CN101555470B - 酶制剂发酵液的喷雾干燥方法 - Google Patents

Abstract

一种酶制剂发酵液喷雾干燥的方法，本发明是在旋风分离器和物料收集器的中轴线上、物料收集器内、距进料口2～10cm处设置一挡风圆盘，正对旋风分离器下方的出料口。与已有技术相比，本发明的进风温度高，设备生产效率高；热敏物料酶制剂与热风接触时间短，一般在30s内，酶活收率高，达到75％以上，提高生产效率20％以上；特别对不耐高温的蛋白酶酶制剂发酵液和低成本的饲用酶制剂发酵液的喷雾干燥有明显的效果，也广泛适用于其他酶制剂发酵液、提取液、发酵菌液等热敏物料的喷雾干燥。

Description

酶制剂发酵液的喷雾干燥方法

技术领域

本发明属于酶制剂制备技术领域，具体涉及酶制剂发酵液的喷雾干燥方法的改进。

背景技术

酶制剂作为高效的生物催化剂，已广泛应用于食品、皮革、饲料工业。将液体发酵生产的酶液制成干粉，便于保存、运输及加工。尤其是饲用酶制剂，要求成本更低，虽然采用喷雾干燥物料成本低，可省去蒸发、结晶、分离及粉碎等操作过程，有连续自动化生产、操作稳定的优点，由于酶制剂的本质是活性蛋白质，一般固体酶制剂，在60℃以上环境中失活较快，随着环境温度的提高，活性损失迅速加快，如固体纤维素酶在65～70℃水浴中，一小时损失在15～20％，在80℃水浴中，一小时活性损失达到65％以上。

虽然用喷雾干燥方法制备固体酶制剂有很多优点，但也存在有缺点。目前，关于酶制剂的喷雾干燥，一般采用进风温度100～160℃，排风温度60～90℃进行喷雾干燥，酶活收率＜70％，设备效率较低。如中国专利“高温中性蛋白酶菌株、高温中性蛋白酶及其生产工艺”(申请号02158191.6)中用喷雾干燥法(未提及喷雾干燥的参数)的酶活收率68％；中国专利“枯草芽孢杆菌及固体碱性果胶酶生产工艺”(申请号94105708.9)中的进风温度160℃，排风温度80℃，酶活得率小于10％；公开文献“耐热芽孢杆菌高温中性蛋白酶制备工艺研究”(《生物技术》，2003，13(4)：26-27)，实验记载的进风温度170℃，排风温度75℃，酶活得率75％，但其在连续生产中易发生粘壁，粘壁使酶活损失更严重。在喷雾干燥过程中酶活的损失意味着原料的利用率低、生产效率低、资源浪费，造成生产成本高。对此一直是难以解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种酶制剂发酵液喷雾干燥的方法，该方法能降低酶活损失、提高酶活收率，从而提高酶制剂发酵液喷雾干燥的生产效率。

本发明所提出的酶制剂发酵液喷雾干燥的方法，包括雾化的液体物料在喷雾干燥塔内与热进风汇合进行热交换、经旋风分离器分离成干物料和湿热风后、干物料进入物料收集器、湿热风被排出的过程，其特征在于：在旋风分离器和物料收集器的中轴线上、物料收集器内、距物料收集器进料口2～10cm处设置一挡风圆盘，挡风圆盘的口径与旋风分离器出料口的口径一致，正对旋风分离器下方的出料口。这样，旋风分离器分离出来的湿热风下吹被阻挡，尚未进入物料收集器时则被直接导出，降低了物料收集器内的温度，减少了物料与湿热风的接触时间，从而降低了酶活损失。

本发明的特征还在于：所述液体物料雾化的雾珠小于100μm；所述喷雾干燥塔内的热进风温度控制在170～180℃，热排风温度控制在75～95℃，物料收集器内的温度控制在35～55℃。进风温度和排风温度的提高，使喷雾干燥塔内温度上升，也使物料喷雾干燥的速率提高，而由于干物料在塔内停留时间短，迅速进入了35～55℃的物料收集器，使得酶活损失不会增加。

本发明的特征还有：所述的雾珠小于100μm，是将雾化器离心转速调至8000～20000r/min完成；所述热进风温度的控制，是用蒸汽换热器将进风温度加热到120～140℃，再经过自控电加热组升至170～180℃完成；所述排风温度的控制，是用液体物料的加料速度控制完成；所述物料收集器内的温度控制是通过在收集器罐体上设置有冷却装置实现。

本发明的关键是把干物料与湿热风隔离，降低干粉酶制剂的受热时间和强度。具体是发酵酶液经喷雾干燥塔干燥后进入旋风分离器将固体干物料和湿热风分离后，湿热风形成旋风往下被挡风圆盘阻挡导出排风口，不能与收集器内干物料接触，干物料在收集器内迅速冷却；而由于减少了热风与干酶粉的接触时间，则可进一步提高喷雾干燥塔内的温度，使物料喷雾干燥的速率得以提高；从而提高酶活收率，提高设备生产效率。

本发明的进风温度高，设备生产效率高；热敏物料酶制剂与热风接触时间短，只在喷塔、排风管道、旋风分离器内接触，一般在30s内，酶活收率高，达到75％以上，提高生产效率20％以上。发明人在离心式喷雾干燥塔(规格：水分蒸发能力50kg/h)试验测试，采用本发明方法在设备提高生产效率20～40％时，酶活损失不变；如保持设备效率不变，干粉酶活收率可提高10％以上。采用蛋白酶发酵液直接喷雾干燥，固体酶粉比活力能达到液体酶比活力的14倍；采用纤维素酶发酵液直接喷雾干燥，固体酶粉比活力能达到液体酶比活力的12倍；采用糖化酶发酵液直接喷雾干燥，固体酶粉比活力能达到液体酶比活力的12.5倍。本发明特别对不耐高温的蛋白酶酶制剂发酵液和低成本的饲用酶制剂发酵液的喷雾干燥有明显的效果，也广泛适用于其他酶制剂发酵液、提取液、发酵菌液等热敏物料的喷雾干燥。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明作详细说明。所采用设备为离心式喷雾干燥塔(规格：水分蒸发能力50kg/h)，在物料收集器内、距进料口4cm处用连杆连接挡风圆盘，正对旋风分离器的出料口。

操作过程：将空气过滤后经蒸汽换热器(蒸汽压力调至0.30～0.45Mpa)加热至130～140℃，再用自控电加热组加热；将雾化器离心转速调至8000～20000r/min；通过调节液体物料的流速控制排风温度在75～95℃；在物料收集器的罐体外设置有水冷却套。干酶粉由旋风分离器出料口进入物料收集器，热风由物料收集器进料口处的挡风圆盘导出。干酶粉在物料收集器内冷却后进入间歇式放料罐内，再装入收集包装袋，形成产品。

实例1：开启自动调控电加热组，使进风温度保持在170～180℃，将蛋白酶发酵液40L进行喷雾干燥，物料流速为45L/h，排风温度在80～95℃。干粉物料温度为49℃，固形物收率91.9％，酶活收率72.1％。

实例2：开启自动调控电加热组，使进风温度保持在140～150℃，将蛋白酶发酵液40L进行喷雾干燥，物料流速为25L/h，排风温度在75～90℃。干粉物料温度为45℃，固形物收率91.8％，酶活收率79.6％。

实例3：开启自动调控电加热组，使进风温度保持在140～150℃，将蛋白酶发酵液40L进行喷雾干燥，采用无挡风圆盘、无冷却装置的物料收集器，物料流加速率为25L/h，排风温度在75～90℃。干粉物料温度为75℃，固形物收率88.3％，酶活收率51.2％。

从上面实例可以看出，本发明可明显提高设备的生产效率，或明显提高干粉酶制剂的活性收率。

实例4：开启自动调控电加热组，使进风温度保持在170～180℃，将纤维素酶发酵液45L进行喷雾干燥，物料流速为45L/h，排风温度在80～95℃。干粉物料温度为48℃，固形物收率90.9％，酶活收率66.3％。

实例5：开启自动调控电加热组，使进风温度保持在170～180℃，将糖化酶发酵液43L进行喷雾干燥，物料流速为45L/h，排风温度在80～95℃。干粉物料温度为48℃，固形物收率91.9％，酶活收率68.9％。

从实例4、5来看，本发明对纤维素酶、糖化酶发酵液喷雾干燥的效果也很显著。发明人利用本发明已喷雾干燥近2000kg的饲料用蛋白酶发酵液，效果比已有技术好很多：生产效率提高近一倍，酶活总收率提高20％以上，总成本降低10％以上。

Claims (3)

1.一种酶制剂发酵液喷雾干燥的方法，包括雾化的液体物料在喷雾干燥塔内与热进风汇合进行热交换、经旋风分离器分离成干物料和湿热风后、干物料进入物料收集器、湿热风被排出的过程，其特征在于，在旋风分离器和物料收集器的中轴线上、物料收集器内、距物料收集器进料口2～10cm处设置一挡风圆盘，挡风圆盘的口径与旋风分离器出料口的口径一致，正对旋风分离器下方的出料口；在物料收集器罐体上设置有冷却装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体物料雾化的雾珠小于100μm；所述喷雾干燥塔内的热进风温度控制在170～180℃，热排风温度控制在75～95℃，物料收集器内的温度控制在35～55℃。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的雾珠小于100μm，是将雾化器离心转速调至8000～20000r/min完成；所述热进风温度的控制，是用蒸汽换热器将进风加热，再经自控电加热组升至170～180℃完成；所述热排风温度的控制，是用液体物料的加料速度控制完成；所述物料收集器内的温度控制是通过设置冷却装置实现。