CN102876763A - 动物生化制品废渣废液综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及动物生化制品废渣废液综合利用方法，属于生物技术领域。工艺步骤包括：废渣废液的酶解；酶解液袋滤过滤，得滤渣、滤液；滤液以微滤膜过滤，得浓缩液与透过液；透过液纳滤浓缩，得浓缩液与透过液；透过液再次纳滤浓缩，得浓缩液与透过滤液；透过液采用反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；浓缩液与袋滤的滤渣合并，微滤及第一次纳滤的浓缩液合并，分别经微波真空干燥得到饲用动物蛋白质粗品及食用动物蛋白质粗品；将第二次纳滤的浓缩液进行冷冻干燥，得到药用多肽粗品。本发明工艺简单、生产成本低、各级产品质量好，提高了动物生化制品中废渣废液的综合利用水平，解决了环境污染和高值化利用问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种动物生化制品废渣废液综合利用方法，尤其是肝素钠、硫酸软骨素和SOD等动物生化制品生产中产生的废渣废液，属于生物技术领域。
背景技术
目前关于动物生化制品废渣废液的利用水平低下，主要涉及猪小肠和肺生产肝素钠的废液，以及硫酸软骨素的生产废液。有报道的这类废液基本按如下方式进行处理：如专利申请“从猪肺中提取肝素钠并联产多肽蛋白粉的工艺（公开号CN102295711A）”，以及“利用生产肝素钠残液制备肠膜蛋白粉的工艺（公开号CN102178050A）”，废液均是经过滤和超滤浓缩后，不酶解，喷雾干燥得到蛋白粉。“以禽类骨架为原料加工硫酸软骨素和蛋白粉的联产方法（公开号CN102453108A）”，废液则是经低温真空浓缩后直接喷雾干燥得到蛋白粉。“胶原蛋白和硫酸软骨素的联产工艺（公开号CN101063161）”，废液经加热浓缩后直接喷雾干燥得到蛋白粉。而大多数生产厂家却是未经任何处理和利用直接将废液排放；同时，大多数生产厂家对于废渣未利用处理及其他动物生化制品中废液的回收利用也基本未见报道。因此造成目前的动物生化制品生产成本高、经济效益差，既浪费资源、又严重污染环境。
目前虽然有少数生产厂家对动物生化制品废渣废液进行利用处理的报道，但就现有的工艺而言，却存在下述缺陷：
1、蛋白粉生产工艺采用真空浓缩需要加热，喷雾干燥固形物含量要求高、需要专门的设备，易粘壁堵塞、能耗高、生产时间长。
2、对动物生化制品提取后的废弃物，都只是单一的蛋白粉生产利用，工艺落后、产品单一、附加值低。
3、未对废液进行分级处理，只回收了大分子蛋白质，却排放了最有价值的小分子蛋白肽，利用率低、经济效益差。
4、经处理后的排放废水中仍含有大量的小分子蛋白质、氯化钠等有机物，不符合水循环使用要求，污染环境，同时也未实现终水回用，浪费水资源。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种动物生化制品废渣废液综合利用方法。该方法能有效提高有效活性成分溶出率，并得到不同级分的蛋白质和多肽，能耗低、产品质量好，实现了终水回用零排放，同时生产成本低。最终达到畜禽屠宰废弃物深加工综合利用与经济、社会和环保效益的最大化。
本发明是通过实施如下的技术方案来实现本发明目的。
动物生化制品废渣废液综合利用方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
第一步：采用生物酶制剂催化水解动物生化制品生产过程中产生的废渣废液，得到酶解液；生物酶制剂按重量百分比的加入量为0.04%-0.15%，酶解时间2-6小时，温度30℃-70℃。
所述废渣废液主要为肝素钠、硫酸软骨素和/或SOD等动物生化制品生产中产生的废渣废液。
所述生物酶制剂为胰蛋白酶。
第二步：将第一步的酶解液用80目-200目的袋滤过滤，分别收集滤渣、滤液；其中，滤渣为80目以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为3-6%，滤液进行后续的微滤加工处理。
第三步：将第二步收集的滤液采用0.03μm -0.8μm微滤膜进行微滤浓縮，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为0.03μm 以上的蛋白质粗品；透过液进行后续的纳滤加工处理。
第四步：将第三步收集的透过液采用1000Da-2000Da的纳滤膜进行纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为1000Da以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为20-28%；透过液进行后续的多肽提取处理。
第五步：将第四步收集的透过液采用100Da-1000Da的纳滤膜再次纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过滤液；其中，浓缩液为100Da以上的小分子多肽粗品，其小分子多肽含量为10-16%；透过液进行后续的反渗透水处理。
第六步：将第五步收集的透过液采用单级反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为100Da以下的蛋白质和盐的混合物，并与第二步80目以上的蛋白质粗品合并；透过液为纯净水，循环用于车间器具、地板清洗，实现生化制品生产终水回用、零排放无污染的目标。
第七步：分别将第二步与第六步合并后的混合物，经微波真空干燥得到饲用动物蛋白质粗品；将第三步和第四步得到的浓缩液合并，经微波真空干燥得到食用动物蛋白质粗品；将第五步得到的小分子多肽进行冷冻干燥，得到药用多肽粗品。
所述微波真空干燥的时间为4min-20min，温度为40℃-60℃。
所述冷冻干燥的时间为24-48h，温度为40℃-50℃。
所述三种粗品可以作为中间体销售，也可以再经过精制加工处理后，分别得到供饲料用的添加剂、用于功能食品的食品原料和用于生物制药的生化制品。
本发明突出的技术效果表现在：
1、本发明将动物生化制品中产生的废渣废液集中回收，采用自制生物酶解技术，进一步水解提高有效活性成分溶出率；解决利用率低、工艺落后、产品单一问题。
2、本发明结合现代膜技术，采用袋滤、微滤和纳滤与反渗透过滤设备对酶解液进行分级过滤分离，分别得到不同级分的蛋白质和多肽；解决以往真空浓缩时间长，能耗高、附加值低等问题。
3、本发明采用微波真空与冷冻干燥蛋白质和多肽替代喷雾干燥，解决后者固形物含量要求高、需要专门设备，易粘壁堵塞等问题。该工艺简单、时间短、能耗低、产品质量好。
4、本发明运用现代反渗透技术设备，对提取不同级分蛋白质和多肽产品后的废水进行脱氯和净化处理，收集纯净水循环用于原料、车间器具、地板清洗等生化产品制备用水；节约了水资源，实现了终水回用零排放，达到了环境友好、清洁生产、绿色制造要求。
5、本发明工艺简单、绿色制造，生产成本低、各级产品质量好，提高了动物生化制品中废渣废液的综合利用水平，解决了环境污染和高值化利用问题，实现了畜禽废弃物深加工综合利用与经济、社会和环保效益的最大化。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图
具体实施方式
实施例1
肝素钠、硫酸软骨素和SOD动物生化制品生产中废渣废液综合利用方法：包括如下工艺步骤：
第一步：采用胰蛋白酶催化水解动物生化制品生产过程中产生的废渣废液，得到酶解液；胰蛋白酶按重量百分比的加入量为0.10%，酶解时间5小时，温度50℃。
第二步：将第一步的酶解液用100目的袋滤过滤，分别收集滤渣、滤液；其中，滤渣为100目以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为5%；滤液进行后续的微滤加工处理。
第三步：将第二步收集的滤液采用0.05μm微滤膜进行微滤浓縮，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为0.05μm 以上的蛋白质粗品；透过液进行后续的纳滤加工处理。
第四步：将第三步收集的透过液采用1000Da的纳滤膜进行纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为1000Da以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为25%；透过液进行后续的多肽提取处理。
第五步：将第四步收集的透过液采用100Da的纳滤膜再次纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过滤液；其中，浓缩液为100Da以上的小分子多肽粗品，其小分子多肽含量为12%；透过液进行后续的反渗透水处理。
第六步：将第五步收集的透过液采用单级反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为100Da以下的蛋白质和盐的混合物，并与第二步100目以上的蛋白质粗品合并；透过液为纯净水，循环用于车间器具、地板清洗，实现生化制品生产终水回用、零排放无污染的目标。
第七步：分别将第二步与第六步合并后的混合物，于50℃下微波真空干燥10min得到饲用动物蛋白质粗品；将第三步和第四步得到的浓缩液合并，于60℃下微波真空干燥8min得到食用动物蛋白质粗品；将第五步得到的小分子多肽于50℃下冷冻干燥30h，得到药用多肽粗品。
所述三种粗品可以作为中间体销售，也可以再经过精制加工处理后，分别得到供饲料用的添加剂、用于功能食品的食品原料和用于生物制药的生化制品。
实施例2
肝素钠、硫酸软骨素和SOD动物生化制品生产中废渣废液综合利用方法：包括如下工艺步骤：
第一步：采用胰蛋白酶催化水解动物生化制品生产过程中产生的废渣废液，得到酶解液；胰蛋白酶按重量百分比的加入量为0.15%，酶解时间3小时，温度30℃。
第二步：将第一步的酶解液用80目的袋滤过滤，分别收集滤渣、滤液；其中，滤渣为80目以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为6%；滤液进行后续的微滤加工处理。
第三步：将第二步收集的滤液采用0.8μm微滤膜进行微滤浓縮，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为0.8μm 以上的蛋白质粗品；透过液进行后续的纳滤加工处理。
第四步：将第三步收集的透过液采用1500Da的纳滤膜进行纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为1500Da以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为28%；透过液进行后续的多肽提取处理。
第五步：将第四步收集的透过液采用900Da的纳滤膜再次纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过滤液；其中，浓缩液为900Da以上的小分子多肽粗品，其小分子多肽含量为10%；透过液进行后续的反渗透水处理。
第六步：将第五步收集的透过液采用单级反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为900Da以下的蛋白质和盐的混合物，并与第二步80目以上的蛋白质粗品合并；透过液为纯净水，循环用于车间器具、地板清洗，实现生化制品生产终水回用、零排放无污染的目标。
第七步：分别将第二步与第六步合并后的混合物，于40℃下微波真空干燥20min得到饲用动物蛋白质粗品；将第三步和第四步得到的浓缩液合并，于50℃下微波真空干燥5min得到食用动物蛋白质粗品；将第五步得到的小分子多肽于40℃下冷冻干燥48h，得到药用多肽粗品。
所述三种粗品可以作为中间体销售，也可以再经过精制加工处理后，分别得到供饲料用的添加剂、用于功能食品的食品原料和用于生物制药的生化制品。
实施例3
肝素钠、硫酸软骨素和SOD动物生化制品生产中废渣废液综合利用方法：包括如下工艺步骤：
第一步：采用胰蛋白酶催化水解动物生化制品生产中的废渣废液，得到酶解液；胰蛋白酶按重量百分比的加入量为0.04%，酶解时间6小时，温度70℃。
第二步：将第一步的酶解液用200目的袋滤过滤，分别收集滤渣、滤液；其中，滤渣为200目以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为3%；滤液进行后续的微滤加工处理。
第三步：将第二步收集的滤液采用0.1μm微滤膜进行微滤浓縮，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为0.1μm 以上的蛋白质粗品；透过液进行后续的纳滤加工处理。
第四步：将第三步收集的透过液采用2000Da的纳滤膜进行纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为2000Da以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为20%；透过液进行后续的多肽提取处理。
第五步：将第四步收集的透过液采用900Da的纳滤膜再次纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过滤液；其中，浓缩液为900Da以上的小分子多肽粗品，其小分子多肽含量为16%；透过液进行后续的反渗透水处理。
第六步：将第五步收集的透过液采用单级反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为900Da以下的蛋白质和盐的混合物，并与第二步200目以上的蛋白质粗品合并；透过液为纯净水，循环用于车间器具、地板清洗，实现生化制品生产终水回用、零排放无污染的目标。
第七步：分别将第二步与第六步合并后的混合物，于50℃下微波真空干燥4min得到饲用动物蛋白质粗品；将第三步和第四步得到的浓缩液合并，于50℃下微波真空干燥15min得到食用动物蛋白质粗品；将第五步得到的小分子多肽于45℃下冷冻干燥40h，得到药用多肽粗品。
所述三种粗品可以作为中间体销售，也可以再经过精制加工处理后，分别得到供饲料用的添加剂、用于功能食品的食品原料和用于生物制药的生化制品。
实施例4
肝素钠生产中废渣废液综合利用方法：包括如下工艺步骤：
第一步：采用胰蛋白酶催化水解肝素钠生产中的废渣废液，得到酶解液；胰蛋白酶按重量百分比的加入量为0.08%，酶解时间4小时，温度40℃。
第二步：将第一步的酶解液用120目的袋滤过滤，分别收集滤渣、滤液；其中，滤渣为120目以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为4.5%；滤液进行后续的微滤加工处理。
第三步：将第二步收集的滤液采用0.3μm微滤膜进行微滤浓縮，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为0.3μm 以上的蛋白质粗品；透过液进行后续的纳滤加工处理。
第四步：将第三步收集的透过液采用1200Da的纳滤膜进行纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为1200Da以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为23%；透过液进行后续的多肽提取处理。
第五步：将第四步收集的透过液采用200Da的纳滤膜再次纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过滤液；其中，浓缩液为200Da以上的小分子多肽粗品，其小分子多肽含量为14%；透过液进行后续的反渗透水处理。
第六步：将第五步收集的透过液采用单级反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为200Da以下的蛋白质和盐的混合物，并与第二步120目以上的蛋白质粗品合并；透过液为纯净水，循环用于车间器具、地板清洗，实现生化制品生产终水回用、零排放无污染的目标。
第七步：分别将第二步与第六步合并后的混合物，于50℃下微波真空干燥15min得到饲用动物蛋白质粗品；将第三步和第四步得到的浓缩液合并，于50℃下微波真空干燥5min得到食用动物蛋白质粗品；将第五步得到的小分子多肽于40℃下冷冻干燥30h，得到药用多肽粗品。
所述三种粗品可以作为中间体销售，也可以再经过精制加工处理后，分别得到供饲料用的添加剂、用于功能食品的食品原料和用于生物制药的生化制品。
实施例5
硫酸软骨素生产中废渣废液综合利用方法：包括如下工艺步骤：
第一步：采用胰蛋白酶催化水解硫酸软骨素生产中的废渣废液，得到酶解液；胰蛋白酶按重量百分比的加入量为0.12%，酶解时间2小时，温度60℃。
第二步：将第一步的酶解液用150目的袋滤过滤，分别收集滤渣、滤液；其中，滤渣为150目以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为5.5%；滤液进行后续的微滤加工处理。
第三步：将第二步收集的滤液采用0.5μm微滤膜进行微滤浓縮，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为0.5μm 以上的蛋白质粗品；透过液进行后续的纳滤加工处理。
第四步：将第三步收集的透过液采用1600Da的纳滤膜进行纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为1600Da以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为26%；透过液进行后续的多肽提取处理。
第五步：将第四步收集的透过液采用600Da的纳滤膜再次纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过滤液；其中，浓缩液为600Da以上的小分子多肽粗品，其小分子多肽含量为13%；透过液进行后续的反渗透水处理。
第六步：将第五步收集的透过液采用单级反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为600Da以下的蛋白质和盐的混合物，并与第二步150目以上的蛋白质粗品合并；透过液为纯净水，循环用于车间器具、地板清洗，实现生化制品生产终水回用、零排放无污染的目标。
第七步：分别将第二步与第六步合并后的混合物，于45℃下微波真空干燥18min得到饲用动物蛋白质粗品；将第三步和第四步得到的浓缩液合并，于50℃下微波真空干燥10min得到食用动物蛋白质粗品；将第五步得到的小分子多肽于50℃下冷冻干燥35h，得到药用多肽粗品。
所述三种粗品可以作为中间体销售，也可以再经过精制加工处理后，分别得到供饲料用的添加剂、用于功能食品的食品原料和用于生物制药的生化制品。
实施例6
SOD生产中废渣废液综合利用方法：包括如下工艺步骤：
第一步：采用胰蛋白酶催化水解SOD生产中的废渣废液，得到酶解液；胰蛋白酶按重量百分比的加入量为0.08%，酶解时间5小时，温度45℃。
第二步：将第一步的酶解液用180目的袋滤过滤，分别收集滤渣、滤液；其中，滤渣为180目以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为3.5%；滤液进行后续的微滤加工处理。
第三步：将第二步收集的滤液采用0.2μm微滤膜进行微滤浓縮，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为0.2μm 以上的蛋白质粗品；透过液进行后续的纳滤加工处理。
第四步：将第三步收集的透过液采用1000Da的纳滤膜进行纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为1000Da以上的蛋白质粗品，其蛋白质含量为26%；透过液进行后续的多肽提取处理。
第五步：将第四步收集的透过液采用300Da的纳滤膜再次纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过滤液；其中，浓缩液为300Da以上的小分子多肽粗品，其小分子多肽含量为12.5%；透过液进行后续的反渗透水处理。
第六步：将第五步收集的透过液采用单级反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为300Da以下的蛋白质和盐的混合物，并与第二步180目以上的蛋白质粗品合并；透过液为纯净水，循环用于车间器具、地板清洗，实现生化制品生产终水回用、零排放无污染的目标。
第七步：分别将第二步与第六步合并后的混合物，于60℃下微波真空干燥5min得到饲用动物蛋白质粗品；将第三步和第四步得到的浓缩液合并，于60℃下微波真空干燥17min得到食用动物蛋白质粗品；将第五步得到的小分子多肽于40℃下冷冻干燥45h，得到药用多肽粗品。
所述三种粗品可以作为中间体销售，也可以再经过精制加工处理后，分别得到供饲料用的添加剂、用于功能食品的食品原料和用于生物制药的生化制品。
Claims (7)
1.动物生化制品废渣废液综合利用方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
第一步：采用生物酶制剂催化水解动物生化制品生产过程中产生的废渣废液，得到酶解液；生物酶制剂按重量百分比的加入量为0.04%-0.15%，酶解时间2-6小时，温度30℃-70℃；
第二步：将第一步的酶解液用80目-200目的袋滤过滤，分别收集滤渣、滤液；其中，滤渣为80目以上的蛋白质粗品，滤液进行后续的微滤加工处理；
第三步：将第二步收集的滤液采用0.03μm -0.8μm微滤膜进行微滤浓縮，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为0.03μm 以上的蛋白质粗品，透过液进行后续的纳滤加工处理；
第四步：将第三步收集的透过液采用1000Da-2000Da的纳滤膜进行纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为1000Da以上的蛋白质粗品，透过液进行后续的多肽提取处理。
2.第五步：将第四步收集的透过液采用100Da-1000Da的纳滤膜再次纳滤浓缩，分别收集浓缩液与透过滤液；其中，浓缩液为100Da以上的小分子多肽粗品，透过液进行后续的反渗透水处理；
第六步：将第五步收集的透过液采用单级反渗透技术进行脱氯、净化处理，分别收集浓缩液与透过液；其中，浓缩液为100Da以下的蛋白质和盐的混合物，并与第二步80目以上的蛋白质粗品合并；透过液为纯净水，循环用于车间器具、地板清洗，实现生化制品生产终水回用、零排放无污染的目标；
第七步：分别将第二步与第六步合并后的混合物，经微波真空干燥得到饲用动物蛋白质粗品；将第三步和第四步得到的浓缩液合并，经微波真空干燥得到食用动物蛋白质粗品；将第五步得到的小分子多肽进行冷冻干燥，得到药用多肽粗品。
3.如权利要求1所述的动物生化制品废渣废液综合利用方法，其特征在于：所述废渣废液主要为肝素钠、硫酸软骨素和/或SOD动物生化制品生产中产生的废渣废液。
4.如权利要求1所述的动物生化制品废渣废液综合利用方法，其特征在于：第一步中所述的生物酶制剂为胰蛋白酶。
5.如权利要求1所述的动物生化制品废渣废液综合利用方法，其特征在于：第七步中所述的微波真空干燥的时间为4min-20min，温度为40℃-60℃。
6.如权利要求1所述的动物生化制品废渣废液综合利用方法，其特征在于：第七步中所述的冷冻干燥的时间为24-48h，温度为40℃-50℃。
7.如权利要求1所述的动物生化制品废渣废液综合利用方法，其特征在于：第七步中所述三种粗品作为中间体销售，或者再经过精制加工处理后，分别得到供饲料用的添加剂、用于功能食品的食品原料和用于生物制药的生化制品。
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