鱼粉厂在鱼粉生产过程中,原料鱼经蒸煮、压榨产生的废弃榨液又称之为鱼汁。2002年我国鱼粉的产量达48。43万吨[1],2004年大约在35万吨左右[2],在鱼粉加工过程中,每生产1吨鱼粉,可产生3- 3.5吨废水鱼汁[3]。目前我国鱼粉加工企业尤其是生产规模小的企业,常常将废水鱼汁作为废弃物直接排放到环境中,废水鱼汁中的化学耗氧量(COD)约为60×105mg/L[4],会严重污染周围的环境和海洋水质。同时废水鱼汁中营养成分极丰富,含大量易消化吸收的可溶性蛋白质、维生素和无机盐等营养物质[5]。回收利用废弃榨液中的营养物质,对扩白质资源,避免环境污染有着重要意义。
鱼汁含有丰富蛋白质,易于微生物的生长繁殖,特别容易变色变味、甚至腐败变质[6]。夏天鱼汁放置12小时,冬天放置24小时以上就会变味发臭。这给鱼汁回收利用带来了困难。废水鱼汁浓缩保鲜技术研究旨在解决鱼汁易腐败变质的技术难题,为废水鱼汁的进一步工业化开发利用提供技术保障。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料和主要仪器
鱼汁:吕泗渔场鱼粉厂提供。主要仪器:紫外可见分光光度计(上海分析仪器厂制造);电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司制造);数控恒温水浴锅(南京国华科学仪器厂制造);电热鼓风干燥箱(南京实验仪器厂制造);台式离心机(上海安亭科学仪器厂制造);多功能pH计(上海三信仪表厂制造);消化炉(上海新嘉电子有限公司制造);立835—50氨基酸自动分析仪(日本El立公司制造)。
1.2 试验方法
总氮和无机氮测定:按照GB/T5009.39规定的方法;蛋白质含量测定:采用凯氏定氮法,按照GB/T5009.39规定的方法;氨基态氮测定:采用甲醛滴定法,按照GB一18186—2000规定的方法;可溶性氮的测定:取不同酶水解液5ml加入1O%三氯乙酸溶液5ml与之混合,放置30min后在转数4000r/min下离心15rain,用凯氏定氮法测定上清液中的可溶性氮的浓度。
2 结果与讨论
鱼粉生产过程中,经压榨机压榨下来的废水鱼汁含鱼油、鱼肉颗粒等悬浮物。鱼油属于多不饱和脂肪酸,易氧化并产生较重腥味;鱼肉颗粒等悬浮物主要成分是蛋白质,可回收加入鱼粉;经分离后的鱼汁中的可溶性蛋白质性质相似,这有利于鱼汁进一步开发利用的工艺条件控制,如水解速度和水解终点的控制。通过固、液、油的分离技术和鱼汁的浓缩后得到的浓缩鱼汁的保鲜期是否能满足开发利用废水鱼汁进行工业化生产的要求,是废水鱼汁开发利用的前提与关键。
2.1 废水鱼汁预处理工艺流程
废水鱼汁一静置分油一振动筛一浓缩器一浓缩鱼汁。
2.2 废水鱼汁中鱼油分离
废水鱼汁中鱼油含量因不同季节、不同鱼品种而不同,但 一般在1.50%~15%。废水鱼汁中鱼油的存在,影响到废水鱼汁的水解效果,尤其是酸水解过程中鱼油的存在可能在水解过程中生成甘油和脂肪酸,而甘油又可能进一步和盐酸作用生成氯丙醇[7]。氯丙醇一旦形成,难以去除。同时鱼油的存在对废水鱼汁的保鲜及进一步加工均有不利的影响和干扰。分离鱼油的常规方法是用立式碟片离心机,但该法容易造成鱼油乳化,鱼汁中残油量超过1%。观察发现,在压榨机下鱼汁接受槽中流出的鱼汁中的鱼油基本漂在液面上没有乳化。从鱼汁槽的中下部引出的鱼汁中鱼油含量很低(0.5%以下),将该鱼汁再静置1h以上,就可以获得含鱼油≤0.1%的鱼汁。实验结果为:不经静置鱼汁中鱼抽含量为0.48%;静置0.5h,鱼汁中鱼油含量减少到0.21%;静置lh。鱼汁中鱼油含量仅为0.09%。经测定,鱼汁和鱼油的密度差距较大,可以采用静置分离方法进行废水鱼汁中鱼油分离,首先从压榨机下鱼汁接受槽中进行废水鱼汁的鱼油的初分离,然后于储罐内静置4~5h后用蠕动泵虹吸去上层的鱼油,结果表明可基本去除鱼汁中的鱼油,使残留鱼油总量<0.1%(一般在0.05%左右)。
2.3 废鱼汁中固体悬浮物的分离研究
废鱼汁中固体悬浮物主要是压榨过程中从滤网中挤出的鱼肉颗粒,分离方法有自然静置分离、过滤分离、离心分离、振动筛分离。由于鱼汁中较小的颗粒沉降速度较慢,静置分离较困难,同时鱼汁易腐败变质,也不允许较长时间的静置分离。自然静置分离不合鱼汁固体悬浮物的分离。由于鱼汁是过滤分离过程产生的废水,因而过滤分离不能将废鱼汁所含的固体悬浮物分离。离心机分离虽可将鱼汁中的悬浮物进行分离,但投资大,成本高,操作复杂,排渣时液体的损失量也较大。选择80目和100目双
层不锈钢筛网振荡分离,能够较好地将废鱼汁中的悬浮物分离,而且成本较低,操作较简单。因此振荡筛分离是分离废水鱼汁中固体悬浮物的最佳方法。
2.4 废水鱼汁的浓缩
对分离鱼油和悬浮颗粒的鱼汁进行浓缩,是为了适合蛋白酶水解的底物浓度,同时为了减少贮存体积,便于大规模工业化生产。由于废鱼汁中含有大量的热敏物质,浓缩过程中易结垢、结焦,因而需降低热传导效率和浓缩速度。经反复试验表明,选择降膜式双效或三效浓缩器效果较好,而不宜选用塔式和升膜式浓缩器。初步分离、浓缩后的鱼汁经测定分析,结果表明:蛋白含量约为27%,pH值为6.3,颜色呈黄棕色,伴有香味。浓缩鱼汁的营养成分见表l。
表2是浓缩鱼汁的氨基酸含量及组成比例。浓缩鱼汁含有l8种氨基酸,总量为16.52%。其中必需氨基酸占总氨基酸含量的45%左右。
2.5 鱼汁的保鲜研究
鱼汁的基础研究表明,鱼汁营养成分极丰富,特别容易滋生细菌而腐败。夏天鱼汁放置12h,冬天放置24h 1~.Ida就会变味发臭。因此鱼汁保鲜是鱼汁实现工业化开发利用首先要攻克的难关。保鲜剂筛选研究是选择国家允许使用于鱼、肉、蛋、禽类食品保鲜的食品防腐保鲜剂,分别用山梨酸钾、双乙酸钠、乳酸链球菌素这3种保鲜剂对鱼汁浓缩液进行保鲜技术研究,结果表3所示,乳酸链球菌素在3%浓度下,鱼汁保鲜期可达4个月。这对于废水鱼汁的进一步开发利用提供了可靠的保证。
3 小结
鱼粉生产过程中产生的废弃榨液又称之为鱼汁,鱼汁中鱼油的分离采用静置分离法,可使鱼汁中鱼油含量降至0.1%以下。鱼汁中固体悬浮物采用80目和100目双层不锈钢滤网振动筛分离,可将鱼汁中悬浮颗粒分离。鱼汁浓缩采用降膜式双效或三效浓缩器浓缩,可避免鱼汁中热敏物质的结垢、结焦,降低能耗。经静置分离去除鱼油、振动筛分离去除悬浮颗粒、降膜式浓缩等一系列处理,获得的浓缩鱼汁完全满足开发利用的要求,为鱼汁进一步开发利用提供技术保障。研究筛选获得的保鲜剂可用作浓缩鱼汁的保鲜;浓缩鱼汁的保鲜期可达3个月以上,满足鱼汁工业化开发利用的要求。