CN103074223B

CN103074223B - 一种用于生物制备纤维素添加剂的复合菌群及其应用

Info

Publication number: CN103074223B
Application number: CN201210343936.5A
Authority: CN
Inventors: 贾平
Original assignee: BEIJING TIAN'AN BIOTECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING TIAN'AN BIOTECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2032-09-17
Also published as: CN103074223A

Abstract

本发明涉及一种用于生物制备纤维素添加剂的复合菌群及其应用。所述复合菌群包含保藏号CGMCC No.5971的芽孢杆菌、CGMCC No.5972的唐山莱茵默氏菌、CGMCC No.5973的鲁氏不动杆菌。所述方法包含步骤：菌液的配置；原料处理；纤维的制备，其包含疏解，生物降解，蒸汽杀菌，纤维的获取，灭菌，研磨。上述方法不污染环境，废液直接转化成有机肥料，达到零排放，零污染。生物处理过程对纤维能起到保护作用，与传统的化学方法相比，生产成本低，经济效益高。既节省能源又环保。

Description

一种用于生物制备纤维素添加剂的复合菌群及其应用

技术领域

本发明涉及一种添加剂用纤维素，尤其涉及一种用于生物制备纤维素添加剂的复合菌群及其应用。

背景技术

纤维素是多糖化合物，是人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素化学与工业始于160多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象，纤维素的主要生理作用是吸附大量水分，增加粪便量，促进肠蠕动，加快粪便的排泄，使致癌物质在肠道内的停留时间缩短，对肠道的不良刺激减少，从而可以预防肠癌发生。现有技术中制备纤维素，多通过化学方法，化学方法生产中产生的废液污染化境，破坏土地，污染空气，而且耗能高，耗电及用水量大。不符合国家节能减排政策。物质不能达到有效循环再利用。化学制剂无法从废液中分离，有机物与化学制剂混合在一起，有机物也无法得到再利用，造成大量损失。

因此，有必要开发生物制纤维素技术，从根本上解决上述污染难题，节能减排，省水，降低生产成本且提高物质的使用率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的化学法制纤维素的上述缺陷，提供一种新的制备纤维素用生物菌。发明人通过长时间的筛选工作，获得了适合用于制备纤维素的能够实现上述发明目的的生物菌。

具体地，本发明提供一种复合菌群，其包含保藏号为CGMCC No.5971的芽孢杆菌（Bacillus sp.）、保藏号为CGMCC No.5972的唐山莱茵默氏菌（Rheinheimera tangshanensis）、保藏号为CGMCC No.5973的鲁氏不动杆菌（Acinetobacter lwoffii）。

所述的复合菌群能够用于制备添加剂用纤维素。

本发明还提供一种制备添加剂用纤维素的方法，其主要包含步骤：

1）菌液的配置：将上述的复合菌群按照下述质量比配置成复合菌水溶液，即为菌液：

芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为2-3:1-2:1-2；

2）原料处理：将木本原料去皮后切片，或将草本原料切成段，将切好的原料放入浸泡池中润胀；

3）纤维的制备，其包含步骤：

疏解：将润胀的原料搓丝和/或挤碾；

生物降解：将疏解后的原料浸泡到配置好的菌液内；

蒸汽杀菌：将上述生物降解后的原料从菌液中捞出、沥水，通入水蒸汽灭菌；

纤维的获取：将灭菌后的原料进行一段粗磨，成为纤维束；将上述一段粗磨进行二段细磨，使纤维束分散成单根纤维；筛选、过滤经过一段粗磨和二段细磨后的浆液中的纤维束，再次磨浆使其制成单根纤维；

灭菌：将上述制得的纤维在温水中浸泡，然后烘干、灭菌；

研磨：将灭菌后的纤维研磨成纤维素，作为添加剂。

其中，步骤1）中形成的菌液的密度为6000万个/ml菌以上。

其中，步骤2）中，切好的木本原料长度为3-4cm，切好的草本原料长度为4-5cm。所述的润胀时间为10-12h。

其中，步骤3）所述的生物降解温度保持在35-40℃，时间32-36小时。疏解后的原料与菌液的质量比为1:6-8。所述的蒸汽灭菌为常压水蒸汽灭菌10-30分钟。

进一步地，步骤2）中浸泡原料后的浸泡液经絮凝、沉淀，上清液回收再利用，沉淀物输入沼气池发酵产生沼气。

本发明提供的生物方法制备纤维素的优点是：1）不污染环境：废液直接转化成有机肥料，达到零排放，零污染。2）生物方法对纤维能起到保护作用，与传统的化学方法相比，本方法能够将全纤维和半纤维都回收，因此提高了得率。3）生物方法在常压下进行木素降解，节能、减排、低碳。4）生产成本低，经济效益高。

本发明的副产品输送到沉淀池絮凝、沉淀，上清液返回二次利用，再作预浸液使用。絮凝物中含有丰富的木质素等多种有机物和N、P、K等植物营养素，絮凝物再与老菌液（多次降解原料粘稠菌液，也含有N、P、K、Fe及微量元素）混合，酸化，然后一同排入沼气发酵池中，生产沼气。将沼渣、沼液与粉碎的锅炉灰混合造粒，制成颗粒有机肥，最后出厂，实现零排放。

本发明通过提供上述的发明人经过长时间的创造劳动获得的生物菌，进一步完善了现有的制备纤维素的技术，降低了反应时间，提高了制得纤维的纯度和得率，使得该技术能在实际生产中大规模地推广应用。本发明应用生物菌在短时间内降解植物体中木质素获得纤维，副产品二次转化成沼气，沼气供煤、气两用锅炉燃烧加热，节省用煤量。最后，沼渣制成有机肥料，形成了一个“物质有机转化”的经济循环新模式，达到无废物排放，也就是零排放。从根本上解决了现有技术中的化学制备纤维的污染难题。节能减排，省水，降低了生产成本，提高了物质的使用率。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的制备添加剂用纤维素的流程图；

图2是根据本发明的另一实施例的制备添加剂用纤维素的流程图。

具体实施方式

实施例1 菌液的配置

本发明中采用的生物菌已于2012年4月6日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC，北京市朝阳区北辰西路1号院3号）保藏，其包含保藏号为CGMCC No.5971的芽孢杆菌（Bacillus sp.）、保藏号为CGMCC No.5972的唐山莱茵默氏菌（Rheinheimeratangshanensis）、保藏号为CGMCC No.5973的鲁氏不动杆菌（Acinetobacterlwoffii）。

将上述的复合菌群按照下述质量比配置成复合菌水溶液，即为菌液：

芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为2-3:1-2:1-2；形成的菌液的密度为6000万个/ml菌以上，备用。

实施例2 从木本原料中制备纤维

以柠条为原料，具体说明采用木本原料时的纤维素制备方法。其余木本原料，例如杨树、柳树的纤维素制备方法可参照该工艺进行。其中采用柠条时，复合菌群按照下述质量比进行配置：芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为3:1:2；采用杨树时，复合菌群按照下述质量比进行配置：芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为2:1:2；采用柳树时，复合菌群按照下述质量比进行配置：芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为3:2:1。

具体请参照图1，纤维素制备方法的流程分为三个阶段：准备阶段、纤维素工段和副产品工段。

（一）准备阶段：1-4

1)-2）：将收割回来的柠条进行皮杆分离。采用风选机或其它机械分离均可。皮杆分离后，将皮输入有机饲料车间加工饲料，脱皮后的杆输入下一程序。

3）将杆在切割机上切段，长度为3-4㎝，斜口为好，以增大渗透面积。

4)将脱皮后的枝段输入浸泡仓或浸泡池中进行洗涤、冷浸，首先将原料外表泥土等杂物洗去，同时进行浸泡，水温为自然温度，时间以浸透、润胀为准，10-12h。经多次浸泡后的液体浑浊后，进行絮凝、沉淀后上清液还可以再次使用。沉淀物输入沼气池发酵，生产沼气。

以上四步可以是间歇式也可以是连动式。

（二）纤维素工段：5-12

5)疏解：将润胀的枝段输入搓丝机或挤碾、揉搓机来改性木段结构，使之松散成木丝状，有利于生物菌渗透，发挥其降解作用。

6)生物降解：将疏解后的原料输入生物菌降解仓或罐中，浸泡在实施例1制备的菌液内，疏解后的原料与菌液的质量比为1:6，温度保持在35-40℃，时间32-36小时。在生物菌的条件下发生降解木素反应，发挥其专一作用。

7)蒸汽杀菌：原料预处理完成后，将原料从菌液中捞出、沥水，输入到蒸汽仓中，通入常压水蒸汽10-30分钟灭菌。下端将原料输入磨浆机。

8)纤维的获取：将灭菌后的原料进行一段粗磨，成为纤维束；将上述一段粗磨进行二段细磨，使纤维束分散成单根纤维；筛选、过滤经过一段粗磨和二段细磨后的浆液中的纤维束，再次磨浆使其制成单根纤维。

9)灭菌：经粗磨和细磨后的纤维，受机械摩擦，大部分打弯、扭曲变形，经温水中浸泡消除磨浆造成的纤维挠曲，使之舒展，然后烘干、灭菌。

10)研磨：将灭菌后的纤维经本领域的技术人员公知的常规技术手段（例如稀碱法）除去木质素后，再次灭菌并研磨成纤维素11），作为食品用或医用或日用化工用添加剂12）。

（三）副产品阶段：A-C

A、3中分离出的柠条皮含有丰富的营养成分，发酵转化成牛、羊饲料。

B、4中经多次浸泡、洗涤的液体浑浊后，经絮凝、沉淀，上清液回收再利用，沉淀物输入沼气池发酵产生沼气，通入煤气两用锅炉做燃料，可起到节能降耗作用。

C、生物有机肥：经沼气池发酵后的沼渣、沼液是丰富的生物有机肥，液体作为农作物追肥和花卉营养液使用，固体造粒做基肥使用，均是绿色肥料。

获得的纤维素的物理性能指标测定结果请详见下表1：

表1

实施例3 从草本原料中制备纤维素

以麦草为原料，具体说明采用草本原料时的纤维素制备方法。其余草本原料，例如稻草、芦苇的纤维素制备方法可参照该工艺进行。

其中采用麦草时，复合菌群按照下述质量比进行配置：芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为3:2:1；采用稻草时，复合菌群按照下述质量比进行配置：芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为2:2:2；采用芦苇时，复合菌群按照下述质量比进行配置：芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为3:1:1。

具体请参照图2，纤维素制备方法的流程分为三个阶段：准备阶段、纤维素工段和副产品工段。

（一）准备阶段：1、4

将麦草切成4-5cm的切段，输入浸泡仓或浸泡池中进行洗涤、冷浸，首先将原料外表泥土等杂物洗去，同时进行浸泡，水温为自然温度，时间以浸透、润胀为准，10-12h。经多次浸泡后的液体浑浊后，进行絮凝、沉淀后上清液还可以再次使用。沉淀物输入沼气池发酵，生产沼气。

（二）纤维素工段：5-12和（三）副产品阶段：A-C同实施例2，其中所使用的生物菌如实施例1在此不再赘述，其中生物降解时，疏解后的原料与菌液的质量比为1:8。

获得的纤维素的物理性能指标测定结果请详见下表2：

表2

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种制备添加剂用纤维素的方法，其特征在于，包含步骤：

1)菌液的配置：将保藏号为CGMCC No.5971的芽孢杆菌(Bacillus sp.)、保藏号为CGMCC No.5972的唐山莱茵默氏菌(Rheinheimera tangshanensis)、保藏号为CGMCC No.5973的鲁氏不动杆菌( Acinetobacter lwoffii)按照下述质量比配置成复合菌水溶液，即为菌液，菌液的密度为6000万个/mL菌以上：

芽孢杆菌：唐山莱茵默氏菌：鲁氏不动杆菌为2-3：1-2：1-2；

2)原料处理：将木本原料去皮后切片，或将草本原料切成段，将切好的原料放入浸泡池中润胀；

3)纤维的制备，其包含步骤：

疏解：将润胀的原料搓丝和/或挤碾；

生物降解：将疏解后的原料浸泡到配置好的菌液内，疏解后的原料与菌液的质量比为1：6-8，生物降解温度保持在35-40℃，时间32-36小时；

灭菌：将上述制得的纤维在温水中浸泡，然后烘干、灭菌；

研磨：将灭菌后的纤维研磨成纤维素，作为添加剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，切好的木本原料长度为3-4cm，切好的草本原料长度为4-5cm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2)所述的润胀时间为10-12h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)所述的蒸汽灭菌为常压水蒸汽灭菌10-30分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中浸泡原料后的浸泡液经絮凝、沉淀，上清液回收再利用，沉淀物输入沼气池发酵产生沼气。