CN101215578A - 一种脂肽生物破乳剂的制备方法及其应用 - Google Patents

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宋存义
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Abstract

一种脂肽生物破乳剂的制备方法及其应用，属于微生物领域。其特征是将热带假丝酵母(Candida tropicalis)LM菌株在以碳水化合物为主要原料的培养基中，于20～35℃、转速200～400r/min、通风条件下培养26～48h，即形成脂肽生物破乳剂——含有脂肽表面活性剂的脂肽生物破乳剂全培养液。将该全培养液与水包油乳化液以1～2∶8～10的体积比混和并机械搅拌5～8min，破乳率达到95～96％。该生物破乳剂具有破乳效率高、破乳速度快的优点。

Description

一种脂肽生物破乳剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于微生物领域，涉及一种脂肽生物破乳剂的制备方法及其应用。
背景技术
冶金企业在轧钢过程中为了消除产生的热变形，需采用乳化液进行冷却和润滑。乳化液在循环使用过程中，因水分受热蒸发，使得含盐量增加，稳定性降低，也会因氧化或细菌作用而变质。所以一方面要连续排出部分老的乳化液，另一方面在使用2～3个月后要全部更新，由此产生了大量较难处理的废乳化液。金属清洗和机加工过程中也产生大量的废乳化液。由于废乳化液中的油在乳化剂的作用下高度分散处于乳化状态，所以比分散的油污更难清除，而且许多乳化剂有致癌作用，如果不经任何处理直接排入水体，其危害性甚为严重。
水包油乳化液处理的关键是破乳除油。国内外破乳的方法有物理方法和化学方法。物理方法如电解处理法、气浮法、高梯度磁分离法和超滤法等；化学方法如酸化法、盐析法、凝聚法和破乳剂法等。
国内水包油乳化液常用的处理方法仍是破乳剂法。破乳剂法是通过加入破乳剂，对废乳化液进行破乳除油，优点是一次性投资小，但筛选高效、绿色的破乳剂是关键。现在工业上应用的破乳剂主要是以铝盐或铁盐为主的聚合物，存在的共同缺点是破乳剂加入量大，产生大量难以脱水的氢氧化物污泥，长时间使用易造成铝金属累积而对环境造成污染。
生物破乳剂与化学破乳剂相比，具有以下优势：应用范围广，可生物降解，不易造成污染。生物破乳剂的破乳机理是：有些微生物在其生长代谢过程中能够产生具有表面活性的物质，这些表面活性物质被称为生物表面活性剂，它们的分子量小，具有好的表面活性，较容易渗透到水油界面，插入水油表面乳化剂的空隙或部分替代乳化剂，从而使界面膜不稳定，实现破乳；另外它还会修饰菌体细胞表面和固体粒子，改变其润湿性，使其适于破乳。
最早关于生物破乳的报道是1982年Cairns等发现微生物细胞培养液具有破乳作用。随后，一些研究者(1984年Gray等，1987年Kosaric等，1993年Gerson，1996年Stewart等，1999年Madhusweta Das，2000年Shin Hye Park等，2002年NalinaNadarajah等，2004年韦良霞和冯志强等)针对油包水乳化液报道了不同菌种的破乳能力。目前为止，针对水包油乳化液生物破乳的报道很少，仅苗芳(河北职工医学院学报，2001，3)、杨志生(化学工业与工程，2004，1)、郭继香(精细化工，2005，22)和李大平(CN 1618952A)等研究了模型乳化液和油田采出水的生物破乳，存在的问题是破乳效率低，破乳速度慢。
发明内容
本发明目的是要解决铝盐或铁盐为主的聚合物破乳剂加入量大，产生大量难以脱水的氢氧化物污泥，长时间使用易造成铝金属累积而对环境造成污染；而现有生物破乳剂破乳效率低，破乳速度慢的问题。
本发明提供一种脂肽生物破乳剂，应用于水包油乳化液破乳，使其油、水分离，它是利用微生物产生的脂肽表面活性剂达到破乳目的，即将含脂肽的微生物发酵全培养液直接与水包油乳化液混和搅拌实现破乳。
一种脂肽生物破乳剂的制备方法，其特征在于：将40～80mL浓度为1～3×108个/mL的热带假丝酵母(Candida tropicalis)LM菌株接入以蔗糖或葡萄糖为主要原料的2000～3000mL培养基中，温度20～35℃、转速200～400r/min、通风条件下培养26～48h，即制得脂肽生物破乳剂全培养液。
培养基包括(质量比)：
NH4Cl：0.5～1％；
K2HPO4：0.5～1.5％；
MgSO4：0.01～0.05％；
CaCl2：0.01～0.05％；
蔗糖或葡萄糖：1～5％；其余为水。
pH：6.0～8.0。
将该全培养液与水包油乳化液以1～2∶8～10的体积比混和并机械搅拌5～8min，破乳率达到95～96％。
本发明的有益效果是：经过对用于水包油乳化液油水分离的生物破乳剂产生菌的大量实验，本发明首次筛选到具有很好破乳能力的菌种——热带假丝酵母(Candida tropicalis)LM菌株，并且发现具有破乳能力的活性成分——脂肽生物表面活性剂，同时通过大量实验证明，直接使用热带假丝酵母(Candida tropicalis)LM菌株在以蔗糖或葡萄糖为主要原料的培养基中形成的全培养液即可快速、高效的实现油水分离。以下的实施例1～2证明，本发明的脂肽生物破乳剂可应用于水包油乳化液破乳，具有破乳效率高、破乳速度快的优点。
具体实施方式
实施例1
将本发明脂肽生物破乳剂应用于冷轧用模型乳化液破乳：
(1)配制冷轧用模型乳化液：将取自某钢铁集团的冷轧用乳化剂和油与蒸馏水以2∶98比例混合，在3000r/min下高速搅拌20min，形成稳定的冷轧用模型乳化液，经鉴定为水包油乳化液。
(2)脂肽生物破乳剂全培养液的制备：将50mL浓度为2×108个/mL的热带假丝酵母(Candida tropicalis)LM菌株接入以蔗糖为碳源的2000mL培养基中，在温度30℃、转速300r/min、通风条件下培养30小时，即制得脂肽生物破乳剂全培养液。其培养基的组成是(质量比)：NH4Cl 0.75％；K2HPO4 1％；MgSO4 0.03％；CaCl2 0.02％；pH 7.0；蔗糖3％。
(3)乳化液破乳实验：取上述(2)中制备的脂肽生物破乳剂全培养液8mL，加入到装有上述(1)中制备的冷轧用模型乳化液48mL的烧杯中，转速500r/min下搅拌6min，静置20min后测定破乳前后油含量，计算得破乳率为96％。
对照实验：
A、用化学破乳剂聚合氯化铝(PAC)加入到装有上述(1)中制备的冷轧用模型乳化液48mL的烧杯中，转速500r/min下搅拌6min，静置20min后测定破乳前后油含量计算得破乳率为91％；
B、用未经过微生物发酵的以蔗糖为主要原料的培养基8mL加入上述(1)中制备的冷轧用模型乳化液48mL的烧杯中，转速500r/min下搅拌6min，静置20min后进行平行实验，测定破乳前后油含量，计算得破乳率为0。
破乳率的计算方法：
破乳率＝(破乳前油含量—破乳后油含量)/破乳前油含量
实施例2
将本发明脂肽生物破乳剂应用于某钢铁集团冷轧车间产生的废乳化液破乳：
(1)废乳化液：取自某钢铁集团冷轧车间，经鉴定为水包油乳化液，乳白色，油含量9450mg/L。
(2)脂肽生物破乳剂全培养液的制备：将40mL浓度为2×108个/mL的热带假丝酵母(Candida tropicalis)LM菌株接入以葡萄糖为碳源的2000mL培养基中，在温度30℃、转速300r/min、通风条件下培养28小时，即制得脂肽生物破乳剂全培养液。其培养基的组成是(质量比)：NH4Cl 0.75％；K2HPO4 1％；MgSO40.03％；CaCl2 0.02％；pH 7.0；葡萄糖3％。
(3)乳化液破乳实验：取上述(2)中制备的脂肽生物破乳剂全培养液5mL，加入到装有上述(1)中的废乳化液40mL的烧杯中，转速550r/min下搅拌5min，静置15min，测定破乳前后油含量，计算得破乳率为95％。
对照实验：
A、用化学破乳剂聚合氯化铝(PAC)加入到装有上述(1)中的废乳化液40mL的烧杯中，转速550r/min下搅拌5min，静置15min，测定破乳前后油含量，计算得破乳率为92％；
B、在与上述条件完全相同的情况下，用未经过微生物发酵的以葡萄糖为主要原料的培养基5mL加入到装有上述(1)中的废乳化液40mL的烧杯中，转速550r/min下搅拌5min，静置15min，测定破乳前后油含量，计算得破乳率为0。
破乳率计算方法同实施例1。

Claims (2)

1.一种脂肽生物破乳剂的制备方法，其特征在于：将40～80mL浓度为1～3×108个/mL的热带假丝酵母LM菌株接入以蔗糖或葡萄糖为主要原料的2000～3000mL培养基中，温度20～35℃、转速200～400r/min、通风条件下培养26～48h，即制得脂肽生物破乳剂全培养液；
培养基成分质量比为：
NH4Cl：0.5～1％；
K2HPO4：0.5～1.5％；
MgSO4：0.01～0.05％；
CaCl2：0.01～0.05％；
蔗糖或葡萄糖：1～5％；其余为水；
pH：6.0～8.0。
2.如权利要求1所述一种脂肽生物破乳剂，其特征在于其应用方式是将脂肽生物破乳剂全培养液与水包油乳化液以1～2∶8～10的体积比混和并机械搅拌5～8min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101736046B (zh) * 2009-12-03 2012-04-25 渤海大学 一种从扁杏仁中提取油脂的生物学方法
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