CN105219804A - 一种糖蜜发酵制备微生物絮凝剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种糖蜜发酵制备微生物絮凝剂的方法，包括如下步骤：液体菌种制备，发酵以及产品后处理，发酵以及产品处理；所述制备过程为（1）将糖蜜加入搅拌罐中稀释，加硫酸并加热保温后，加入石灰乳中和，用离心机离心得到糖蜜的澄清液；（2）将澄清液稀释至还原糖蜜浓度为15-30g/L，配制好发酵液加入发酵罐中，高温灭菌，降温；（3）将种子液接种到发酵罐中，发酵，待发酵液残糖含量降至3g/L以下后，发酵结束。其利用糖蜜原料，经除杂澄清后，直接进行微生物絮凝剂发酵，生产方式简便、生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及微生物絮凝剂制备领域，特别涉及一种糖蜜发酵制备微生物絮凝剂的方法。
背景技术
糖蜜是制糖工业的副产品，是一种粘稠、黑褐色、呈半流动的膏体，其中含有大量的可发酵糖类，蔗糖及还原糖占比20%-50%左右。是一种很好的发酵原料。糖蜜含有大量的糖、蛋白质、维生素及矿物质等，是微生物发酵廉价的理想
的复合原料。目前糖蜜主要用来生产饲料、酒精及味精等。但是糖蜜生产酒精及味精会产生大量的废水，对环境造成污染。
现阶段水处理方法中，最常使用的药剂为化学絮凝剂，如聚合氯化铝和聚丙烯酰胺等，化学絮凝剂容易造成对环境的二次污染，化学絮凝剂本身具有一定的生物危害性，并且化学絮凝剂不易降解，水处理之后的污泥更难进行无害化处理。微生物多糖絮凝剂既没有毒性，有容易降解，是现有化学絮凝剂的良好的替代品。
公开号为102586331B的中国发明专利《一种高浓度发酵制备生物絮凝剂的方法》公开了以微球菌DS16液态发酵制备微生物絮凝剂的方法。现有的发酵制备微生物絮凝剂的方法大多数采用以玉米为原料的葡萄糖及相关的糖类做碳源，原料成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，采用廉价的糖蜜为原料解决了微生物制备絮凝剂过程中原料成本高的技术问题。同时后处理采用喷雾干燥，无废水产生，减少了废糖蜜排放所造成的环境污染。
本发明的目的可通过以下技术方案予以实现：
一种糖蜜发酵制备微生物絮凝剂的方法，包括如下步骤：
一、液体菌种的制备
（1）斜面菌种培养：将微球菌DS16菌种接种于斜面培养基上，并于28-30℃下保温培养36h；
所述斜面培养基组成为：牛肉膏3-6g/L，酵母粉8-12g/L，液糖7-12g/L，NaCl3-6g/L，pH=7.0-7.2；
所述微球菌DS16菌种是由山东省医药生物技术研究中心分离并保存的一种产生高效微生物多糖絮凝剂的菌株。
（2）液体菌种培养：在250ml三角瓶装中加入摇瓶培养基50mL，接种一接种环斜面菌种，100-120r/min，28-30℃保温培养12h，得液体菌种。
所述摇瓶培养基组成为：葡萄糖8-12g/L，酵母粉6-12g/L，酵母提取物0.3-0.8g/L，K2HPO43-8g/L，KH2PO42-7g/L，MgSO4·7H2O0.3-0.9g/L，pH=7。
二、发酵
（1）糖蜜的前处理：①、稀释：称取糖蜜的原糖液加入1.5~2.0倍的水，将糖蜜稀释至16~17波美度，每批次糖蜜原液质量均有波动，稀释水量根据现场用波美度计测定的数据为准；②、酸化：将上述稀糖蜜倒入搅拌罐中，加入浓硫酸及浓磷酸调整酸度，pH4.0至4.5，进行酸化；③、通风：通蒸汽加热煮沸稀糖液，加热促使胶体蛋白凝固，便于沉淀离心。加热煮沸后，保温90℃，同时通入进罐空气1h，驱除有害气体及挥发性物质；④、加碱中和：向稀糖液中加入石灰乳调pH至5.0~5.5（石灰乳由氧化钙加水配得，现用现配）；⑤、离心澄清：用高速离心机离心除去糖蜜中的杂质，取清液。
（2）将上述步骤（1）中糖蜜清液稀释至还原糖蜜浓度为15-30g/L，并按照下列浓度加入尿素0.5-1.0g/L，(NH4)2SO42-4g/L，酵母粉0.1-0.5g/L，K2HPO43-8g/L，KH2PO42-7g/L，MgSO4·7H2O0.1-0.5g/L，MnCl2·5H2O0.05g/L，调节pH=7，配制发酵液加入发酵罐中，通入121℃高温蒸汽，保温30min，降温至20-40℃。
（3）将上述液体菌种接种到发酵罐中后，在罐压为0.01-0.03Mpa、无菌空气通风比1∶0.25-0.5(V/V)，搅拌转速90-150r/min，温度为20-30℃的条件下，培养18-24h，待发酵液残糖含量降至3g/L以下后，发酵结束。
三、产品后处理：
（1）发酵液预处理，用氢氧化钠溶液(其浓度优选为重量百分比为5-15％)调节发酵液pH为6.0-7.5，经0.1-1um的除菌过滤器除菌后得除菌液。
（2）将上述步骤（1）中除菌液在进风温度：150-155℃；出风温度75-80℃下经离心喷雾干燥塔干燥至水分小于5％；
（3）将喷雾干燥后的产品过80目筛后装入铝塑袋中，用真空包装机抽真空包装，获得最终产品。
本发明利用蔗糖生产的废料糖蜜为原料，经除杂澄清处理后，直接进行微生物絮凝剂发酵，生产方式简便、生产成本大大降低。
本发明制备的产品是一种高效的微生物多糖絮凝剂，无毒无害可降解，没有二次污染，可以有效的替代现有的有明显缺陷的无机絮凝剂和有机絮凝剂。产品絮凝活性高，能够有效的去除生活污水、工业污水及地表水等水体中的COD、SS等有害物质。微生物多糖絮凝剂对0.4%的高岭土悬液5min沉降效率可达98%；单一利用本产品对污水处理厂原水进行絮凝处理COD去除效率达82%，对SS去除效率可达90%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，
实施例1：
一、液体菌种制备
（1）斜面菌种的培养：将DS16菌种接种于斜面培养基，并于28℃下保温培养36h。
所述斜面培养基组成为牛肉膏3g/L，酵母粉8g/L，液糖7g/L，NaCl3g/L，pH=7.0。
（2）液体菌种培养：在250mL三角瓶中装摇瓶培养基50mL，接种一接种环斜面菌种，在100r/min，28℃条件下，保温培养12h，得到液体菌种。
所述摇瓶培养基组成为葡萄糖8g/L，酵母粉6g/L，酵母提取物0.3g/L，K2HPO43g/L，KH2PO42g/L，MgSO4·7H2O0.3g/L，pH=7。
二、发酵
（1）糖蜜的前处理：①、稀释：称取糖蜜的原糖液加入1.5~2.0倍的水，将糖蜜稀释至16波美度，每批次糖蜜原液质量均有波动，稀释水量根据现场用波美度计测定的数据为准；②、酸化：将上述稀糖蜜倒入搅拌罐中，加入浓硫酸及浓磷酸调整酸度，pH4.0，进行酸化；③、通风：通蒸汽加热煮沸稀糖液，加热促使胶体蛋白凝固，便于沉淀离心。加热煮沸后，保温90℃，同时通入进罐空气1h，驱除有害气体及挥发性物质；④、加碱中和：向稀糖液中加入石灰乳调pH至5.0（石灰乳由氧化钙加水配得，现用现配）；⑤、离心澄清：用高速离心机离心除去糖蜜中的杂质，取清液。
（2）将上述（1）中澄清液稀释至还原糖蜜浓度15g/L，并加入尿素0.5g/L，(NH4)2SO43g/L，酵母粉0.1g/L，K2HPO43g/L，KH2PO42g/L，MgSO4·7H2O0.1g/L，MnCl2·5H2O0.05g/L，调节pH=7，配制发酵液加入发酵罐中，通入高温蒸汽121℃，保温30min，降温至20℃备用。
（3）将上述液体菌种接入发酵罐中，控制的培养条件：罐压为0.01Mpa、无菌空气通风比1∶0.25(V/V)，搅拌转速90r/min，温度为30℃，培养时间18h。待发酵液残糖含量降至3g/L以下后，发酵结束。
三、产品后处理
（1）发酵液预处理，将发酵液以氢氧化钠溶液(其浓度优选为重量百分比为5％)调节预处理发酵液pH=7.5。经0.1-1um的除菌过滤器除菌后得除菌液。
（2）将上述步骤（1）中除菌液在进风温度：155℃；出风温度75℃下经离心喷雾干燥塔干燥至水分小于5％；
（3）将喷雾干燥后的产品过80目筛后装入铝塑袋中，用真空包装机抽真空包装，获得最终产品。
实施例2
一、液体菌种制备
斜面菌种的培养：将DS16菌种接种于斜面，并于30℃下保温培养36h；
所述斜面培养基组成为牛肉膏6g/L，酵母粉12g/L，液糖12g/L，NaCl6g/L，pH=7.2；
液体菌种的培养：在250mL三角瓶中装摇瓶培养基50mL，接种一接种环斜面菌种，于120r/min，30℃下保温培养12h；
所述摇瓶培养基组成为葡萄糖10g/L，酵母粉12g/L，酵母提取物0.8g/L，K2HPO48g/L，KH2PO47g/L，MgSO4·7H2O0.9g/L，pH=7；
二、发酵
（1）1）糖蜜的前处理：①、稀释：称取糖蜜的原糖液加入1.5~2.0倍的水，将糖蜜稀释至17波美度，每批次糖蜜原液质量均有波动，稀释水量根据现场用波美度计测定的数据为准；②、酸化：将上述稀糖蜜倒入搅拌罐中，加入浓硫酸及浓磷酸调整酸度，pH4.5，进行酸化；③、通风：通蒸汽加热煮沸稀糖液，加热促使胶体蛋白凝固，便于沉淀离心。加热煮沸后，保温90℃，同时通入进罐空气1h，驱除有害气体及挥发性物质；④、加碱中和：向稀糖液中加入石灰乳调pH至5.5（石灰乳由氧化钙加水配得，现用现配）；⑤、离心澄清：用高速离心机离心除去糖蜜中的杂质，取清液。
（2）将上述（1）中澄清液稀释至还原糖蜜浓度30g/L，并加入尿素1.0g/L，(NH4)2SO44g/L，酵母粉0.5g/L，K2HPO48g/L，KH2PO47g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，MnCl2·5H2O0.05g/L，调节pH=7，配制好发酵液加入发酵罐中，通入高温蒸汽121℃，保温30min。降温至40℃备用。
（3）将上述液体菌种接入发酵罐中后，控制的培养条件：罐压0.03Mpa、无菌空气通风比1∶0.45(V/V)，搅拌转速150r/min，温度为30℃，培养时间24h。待发酵液残糖含量降至3g/L以下后，发酵结束。
三、产品后处理：
（1）用氢氧化钠溶液(其浓度优选为重量百分比为15％)调节发酵液pH为7.0，然后经0.1-1um的除菌过滤器除菌后得除菌液。
（2）将上述步骤（1）中除菌液在进风温度：150℃；出风温度80℃下经离心喷雾干燥塔干燥至水分小于5％；
（3）将喷雾干燥后的产品过80目筛后装入铝塑袋中，用真空包装机抽真空包装，获得最终产品。
对实施例1-2制备的微生物多糖絮凝剂絮凝效果进行测定，结果表明：该方法生产的絮凝剂对0.4%的高岭土悬液5min沉降效率可达98%；单一利用本产品对污水处理厂原水进行絮凝处理COD去除效率达82%，对SS去除效率可达90%。
Claims (4)
1.一种糖蜜发酵制备微生物絮凝剂的方法，其特征在于，包括液体菌种制备，发酵以及产品后处理，所述发酵包括如下步骤：
（1）糖蜜的前处理：①、稀释：称取糖蜜的原糖液加入1.5~2.0倍的水，将糖蜜稀释至16~17波美度，每批次糖蜜原液质量均有波动，稀释水量根据现场用波美度计测定的数据为准；②、酸化：将上述稀糖蜜倒入搅拌罐中，加入浓硫酸及浓磷酸调整酸度，pH4.0至4.5，进行酸化；③、通风：通蒸汽加热煮沸稀糖液，加热促使胶体蛋白凝固，便于沉淀离心；加热煮沸后，保温90℃，同时通入进罐空气1h，驱除有害气体及挥发性物质；④、加碱中和：向稀糖液中加入石灰乳调pH至5.0~5.5（石灰乳由氧化钙加水配得，现用现配）；⑤、离心澄清：用高速离心机离心除去糖蜜中的杂质，取清液；
（2）将上述（1）中糖蜜澄清液稀释至还原糖蜜浓度为15-30g/L，并加入尿素0.5-1.0g/L，(NH4)2SO42-4g/L，酵母粉0.1-0.5g/L，K2HPO43-8g/L，KH2PO42-7g/L，MgSO4·7H2O0.1-0.5g/L，MnCl2·5H2O0.05g/L，调节pH=7，配制好发酵液加入发酵罐中，通入高温蒸汽121℃，保温30min，降温至20-40℃；
（3）将种子液接种到发酵罐中，在罐压为0.01-0.03Mpa、无菌空气通风比1∶0.25-0.5(V/V)，搅拌转速90-150r/min，温度为20-30℃的条件下，培养18-24h，待发酵液残糖含量降至3g/L以下后，发酵结束。
2.根据权利要求1所述的糖蜜发酵制备微生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述发酵过程步骤（1）所述酸为硫酸，碱为石灰乳。
3.根据权利要求2所述的糖蜜发酵制备微生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述产品后处理包括如下步骤：
（1）加入氢氧化钠溶液调节发酵液pH为6.0-7.5；经0.1-1um的除菌过滤器除菌后得除菌液；
（2）将上述步骤（1）中除菌液在进风温度：150-155℃；出风温度75-80℃下经离心喷雾干燥塔干燥至水分小于5％；
（3）将喷雾干燥后的产品装入铝塑袋中，用真空包装机抽真空包装，获得最终产品。
4.根据权利要求3所述的糖蜜发酵制备微生物絮凝剂的方法，其特征在于，所述液体菌种制备包括如下步骤：
（1）斜面菌种培养：将微球菌DS16菌种接种于斜面培养基上，并于28-30℃下保温培养36h；所述斜面培养基组成为：牛肉膏3-6g/L，酵母粉8-12g/L，液糖7-12g/L，NaCl3-6g/L，pH=7.0-7.2；
（2）液体菌种培养：在250ml三角瓶装中加入摇瓶培养基50mL，接种一接种环斜面菌种，100-120r/min，28-30℃保温培养12h，得液体菌种；所述摇瓶培养基组成为：葡萄糖8-12g/L，酵母粉6-12g/L，酵母提取物0.3-0.8g/L，K2HPO43-8g/L，KH2PO42-7g/L，MgSO4·7H2O0.3-0.9g/L，pH=7。
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