淀粉厂废水中植酸钙提取工艺研究

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第9卷第3期2006年7月西安文理学院学报:自然科学版JournalofXi’anUniversityofArts&Science(NatSciEd)Vol.9No.3Jul.2006文章编号:100825564(2006)0320069203收稿日期:2006-04-20作者简介:刘贵毅(1981—),男,陕西西安人,长安大学环境科学与工程学院硕士研究生.淀粉厂废水中植酸钙提取工艺研究刘贵毅,丁湛,丁晓倩,张中杰(长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710064)摘要:研究了一种从玉米制淀粉的废水中提取高附加值产品植酸钙的新工艺.此工艺采用动态多次循环酸浸、二次复合碱高效中和及絮凝剂高纯处理等先进的提取方法;从而克服了传统工艺提取率低、品级差且生产周期长等诸多缺点,使植酸钙的磷含量由原来的18%～25%升至43%以上,而蛋白质含量则由8%～10%降至0.4%以下.该工艺操作简单,实用性强,并且减轻了废水对环境的污染.关键词:废水;植酸钙;得率;提取工艺;中和;萃取中图分类号:X78文献标识码:A在玉米加工淀粉过程产生的大量浸泡废水中含有一定的植酸钙,其大部分没有被利用而白白浪费掉,且造成一定程度的环境污染.我国玉米淀粉年产量超过180×104t,消耗玉米240×104t,产生废液250×104t[1].为了变废为宝,节约资源,实现玉米浸泡液的综合利用,本实验研究了从玉米浸泡废水中提取植酸钙的方法和工艺.植酸钙(Ca5Mg(C6H12O24P6·3H2O)2)又称菲汀,其化学名称为肌醇六磷酸钙镁,英文名为phyticacidcalciummagnesium,自然界几乎无游离态存在,而是以钙、镁或钾的混合物及蛋白质结合物存在于植物的种芽、籽粒中[2].它是一种紧缺的医药化工原料,可以促进人体的新陈代谢、恢复人体内磷的平衡、改进细胞的营养作用,是一种滋补强壮剂.植酸钙在工业上主要用于生产肌醇.随着医药、化工等工业迅猛发展,外贸出口创汇任务增多,肌醇需求量与日俱增,美、英、日等国家客商争相购货,国际市场十分活跃[3].1实验1.1材料、试剂及仪器玉米浸泡水,取自陕西临潼一小型淀粉厂;盐酸、氢氧化钠、氢氧化钙均为国产化学纯,硫酸、硝酸、钼酸铵均为国产分析纯;752型分光光度计、800型离心沉淀机、TG328全自动电光分析天平、101-2电热鼓风干燥箱等.1.2工艺流程玉米浸泡液ϖ煮沸ϖ冷却过滤ϖ中和ϖ絮凝处理ϖ三次酸浸ϖ脱色ϖ复合碱中和ϖ过滤干燥成品.1.3植酸钙的提取方法取玉米浸泡液,煮沸,使残留的二氧化硫受热挥发而除去,蛋白质等物质受热凝固析出,供饲料或微生物培养基用,后过滤,清液加复合碱中和至pH5.6～5.8,使其中的植酸成为植酸钙镁析出而得到粗制品,植酸钙镁粗制品加0.1mol/l的盐酸溶液,溶解后加1%的活性碳,加热脱色,然后过滤除去废碳,脱©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net色后的溶液加氢氧化钙和氢氧化钠的复合碱中和使植酸钙镁析出,滤取后经干燥,即得到成品的植酸钙.一般比重为1.02的玉米浸泡水植酸钙粗制品的收得率为1%,精制品对粗制品的收得率为75%.2结果与讨论2.1动态多次循环酸浸具体做法是将三个酸浸池串联,酸浸的二、三道水作为头道浸泡用水,进行循环使用.盐酸投放的pH值控制为:头道水3～4;二道水1～2;三道水5～6.酸浸中同时用空压机向池内压缩空气,使物料上下翻动,加快传质过程、增加萃取率、缩短浸泡时间使得植酸钙得率提高.与静态酸浸法相比具有如下优点:(1)浸取时溶液呈流动状态,有连续萃取作用因此萃取效率高,植酸钙得率大大提高.(2)头道水是送去中和的,浸取液值控制在3～4,残酸少因而中和时复合碱消耗少.(3)盐酸用量降低,植酸钙中氯离子(Cl-)含量降低,P2O5含量上升,质量提高.(4)每池二浸一洗,玉米水渣残酸少质量好,可用作饲料等.(5)原材料消耗降低,得率提高,生产成本下降,经济效益好,仅节约盐酸、复合碱和增产植酸钙三项,每吨料可增值近200元.2.2改一次中和为二次中和(1)加碱中和沉淀过程也是植酸钙制取的关键过程之一.实验数据证明,采用不同的中和剂及中和方式得到的植酸钙其盐的结构不同.Ca(OH)2、NaOH二次中和得到的是六钙盐Ca4Mg2-C6H6O24P6或Ca5Mg1-C6H6O24P6;而Ca(OH)2或Ca(OH)2:Mg(0H)2混合乳一次中和得到的是五