CN105733970A - 一种红霉素菌渣的无害化处理方法 - Google Patents

一种红霉素菌渣的无害化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红霉素菌渣的处理方法，它包括如下步骤：(1)将待处理菌渣置于发酵罐中，加入其他酵母菌发酵培养基成分，混匀，得菌渣水体系，灭菌；(2)取OD值不低于0.6的酵母菌液，按照2～10％(v/v)的接种量加入步骤(1)的菌渣水体系中，在温度为30～35℃、罐压为0.02～0.07MPa、空气流量为0.2～1.0L/min、体系的pH值为4.5～6.5的条件下发酵36～72h，得发酵液；(3)将发酵液固液分离，得沉淀，干燥，即可。本发明方法可以有效去除菌渣中的红霉素残留，有效解决了红霉素菌渣的污染问题，且单位体积处理的菌渣多，成本低，同时产生的固体酵母干粉可用于其他诸如饲料、发酵工业的有机营养物，适于工业应用。

Description

一种红霉素菌渣的无害化处理方法
技术领域
本发明涉及一种红霉素菌渣的无害化处理方法。
背景技术
红霉素菌渣是以淀粉、黄豆粉、玉米浆为主要原料，加入红霉素菌种——红色糖多霉菌经过好氧深层发酵生产红霉素后产生的废渣，除了含有大量的水分外，其主要成分为残留淀粉及其他糖类、残留黄豆粉，大量菌丝体、部分无机物以及少量的红霉素残留(在菌渣原液中的浓度约600-1400U/mL)，视含水量不同，折合为干物质的约含10-100g/L(根据具体生产方式不同波动较大)。
红霉素菌渣残液散发出一种特殊异味，略带苦味。因为菌渣中有机质含量高，不加以处理任意废弃可引起二次发酵，颜色变黑，产生恶臭味，严重影响环境卫生。随着人们环保意识的提高和国家环保力度的加大，众多企业纷纷开发菌渣干燥设备，将菌渣干燥成水分小于10％的干品，再添加其他物质，如做成动物饲料或制成有机肥。由于菌渣中残留的大量抗生素及其降解物，它在动物体内的富集，又影响到人类身心健康，使这种动物饲料受到广泛质疑。因此，有效处理红霉素菌渣，去除其中的红霉素残留非常必要。
目前处理红霉素菌渣的一般处理方式是类似生活污水的处理方式，即通过活性污泥曝气处理、厌氧沉淀等方式。但此方式存在处理周期长，占地面积大，抗生素残留去除不完全，且在处理过程中产生大量臭气，严重影响环境卫生。
目前有采用化学方法，如强酸降解红霉素残留的方法，此类方法虽然反应速度快，但是消耗酸量巨大，同时处理完后又需加入强碱调回PH中性范围才有利用价值，造成双向投资，最后酸碱反应后生成的各种盐类也是一种潜在的污染源。
因此，采用生物方法处理菌渣成为一种趋势。
申请号为200710052771.5及20110411540.5的中国专利申请，都采用固体混合菌种的发酵的模式进行红霉素菌渣的无害化处理，这种处理方式规模小，生产周期长、工业化放大困难，且产物固体混合成分，市场前景一般。申请号为2007100527715的中国专利申请，采用菌渣回用的红霉素发酵的方式，这种处理方式最终还是会得到有抗生素及代谢中间产物的红霉素菌渣，不能最终实现无害化处理，即菌渣中的残留抗生素及代谢中间产物不能最终除去，仍然存在生态、健康隐患。申请号为20130162936.X的中国专利申请，公开了一种采用厌氧菌种厌氧发酵的方式，可以有效去除红霉素，但是，其菌渣处理浓度仅10-20kg/m3单位体积处理的红霉素菌渣太少，处理时间长，导致成本太高，不利用大工业规模化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的红霉素菌渣的处理方法。
本发明提供了一种红霉素菌渣的酵母菌发酵处理方法，它包括如下步骤：
(1)将待处理菌渣置于发酵罐中，加入酵母菌发酵培养基，混匀，得菌渣水体系，灭菌；
(2)取OD值不低于0.6的酵母菌液，按照2～10％(v/v)的接种量加入步骤(1)的菌渣水体系中，在温度为30～35℃、罐压为0.02～0.07MPa、空气流量为0.2～1.0L/min、体系的pH值为4.5-6.5的条件下发酵36～72h，得发酵液；
(3)将发酵液固液分离，得沉淀，干燥，即可。
优选地，步骤(1)中，所述菌渣为固体菌渣时，得到的菌渣水体系中，固体菌渣含量为1％-10％(g/g)，优选为5％(g/g)；菌渣为液体菌渣时，得到的菌渣水体系中，液体菌渣的含量为40-80％(V/V)，优选为70％(V/V)，其中，液体菌渣的固含量为6-18％。
优选地，步骤(1)中，所述酵母菌发酵培养基每25L含有如下组分：玉米浆2L、氯化钠50g、KH2PO4120g、浓度为48％的液化糖500g、(NH4)2SO4120g，其余为水；或者，所述酵母菌发酵培养基每25L含有如下组分：玉米浆2.5L、氯化钠50g、KH2PO4100g、浓度为48％的液化糖1000g，其余为水。
优选地，步骤(1)中，所述灭菌的方法是蒸汽灭菌，其中，灭菌的温度为121℃、时间为30min、罐压为0.15～0.3MPa。
优选地，步骤(2)中，所述酵母菌液是酿酒酵母、啤酒酵母、假丝酵母、面包酵母和脆壁克鲁维酵母中的一种酵母菌的菌液或几种酵母菌的混合菌液。
优选地，步骤(2)中，酵母菌液的OD值为0.6-2.0，优选为0.8。
优选地，步骤(2)中，接种量为2-10％优选为5％。
优选地，步骤(2)中，发酵的时间为36～72h，优选为48h。
本发明还提供了前述方法制备得到酵母制品。
本发明还提供了前述酵母制品在制备有机肥或饲料添加剂中的用途。
本发明方法可以有效去除红霉素，制得的终产品中红霉素效价小于效价为10Mg/Kg，有效解决了红霉素菌渣的污染问题，且单位体积处理的菌渣多，菌渣处理浓度可以达到400-800L(Kg)/m3(液体菌渣，密度按1Kg/L)，成本低，适于工业应用；并且，本发明发酵方法可以有效提高蛋白质含量，产生的酵母干粉的营养价值高，可重新回用于红霉素发酵或其他用途，有效实现了废物利用，应用前景良好。
下面通过具体实施方式对本发明做进一步详细说明，但是并不是对本发明的限制，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
具体实施方式
原料：
红霉素菌渣来自伊犁川宁生物技术有限公司；
浓度为48％液化糖、玉米浆，购自伊犁恒浑淀粉厂。
实验例1本发明菌渣处理方法
1、处理方法
原料配置：在发酵罐中加入红霉素液体菌渣(液体菌渣的固含量为6-18％)18L，再加入25L培养基，得菌渣水体系，该体系中液体菌渣的含量为70％(V/V)。其中，培养基的制备：取玉米浆2L、氯化钠50g、KH2PO4120g、浓度为48％液化糖500g、(NH4)2SO4120g，加水，混匀，得总体积为25L的培养基。
灭菌：然后向发酵罐中通入蒸汽进行灭菌，灭菌温度为121℃，时间为30min，罐压为0.15～0.3MPa。
发酵：灭菌结束后向发酵罐中引入啤酒酵母的菌液(菌种编号：ATCC-9763，货号：v-053395)，其中接种量为5％，菌液的OD值为0.8。培养条件范围：温度为30-35℃，压力为0.02～0.07MPa，空气流量为0.2～1.0L/min，pH为4.5-6.5。在此范围下，培养48h，使菌渣中的红霉素残留进行分解，同时有机物的到重新利用。
干燥：取培养好的酵母发酵液进行离心(离心的转速为4000rpm)，离心后将下层半液体沉淀物再进行喷雾干燥处理，喷雾干燥的入口温度350℃，喷雾干燥的出口温度105℃，得到工业干酵母粉。
2、检测
对得到的干酵母粉进行相应生化检测：
红霉素生物效价(参照《红霉素菌渣无害化处置技术规范》(征求意见稿)检测；蛋白质含量采用凯氏定氮法；总磷采用钼酸铵分光光度法；水分采用称重法(105℃干燥2h，计算干燥失重)。
3、检测结果
红霉素生物效价为5.48Mg/Kg，蛋白质含量为27.5％，总磷为23887.78Mg/Kg，水分为4.9％。
实验例2本发明菌渣处理方法
1、处理方法
原料配置：将红霉素固体菌渣1.2kg加入50L发酵罐中，再加入25L培养基，得菌渣水体系，该体系中菌渣的含量为5％(g/g)。其中，培养基的制备：取玉米浆2.5L、氯化钠50g、KH2PO4100g、浓度为48％的液化糖1000g，加水，混匀，得总体积为25L的培养基。
灭菌：同实施例1。
发酵：仅接种菌种替换为酿酒酵母(菌种编号：CMCC32281，货号：v-064487)，其余同实施例1。
干燥：取培养好的酵母发酵液，转速为4000rpm条件下离心进行固液分离，再将下层浓缩液进行真空转鼓造粒，最后在硫化床里干燥,即得到工业干酵母粉。干燥条件:进风温度70-140℃，出风温度40-70℃.
2、检测
同实施例1。
3、检测结果
红霉素生物效价为8.43Mg/Kg，蛋白质含量为33.9％，总磷为22475.06Mg/Kg，水分为7.8％。
综上，本发明方法可以有效去除红霉素，有效解决了红霉素菌渣的污染问题，且单位体积处理的菌渣多，成本低，适于工业应用；并且，本发明发酵方法可以有效提高蛋白质含量，产生的酵母干粉的营养价值高，可重新回用于红霉素发酵或其他用途，应用前景良好。

Claims (10)

1.一种红霉素菌渣的酵母菌发酵处理方法，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)将待处理菌渣置于发酵罐中，加入酵母菌发酵培养基，混匀，得菌渣水体系，灭菌；
(2)取OD值不低于0.6的酵母菌液，按照2～10％(v/v)的接种量加入步骤(1)的菌渣水体系中，在温度为30～35℃、罐压为0.02～0.07MPa、空气流量为0.2～1.0L/min、体系的pH值为4.5～6.5的条件下发酵36～72h，得发酵液；
(3)将发酵液固液分离，得沉淀，干燥，即可。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述菌渣为固体菌渣时，得到的菌渣水体系中，固体菌渣含量为1％-10％(g/g)，优选为5％(g/g)；菌渣为液体菌渣时，得到的菌渣水体系中，液体菌渣的含量为40-80％(V/V)，优选为70％(V/V)，其中，液体菌渣的固含量为6～18％。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述酵母菌发酵培养基每25L含有如下组分：玉米浆2L、氯化钠50g、KH2PO4120g、浓度为48％的液化糖500g、(NH4)2SO4120g，其余为水；
或者，所述酵母菌发酵培养基每25L含有如下组分：玉米浆2.5L、氯化钠50g、KH2PO4100g、浓度为48％的液化糖1000g，其余为水。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述灭菌的方法是蒸汽灭菌，其中，灭菌的温度为121℃、时间为30min、罐压为0.15～0.3MPa。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤(2)中，所述酵母菌液是酿酒酵母、啤酒酵母、假丝酵母、面包酵母和脆壁克鲁维酵母中的一种酵母菌的菌液或几种酵母菌的混合菌液。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤(2)中，酵母菌液的OD值为0.6-2.0，优选为0.8。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤(2)中，接种量为2-10％，优选5％。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤(2)中，发酵的时间为36～72h，优选48h。
9.权利要求1～8任意一项所述方法制备得到酵母制品。
10.权利要求9所述酵母制品在制备有机肥或饲料添加剂或其他发酵工业中的用途。
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