CN105537251A

CN105537251A - 一种抗生素菌渣的处理方法及其应用

Info

Publication number: CN105537251A
Application number: CN201610130789.1A
Authority: CN
Inventors: 刘惠玲; 蔡辰
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2016-05-04

Abstract

一种抗生素菌渣的处理方法及其应用，它涉及一种抗生素菌渣的处理方法及其应用。本本发明要解决现有的菌渣处理方法存在周期长，处理后尚存环境风险等问题。该方法包括以下步骤：1)将新鲜菌渣置于反应罐中，控制含水量在85-95％之间，搅拌混合均匀；2)将含有菌渣的反应罐放入微波反应器中，利用微波功率为100-900W的微波发生器将其加热至100℃，并保持10分钟；3)反应完成后的抗生素菌渣进行离心分离，将得到的菌渣沉淀烘干。采用本方法可以快速去除菌渣中的抗生素残留，实现菌渣的无害化处理并回收。

Description

一种抗生素菌渣的处理方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种抗生素菌渣的处理方法及其应用。

背景技术

生物制药厂在生物法制取抗生素原料药的同时会有大量的抗生素菌渣产生。一般情况下，菌渣中含有菌丝体、抗生素残留以及培养基底物等营养成分，其蛋白质和碳水化合物的成分分别为40％和20％左右，具有巨大的应用价值。

尽管菌渣曾作为饲料的原料，但随着人们环境意识的增强，国家已经菌渣列为危险废物名录，且必须采取无害化处理或安全处置等措施。因此急需开发一种新的处理方法来解决抗生素菌渣的无害化处理难题，并实现干菌渣的回收利用。

目前，国内外对抗生素菌渣的处置方法主要有生物法。生物法是指，以菌渣为生物利用底物，通过投加接种菌种使抗生素菌渣被微生物利用，以实现减量化和资源化的目的。但抗生素菌渣若直接采用生物法，对菌渣的减量化效率低且处理后的菌渣由于抗生素的残留仍然存在耐药性和抗生素无法降解或降解不完全等风险。

可见，物理化学法处理/预处理抗生素菌渣更为合理和安全。目前已有研究采用碱热法预处理链霉素菌渣，而后采用厌氧消化的生物方法对菌渣进一步处理。但此方法并没有考察菌渣中的链霉素残余量的变化情况，无法确定碱热预处理是否对菌渣中残余的链霉素实现了有效的去除。除此以外，抗生素的水热处理法也有报道，同时可以几乎去除抗生素的残留，但其操作前需加入大量水与菌渣混合导致处理量加大，并且高温高压的操作条件对设备要求较高，产生大量的能耗、经济性差。总体上菌渣中的营养成分并没有得到充分的利用。

发明内容

本发明要解决现有的菌渣处理方法存在周期长，处理后尚存环境风险等问题，并可为企业解决菌渣处理处置等亟待解决的难题，减少处理费用，同时菌渣的资源化可以为企业带来潜在的经济效益。

本发明的一种抗生素菌渣的处理方法，它是按照以下步骤进行的：

一、将新鲜抗生素菌渣置于反应罐中，控制含水量至85～95％，搅拌混合均匀；

二、将装有抗生素菌渣的反应罐放入微波反应器中，控制微波发生器的微波功率至100～900W，将抗生素菌渣加热至100℃，并保持10～15min；

三、将步骤二加热完后的抗生素菌渣进行离心分离，将得到的菌渣沉淀烘干，即完成所述的抗生素菌渣的处理。

本发明的一种抗生素菌渣的的应用，采用本发明的方法处理后的抗生素菌渣用于制备饲料或肥料。所述的肥料为有机肥料。

本发明包含以下有益效果：

本发明一种抗生素菌渣的处理方法的工作原理为：能产生偶极矩的物质如水分子、抗生素、蛋白质等吸收微波频率范围的能量，使得菌渣结构和菌丝体以及抗生素破裂，从而得到无害化菌渣。

本发明的关键是利用微波调控菌渣，菌渣是从内部开始升温，能耗利用率高，处理时间短。本发明方法对菌渣含水率要求不高，对不同企业不同工艺的制药菌渣均可直接被消解，无需其他预处理，不需要加入任何化学药品，且处理后无需调节pH，方法程序简单，在保证无害化效果的前提下，缩短处理时间，所得到的菌渣残渣可以二次利用，不造成二次污染，实现了菌渣的资源化、无害化处理，易于实现工业应用的目的。

本发明中微波无害化处理条件相对温和，反应温度要求较低100℃，防止蛋白质变性，且反应时间短(10～15min)，安全性高，效率高。

本发明利用微波处理抗生素菌渣，通过离心得到菌渣残渣，并没有抗生素的残留，可以实现营养物质的回收。

本发明用于抗生素菌渣无害化处理及资源化应用。

通过本发明提到的方法，可将抗生素菌渣中的菌丝体和抗生素残留破坏，并保证其主要的营养成分不被破坏。依据本发明，可将抗生素菌渣制成无抗生素残留的青贮饲料产品以作为动物饲料或饲料添加剂，特别是应用于家畜牛和家畜猪等。另一方面的优势是，依据本发明，处理后的抗生素菌渣以其丰富的含氮量可以作为肥料，改良土壤并且不污染环境。其应用前景较好，可应用于园艺、果蔬、农田、森林或者城市绿化土地等。根据本发明可为企业解决菌渣处理处置等亟待解决的难题，减少处理费用，同时菌渣的资源化可以为企业带来潜在的经济效益。

本发明基于完全去除抗生素菌渣中的抗生素残留的目的，通过条件优化，得到一种简化的、经济性的方法来处理大量的抗生素菌渣，相对于其他方法，使菌渣发挥出最大的利用价值，以实现其肥料化和饲料化。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为实施例1中头孢菌素菌渣中残留抗生素的去除情况图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的种抗生素菌渣的处理方法，它是按照以下步骤进行的：

本实施方式所述的抗生素菌渣中的抗生素是指：(头孢菌素C、青霉素G)；所述的菌渣是指：头孢菌素菌渣(菌种：顶头孢霉菌)、青霉素菌渣(菌种：产黄青霉菌)。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中控制微波功率，在3～10min内将抗生素菌渣加热至100℃。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中控制微波功率至300W在5～6min内将抗生素菌渣加热至100℃。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中控制微波功率至500W在3～4min内将抗生素菌渣加热至100℃。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中控制微波功率至700W在2～3min内将抗生素菌渣加热至100℃。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中将抗生素菌渣加热至100℃后，通过恒温模式或恒功率模式保持10～15min。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中离心分离所需的转速为3000～10000r/min，所需的时间为5～30min。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中菌渣沉淀后，在40～75℃的条件下，烘干48～96h，得到干菌渣。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一汇总控制含水量至85～92％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一汇总控制含水量至87～90％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十一：本实施方式一种抗生素菌渣的的应用，采用具体实施方式一处理后的抗生素菌渣用于制备饲料或肥料。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述的肥料为植物有机肥料。其它与具体实施方式十一相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例一种抗生素菌渣的处理方法按以下步骤进行：

1.将90g头孢菌素菌渣样品置于反应罐内(含水率85％，干基有机成分含有90％，无极成分10％，头孢菌素C含量7050mg/kg干菌渣，pH5.5)，在室温20℃、微波功率为600W的条件下，微波升温过程需要200秒左右，达到目标温度100℃后，采用恒功率模式继续处理10min；

2经步骤1得到的菌渣在转速3000r/min的条件下，离心20min，得到沉淀和上清液；回收沉淀，将菌渣沉淀60℃下烘干48h，得到干菌渣固体，完成菌渣的无害化处理。

本实施例中采用的微波反应器为上海Preekem科技仪器有限公司生产的微波化学反应器。

本实施例中所用的菌渣为生物制药厂生产车间的新鲜菌渣，菌渣含水率为85％，反应完成后，菌渣液体中的SCOD/TCOD比值提高30％，蛋白质提高31.3％，碳水化合物提高120％，目标抗生素头孢菌素C未检出(≤0.05mg/kg湿菌渣)。将菌渣离心所得沉淀在65℃的烘箱中烘干48h；目标抗生素头孢菌素C未检出(≤0.05mg/kg干菌渣)，蛋白质未变性，其中含有大量的氨基酸、赖氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸等。所得到的菌渣残渣可用于饲料或肥料的原料。

实施例二：

本实施例一种抗生素菌渣的处理方法按以下步骤进行：

1.将150g青霉素菌渣置于反应罐内(含水率83％，干基有机成分含有91％，无极成分9％，青霉素G含量1760mg/kg干菌渣，pH5.6)，在室温20℃、微波功率为300W的条件下，微波升温过程需要6min左右，达到目标温度100℃后，采用恒温模式继续处理10min；

2.经步骤1得到的菌渣在5000r/min的条件下，离心15min，得到沉淀和上清液；回收沉淀，将菌渣沉淀75℃烘干48h，得到干菌渣固体，完成菌渣的无害化处理。

本实施例中所用的菌渣为生物制药厂生产车间的新鲜菌渣，菌渣含水率为83％，反应完成后，菌渣液体中的SCOD/TCOD比值提高35％，蛋白质提高28％，碳水化合物提高100％。目标抗生素青霉素G未检出(≤0.05mg/kg湿菌渣)。将菌渣离心所得沉淀在75℃的烘箱中烘干48h，目标抗生素青霉素G未检出(≤0.05mg/kg干菌渣)所得到的菌渣残渣可用于饲料或肥料的原料。

Claims

1.一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于步骤二中控制微波功率，在3～10min内将抗生素菌渣加热至100℃。

3.根据权利要求2所述的一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于步骤二中控制微波功率至300W在5～6min内将抗生素菌渣加热至100℃。

4.根据权利要求2所述的一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于步骤二中控制微波功率至500W在3～4min内将抗生素菌渣加热至100℃。

5.根据权利要求2所述的一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于步骤二中控制微波功率至700W在2～3min内将抗生素菌渣加热至100℃。

6.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于步骤二中将抗生素菌渣加热至100℃后，通过恒温模式或恒功率模式保持10～15min。

7.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于步骤三中离心分离所需的转速为3000～10000r/min，所需的时间为5～30min。

8.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于步骤三中菌渣沉淀后，在40～75℃的条件下，烘干48～96h，得到干菌渣。

9.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣的处理方法，其特征在于步骤一汇总控制含水量至85～92％。

10.一种抗生素菌渣的的应用，其特征在于权利要求1处理后的抗生素菌渣用于制备饲料或肥料。