Ensayo de muestra sobre procesamiento de alimentos
Ensayo de muestra sobre procesamiento de alimentos 1: Aplicación de la tecnología de separación de espuma en la industria alimentaria
La separación de espuma, también conocida como tecnología de separación por adsorción de espuma, utiliza burbujas como medio y utiliza la superficie. entre componentes La diferencia de actividad es un método de separación para lograr el propósito de separación o concentración [1]. A principios del siglo XX, la tecnología de separación de espuma se aplicó por primera vez a la flotación de minerales y más tarde a la recuperación de tensioactivos en aguas residuales industriales. No fue hasta la década de 1970 que se empezó a aplicar la tecnología de separación de espuma para la separación y extracción de proteínas y enzimas [2-3]. Actualmente, en la industria alimentaria, la tecnología de separación de espuma se ha aplicado a la separación y extracción de ingredientes activos como proteínas y enzimas, azúcares y saponinas. Dado que la mayoría de las materias primas alimentarias se encuentran en forma de espuma, la tecnología de separación de espuma se utilizará cada vez más en la industria alimentaria.
1 Principio y características de la tecnología de separación de espuma
1.1 Principio de la tecnología de separación de espuma
La tecnología de separación de espuma se basa en el principio de adsorción superficial, basado en solutos o partículas en la fase líquida diferencia en la actividad superficial. Las sustancias con fuerte actividad superficial se adsorben primero en la interfaz entre la fase dispersa y la fase continua, formando una capa de espuma mediante burbujeo, que separa la capa de espuma del cuerpo principal de la fase líquida. Las sustancias tensioactivas se enriquecen. capa de espuma, concentrando así el soluto o purificándolo. El propósito del cuerpo de fase líquida.
1.2 Características de la tecnología de separación de espuma
Ventajas de 1.2.1
(1) En comparación con el método tradicional de separación de productos de concentración diluida, la tecnología de separación de espuma El equipo es simple y fácil de operar, y es más adecuado para la separación de productos con concentraciones diluidas. (2) La tecnología de separación de espuma tiene alta resolución y puede obtener una mayor proporción de enriquecimiento para sustancias con grandes diferencias de actividad superficial entre componentes. (3) La tecnología de separación de espuma no requiere una gran cantidad de eluyentes de disolventes orgánicos ni soluciones de extracción, tiene bajo costo, poca contaminación ambiental y favorece la producción industrial.
1.2.2 Desventajas
Las sustancias tensioactivas son en su mayoría compuestos poliméricos, que requieren grandes cantidades de digestión y son difíciles de recuperar. Además, la concentración de sustancias tensioactivas en la solución es difícil de controlar y el fenómeno de retromezcla en la torre de espuma afectará el efecto de separación [4].
Aplicación de la tecnología de separación de espuma en la industria alimentaria
2.1 Separación de proteínas
En el proceso de separación de proteínas, se produce la adsorción de proteínas con poca diferencia en la actividad superficial. El efecto se ve afectado por la estructura de adsorción de la interfaz aire-líquido, por lo que la intensidad de la actividad superficial de las proteínas es el principal indicador para examinar el efecto de separación de la espuma. Tan et al. [5] estudiaron la adsorción de albúmina sérica bovina y caseína en la interfaz aire-líquido y descubrieron que la caseína tenía un impacto significativo en la adsorción de albúmina sérica bovina en la interfaz aire-líquido. Posteriormente, Hossain et al. [6] utilizaron tecnología de separación de espuma para separar y enriquecer la β-lactoglobulina y la albúmina sérica bovina, y obtuvieron el 96% de la β-lactoglobulina y la albúmina sérica bovina. Brown et al. [7] utilizaron tecnología de separación continua de espuma para separar la albúmina sérica bovina y la caseína de soluciones mixtas. Los resultados mostraron que la tasa de recuperación de caseína era muy alta. Sin embargo, la mayor parte de la albúmina sérica bovina permanece en solución. Saleh et al. [8] estudiaron el método de separación de espuma para separar la lactoferrina de una solución mixta de lactoferrina, albúmina sérica bovina y α-lactalbúmina. Diferentes concentraciones de lactoferrina cambian constantemente el caudal de gas para optimizar las mejores condiciones del proceso. Los resultados mostraron que, en condiciones óptimas del proceso, el 87 % de la lactoferrina permanecía en solución, el 98 % de la albúmina sérica bovina y el 91 % de la α-lactoalbúmina estaban presentes en el líquido de arrastre de espuma. El método de separación de espuma puede separar eficazmente la lactoferrina de tres mezclas de proteínas. Chen et al. [9] utilizaron tecnología de separación de espuma para extraer inmunoglobulinas de la leche. Se investigaron los efectos del valor de pH inicial, la concentración inicial de inmunoglobulina, el caudal de nitrógeno, la altura de la columna y el tiempo de formación de espuma sobre la reacción. Los resultados muestran que el método de separación de espuma puede separar eficazmente las inmunoglobulinas de la leche. Liu et al. [10] concentraron y enriquecieron proteína de soja a partir de aguas residuales industriales de soja. Las condiciones óptimas del proceso son: temperatura 50°C, pH 5,0, flujo de aire 100 ml. Min-1, la altura de llenado del líquido es de 400 mm y la relación de enriquecimiento de proteína de soja es de 3,68. Para mejorar el drenaje de la espuma, Li et al [11] desarrollaron un nuevo tipo de torre de separación de espuma con malla de alambre. La albúmina sérica bovina se separó mediante separación de espuma en una torre completamente llena con malla de alambre.
Utilizando una solución acuosa de BSA como referencia, se estudiaron los efectos de los rellenos sobre el tamaño de las burbujas, la tasa de retención de líquido, la tasa de enriquecimiento y la tasa de recolección efectiva en diferentes condiciones. Los resultados muestran que los rellenos pueden acelerar el colapso de las burbujas, reducir la retención de líquidos, mejorar el drenaje de la espuma y aumentar la tasa de enriquecimiento de albúmina sérica bovina. ¿La investigación muestra que cuando el volumen de acumulación de líquido es de 490 ml y el caudal de aire es de 300 ml? Min-1, ¿la concentración inicial de albúmina sérica bovina es de 0,10 g? En las condiciones de L-1, altura del lecho empaquetado de 300 mm y valor de pH inicial de 6,2, el factor de enriquecimiento óptimo de albúmina sérica bovina es 21,78, que es 2,44 veces el de la torre de control. Liu Haibin et al. [12] utilizaron hojas de morera como materia prima, utilizaron el método de separación de espuma para separar la proteína de la hoja de morera y analizaron los principales factores que afectan el efecto de separación. Resultados: La tasa de recuperación de proteína de hoja de morera fue de 92,50% y el factor de enriquecimiento fue de 7,63. Por lo tanto, se puede obtener un alto contenido de proteína de la hoja de morera mediante la separación de la espuma. En comparación con los métodos tradicionales de separación de proteínas de las hojas, como el método de calor ácido (álcali) y el método de disolventes orgánicos [13-14], el método de separación de espuma tiene un mejor efecto de separación. Evita la desnaturalización de proteínas provocada por el calentamiento y la contaminación ambiental provocada por disolventes orgánicos. Li et al. [15] utilizaron el método de superficie de respuesta para optimizar las condiciones del proceso para la separación de la proteína de lino a partir de la espuma de torta de lino desgomada, tomando como factores principales la concentración de proteína de lino, la concentración de NaCl, el valor de pH y el contenido líquido de la materia prima. En las condiciones óptimas del proceso, el rendimiento de proteína de lino fue del 95,8% y la tasa de pérdida de polisacáridos fue de sólo el 6,7%.
2.2 Separación de enzimas
La proteína es un biosurfactante que contiene grupos polares y no polares y puede adsorberse selectivamente en la interfaz aire-líquido de la solución. Por lo tanto, sustancias como enzimas y proteínas se pueden separar de soluciones de baja concentración mediante formación de espuma. Klin et al. [16] estudiaron la separación de la espuma de la lipasa extracelular en caldo de fermentación y examinaron los efectos del tiempo de aireación, el valor del pH, el caudal de gas y otros factores principales sobre la tasa de recuperación. Los resultados muestran que cuando el tiempo de aireación es de 50 minutos, el valor del pH es 7,0 y la velocidad del gas es 60 ml/min, la tasa de recuperación de proteína enzimática es del 95 %. Mohan et al. [17] aislaron levadura y malta de la espuma de cerveza. Los resultados muestran que la levadura y la malta requieren tiempos diferentes para su separación y es más fácil enriquecerlas en bajas concentraciones. Holmstr[18] Se separaron espumas de soluciones de baja concentración. Se encontró que al burbujear en el punto isoeléctrico, la actividad de amilasa en la solución arrastrada por espuma era 4 veces mayor que en la solución original. Lambert et al. [19] utilizaron tecnología de separación de espuma para estudiar la relación entre el valor del pH y la tensión superficial de la β-glucosidasa. Las investigaciones muestran que los valores óptimos de pH espumante de la celulobiosacaridasa y la celulasa son 10,5 y 6 ~ 9 respectivamente. Brown et al. [7] estudiaron la separación y purificación de sistemas mixtos de albúmina sérica bovina y lisozima y caseína y lisozima utilizando tecnología de separación de espuma. Los resultados muestran que la tasa de recuperación de la lisozima es baja ya sea que se mezcle con albúmina sérica bovina o caseína, pero debido a que la lisozima puede mejorar la estabilidad de la espuma, las tasas de recuperación tanto de la albúmina sérica bovina como de la lisozima mejoran. Samita et al. [20] estudiaron dos sistemas binarios de albúmina y caseína sérica bovina y descubrieron que en el sistema binario proteico de albúmina y caseína sérica bovina, la adsorción de caseína en la interfaz aire-líquido representaba la mayoría de ellos, por lo tanto. evitando la adsorción de albúmina sérica bovina en la interfaz aire-líquido. En un sistema binario de albúmina sérica bovina y lisozima, los estudios han demostrado que la lisozima mejora la recuperación de la albúmina sérica bovina y la estabilidad de la espuma. En respuesta a este fenómeno, Noble et al. [21] también utilizaron el método de separación de espuma para separar el sistema binario de albúmina sérica bovina y lisozima. Se descubrió que había una pequeña cantidad de lisozima en el líquido arrastrado de la espuma, lo que mejoraba la estabilidad de la espuma. La solución de albúmina de suero bovino no podía producir espuma estable en concentraciones bajas. La presencia de lisozima le permite producir una espuma estable. Estos estudios muestran que la tecnología de separación de espuma puede separar proteínas tensioactivas en concentraciones bajas, abriendo un nuevo campo para la aplicación de la tecnología de separación de espuma en la separación de proteínas. La tecnología de separación de espuma doméstica se ha aplicado a la separación de sustancias enzimáticas. Fan Ming et al [22] diseñaron un dispositivo de separación de espuma. La tecnología de separación de espuma se utiliza para separar la solución de lipasa simulada de la solución acuosa de lipasa utilizada para producir biodiesel, y la solución acuosa de lipasa se recupera y se enriquece. Se investigaron los efectos de factores principales como el volumen de aireación, la concentración de enzimas alimentarias y el valor del pH de la solución acuosa de lipasa sobre el efecto de separación. Cuando el volumen de ventilación es de 10 l/(LH), la concentración de enzima alimentaria es de 0,2 g/l y el valor de pH es de 7,0, la tasa de recuperación de la actividad proteica y enzimática es cercana al 100 % y la relación de enriquecimiento es de 3,67.
Las investigaciones muestran que la concentración inicial de lipasa tiene un impacto significativo en la tasa de enriquecimiento y la tasa de recuperación de proteínas de la separación de la espuma, mientras que el valor del pH no tiene un impacto significativo en la tasa de enriquecimiento, la tasa de recuperación de proteínas y enzimas, y la velocidad del gas es un factor importante que afecta tasa de recuperación de proteínas. No hay pérdida de actividad enzimática durante la recuperación de la lipasa acuosa. Se puede observar que la separación de espuma es un método eficaz para recuperar la lipasa líquida [22]
2.3 Separación de azúcares
El azúcar generalmente existe en plantas y microorganismos. Según la diferencia en la actividad superficial entre el azúcar y las proteínas u otras sustancias, se puede utilizar la tecnología de separación de espuma para separar y extraer el azúcar [23]. Fu et al. [24] utilizaron la centrifugación para separar y extraer azúcar y proteínas solubles de cubos de batata producidos en Keelung, con tasas de recuperación del 4,8% y 33,8% respectivamente. Utilizando el método de separación de espuma, las tasas de recuperación de azúcar y proteína solubles fueron del 98,8 % y 74,65438 ± 0 % respectivamente. Sarachat et al. [25] utilizaron el método de separación de espuma para enriquecer los ramnolípidos producidos por Pseudomonas, con una proporción de enriquecimiento de 4. __ Zhou [26] utilizó un método de separación de espuma intermitente para separar el polisacárido de boletus del delicioso extracto acuoso de boletus. Se investigó la influencia de factores principales como el valor de pH, la concentración de líquido de la materia prima, la velocidad del viento, la dosis de surfactante y el tiempo de flotación en el efecto de separación. El efecto de separación se evaluó con el índice de tasa de recuperación y se evaluaron las condiciones del proceso de separación del polisacárido de boletus. optimizado. En las condiciones óptimas del proceso, la tasa de recuperación del polisacárido de Boletus fue del 83,65438 ± 0 %. La extracción de polisacáridos de hongos comestibles en mi país generalmente utiliza extracción con agua y precipitación con alcohol, pero este método requiere una gran cantidad de etanol y tiene un ciclo de operación largo. El consumo de energía es alto [27-28], pero el método de separación de espuma tiene las ventajas de una velocidad de separación rápida, equipo simple, operación continua, sin necesidad de alta temperatura y alta presión, y es adecuado para separar componentes de baja concentración. El método de separación intermitente de espuma es un método eficaz para extraer polisacáridos de hongos comestibles.
2.4 Aislamiento de principios activos de saponinas
Las saponinas contienen azúcares hidrofílicos y sapogeninas hidrofóbicas, y tienen buenas propiedades espumantes. Son excelentes ingredientes tensioactivos no iónicos naturales y, por lo tanto, pueden separarse de las plantas naturales mediante métodos de separación de espuma [29]. El método de separación de espuma se ha utilizado ampliamente para separar ingredientes activos como las agliconas de isoflavonas de soja, saponinas de ginseng, saponinas de jaboncillo, saponinas de ginseng de bambú y saponinas de cáscara de sorbitol.
2.4.1 Separación de agliconas de isoflavonas de soja Liu et al. [10]
Se utilizaron el método de separación de espuma y el método de acidólisis para separar las agliconas de isoflavonas de soja de las aguas residuales del suero de soja. Se señaló que las agliconas de isoflavonas extraídas de las aguas residuales del suero de soja industrial existen principalmente en forma de β-glicona. El análisis de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier encontró que las isoflavonas de soja y la proteína de soja existen en forma de complejos. Los resultados de la investigación muestran que la tecnología de separación de espuma puede enriquecer eficazmente las isoflavonas de soja y las β-gliconas en las aguas residuales del suero de soja.
2.4.2 Aislamiento de saponinas de jaboncillo Wei et al. [30]
Se utilizaron el método de separación de espuma intermitente y el método de separación de espuma continua para separar y purificar las saponinas de jaboncillo. Se investigaron los efectos de la concentración de la materia prima, el flujo de gas, la temperatura y el valor del pH en la tasa de recuperación de saponina de jaboncillo mediante experimentos ortogonales y se determinaron las condiciones óptimas del proceso para la separación de la espuma. Lin Qingxia et al. [31] utilizaron tecnología de separación de espuma para aislar y purificar saponinas de jaboncillo, y utilizaron un espectrofotómetro UV para determinar el contenido de saponinas de jaboncillo. El efecto de la separación y la purificación se juzga por la relación de enriquecimiento, la pureza y la tasa de recuperación. Cuando la concentración de alimentación es de 2,0 g/l, el volumen de alimentación es de 150 ml, la velocidad del gas es de 32 l/h, la temperatura es de 30 °C y el valor de pH es de 4,3, la relación de enriquecimiento es de 2,153 y la pureza y la tasa de recuperación son 74,68% y 79,19 respectivamente. La relación de enriquecimiento disminuye con el aumento de la concentración de alimentación, la velocidad del gas y la velocidad de alimentación, y el valor del pH tiene poco efecto sobre la relación de enriquecimiento. La pureza disminuye con el aumento de la concentración de alimentación y la velocidad del gas, y la velocidad de alimentación y el valor del pH tienen poco efecto sobre la pureza.
2.4.3 Aislamiento de saponinas totales del Ginseng de Bambú
El componente principal del Ginseng de Bambú es la saponina, que es un excelente tensioactivo natural. Los polisacáridos, las sales inorgánicas y los aminoácidos no son. tensioactivos y se pueden separar y purificar utilizando tecnología de separación de espuma de acuerdo con sus diferentes actividades superficiales [32-34]. Zhang Haibin et al. [35] investigaron los efectos de factores principales como el tamaño de las burbujas, el pH de la solución de materia prima, la temperatura y la cantidad y concentración de sustancias electrolíticas en la separación de la espuma de las saponinas de bambú. El efecto de separación y purificación se analizó en función de los indicadores de relación de enriquecimiento, relación de pureza y tasa de recuperación, y se encontró que las condiciones óptimas del proceso eran: diámetro de burbuja 0,4 ~ 0,5 mm, valor de pH 5,5, temperatura 65 °C, concentración de electrolito NaCl 0,015 mol? L-1.
En las condiciones óptimas del proceso, la proporción de enriquecimiento de saponina total fue 2,1, la proporción de pureza fue 2,6 y la tasa de recuperación fue 98,33%, logrando una buena separación. Zhang Changcheng et al. [36] estudiaron los métodos y condiciones para la separación y purificación de saponinas del ginseng de bambú utilizando tecnología de separación de espuma y señalaron que los productos de la tecnología de separación de espuma tienen altas tasas de recuperación, procesos simples y bajo consumo de energía.
2.4.4 Aislamiento de saponinas de la cáscara de A. sorbifolia
El aceite de semilla de A. sorbifolia es un aceite comestible de alta calidad con un contenido de aceite del 35% ~ 40% [ 37]. Como materia prima para biodiesel. La cáscara de B. sorbifolia contiene entre un 1,5% y un 2,4% de saponinas. Las saponinas de la cáscara de P. elegans tienen efectos antitumorales, antioxidantes y antifatiga [38]. El valor agregado aportado por el desarrollo y utilización de saponinas de cáscara de sorbitol puede reducir efectivamente el costo de producción del biodiesel. En el proceso de producción de biodiesel es necesario procesar una gran cantidad de cáscaras, por lo que es necesario encontrar un método simple, factible, de bajo costo, alto rendimiento y baja contaminación ambiental para separar las saponinas. Wu Weijie et al. [39] utilizaron un dispositivo de espuma casero. Se estudiaron la viabilidad y las condiciones óptimas de reacción para separar las saponinas totales de la cáscara de P. sorbifolia utilizando tecnología de separación de espuma. Las condiciones óptimas del proceso para la separación de espuma de saponinas de sorbitol son: ¿la velocidad del gas del líquido de alimentación es de 2,5 litros? ¿Min-1, concentración inicial 2 mg? ML-1, la temperatura es de 20°C, el valor de pH es 5. En comparación con el caudal de gas de las saponinas separadas por espuma como el ginseng y Panax notoginseng, el caudal de gas de la cáscara de sorbitol es menor, lo que puede minimizar el consumo de energía y ahorrar costos. Al mismo tiempo, la separación de la espuma de las saponinas en la cáscara de A. sorbifolia se puede realizar a temperatura ambiente, reduciendo el consumo de energía necesario para el calentamiento. Además, el valor del pH de la solución acuosa de saponina de la cáscara de A. elegans es de aproximadamente 5. No es necesario ajustar el valor del pH durante la separación de la espuma. En las condiciones óptimas del proceso, la proporción de enriquecimiento es 3,05, la tasa de recuperación es 60,02% y la pureza es 63,35%. Los estudios han demostrado que la separación en espuma de la saponina de la cáscara de sorbitol puede lograr una mayor proporción de enriquecimiento, tasa de recuperación y pureza, lo cual es de gran importancia para desarrollar y utilizar vigorosamente la bioenergía, la utilización integral del sorbitol y la reducción del costo del biodiesel.
3 Perspectivas
La tecnología de separación de espuma es una nueva tecnología de separación prometedora y su aplicación en la industria alimentaria se generalizará cada vez más. En el futuro, se utilizarán productos naturales y sustancias raras. ser más ampliamente utilizado en la separación y extracción. Al mismo tiempo, la tecnología de separación de espuma también tiene ciertas limitaciones. Para promover la aplicación y el desarrollo de la tecnología de separación de espuma en la industria alimentaria, se deben realizar investigaciones en profundidad en los siguientes aspectos: (1) Establecer un modelo teórico de formación de espuma en el proceso de separación real de sustancias complejas. y establecer un método estándar de separación y extracción de tensioactivos para establecer huellas dactilares para la separación de sustancias tensioactivas y no tensioactivas (2) Cómo reducir la cantidad de tensioactivos al utilizar espuma para separar sustancias no tensioactivas; ) Cómo resolver el problema de la separación de espuma en productos de alta concentración. El problema de la baja tasa de recuperación (4) Existen limitaciones en los equipos de separación de espuma actuales. Se deben investigar y desarrollar nuevos equipos de separación de espuma adecuados para la separación de la industria alimentaria; el efecto de la separación de la espuma [40].
Investigación sobre ahorro de energía en el tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria
La industria alimentaria incluye la producción de azúcar, la elaboración de cerveza, el procesamiento de productos cárnicos y lácteos, etc. Las aguas residuales de la industria alimentaria proceden principalmente del procesamiento, lavado, deshidratación, filtración, desacidificación, desodorización y cocción de materias primas. Estas aguas residuales contienen una gran cantidad de materia orgánica, proteínas, ácidos orgánicos e hidratos de carbono, y tienen un alto consumo de oxígeno. Si se vierte directamente al agua sin tratamiento, consumirá una gran cantidad de oxígeno disuelto en el agua, provocando hipoxia en el cuerpo de agua y provocando la muerte de organismos acuáticos. Las aguas residuales de la industria alimentaria contienen un alto contenido de aceite y, a menudo, se vierten con una gran cantidad de sólidos en suspensión. Las aguas residuales vertidas durante el procesamiento de alimentos para animales también pueden contener bacterias patógenas. Además, estas aguas residuales también contienen iones metálicos como cobre, manganeso y cromo. En los últimos años, con el rápido desarrollo de la industria procesadora de alimentos, la cantidad de aguas residuales generadas también ha aumentado rápidamente año tras año. Muchas aguas residuales se vierten directamente sin un tratamiento eficaz, provocando daños muy graves al medio ambiente. Por lo tanto, explorar el tratamiento de las aguas residuales de la industria alimentaria tiene una importancia práctica importante para la protección ecológica y ambiental.
1 Estado actual de la tecnología de tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria
En la actualidad, la tecnología de tratamiento biológico se utiliza principalmente para tratar las aguas residuales de la industria alimentaria en el país y en el extranjero, incluyendo principalmente tecnología de tratamiento biológico aeróbico, anaeróbico. tecnología de tratamiento biológico y una combinación de tecnología de tratamiento biológico aeróbico y tecnología de tratamiento biológico anaeróbico. En términos de procesos de tratamiento biológico aeróbico, existen principalmente el método de lodos activados (el método SBR se usa ampliamente en la práctica actual) y el método de biopelícula (representado por el método de filtro biológico aireado).
En comparación con el proceso de tratamiento biológico aeróbico, el proceso de tratamiento biológico anaeróbico tiene grandes ventajas en términos de costos de operación y gestión posteriores y costos de inversión de capital temprana. Entre ellos, los procesos de tratamiento típicos incluyen el proceso anaeróbico de lecho expandido de lodos granulares (EGSB) y el proceso de tratamiento anaeróbico de tercera generación ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria: el reactor anaeróbico de circulación interna (ic). Además, los procesos de tratamiento biológico anaeróbico tienen buenos efectos en el tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria [1].
2 Análisis de las características del proceso y efectos de la aplicación
En la actualidad, el tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria tanto en el país como en el extranjero es principalmente un tratamiento biológico [2]. Las tecnologías maduras ampliamente utilizadas en la práctica incluyen principalmente el método de contacto anaeróbico, el método de lecho de lodo anaeróbico, el método de aireación poco profunda, el método de aireación extendida, el método de tanque de sedimentación y aireación, etc.
2.1 Proceso de tratamiento biológico aeróbico
El tratamiento biológico aeróbico utiliza microorganismos aeróbicos para oxidar la materia orgánica en un entorno de suministro continuo de oxígeno. Durante el proceso aeróbico, los microorganismos descomponen la materia orgánica compleja, parte de la cual se convierte en materia inorgánica estable como CO2, H2O y NH3, y parte de la cual es sintetizada por los microorganismos en nuevas células, eliminando finalmente la materia orgánica de las aguas residuales.
2.1.1El proceso SBR es un sistema de lodos activados intermitentes (también conocido como método de lodos activados intermitentes por lotes secuenciales). En la actualidad, el método SBR se utiliza ampliamente en el país y en el extranjero. El tanque de reacción biológica integra el proceso de biodegradación, el proceso de sedimentación y la función de retorno de lodos. El proceso es relativamente sencillo. Es un nuevo proceso desarrollado sobre la base del anterior proceso de lodos activados intermitentes. El proceso operativo del método SBR para tratar aguas residuales generalmente incluye cinco pasos: entrada de agua, oxigenación, sedimentación estática, drenaje y eliminación de lodo. En comparación con el método de lodos activados continuos, este proceso tiene las siguientes ventajas: el tanque de aireación tiene la función de un tanque de sedimentación secundario, sin tanque de sedimentación secundario ni equipo de retorno de lodos, la estructura del sistema es simple y fácil de manejar; es resistente; a cargas de choque y generalmente no requiere ajuste Piscina; la fuerza impulsora de reacción es grande y la calidad del agua efluente se puede obtener fácilmente el rendimiento de sedimentación de lodos es bueno y el valor SVI es bajo, lo cual es conveniente para la operación automatizada; y posterior mantenimiento y gestión. Juhua [3] estudió la aplicación del método SBR en el tratamiento de aguas residuales de alimentos de salsa de soja y kimchi y concluyó que la DQOcr de las aguas residuales originales estaba en el rango de 2000 mg/L ~ 4000 mg/L. La calidad del agua efluente después de SBR. el tratamiento alcanzó el estándar secundario y la tasa de eliminación alcanzó más del 96%, sin expansión de lodos, fácil operación y gestión, tamaño reducido y bajos costos operativos.
Método 2.1.2BAF, es decir, método de filtro aireado biológico. Este proceso se remonta a la década de 1980 y se ha aplicado y desarrollado en Europa y Estados Unidos. La planta de tratamiento de aguas residuales del río Dalian Malan es la primera planta de tratamiento de aguas residuales en China que adopta el proceso BAF. Basado en el proceso de contacto biológico, el filtro se llena con rellenos granulares como ceramsita y arena de cuarzo. El relleno y su biopelícula adherida se utilizan como medio para ejercer la función metabólica de los organismos a través de la filtración física, los efectos de interceptación y adsorción. Se utilizan la membrana y el relleno para lograr un tratamiento eficiente de los contaminantes. Liao Yan [4] y otros utilizaron coagulación-ABR combinado con filtros biológicos aireados (BAF) para estudiar la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO) y nitrógeno amoniacal en aguas residuales de alta concentración de un matadero en una ciudad. El estudio encontró que el efecto de eliminación de la demanda química de oxígeno y nitrógeno amoniacal en el agua cruda es de 65.438±0.500 mg/L a 4.500 mg/L, y el efluente después del tratamiento es de 30 mg/L a 85 mg/L. 100 mg/L, nitrógeno amoniacal
Método 2.1.3MBR, que es el método del biorreactor de membrana. Es una tecnología de tratamiento de aguas residuales que se desarrolló gradualmente en la década de 1990. Esta tecnología utiliza componentes de membrana para reemplazar el tanque de sedimentación secundario tradicional para lograr la separación de fases sólido-líquido. Su esencia es unir bacterias y microorganismos a la superficie sólida en forma de biopelícula y utilizar la materia orgánica de las aguas residuales como nutrientes para metabolizar, crecer y reproducirse, logrando así el efecto de purificar las aguas residuales. Este proceso tiene una fuerte resistencia al impacto y una gran adaptabilidad a los cambios en la calidad y cantidad del agua; tiene una baja producción de lodos, un buen rendimiento de sedimentación y una fácil separación de sólidos y líquidos; también puede tratar aguas residuales de baja concentración; Durante el funcionamiento normal, la DBO5 en el agua cruda se puede reducir de 20 mg/L a 30 mg/L, de 5 mg/L a 10 mg/L, el costo operativo no es alto y la gestión es fácil. Zhang Liangping y Wang Feng [5] tomaron como ejemplo la aplicación de MBR en el tratamiento de aguas residuales en una fábrica de alimentos en Hubei. Descubrieron que utilizando el proceso combinado de esterilización con carbón activado por MBR, la tasa de eliminación de DQO y DBO del efluente alcanzó más del 10%. 99%, el consumo de energía del sistema fue bajo y el funcionamiento fue estable.
2.2 Proceso de tratamiento biológico anaeróbico
En el proceso de tratamiento de aguas residuales alimentarias, en comparación con el tratamiento aeróbico, el tratamiento anaeróbico tiene menos lodos, menos consumo de energía y requisitos de gestión más simples. , puede ahorrar energía y reducir costos, y gradualmente se está volviendo ampliamente respetado en la industria de aguas residuales orgánicas de alta concentración: la industria alimentaria.
2.2.1 Proceso UASB, que es el proceso anaeróbico de lecho de lodos de flujo ascendente. En este proceso, el lodo granular compuesto de bacterias anaeróbicas altamente activas fluye hacia arriba con el flujo de aire ascendente en el dispositivo UASB. Tiene una alta eficiencia de tratamiento, un rendimiento confiable, un bajo consumo de energía, no necesita rellenos ni transportadores y tiene bajos costos operativos. Puede manejar aguas residuales de alta carga sin obstrucciones. También es uno de los reactores de alta velocidad más utilizados. Wang Wei, He et al. [6] descubrieron que después de que las aguas residuales de los alimentos fueran tratadas mediante un proceso de oxidación por contacto, la DQOcr, la DBO5, los ss y el aceite vegetal se redujeron de la concentración de agua original de 1170 mg/L, 570 mg/L, 600 mg/L. , 150 mg/L El efecto del tratamiento El costo operativo total es de aproximadamente 0,54 yuanes/m3 para 60,2 mg/L, 15,5 mg/L, 40 mg/L y 3 mg/L respectivamente. Este proceso tiene un área pequeña y un bajo costo de tratamiento. y modo de operación flexible, y es digno de promoción.
2.2.2 Reactor EGSB, en concreto reactor de lecho de lodos granulares expandidos. Este proceso es un nuevo proceso anaeróbico desarrollado sobre la base de UASB. En comparación con el proceso UASB, EGSB aumenta el flujo de retorno del efluente y aumenta la velocidad del flujo de agua en el reactor, que puede alcanzar 5 m/h ~ 10 m/h, que es casi 10 veces mayor que los 0,6 m/h ~ 0,9 m del UASB. /h. Li Kexun [7] y otros tomaron como ejemplo el tratamiento de las aguas residuales de almidón de una fábrica de almidón en Tianjin. La tasa de eliminación de DQO del reactor anaeróbico EGSB supera el 85% y la calidad del agua efluente alcanza el estándar nacional de descarga de primer nivel. Elimina una gran cantidad de materia orgánica y reduce la presión de procesamiento de las unidades posteriores. Además, la intervención de reactores anaeróbicos puede producir biogás como energía para uso secundario, reduciendo los costos operativos (¿el costo operativo total es de 0,73 yuanes/m3?), lo que tiene buenos beneficios ambientales y sociales.
2. 2. 3 El proceso SBR, es decir, el proceso anaeróbico secuencial de lodos activados por lotes. El proceso anaeróbico secuencial de lodos activados por lotes nació en los Estados Unidos en la década de 1990. Se desarrolló sobre la base del SBR. Modo discontinuo y se divide en cuatro pasos: entrada de agua, reacción, precipitación y drenaje. En comparación con el reactor anaeróbico de flujo continuo, este proceso no requiere un sistema de distribución de agua de gran resistencia, lo que reduce en gran medida el consumo de energía del sistema. no produce interrupciones ni flujos cortos, tiene funcionamiento flexible y fuerte resistencia.
3 Análisis de las ventajas de los procesos de tratamiento biológico anaeróbico
En comparación con los procesos de tratamiento biológico aeróbico, los procesos de tratamiento biológico anaeróbico sí lo son. más eficiente El proceso de tratamiento tiene muchas ventajas en el tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria: la cantidad de lodo restante durante la operación del proceso es muy pequeña y, como no se requiere una fuente adicional de oxígeno, se reducen los costos de operación y gestión de la concentración de materia orgánica; La materia en las aguas residuales de la industria alimentaria es alta y el proceso de tratamiento biológico anaeróbico tiene la buena ventaja de resistir la carga de impacto de materia orgánica de alta concentración y puede lograr emisiones indirectas. Además, el proceso de tratamiento biológico anaeróbico puede generar biogás. la utilización secundaria de los recursos, realmente convierte los desechos en un tesoro y reduce el consumo de energía. Por lo tanto, el proceso de tratamiento anaeróbico es la mejor opción como proceso de tratamiento de aguas residuales que ahorra energía en el tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria. capacidad de generar energía secundaria, el proceso de tratamiento biológico anaeróbico definitivamente se convertirá en la dirección principal del tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria [8].