从脱胶废水中回收丝胶蛋白的工艺方法

中国的茧丝绸工业历史悠久，缫丝是茧丝绸工业中极其重要的基础工序。传统缫丝厂主要通过煮茧、缫丝、复摇、副产品加工等工序生产生丝，在此过程中产生大量废水。随着国家生态保护战略的推进，制丝过程中的废水必须经过处理后才能排放。

生丝的主要工序是脱胶。蚕丝中丝胶含量为20% ~ 30%，脱胶率通常为20%。脱胶废水产生于缫丝过程，占制丝过程产生废水的60% ~ 65%。丝胶随脱胶废水排放会增加水的浊度和COD值，不仅增加了污水处理的成本和难度，也浪费了丝胶这一天然资源。国内外研究人员对脱胶废水回收这一热点问题进行了深入研究。目前，从蚕丝脱胶废水中回收丝胶蛋白的技术方法主要有化学法和物理法。

1.化学方法

1.1盐析法

在脱胶废水中加入饱和或浓盐溶液作为絮凝剂，盐离子与丝胶蛋白竞争水分子，使丝胶蛋白周围的水化层被破坏，与周围丝胶蛋白凝聚，形成沉淀。该方法简单、耗时、成本低，但回收的丝胶蛋白纯度低。

1.2有机溶剂沉淀法

作用机理与盐析法相似，即利用有机溶剂与丝胶蛋白竞争水分子使丝胶蛋白沉淀。该方法回收的丝胶纯度高，丝胶不易被破坏，但成本高，不适合工业回收。

1.3酸沉淀法

丝胶蛋白的等电点在pH 3.5 ~ 4.5范围内。基于这一原理，将碱性脱胶废水的pH值调节到这个范围，然后将丝胶的溶解度降低到较低水平，使丝胶从溶液中沉淀出来。这种方法工艺简单，成本低，但丝胶回收率不高，只有40%左右，且要求回收设备耐酸。

1.4离子交换法

脱胶废水一般呈碱性，脱胶废水中的丝胶带负电荷。根据这一特性，用阳离子交换纤维可以吸附纤维上的丝胶蛋白。用酸溶液浸泡交换纤维，丝胶的负电荷被中和，从而从阴离子交换纤维上洗脱下来。该方法成本低，丝胶纯度相对较高，但工艺复杂，回收率低。

2.物理方法

2.1冷冻方法

丝胶蛋白在低温溶液中与周围的丝胶蛋白结合，絮凝形成凝胶状态，冷冻干燥即可得到丝胶蛋白。这种方法工艺简单，回收率高，但需要冻干设备，能耗高，所以成本高。

2.2离心法

根据丝胶和水质量不同的原理，在高速离心下，质量高的丝胶留在底层，质量低的水在上层。这种方法的前提是丝胶蛋白已经与水分离，离心法对于没有沉淀的脱胶废水效率不高。这种方法回收率低，通常不适用于工业生产。

2.3超滤法

微孔滤膜可以选择性地滤除小分子物质，截留大分子物质，从而提高溶液中的溶质浓度，浓缩溶质。丝胶蛋白分子量大，不易透过半透膜。利用这一特性，可以通过选择合适的超滤膜提取丝胶蛋白。该方法回收的丝胶蛋白纯度高，回收率高，但超滤膜本身容易被污染和堵塞，维护费用和设备费用高。

3.其他方法

重庆市畜牧科学院创新性地提出了等电点沉淀与超滤相结合回收丝胶蛋白的方法，使丝胶蛋白回收率提高到90.2%。目前研究人员结合两种或两种以上的方法对工艺进行改进和研究，不仅提高了脱胶废水丝胶蛋白的回收效率和纯度，而且有效降低了回收成本，降低了工业生产中废水处理的难度，丝胶蛋白的回收增加了企业的附加值。

4.观点

丝胶蛋白是一种球形亲水性蛋白质，含有18种氨基酸，其中8种是人体必需氨基酸。而且丝胶蛋白亲水、无毒、生物相容性好、可生物降解，可广泛应用于生物材料、医药、化妆品、食品等方面。

千百年来，丝胶蛋白在传统的茧丝绸加工中被当作废物处理，每加工1t茧，丝胶蛋白会随生产废水流失0.15 ~ 0.25 t。中国丝绸协会会长唐林在中国丝绸协会七届二次会议上的工作报告显示，2019年1-10月，全国规模以上企业丝绸产量5.85万吨。按3t茧制1t生丝计算，脱胶废水将产生2.6 ~ 4.4万吨丝胶蛋白。如果将这些丝胶蛋白全部回收利用，不仅可以节约自然资源，还可以增加茧丝绸行业副产品的产量和附加值。但目前丝胶回收的工艺还没有统一的标准，企业看重的是工艺流程的简单、成本低、易于工业化利用，因此工业上丝胶回收的工艺和流程仍需改进和优化。

“一带一路”的提出加速了中国茧丝绸业的对外开放，促进了中国茧丝绸业的对外交流和贸易。当前，面对世界经济的风云变幻和贸易形势的日益紧张，茧丝绸行业作为我国国民经济的支柱产业，在做好行业战略布局的同时，也积极通过技术创新提升内生动力和产业升级，推动国民经济发展。(来源:西南大学荣昌校区重庆畜牧学院)

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