CN102433315A - 一种用啤酒糟制备纤维素酶和活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固体废弃物资源再利用技术领域,涉及一种用啤酒糟制备纤维素酶和活性炭的方法,啤酒糟经脱水干燥后粉碎为粒状,选取啤酒糟与麦麸混合搅拌均匀,再经灭菌后作为固体发酵培养基;在固体发酵培养基中添加氮源后,按水∶固体发酵培养基=1-3∶1的重量比加水后在无菌条件下,将培养好的接种菌株加至上述固体发酵培养基中,恒温静置发酵后,再经干燥和研磨粉碎制得粗酶粉;再将粗酶粉经浸提、离心过滤和精制后得纤维素酶;然后再将剩余糟渣经炭化、活化后工艺制备成吸附用粉状活性炭;其工艺简单,原理可靠,成本低,资源利用率高,产品质量好,应用性强,环境友好。
Description
技术领域:
本发明属于固体废弃物资源再利用技术领域,涉及一种基于啤酒糟梯级化利用制备纤维素酶和活性炭的技术方法,特别是一种用啤酒糟制备纤维素酶和活性炭的方法。
背景技术:
目前,我国已成为世界上第一个啤酒生产大国,其生产过程中啤酒糟的产量巨大,2010年我国啤酒糟产量约达900万吨湿糟,据测试,现有技术工艺中产生的啤酒糟具有较高的利用价值,其高值资源化技术是啤酒行业建立循环经济的重要途径之一。在发达国家,由于受到环境保护法的严格制约,啤酒糟的开发利用得到高度重视,一些研究人员利用啤酒糟发酵生产畜类饲料、调味品,从啤酒糟中提取抗氧化类药物及蛋白产品,或者将啤酒糟处理后作为食品添加剂等等,大大提高了啤酒糟的商用价值。美国专利(US Pat.5156877)中提出了将啤酒糟通过机械挤压、筛分、浓相干燥的办法制备高蛋白质产品;美国专利(US Pat.5006337)提出从啤酒糟中提取抗氧化类药物和化妆品制剂;日本和美国的研究者均提出了通过将湿态啤酒糟压碎,制成浆料,过滤,从滤液中分离出高固相,再经干燥制备生物蛋白的方法(CN 1120396,US005156877A)。上述对啤酒糟的利用技术方案可大大提高啤酒糟的商业价值,降低环境污染,但其利用基本上属于单级利用,一方面不能实现完全资源化利用,另一方面某些产品的附加值较低。对于一些高附加值产品因其单级利用,利用后的残渣仍需要进一步处理,有些可能造成二次污染等。
发明内容:
本发明的目的在于克服现有啤酒糟资源再利用单一化的缺点,寻求设计一种啤酒糟梯级化利用方法,该方法以啤酒糟为原料,通过固体发酵开发上游产品纤维素酶,再利用废渣继续开发制备成下游产品活性炭。
为了实现上述目的,本发明以工业生产中的啤酒糟为原料,经脱水干燥后粉碎为35~40目粒状,选取干燥粒状啤酒糟重量比为100份与重量比为10~50份的麦麸混合搅拌均匀,再经灭菌后作为固体发酵培养基;在固体发酵培养基中添加氮源后,按水∶固体发酵培养基=1-3∶1的重量比加水后在无菌条件下,将培养好的接种菌株加至上述固体发酵培养基中,20~30℃恒温静置发酵2~10天后,再经40~60℃干燥24小时,然后研磨粉碎制得粗酶粉;再将粗酶粉经浸提、离心过滤和精制后得纤维素酶;然后再将剩余糟渣经炭化、活化后工艺制备成吸附用粉状活性炭;其炭化条件为氮气保护下,温度为300-600℃,炭化时间30-240分钟;活化条件为温度为800-1000℃,以二氧化碳作为保护气,活化时间30-360分钟。
本发明所述的纤维素酶为液态或固态产品;所述的恒温静置发酵采用固态发酵工艺,其接种菌株为黑曲霉;所述的氮源为硫酸铵、磷酸氢二铵、尿素或蛋白胨。
本发明与现有技术相比,对啤酒糟的资源化利用实现高附加值产品纤维素酶的制备,又实现对一级利用后的残渣的梯级利用,制备活性炭产品;其技术工艺简单,原理安全可靠,生产成本低,资源有效利用率高,制备的产品质量好,应用性强,整个生产过程环保性好。
具体实施方式:
下面通过实施例进一步说明本发明:
实施例1:
本实施例的具体方案中的选用的原料为普通工业啤酒糟,将啤酒糟干燥,粉碎为35-40目,啤酒糟和麸皮重量比例为8∶2作为培养基,水料比为1∶1,在无菌条件下,取1mL黑曲霉孢子悬液加至上述培养基中,27℃恒温静置培养5天,发酵结束后于50℃干燥24h,研磨粉碎,制成粗酶粉;称取上述粗酶粉0.5g,加入25mL浓度为0.2mol/L和pH值为4.6的醋酸缓冲液和2g直径为0.1mm的玻璃珠,室温条件下浸提1h后离心过滤,得粗酶液;所制备纤维素酶的滤纸酶活(FPA)和羧甲基纤维素酶活(CMCA)分别为56.9475nkat和612.5430nkat。
实施例2:
本实施例将啤酒糟干燥,粉碎为35-40目,啤酒糟和麸皮按重量比例为8∶2作为培养基,水料比为3∶1,在无菌条件下,取1mL黑曲霉孢子悬液至上述培养基中,27℃恒温静置培养5天,发酵结束后于50℃干燥24h,研磨粉碎,制成粗酶粉。称取上述粗酶粉0.5g,加入25mL浓度为0.2mol/L和pH值为4.6的醋酸缓冲液和2g直径为0.1mm的玻璃珠,室温浸提1h后离心过滤,得粗酶液;所制备纤维素酶的滤纸酶活(FPA)和羧甲基纤维素酶活(CMCA)分别为33.3712nkat和359.5627nkat。
实施例3:
本实施例将啤酒糟干燥,粉碎为35-40目,啤酒糟和麸皮重量比例为8∶2作为培养基,水料比为1.5∶1,添加(NH4)2SO4为氮源,在无菌条件下,取1mL黑曲霉孢子悬液至上述培养基中,27℃恒温静置培养5天,发酵结束后于50℃干燥24h,研磨粉碎,制成粗酶粉;称取上述粗酶粉0.5g,加入25mL浓度为0.2mol/L和pH值为4.6的醋酸缓冲液和2g直径为0.1mm的玻璃珠,室温浸提1h后离心过滤,得粗酶液;所制备纤维素酶的滤纸酶活(FPA)为104.5932nkat。
实施例4:
本实施例将啤酒糟制备纤维素酶后的糟渣筛选除杂,用质量百分比浓度为15%的酸液进行酸洗,然后用水洗至中性后,再用质量百分比浓度为15%的碱液进行碱洗,然后用水漂洗至中性,洗涤温度为80-100℃,洗涤时间为240分钟;将洗涤后的物料进行漂洗后再在100℃条件下烘干;将经烘干后的物料送入活化炉,在氮气保护下,升温至300℃,进行炭化30分钟;将经炭化处理后的物料继续升温至800℃,通入二氧化碳,进行活化30分钟,活化结束后,在氮气气氛下降至室温,即制得活性炭,其亚甲基蓝脱色力为150mg/g,灰分为3.36%。
实施例5:
本实施例将啤酒糟制备纤维素酶后的糟渣筛选除杂,用质量百分比浓度为10%的酸液进行酸洗,然后用水洗至中性后,再用质量百分比浓度为10%的碱液进行碱洗,然后用水漂洗至中性,洗涤温度为100℃,洗涤时间为120分钟;将洗涤后的物料进行漂洗后再在110℃条件下烘干;将经烘干后的物料送入活化炉,在氮气保护下,升温至600℃,进行炭化60分钟;将经炭化处理后的物料继续升温至1000℃,通入二氧化碳,进行活化60分钟,活化结束后,在氮气气氛下降至室温,即制得活性炭,其亚甲基蓝脱色力为165mg/g,灰分为5.13%。
Claims (3)
1.一种用啤酒糟制备纤维素酶和活性炭的方法,其特征在于以工业生产中的啤酒糟为原料,经脱水干燥后粉碎为35~40目粒状,选取干燥粒状啤酒糟重量比为100份与重量比为10~50份的麦麸混合搅拌均匀,再经灭菌后作为固体发酵培养基;在固体发酵培养基中添加氮源后,按水∶固体发酵培养基=1-3∶1的重量比加水后在无菌条件下,将培养好的接种菌株加至上述固体发酵培养基中,20~30℃恒温静置发酵2~10天后,再经40~60℃干燥24小时,然后研磨粉碎制得粗酶粉;再将粗酶粉经浸提、离心过滤和精制后得纤维素酶;然后再将剩余糟渣经炭化、活化后工艺制备成吸附用粉状活性炭;其炭化条件为氮气保护下,温度为300-600℃,炭化时间30-240分钟;活化条件为温度为800-1000℃,以二氧化碳作为保护气,活化时间30-360分钟。
2.根据权利要求1所述的用啤酒糟制备纤维素酶和活性炭的方法,其特征在于所述的纤维素酶为液态或固态产品;所述的恒温静置发酵采用固态发酵工艺,其接种菌株为黑曲霉;所述的氮源为硫酸铵、磷酸氢二铵、尿素或蛋白胨。
3.根据权利要求1所述的用啤酒糟制备纤维素酶和活性炭的方法,其特征在于取粗酶粉0.5g,加入25mL浓度为0.2mol/L和pH值为4.6的醋酸缓冲液和2g直径为0.1mm的玻璃珠,室温条件下浸提1h后离心过滤,得粗纤维素酶液;其滤纸酶活和羧甲基纤维素酶活分别为56.9475nkat和612.5430nkat。
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