论文摘要
南极磷虾整虾中的氟含量为1103mg/kg,酶解后得到南极磷虾酶解液中的氟含量高达70mg/kg,对摄入人群的安全构成潜在威胁,是酶解液进一步开发利用的瓶颈问题。本文以脱除南极磷虾酶解液中过量的氟为目的,研究了纳滤法、电渗析法、化学-生物法三种不同方法对南极磷虾酶解液的脱氟效果,为南极磷虾酶解液的进一步开发利用提供技术支持。研究得到的主要结论如下:1)研究了利用纳滤技术进行南极磷虾酶解液脱盐同时脱氟的工艺。研究了物料浓度(稀释倍数)、操作压力、运行时间对酶解液脱氟效果的影响,最终确定纳滤脱氟操作的最佳工艺条件为:操作时间10min,操作电压1.6Mpa,料液稀释1.5倍进样。在最佳工艺条件下进行间歇恒容纳滤脱氟,最终可以将酶解液氟含量由49.97mg/kg降低至2.45mg/kg。采用纳滤法对酶解液进行脱氟,能在脱氟的同时脱除酶解液中大部分的盐,但是考虑到前处理过程中的总氮和氨基氮损失,脱氟过程中酶解液的总氮损失22.5%,氨基氮损失15.7%,纳滤法脱氟的营养成分损失比较严重,综合效果不甚理想。2)研究电渗析法脱除南极磷虾酶解液中的氟。分别探讨了不同电压、流速和温度对南极磷虾酶解液脱氟效果的影响,并对膜的清洗作了初步研究。研究结果表明,提高操作电压有利于脱氟的进行,但是操作电压过高容易导致电渗析器发生浓差极化,并且电压高时的氨基氮损失率也大;提高淡水流速有利于缩短脱氟时间,提高电流效率;提高温度有利于加快电渗析脱氟的进程。最终得到电渗析的最佳运行条件为:电渗析温度30±2℃,淡水流速控制为60L/h,恒压操作电压控制为20V。在最佳工艺下进行电渗析,可以将酶解液中的氟含量由58.97mg/kg降低至1.25mg/kg。采用电渗析法对酶解液进行脱氟,得到酶解液的氟含量低,脱氟效果好,但是在电渗析后,酶解液的氨基氮损失为14.9%,总氮损失19.0%,营养成分损失略微偏高;而电渗析法的优越性在于,脱氟的同时可以将酶解液中大部分的盐同时脱除,有利于产品的进一步调味。3)对氯化钙沉降法脱除南极磷虾酶解液中的氟进行研究,在单因素实验的基础上进行响应面优化,建立了氯化钙法脱氟的数学模型,模型拟合程度良好,能较好的预测南极磷虾酶酶解液脱氟率与氯化钙添加量、初始pH值和反应温度之间各个影响因素的关系。通过响应面法优化得到对南极磷虾酶解液氯化钙法脱氟的最佳工艺为:氯化钙添加量1.38%,初始pH值9.0,反应温度20℃。此条件下脱氟后酶解液氟含量为8.3mg/L,实际脱氟率达到理论预测值的97.89%,与预测值有较好的一致性。在氯化钙法脱氟的基础上,寻找到一种生物脱氟剂,能够高效的脱除磷虾酶解液中残余的氟,打破了氯化钙法脱氟极限为20~30mg/kg的限制,将酶解液中的氟含量成功降低至~2mg/kg,并且此过程中对酶解液的营养成分影响较小(总氮损失9.6%,氨基氮损失6.8%)。采用化学-生物法对酶解液进行脱氟,得到酶解液的氟含量低,对营养成分破坏小,且耗时短,简单高效,是一种较为理想的酶解液脱氟方法。