废液的利用八、畜禽血液的利用第59页,共79页，2024年2月25日，星期天大豆饮料及牛奶加工废水处理

生产大豆饮料及牛奶、奶酪等制品的企业所排放的废水中COD（即化学需氧量，是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂量，它是表示水中还原性物质多少的一个指标。）含量特别高，总氮的质量浓度高达78～145mg/L。用活性污泥反应器来处理大豆饮料加工废水。经这一流程处理后，95％的COD、67％的氮以及57％的磷可被去除。第60页,共79页，2024年2月25日，星期天

乳制品加工的废水可用升膜式厌氧滤层处理。废水处理装置主要由PVC材料制成的柱子，柱内填有比表面积达90000㎡/m3的多孔玻璃介质材料。柱子高度为1m，直径为20cm。废水由柱子下部逆流经过介质层。第61页,共79页，2024年2月25日，星期天果汁饮料加工废水处理

由于水果中含有大量的有机酸，故生产果汁饮料的加工企业所排放的废水pH偏酸性，悬浮固体含量高，营养成分较单一。用生物法处理果汁饮料加工废水时，先应调整其pH及营养成分，以适应微生物的生长需求。国外处理果汁加工废水的厌氧消化系统的组成是：一个去除果皮、沙子等沉淀物的粗滤系统、两个调节pH和氮磷等营养素的缓冲池、一个升流式厌氧污泥床反应器以及一个需氧池。国内的生物处理多采用好养－厌氧处理工艺，厌氧部分一般采用厌氧滤池、UASB高效厌氧反应器、厌氧塘等工艺，好养部分可采用生物接触氧化法、循环式活性污泥法等工艺。第62页,共79页，2024年2月25日，星期天絮凝法由于果汁饮料生产废水的有机污染物浓度高，需强氧化性的药剂与其反应来降低其BOD,COD值，一般采用添加次氯酸钠，二氧化氯等方法，但成本较高。第63页,共79页，2024年2月25日，星期天鱼类产品加工废水处理

鱼类等水产品加工所产生的废水中有机物含量很高，其中氮和磷的含量特别高，废水COD值高达5000～50000mg/L,且含有高浓度的盐类。其中，Cl离子质量浓度达8～19g/L,Na离子达5～12g/L,SO4离子达0.6～2.7g/L。高浓度的Na离子是厌氧消化的不利因素，Na离子及SO4离子在产甲烷过程会产生毒性及抑制作用。第64页,共79页，2024年2月25日，星期天

国外采用中温（37℃）厌氧过滤器和高温（55℃）厌氧过滤器处理鱼类水产品加工废水。反应系统的主要部分是一根由PVC材料做成的柱子以及一个固液汽三相分离装置。柱子高48.9cm，直径4.96cm,总有效体积为0.922L,柱内填充具有较大比表面积的填料。第65页,共79页，2024年2月25日，星期天小麦淀粉废液的利用

小麦淀粉加工过程中产生的废液中含有大量的淀粉酶，这些酶具有类似麦芽淀粉酶中的B-淀粉酶的最佳反应pH，酸碱稳定和最高极限温度等特点。从小麦淀粉废液提取的淀粉酶可替代麦芽淀粉酶用于饴糖、啤酒工业生产。第66页,共79页，2024年2月25日，星期天

取小麦淀粉废液100L，加入4L1%海藻酸钠，搅匀，用1.5N盐酸调pH至4.0，静置使其充分沉淀，以3000r/min速度离心分离10min，弃上清液。向下层糊状沉淀中加入0.25N磷酸氢二钠，调节pH至7.0，离心10min，收集上清液。加入适量的20％氯化钙至沉淀完全，再高速离心收集上清液，得淀粉酶。第67页,共79页，2024年2月25日，星期天玉米黄浆水的利用

用玉米黄浆水提取的蛋白粉产品中含蛋白30％～40％，是优质的饲料蛋白。一个日产180t玉米淀粉企业，每天约排出5000kg玉米黄浆水，可提取蛋白质饲料1500～2000kg。将固形物为13％的玉米黄浆水浓缩液100L加热至50℃，加入有效氯含量为5％的次氯酸钠1kg，反应10min后，用20％的柠檬酸钠调节pH至4.6，搅拌均匀后进行脱水，然后在固体物中加水制成100L分散液，加热至105℃后添加99％的乙醇200ml，充分搅拌后离心脱水。用55℃的热风机烘干，磨细，得到饲料蛋白粉。第68页,共79页，2024年2月25日，星期天蘑菇预煮水的利用

蘑菇预煮水中含有大量的氨基酸、维生素等营养物质，可用于生产蘑菇酱油、健肝片等。将蘑菇预煮水收集起来，经过滤除去蘑菇碎屑等夹杂物，然后在真空度为0.08MPa下真空浓缩至可溶性固形物含量达18％～19％。蘑菇预煮水中含酸量较高（Ph4.5左右），可用碳酸钠溶液中和，调整pH至6.8左右。第69页,共79页，2024年2月25日，星期天酿酒废液的利用

米、麦等谷物酿酒废液中，富含蛋白质、碳水化合物和有机酸。在其废液中接种曲霉，使淀粉糖化；同时，核酸酶能将核糖核酸分解，产生有鲜味的5”－鸟甘酸。另外，谷物酿酒时，酒曲霉产生的蛋白酶使大部分蛋白质水解成肽以及谷氨酸、精氨酸、赖氨酸和天门冬氨酸等，其回收率约9％。因此，用米、麦等谷物酿酒废液制取的复合调味料，主要成分是葡萄糖、核苷酸、肽和氨基酸等。第70页,共79页，2024年2月25日，星期天畜禽血液的利用

畜禽血液含有丰富的营养成分、矿物质、维生素和微量元素，是一种重要的营养资源。在我国，虽然畜禽血液资源丰富，但尚未得到充分合理利用，还有很大的潜力可挖。畜禽血液可以制备食用蛋白，提取氨基酸和提取血红素（详细反法见书上P339～340）。第71页,共79页，2024年2月25日，星期天一、在饲料工业中的利用。其一：发酵血粉它是用畜禽血经微生物菌种发酵而制得。其二：滚筒干燥血粉将畜禽血液放进热交换容器中，用60℃-65.5℃的水蒸气将流体凝固，再用高速打碎机打碎，然后压辊、粉碎或压碎过筛。第72页,共79页，2024年2月25日，星期天二、在食品工业中的利用。全血的利用方法有物理脱色法、胶原蛋白脱色法、沉淀分离法和过氧化物脱色法。每公斤中制取170克-210克蛋白粉，产品率17%-21%产品可用于猪肉制品、肉罐头、各种乳制品和营养面食等。第73页,共79页，2024年2月