CN106191008A - 利用食品饮料生产废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂的方法及产品 - Google Patents

利用食品饮料生产废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂的方法及产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用食品饮料生产废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂的方法,其包括以下步骤:(1)对食品饮料生产废水进行预处理;(2)对预处理后的食品饮料生产废水进行营养物质调节;(3)微生物曝气培养;(4)菌泥收集后加工成微生物复合酶制剂产品。本发明具有重要的环保意义,且生产成本低,且生产出来的产品安全性高、酶制剂活性高、复合性好,纯度高,具有显著的经济效益。

Description

利用食品饮料生产废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合 酶制剂的方法及产品
技术领域
本发明涉及环保技术领域及酶制剂领域,尤其涉及利用食品饮料废水生产生物制剂的技术。
背景技术
单细胞蛋白(Single cell protein简称SCP)又称微生物蛋白或菌体蛋白,是利用工业废水、废气、天然气、石油烷烃类、农副加工产品以及有机垃圾等作为培养基,培养酵母、非病源性细菌、微型菌、真菌等单细胞生物体。单细胞蛋白不是一种纯蛋白质,而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及非蛋白类的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。单细胞蛋白中比较重要的有酵母蛋白、细菌蛋白和藻类蛋白,它们的化学组成中一般以蛋白质、脂肪为主。
单细胞蛋白具有以下优点:第一,生产效率高,比动植物高成千上万倍,这主要是因为微生物的生长繁殖速率快。第二,生产原料来源广,一般有以下几类:农业废物、废水,如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水;工业废物、废水,如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等;石油、天然气及相关产品,如原油、柴油、甲烷、乙醇等;H2、CO2等废气。第三,可以工业化生产,它不仅需要的劳动力少,不受地区、季节和气候的限制,而且产量高,质量好。
单细胞蛋白产品含有丰富的蛋白质,氨基酸的种类齐全,比例适当。蛋白质是细胞的主要物质,含量稳定,而氮是蛋白质的主要成分,一般细菌的含氮量为干重的12.5%,酵母菌为7.5%,霉菌为6.0%。单细胞蛋白的氨基酸组成较为齐全,含有人体必需的8种氨基酸,尤其是谷物中含量较少的赖氨酸。此外,单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质(钙、磷、钾、铁、镁、钠、锰等),以及丰富的酶类和生物活性物质,如蛋白酶、核酸酶、辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。
单细胞蛋白已经广泛应用的食品、食品添加剂、食品增鲜剂、动物饲料蛋白等多个领域。由于有害微生物、有害化学物质、重金属等对产品质量安全造成危害的考虑,目前已经或正在进行产业化开发的单细胞蛋白产品的品种较少,主要集中于安全风险低、来自于食品工业的产品或副产品作为原料进行单细胞蛋白的培养及生产。如应用于动物饲料的味精渣,是由异亮氨酸、缬氨酸和谷氨酰胺、支链氨基酸生产过程中通过陶瓷膜过滤离心生产出来的蛋白原料,经烘干成品,富含多种氨基酸、微量元素、消化酶和丰富的生长因子。在饲料中可替代部分鱼粉、玉米蛋白粉等高蛋白原料,被饲料企业广泛应用。另一个示例是啤酒酵母,啤酒在生产时需要达到严格的食品安全标准,由其产生的有机质副产物和酵母蛋白的生物、化学、物理危害都达到最低,从而为饲料工业的应用提供可靠的安全保证。
废水的微生物处理是指利用人工驯化培养的微生物群体,在人工强化的曝气环境中悬浮生长,分解氧化废水中可生物降解的有机物质,使得废水得到净化的方法。根据处理工艺的不同,微生物群体的生长状态也不一样,悬浮生长的叫做活性污泥,附着在填料上生长的叫做微生物膜。该微生物群体,主要包括细菌,原生动物和藻类。其中细菌在数量和质量上占绝对优势,占微生物群质量的90%~94%以上。废水中溶解的有机物质是渗透过细菌胞膜吸收,固体和胶体的有机物质是经过细胞分泌的酶分解成溶解性物质,再渗透入细胞。通过微生物的新陈代谢(分解代谢和合成代谢),将有机物质分解氧化,同时又合成新细胞物质,并产生一种多糖类的粘质物,使细胞互相粘着形成活性污泥绒体,其外观和絮凝产生的矾花相似。这些絮体在重力作用下可以沉淀下来,使得废水变得清澈。
发明内容
本发明的目的在于利用食品饮料废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂,以解决环保及饲料生产的双重问题。
为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种利用食品饮料生产废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂的方法,其包括以下步骤:
(1)对食品饮料生产废水进行预处理,除渣除油并调pH至5~9,所述食品饮料生产废水是指BOD浓度在100-10000mg/L之间的食品饮料生产中原料浸泡、或发芽、或粉碎、或压榨、或浸提、或稀释、或浓缩、或蒸煮烹炸过程中产生的清洗废水,或糖化、或发酵、或除渣、或分离、或提纯过程中产生的过滤废水,或包装过程中跑冒滴漏的成品及清洗产生的废水,预处理后的食品饮料生产废水的BOD浓度在100-5000mg/L之间;
(2)对预处理后的食品饮料生产废水进行营养物质调节,使补充氮、磷后废水中的BOD:总氮:总磷=100:(5-20):(0.5-2);
(3)以环保行业惯用的好氧活性菌群作为微生物复合酶制剂的生产菌体,所述复合酶制剂的生产菌体包括从毛单胞菌属、微球菌属、棒状杆菌属、芽孢杆菌属中的一种,将复合酶制剂的生产菌体接种到曝气培养池,经步骤(2)营养物质调节后的废水泵入曝气培养池,与接种菌体充分混合,菌体在曝气培养池繁殖培养,全程曝气增氧保证曝气培养池溶解氧在2~4mg/L,温度限于10~40℃,pH限于6.5~8.5,菌体繁殖培养后获得微生物复合酶制剂,微生物复合酶制剂以絮状体和微生物膜形态沉淀下来以菌泥状态存在;
(4)作为微生物复合酶制剂的菌泥收集后加工成微生物复合酶制剂产品。
优选地,当食品饮料生产废水为酿酒废水时,微生物复合酶制剂的生产设备包括依工序设置的过滤设备、调节池、PH调节罐、初沉池、曝气池、二沉池、具曝气功能的储存罐,生产步骤依次包括:
(1)酿酒废水预处理:以离心机、板框过滤机及格栅机作为过滤设备,含硅藻土的废水经离心机离心,含酵母的废水经板框机过滤,与其它酿造废水共同经格栅机过滤,过滤后的废水集中在调节池内,然后泵入pH调节罐,调节pH至7;
(2)调节好pH的废水通过管道输送到初沉池,沉淀后的废渣从初沉池底部排出,上清液从初沉池表层溢流口流出,在初沉池溢流出口分别安装COD、总氮、总磷在线检测设备,按照BOD:总氮:总磷=100:8:1,其中BOD=COD*0.55,计算出总氮、总磷的补充量,
以尿素和磷酸二氢钾作为氮源和磷源的补充来源,配置成固定浓度的水溶液添加到废水中;
以硫酸锌和硫酸锰作为微量元素的补充添加,添加浓度按废水中2mg/L Zn2+和1mg/L Mn2+的浓度需求进行添加;
(3)酿酒废水的微生物培养方法选择连续培养法,菌体繁殖培养方式选择完全混合式,酿酒废水从初沉池经管道输送至曝气池,
菌泥和酿酒废水在曝气池充分混合,在曝气池繁殖培养过程中全程曝气增氧保证培养池溶解氧在2~4mg/L之间,pH在7.5~8.5之间,曝气池为开放式培养环境,菌体以絮状的形式混合在曝气池中,菌体混合液从曝气池末端溢流,菌体混合液通过管道输送进入二沉池,在二沉池依靠重力作用,絮状菌体沉淀下来,形成菌泥并从二沉池底部排出,一部分进入具曝气功能的储存罐用来生产微生物复合酶制剂,另一部分作为回流菌泥输送回曝气池,
(4)储存罐中的菌泥经沉淀、浓缩加工成微生物复合酶制剂产品。
进一步地,进入具曝气功能的储存罐的用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量根据曝气池温度决定,当曝气池温度在10~20℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/13~1/15;当曝气池温度在20~30℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/11~1/13;当曝气池温度在30~40℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/8~1/11。
进一步地,所述回流菌泥质量根据曝气池温度决定,当曝气池温度在10~20℃时,回流菌泥浓度不低于20000mg/L,回流菌泥量为5Kg/吨废水;当曝气池温度在20~30℃时,回流菌泥浓度不低于15000mg/L,回流菌泥量为3.75Kg/吨废水;当曝气池温度在30~40℃时,回流菌泥浓度不低于10000mg/L,回流菌泥量为2.5Kg/吨废水。
作为另一优选方式,当食品饮料生产废水为氨基酸生产废水时,微生物复合酶制剂的生产设备包括依工序设置的过滤设备、调节池、初沉池、集水井、SBR曝气培养池、具曝气功能的储存罐,生产步骤依次包括:
(1)氨基酸生产废水预处理:以格栅机作为过滤设备,废水泵送至格栅机过滤以去除废水中大颗粒的悬浮、漂浮物,格栅栅距选3mm,过滤后的废水经管道输送至调节池,pH调节到6-8之间,调节池废水泵入初沉池,沉淀废渣收集去除,上清液在沉淀池末端溢流被输送至集水井;
(2)集水井含有一个用于搅拌的潜水泵,取集水井水样检测TOC、总氮、总磷,按照TOC:总氮:总磷=100:12:1.5,计算出总氮、总磷的补充量,以硝酸铵和过磷酸钙为氮源和磷源的补充来源,一次性添加到集水井中;
(3)氨基酸生产废水的微生物培养方法选择序批式培养法的SBR工艺,菌体繁殖培养方式选择完全混合式,集水井中的废水经稀释水的稀释后进入SBR曝气培养池,在SBR曝气培养池中依时间顺序完成进水、曝气、沉淀、排水、排菌泥全过程,在进水阶段持续曝气,曝气保证DO在0.8~1.2mg/L;在曝气阶段氨基酸生产废水和菌泥完全混合,菌体以絮状的形式混合在SBR曝气培养池中,该阶段全程曝气增氧保证SBR曝气培养池溶解氧在1~2mg/L之间,pH在7.5~8.5之间,SBR曝气培养池为开放式培养环境,培养温度限于10~40℃;停止曝气后,絮状菌体沉淀下来,形成菌泥;排水和排泥阶段同时进行,排泥指菌泥从SBR曝气培养池底部排出,用于微生物复合酶制剂生产,留部分菌泥作为接种菌泥留在SBR曝气池作为接种液备用;
(4)从SBR曝气培养池排出的用于生产微生物复合酶制剂的菌泥收集在具曝气功能的储存罐内,储存罐在收集阶段的曝气保证菌泥的溶解氧>2mg/L,收集完成后停止储存罐的曝气和搅拌,菌泥经沉淀、浓缩制得微生物复合酶制剂。
进一步地,SBR曝气培养池中总菌泥体积和浓度根据曝气时温度决定,当曝气时温度在10~20℃时,总菌泥体积不低于有效体积的1/4~1/3,质量浓度不低于20000mg/L;当SBR曝气培养温度在20~30℃时,菌泥体积不低于有效体积的1/4~1/5,质量浓度不低于20000mg/L;当SBR曝气培养池温度在30~40℃时,菌泥体积不低于有效体积的1/4~1/5,质量浓度不低于15000mg/L。
从SBR曝气培养池排出的用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量根据SBR曝气培养池温度决定,当SBR曝气培养池温度在10~20℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气培养池总菌泥量的1/11~1/12;当SBR曝气培养池温度在20~30℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气培养池总菌泥量的1/9~1/10;当SBR曝气培养池温度在30~40℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气池总菌泥量的1/8~1/9。
本发明的目的在于提供一种由上述任一方法所制得的微生物复合酶制剂。
所制得的微生物复合酶制剂的参数如下:
干基蛋白40.0%~60.0%;
干基总氨基酸35.0%~55.0%;
干基无机氮0~5.0%;
干基总核苷酸2.0%~6.0%;
总核苷酸/总氨基酸比值0.07~0.12;
总核苷酸/蛋白0.05~0.10;
溶菌酶活力150-500U/g干基;
核酸酶500-4000U/g干基;
蛋白酶1000-10000U/g干基。
本发明的还有一目的在于将上述所制得的生物复合酶制剂与湿酵母粉按比例混合搅拌后作为外源酶参与酵母的自溶。
生产微生物复合酶制剂的原料为食品饮料生产废水,主要涉及淀粉、食糖、饮料、罐头、肉类、水产、酿酒、米面制品、乳制品、大豆制品、发酵调味品等食品饮料。食品饮料废水主要来源于:
1.食品饮料原料浸泡、发芽、粉碎、压榨、浸提、稀释、浓缩、蒸煮烹炸过程中产生的清洗废水;
2.糖化、发酵、除渣、分离、提纯过程中产生的过滤废水;
3.包装过程中跑冒滴漏的成品及清洗产生的废水。
具有以下共同特点:
1.可生物降解有机物含量丰富,种类并不单一。食品饮料废水中有机物浓度通常通过可生化需氧量(BOD)或者总有机碳含量(TOC)表示。一般的,食品饮料废水的BOD浓度在100-10000mg/L之间,BOD浓度在100mg/L以上即满足微生物捕获吸收利用。
2.溶解性有机物含量丰富。食品饮料废水通过物化分离后,混合在废水中的固形物和不溶物被清除出去,剩余的主要含溶解性有机物废水作为微生物复合酶制剂的原料。
3.不含有毒有害物质。食品饮料废水中不含有毒有害的有机物质、重金属和有害微生物。
其中优选的,酿酒废水。酿酒废水按有机物含量划分,可分为三类:清洁废水:冷冻机、麦汁、发酵等的冷却水及洗瓶机的冲洗水等,是可以回收利用的清洁水;清洗废水:生产装置的清洗水、发酵车间的漂洗酵母水、灌装车间的洗瓶水等,含有不定量的有机物和无机物;含渣废水:灌装车间的有机废水以及无机物废水。
其中优选的,氨基酸生产废水。氨基酸生产的废水主要来自于以下几个方面:发酵液树脂吸附后所剩下的废液。主要含有缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和部分无机盐,属高浓度有机废水;离子交换树脂吸附过程中产生的废液,主要含有有机色素和酸、碱等无机盐;浓缩、过滤产生的废水;冷却水。
本发明同现有技术相比,原料、生产工艺及其制成的产品具有以下优点:
原料优点
1.原料成本低,降低了微生物复合酶制剂的生产成本。废水中含有大量的养分,从而减少了外源养分(氮源、磷源等)的投入。
2.原料中溶解性有机质含量高,制得的酶制剂中剩余基质含量减少,酶的纯度得以提高。
3.原料生物安全性高,废水中可生物降解成分多,均为自然有机物质,不含有毒有害物质。
4.原料有机物种类多,微生物适应性的产出多种酶类用于这些有机物的吸收消化。
5.原料有机物浓度与现有的微生物酶制剂生产原料相比要低很多,微生物适应性的产出胞外聚合物用于吸附有机物质,胞外聚合物中含有多种胞外酶,将大分子有机物分解成小分子有机物,便于迅速扩散到细胞内。
6.原料来源广泛,生产可持续。
生产工艺优点
1.菌群的优势。食品饮料废水处理过程中微生物菌群会分泌很多的胞外聚合物(ESP)来吸附环境中的有机物,ESP是微生物在一定条件下,在其代谢过程中分泌的、包围在微生物细胞壁外的聚合化合物,包括荚膜、粘液层以及其他表面物质。经过分析可以知道,这些聚合物的成分为脂类、多糖、蛋白质等。ESP中的蛋白质主要是微生物为了分解废水中固体和胶体的有机物质而分泌的酶类,这些酶具有以下特点:1.复合性,以应对废水中复杂的有机物组分;2.高效性,可以在很短的时间内将细胞不能直接吸收的物质转化了细胞可以吸收的物质;3.适应性强,酶的活性受环境因素的干扰较普通酶类小很多。
现在,微生物酶制剂的生产方法通常使用恒浊培养法,培养过程结束后,还会有大量的培养物残留在培养液中,与微生物菌体完全混合在一起。这些培养物质大都不含酶,与微生物菌体混合在一起降低了酶的浓度,为了提高产品中酶的含量,需要进一步提取、分离等步骤,而在提取和分离的过程中又会不同程度的降低酶的活性。废水的处理过程,属于恒化培养法,也就是说在微生物群体生长繁殖过程中,营养物质为限制性因素。一般的,废水中BOD浓度低于20mg/L就很难再被微生物群体吸收利用。微生物群体通过新陈代谢完全吸收转化了废水中的有机物质,形成的活性污泥或者微生物膜几乎全部是微生物菌体。可以直接利用微生物菌体作为酶制剂产品。
现在,微生物酶制剂的生产方法生产的酶制剂成分比较单一,用于蛋白饲料的酶解往往酶的添加量很大,酶解效率低,而且酶解产品的口味比较差。本专利所使用的是菌群会产生多种功能酶,包括蛋白酶、核酸酶和自溶酶。这些酶在蛋白饲料酶解过程中作用于底物不同位置,大大提高了酶解效率。同时,这些酶的酶解作用过程区别于工业酶,不会产生苦味肽,保留了蛋白饲料的风味。
2.生产设备的优势。生产设备基本全部来自于已建成的食品饮料废水处理设施设备,避免了设备投资建设。
对于已建成的食品饮料废水处理工厂,本发明专利充分利用了现有的食品饮料废水处理设施设备,充分利用了这些设施设备的功能进行食品饮料废水的预处理,营养物质含量的调节和微生物培养。
对于新建的食品饮料废水处理工厂,与传统的废水处理设计相比,本发明专利还有助于提高单位面积的废水处理效果,减少生产设备体积和占地面积。
与现有的酶制剂生产方法相比,本发明专利的生产设备属于开放式生产设备,设备构造简单,本发明专利的生产条件比较宽松,用于调节pH、DO、DRP、液位、培养池浓度等设备精度要求比较低。
3.生产操作的优势。本发明专利提供的微生物复合酶制剂生产没有原料的采购、运输、装卸、配比;没有培养温度的控制,减少了保温系统操作;菌泥直接作为微生物复合酶制剂原料,没有细胞破壁、提取等工艺。大大减少了生产操作的难度。
4.环境效益的优势。现在,微生物酶制剂的生产通常会有废渣、废液产生、排放。本发明专利在生产微生物复合酶制剂的同时,食品饮料废水中的有机物被消耗殆尽,废水变成清水可以直接排放,减轻了环境负荷。
5.生产成本的优势。食品饮料废水的浓度比较低,培养产生的微生物菌群浓度也非常低,一般的,曝气微生物的质量浓度在2000mg/L~6000mg/L。但是,这些微生物菌群形成絮状体,在曝气池之后的沉淀池中依靠重力作用沉淀下来,质量浓度可以达到30000mg/L以上(含水率97%以下),然后通过外加絮凝剂进一步脱水,含水率可以降低到80%~84%。达到和恒化培养法同等含水率水平,保证了生产成本不会增加。
产品优点
利用食品饮料废水处理的微生物群作为酶制剂有以下优势:
1.酶制剂安全性高,食品饮料废水不含有毒有害物质;
2.酶制剂活性高;特别是使用本专利的用于酵母酶解的微生物复合酶制剂制成的酵母产品由于核苷酸等有效成分进一步提高,使得产品的适口性、气味得到更大的加强。核苷酸含量提高也有助于产品在提高动物免疫提高生产性能方面有了更大的效果。因此,和现有酵母自溶物、水解物相比在应用于动物饲料时就会有更好的表现。
3.酶制剂复合性好,特别是使用本专利的用于酵母酶解的微生物复合酶制剂会使得酵母的核苷酸含量会比已有技术得到更大的提升,产品的游离核苷酸、小肽、游离氨基酸要显著高于已有的酵母自溶物。
4.酶制剂纯度高,可以直接利用微生物菌体作为酶制剂;特别是使用本专利的用于酵母酶解的微生物复合酶制剂,由于添加量高,客观上又对最终产品贡献了一部分营养成分,也贡献了相当比例的蛋白成分,从而也提高最终产品的产量。
5.酶制剂生产成本低,特别是产品的成本也和现有的酵母产品要显著降低,从而使得酵母产品可以有更大范围的应用。
附图说明
图1是酿酒废水来源示意图。
图2是氨基酸生产废水来源示意图。
图3是酿酒废水生产微生物复合酶制剂的工艺流程示意图。
图4是氨基酸生产废水生产微生物复合酶制剂的工艺流程示意图。
离心机100,板框机101,格栅机102,调节池103,PH调节罐104,初沉池105,生物选择池106,曝气池107,二沉池108,储存罐109,离心机110,含硅藻土废水120,含酵母废水121,其他酿造废水122,废渣123,浓酸124,浓碱125,出水126,稀释水127,微量元素128,磷129,氮130,回流菌泥131,酶制剂132
细格栅机200,调节池201,初沉池202,集水井203,SBR曝气池204,储存罐205,板框机206,闪蒸干燥设备207,氨基酸生产废水210,浓碱211,微量元素212,磷213,氮214,稀释水215,菌泥216,废渣217,出水218
具体实施方式
本发明生产微生物复合酶制剂的方法,作为最基本的方法,其包含以下步骤:
(1)对食品饮料生产废水进行预处理,除渣除油并调pH至5~9,所述食品饮料生产废水是指BOD浓度在100-10000mg/L之间、BOD浓度在100mg/L以上的食品饮料生产中原料浸泡、或发芽、或粉碎、或压榨、或浸提、或稀释、或浓缩、或蒸煮烹炸过程中产生的清洗废水,或糖化、或发酵、或除渣、或分离、或提纯过程中产生的过滤废水,或包装过程中跑冒滴漏的成品及清洗产生的废水,预处理后的食品饮料生产废水的BOD浓度在100-5000mg/L之间;
(2)对预处理后的食品饮料生产废水进行营养物质调节,补充氮、磷作为好氧活性菌群的培养养料,使氮、磷补充后的废水中BOD:总氮:总磷=100:(5-20):(0.5-2);
(3)以环保行业惯用的好氧活性菌群作为微生物复合酶制剂的生产菌体,所述复合酶制剂的生产菌体包括从毛单胞菌属、微球菌属、棒状杆菌属、芽孢杆菌属中的一种,将复合酶制剂的生产菌体接种到曝气培养池,经步骤(2)营养物质调节后的废水泵入曝气培养池,与接种菌体充分混合,菌体在曝气培养池繁殖培养,全程曝气增氧保证曝气培养池溶解氧在2~4mg/L,温度限于10~40℃,pH限于6.5~8.5;氧化还原电位限于+200~+600mV。菌体繁殖培养后获得微生物复合酶制剂,微生物复合酶制剂以絮状体和微生物膜形态沉淀下来以菌泥状态存在;
(4)作为微生物复合酶制剂的菌泥收集后经过沉淀、浓缩、干燥,加工成微生物复合酶制剂产品。
所述食品饮料废水不含重金属污染源,不含有毒有害化学试剂污染源,不含致病菌污染源的食品饮料加工过程中排放的含大量有机物的废水。
所述的除渣除油方法是但不仅限于中和,沉淀,气浮,混凝,澄清,过滤,吸附,膜分离,离子交换中的至少一种。
所述的菌泥,含有的主要的功能性酶包括溶菌酶(一说裂解酶或水解酶)、核酸酶和蛋白酶。
本发明的微生物复合酶制剂的微生物培养方法包括连续培养法和序批式培养法。其中连续培养法进水、菌液回流、繁殖培养、混合液沉淀、剩余菌液排出连续进行,其中序批式培养法进水、繁殖培养、混合液沉淀、排水、剩余菌液排出各阶段按顺序进行,从进水到剩余菌液排出算一个周期,周而复始反复进行。
菌体繁殖培养方式包括完全混合式和挂膜附着式。其中完全混合式是菌群以絮状体的形式在曝气培养池悬浮生长,主要通过静置沉淀获得菌液,挂膜附着式是菌群附着在培养池预先安置好的载体上进行生长繁殖,通常通过反冲洗和静置沉淀获得菌液。
培养后的菌泥收集至具有曝气功能的储存罐中,储存罐具有搅拌或循环流动功能,能消除菌泥沉积下来,并保证菌泥的溶解氧>1mg/L。储存罐中的菌泥排出量是与培养池菌泥总量的比例和与进水总碳质量的比例中的至少一种确定的,是一个恒定的数值。按照与培养池菌泥总量的比例,仅限于1/9、1/10、1/11、1/12、1/13、1/14、1/15中的一种。按照与总碳质量的比例,仅限于0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65中的一种。
本发明所制得的用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂,适用于动物蛋白饲料(是但不仅限于鱼粉、血浆中的至少一种)、植物蛋白饲料(是但不仅限于豆粕、花生粕中的至少一种)、微生物蛋白(是但不仅限于酵母中的至少一种)的酶解发酵。
所述的微生物复合酶制剂的参数如下:
干基蛋白40.0%~60.0%
干基总氨基酸35.0%~55.0%
干基无机氮≤5.0%
干基总核苷酸2.0%~6.0%
总核苷酸/总氨基酸比值≥0.07
总核苷酸/蛋白≥0.05
溶菌酶活力150-500U/g干基
核酸酶500-4000U/g干基
蛋白酶1000-10000U/g干基
其中,优选的利用酿酒废水生产的微生物复合酶制剂:
干基蛋白45.0%~55.0%
干基总氨基酸38.0%~50.0%
干基无机氮≤3.0%
干基总核苷酸3.0%~5.0%
总核苷酸/总氨基酸比值≥0.08
总核苷酸/蛋白≥0.06
溶菌酶活力300~500U/g干基
核酸酶2000~4000U/g干基
蛋白酶5000~10000U/g干基
下面结合附图对本发明作进一步说明,这种方法的原理和采用的设备对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1.利用啤酒废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂
原料:啤酒废水中主要成分是:糖类、醇类、氨基酸、果胶、啤酒花、维生素、蛋白化合物及包装车间的有机物和少量无机盐类等。BOD/COD较高,平均为0.55。并有大量悬浮物,如麦渣等,也常有在消毒清洁过程中投入的碱性清洗剂,杀菌剂。啤酒废水水量水质依赖生产周期,水量水质波动很大。生产期废水量巨大,COD在2000~4000mg/L,pH值以微碱至中碱性为主。
生产工艺:
生产工艺使用啤酒厂现有的废水处理系统,经过工艺升级和操作控制实现了微生物复合酶制剂的生产。
原料预处理。
1.过滤:包括含硅藻土废水经离心机100离心过滤,含酵母废水经板框机101挤压过滤,麦壳,麦渣,包装标签经格栅机102格栅过滤。过滤后废水集中在调节池103内,调节池103容积不低于日平均排水量的2倍。未来得及过滤的含硅藻土废水、含酵母废水、清洗碱水、液氨泄露废水等泵入事故池,逐渐少量泵入调节池中;
2.pH调节:调节池的废水泵入pH调节罐104,pH调节罐的平均停水时间为20s,并且有潜水泵持续搅拌。通过添加浓盐酸,调节废水pH至7。pH检测通过在线pH探头检测,浓盐酸的添加通过计量泵、变频器和pH数值共同控制;
3.沉淀:调节好pH的废水通过管道输送到辐流式初沉池105,通过重力沉淀,无机盐、泥沙和未过滤掉的硅藻土、酵母、麦渣、麦壳和包装标签沉淀分离开来,从初沉池105底部排出到浓缩池,上清液从初沉池表层溢流,溢流废水的悬浮物浓度<500mg/L。初沉池平均停水时间为4h,有效水深6.0m。
营养物质含量的调节。啤酒废水氮、磷含量严重不足,分别用尿素和磷酸二氢钾为氮源和磷源的补充来源。
1.在辐流式初沉池溢流出口分别安装COD、总氮、总磷在线检测设备,按照BOD:总氮:总磷=100:8:1,其中BOD=COD*0.55,通过集成数据计算出总氮、总磷的补充量;
2.尿素和磷酸二氢钾均配置成固定浓度的水溶液,通过计量泵和变频器控制,添加到废水中,尿素和磷酸二氢钾的补充设备为新建设备。步骤1中计算的补充数据传导至变频器,进而调节计量泵流量。添加位置在废水从初沉池到生物选择池的管道中;
3.微量元素的补充主要是硫酸锌和硫酸锰,以废水中2mg/L Zn2+和1mg/L Mn2+的浓度需求进行补充添加,微量元素的添加设备为新建设备。硫酸锌和硫酸锰均稀释成固定浓度的水溶液进行添加,添加通过计量泵进行控制,;
4.根据在线COD数据,确定稀释比例,稀释废水COD浓度到2000mg/L。稀释水为二沉池出水上清液,稀释水添加位置为废水从初沉池到生物选择池的管道中,稀释比例控制通过计量泵和变频器控制。
微生物培养。
啤酒废水的微生物培养方法和菌体繁殖培养方式与原有废水处理方法相同,分别是连续培养法和完全混合式。
1.啤酒废水从初沉池105到曝气池107的输送管道中经氮、磷、微量元素的补充,稀释水的稀释后直接进入位于曝气池107的前端——生物选择池106。生物选择池106是若干曝气池的其中一个,啤酒废水及营养物质的补充首先在此与菌体混合。菌体可以来源于接种,但在生产稳定的情况下,菌体并不需要另外接种,还可以来自于二沉池的回流菌泥。接种菌体可以使用环保行业惯用的好氧活性菌群作为微生物复合酶制剂的生产菌体,例如从毛单胞菌属、微球菌属、棒状杆菌属、芽孢杆菌属中的一种。
2.二沉池沉淀下来的菌泥通过管道输送,回流到生物选择池,在生物选择池,与啤酒废水充分混合。二沉池菌泥回流管道装有浓度计、流量计和电磁阀,通过变频器控制电磁阀开度,使得回流菌泥的质量恒定。回流菌泥质量根据曝气池温度决定,当曝气池温度在10~20℃时,回流菌泥浓度不低于20000mg/L,回流菌泥量为5Kg/吨废水;当曝气池温度在20~30℃时,回流菌泥浓度不低于15000mg/L,回流菌泥量为3.75Kg/吨废水;当曝气池温度在30~40℃时,回流菌泥浓度不低于10000mg/L,回流菌泥量为2.5Kg/吨废水。
3.菌泥和啤酒废水在生物选择池充分混合后,进入下级曝气池,菌体在曝气池繁殖培养过程中,全程曝气增氧保证培养池溶解氧在2~4mg/L之间,pH在7.5~8.5之间,氧化还原电位在+200~+600mV之间。曝气池为开放式培养环境,温度受气温影响比较大,培养温度限于10~40℃。
4.曝气池连续进水,啤酒废水中有机物被菌体吸收利用殆尽,菌体以絮状的形式完全混合在曝气池中。在曝气池末端溢流,混合液通过管道输送进入二沉池108,在二沉池依靠重力作用,絮状菌体沉淀下来,形成菌泥。这些菌泥从二沉池底部排出,一部分用于微生物复合酶制剂生产被送往具有曝气功能的储存罐109,剩余部分作为回流菌泥131备用。啤酒废水的平均停水时间为3d,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量根据曝气池温度决定,当曝气池温度在10~20℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/14;当曝气池温度在20~30℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/12;当曝气池温度在30~40℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/10。
生产微生物复合酶制剂。
1.菌泥收集:二沉池排出的用于生产微生物复合酶制剂的菌泥收集在具曝气功能的储存罐109内,储存罐为圆柱形,底部有三角锥,用于排出高浓度菌泥。储存罐曝气保证菌泥的溶解氧>2mg/L。储存罐菌泥收集时间不超过2d。
2.生产准备:停止储存罐的曝气和搅拌,菌泥沉淀1h后,浓度达到30000mg/L以上,含水率低于97%。
3.浓缩:菌泥从储存罐底部三角锥排出,通过管道输送到离心机入口,另一管道输送高分子絮凝剂PAM到离心机入口。菌泥和PAM在离心机混合,菌泥进一步絮凝进而离心脱水,其含水率降低到82%。
酶解使用:离心出来的菌泥呈蛋糕状,直接用于微生物蛋白的发酵。液态的微生物复合酶制和啤酒厂排放的啤酒酵母粉按比例混合搅拌后,直接用于该啤酒厂排放的啤酒酵母的发酵酶解。
4.产品参数:
利用啤酒废水生产的微生物复合酶制剂:
干基蛋白45.0%~55.0%
干基总氨基酸38.0%~50.0%
干基无机氮≤3.0%
干基总核苷酸3.0%~5.0%
总核苷酸/总氨基酸比值≥0.08
总核苷酸/蛋白≥0.06
溶菌酶活力300~500U/g干基
核酸酶2000~4000U/g干基
蛋白酶5000~10000U/g干基
实施例2.糖蜜谷氨酸生产废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂
原料:糖蜜谷氨酸生产的废水具体特征如下:废液外观呈棕褐色,表面有少量气泡,酸性较强,有机物浓度较高,COD负荷高达30000~70000mg/L,BOD负荷20000~42000mg/L,悬浮物含量高,为12000~20000mg/L。废水中含大量微生物代谢副产物有机酸,主要有乳酸、琥珀酸等,糖蜜谷氨酸废水中氨基酸总量高达7%以上,除残余谷氨酸外,其它残留氨基酸主要有天冬氨酸、丙氨酸、甘氨酸、缴氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氧酸、赖氨酸、精氨酸等,废水中还有残糖、尿素等,导致废水NH3-N高达6000~8000mg/L。
生产工艺:
生产工艺使用谷氨酸生产厂现有的废水处理系统,经过工艺升级和操作控制实现了微生物复合酶制剂的生产。
预处理。
1.过滤:废水由进水泵提升至细格栅机200,细格栅机用于去除废水中较大颗粒的悬浮、漂浮物,格栅栅距选3mm;
2.pH调节:过滤后的废水经管道输送至调节池201,在调节池进水处加NaOH,pH调节到6-8之间,通过在线pH探头检测和控制NaOH添加量,调节池底部设有泥斗,定期抽除沉淀物;
3.沉淀:调节池废水泵入平流式初沉池202,靠重力作用使废水中的颗粒悬浮物进一步沉降,通过初沉池202底部的刮板收集去除,上清液在初沉池末端溢流。初沉池平均停水时间为4h,有效水深4.0m。
营养物质含量的调节。糖蜜谷氨酸生产废水氮源充足,只需补充磷源和特定的微量元素。
1.平流式初沉池出水通过管道输送到集水井203,集水井含有一个用于搅拌的潜水泵,潜水泵一直工作使废水水质均匀,集水井含一个检测液位计,可以计算废水体积;
2.初沉池序批式进水结束后,取集水井水样检测COD、总磷,通过液位计计算废水水量,按照COD:总磷=100::1.5,计算出总磷的补充量;
3.过磷酸钙均配置成固定浓度的水溶液,通过离心泵一次性添加到集水井203中,利用潜水泵的搅拌使得废水水质均匀;
4.微量元素的补充主要是硫酸锌和硫酸钼,以废水中2mg/L Zn2+和1mg/L Mo2+的浓度需求进行补充添加。硫酸锌和硫酸钼均稀释成固定浓度的水溶液进行添加,添加方式通过离心泵一次性添加到集水井中,利用潜水泵的搅拌使得废水水质均匀;
5.根据COD数据,确定稀释比例,稀释废水COD浓度到5000mg/L。稀释水为SBR曝气池204出水上清液,稀释水添加位置为废水从集水井到SBR曝气池的管道中,稀释比例控制通过离心泵、阀门控制,通过流量计决定阀门开度。
微生物培养。
糖蜜谷氨酸生产废水的微生物培养方法选择序批式培养法的SBR工艺,菌体繁殖培养方式选择完全混合式。
1.进水阶段,SBR曝气池需含有一定体积和浓度的菌泥浓液,并在该阶段持续曝气,曝气保证DO在1mg/L左右。菌泥体积和浓度根据曝气时温度决定,当曝气时温度在10~20℃时,菌泥体积不低于有效体积的1/4,质量浓度不低于20000mg/L;当曝气池温度在20~30℃时,菌泥体积不低于有效体积的1/5,质量浓度不低于20000mg/L;当曝气池温度在30~40℃时,菌泥体积不低于有效体积的1/5,质量浓度不低于15000mg/L。进水阶段,进水时间为0.5h,恒定流量进水。
2.曝气阶段,氨基酸生产废水和菌泥完全混合,菌体吸收利用氨基酸废水中的有机物质新陈代谢,菌体以絮状的形式完全混合在SBR曝气池中。该阶段全程曝气增氧保证SBR曝气池溶解氧在1~2mg/L之间,pH在7.5~8.5之间,氧化还原电位在+200~+400mV之间。SBR曝气池为开放式培养环境,温度受气温影响比较大,培养温度限于10~40℃。曝气阶段,持续时间为6h。
3.沉淀阶段,停止曝气后,依靠重力作用,絮状菌体沉淀下来,形成菌泥。曝气阶段,持续时间为0.5h。
4.排水和排泥阶段,排水和排泥阶段同时进行,以保证菌泥质量。排水通过滗水器排放。排泥指菌泥从SBR曝气池底部排出,用于微生物复合酶制剂生产,剩余部分菌泥作为接种菌泥留在SBR曝气池作为接种液备用。用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量根据SBR曝气池温度决定,当曝气池温度在10~20℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气池总菌泥量的1/12;当曝气池温度在20~30℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气池总菌泥量的1/10;当曝气池温度在30~40℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气池总菌泥量的1/8。
生产微生物复合酶制剂:
利用糖蜜谷氨酸生产废水生产的微生物复合酶制剂序批式排放,选择干燥保存后使用。
1.菌泥收集:排出的用于生产微生物复合酶制剂的菌泥收集在具曝气功能的储存罐205内,储存罐为圆柱形,底部有三角锥,用于排出高浓度菌泥。储存罐曝气保证菌泥的溶解氧>2mg/L。储存罐菌泥收集时间不超过2d。
2.生产准备:停止储存罐205的曝气和搅拌,菌泥沉淀1h后,浓度达到30000mg/L以上,含水率低于97%。
3.浓缩:菌泥从储存罐底部三角锥排出,通过管道输送到絮凝池,絮凝池持续恒流添加高分子絮凝剂PAM,菌泥和PAM在絮凝池混合,溢流进入板框机206,菌泥进一步脱水,其含水率降低到80%。
4.干燥:菌泥通过绞龙输送到闪蒸干燥设备207,菌泥干燥温度70℃,干燥时间2s,含水率降低到20%以下。
5.酶解使用:干燥后的菌泥呈粉状,可以用于流动性好的微生物蛋白的发酵。菌泥和湿酵母粉按比例混合搅拌后,作为微生物复合酶制剂参与到酵母的酶解。
产品参数:
利用糖蜜谷氨酸生产废水生产的微生物复合酶制剂:
干基蛋白45.0%~65.0%
干基总氨基酸38.0%~55.0%
干基无机氮≤3.0%
干基总核苷酸3.0%~5.0%
总核苷酸/总氨基酸比值≥0.08
总核苷酸/蛋白≥0.06
溶菌酶活力300~500U/g干基
核酸酶2000~4000U/g干基
蛋白酶5000~10000U/g干基

Claims (10)

1.一种利用食品饮料生产废水生产用于蛋白饲料酶解的微生物复合酶制剂的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)对食品饮料生产废水进行预处理,除渣除油并调pH至5~9,所述食品饮料生产废水是指BOD浓度在100-10000mg/L之间的食品饮料生产中原料浸泡、或发芽、或粉碎、或压榨、或浸提、或稀释、或浓缩、或蒸煮烹炸过程中产生的清洗废水,或糖化、或发酵、或除渣、或分离、或提纯过程中产生的过滤废水,或包装过程中跑冒滴漏的成品及清洗产生的废水,预处理后的食品饮料生产废水的BOD浓度在100-5000mg/L之间;
(2)对预处理后的食品饮料生产废水进行营养物质调节,使补充氮、磷后废水中的BOD:总氮:总磷=100:(5-20):(0.5-2);
(3)以环保行业惯用的好氧活性菌群作为微生物复合酶制剂的生产菌体,所述复合酶制剂的生产菌体包括从毛单胞菌属、微球菌属、棒状杆菌属、芽孢杆菌属中的一种,将复合酶制剂的生产菌体接种到曝气培养池,经步骤(2)营养物质调节后的废水泵入曝气培养池,与接种菌体充分混合,菌体在曝气培养池繁殖培养,全程曝气增氧保证曝气培养池溶解氧在2~4mg/L,温度限于10~40℃,pH限于6.5~8.5,菌体繁殖培养后获得微生物复合酶制剂,微生物复合酶制剂以絮状体和微生物膜形态沉淀下来以菌泥状态存在;
(4)作为微生物复合酶制剂的菌泥收集后加工成微生物复合酶制剂产品。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:当食品饮料生产废水为酿酒废水时,微生物复合酶制剂的生产设备包括依工序设置的过滤设备、调节池、PH调节罐、初沉池、曝气池、二沉池、具曝气功能的储存罐,生产步骤依次包括:
(1)酿酒废水预处理:以离心机、板框过滤机及格栅机作为过滤设备,含硅藻土的废水经离心机离心,含酵母的废水经板框机过滤,与其它酿造废水共同经格栅机过滤,过滤后的废水集中在调节池内,然后泵入pH调节罐,调节pH至7;
(2)调节好pH的废水通过管道输送到初沉池,沉淀后的废渣从初沉池底部排出,上清液从初沉池表层溢流口流出,在初沉池溢流出口分别安装COD、总氮、总磷在线检测设备,按照BOD:总氮:总磷=100:8:1,其中BOD=COD*0.55,计算出总氮、总磷的补充量,
以尿素和磷酸二氢钾作为氮源和磷源的补充来源,配置成固定浓度的水溶液添加到废水中;
以硫酸锌和硫酸锰作为微量元素的补充添加,添加浓度按废水中2mg/L Zn2+和1mg/LMn2+的浓度需求进行添加;
(3)酿酒废水的微生物培养方法选择连续培养法,菌体繁殖培养方式选择完全混合式,酿酒废水从初沉池经管道输送至曝气池,
菌泥和酿酒废水在曝气池充分混合,在曝气池繁殖培养过程中全程曝气增氧保证培养池溶解氧在2~4mg/L之间,pH在7.5~8.5之间,曝气池为开放式培养环境,菌体以絮状的形式混合在曝气池中,菌体混合液从曝气池末端溢流,菌体混合液通过管道输送进入二沉池,在二沉池依靠重力作用,絮状菌体沉淀下来,形成菌泥并从二沉池底部排出,一部分进入具曝气功能的储存罐用来生产微生物复合酶制剂,另一部分作为回流菌泥输送回曝气池,
(4)储存罐中的菌泥经沉淀、浓缩加工成微生物复合酶制剂产品。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:进入具曝气功能的储存罐的用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量根据曝气池温度决定,当曝气池温度在10~20℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/13~1/15;当曝气池温度在20~30℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/11~1/13;当曝气池温度在30~40℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占曝气池总菌泥量的1/8~1/11。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述回流菌泥质量根据曝气池温度决定,当曝气池温度在10~20℃时,回流菌泥浓度不低于20000mg/L,回流菌泥量为5Kg/吨废水;当曝气池温度在20~30℃时,回流菌泥浓度不低于15000mg/L,回流菌泥量为3.75Kg/吨废水;当曝气池温度在30~40℃时,回流菌泥浓度不低于10000mg/L,回流菌泥量为2.5Kg/吨废水。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:当食品饮料生产废水为氨基酸生产废水时,微生物复合酶制剂的生产设备包括依工序设置的过滤设备、调节池、初沉池、集水井、SBR曝气培养池、具曝气功能的储存罐,生产步骤依次包括:
(1)氨基酸生产废水预处理:以格栅机作为过滤设备,废水泵送至格栅机过滤以去除废水中大颗粒的悬浮、漂浮物,格栅栅距选3mm,过滤后的废水经管道输送至调节池,pH调节到6-8之间,调节池废水泵入初沉池,沉淀废渣收集去除,上清液在沉淀池末端溢流被输送至集水井;
(2)集水井含有一个用于搅拌的潜水泵,取集水井水样检测TOC、总氮、总磷,按照TOC:总氮:总磷=100:12:1.5,计算出总氮、总磷的补充量,以硝酸铵和过磷酸钙为氮源和磷源的补充来源,一次性添加到集水井中;
(3)氨基酸生产废水的微生物培养方法选择序批式培养法的SBR工艺,菌体繁殖培养方式选择完全混合式,集水井中的废水经稀释水的稀释后进入SBR曝气培养池,在SBR曝气培养池中依时间顺序完成进水、曝气、沉淀、排水、排菌泥全过程,在进水阶段持续曝气,曝气保证DO在0.8~1.2mg/L;在曝气阶段氨基酸生产废水和菌泥完全混合,菌体以絮状的形式混合在SBR曝气培养池中,该阶段全程曝气增氧保证SBR曝气培养池溶解氧在1~2mg/L之间,pH在7.5~8.5之间,SBR曝气培养池为开放式培养环境,培养温度限于10~40℃;停止曝气后,絮状菌体沉淀下来,形成菌泥;排水和排泥阶段同时进行,排泥指菌泥从SBR曝气培养池底部排出,用于微生物复合酶制剂生产,留部分菌泥作为接种菌泥留在SBR曝气池作为接种液备用;
(4)从SBR曝气培养池排出的用于生产微生物复合酶制剂的菌泥收集在具曝气功能的储存罐内,储存罐在收集阶段的曝气保证菌泥的溶解氧>2mg/L,收集完成后停止储存罐的曝气和搅拌,菌泥经沉淀、浓缩制得微生物复合酶制剂。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:SBR曝气培养池中总菌泥体积和浓度根据曝气时温度决定,当曝气时温度在10~20℃时,总菌泥体积不低于有效体积的1/4~1/3,质量浓度不低于20000mg/L;当SBR曝气培养温度在20~30℃时,菌泥体积不低于有效体积的1/4~1/5,质量浓度不低于20000mg/L;当SBR曝气培养池温度在30~40℃时,菌泥体积不低于有效体积的1/4~1/5,质量浓度不低于15000mg/L。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:从SBR曝气培养池排出的用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量根据SBR曝气培养池温度决定,当SBR曝气培养池温度在10~20℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气培养池总菌泥量的1/11~1/12;当SBR曝气培养池温度在20~30℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气培养池总菌泥量的1/9~1/10;当SBR曝气培养池温度在30~40℃时,用于微生物复合酶制剂生产的菌泥量占SBR曝气池总菌泥量的1/8~1/9。
8.由权利要求1~7任一方法制得的微生物复合酶制剂。
9.根据权利要求8所述的微生物复合酶制剂,其特征在于:所制得的微生物复合酶制剂的参数如下:
干基蛋白40.0%~60.0%;
干基总氨基酸35.0%~55.0%;
干基无机氮0~5.0%;
干基总核苷酸2.0%~6.0%;
总核苷酸/总氨基酸比值0.07~0.12;
总核苷酸/蛋白0.05~0.10;
溶菌酶活力150-500U/g干基;
核酸酶500-4000U/g干基;
蛋白酶1000-10000U/g干基。
10.由权利要求8或9所述的微生物复合酶制剂用于蛋白饲料酶解的方法,其特征在于:将权利要求8或9所述的微生物复合酶制剂与湿酵母粉按比例混合搅拌后作为外源酶参与酵母自溶。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111793574A (zh) * 2020-05-27 2020-10-20 协赛(山东)生物科技有限公司 一种无废弃营养物的微生物质生产方法
CN113263043A (zh) * 2021-03-25 2021-08-17 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 一种污染土壤堆式洗脱修复系统及其修复方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009059163A1 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Oberon Fmr, Inc. Biosolids-based food additive for animal feed and methods of production
CN103098979A (zh) * 2013-01-16 2013-05-15 上海清美绿色食品有限公司 一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法
CN104893976A (zh) * 2015-03-31 2015-09-09 台州艾希尔生物科技有限公司 一种使用自溶工艺生产好氧型单细胞蛋白的方法
CN105712492A (zh) * 2016-04-06 2016-06-29 常州市鼎日环保科技有限公司 一种用于处理啤酒废水微生物处理体的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009059163A1 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Oberon Fmr, Inc. Biosolids-based food additive for animal feed and methods of production
CN103098979A (zh) * 2013-01-16 2013-05-15 上海清美绿色食品有限公司 一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法
CN104893976A (zh) * 2015-03-31 2015-09-09 台州艾希尔生物科技有限公司 一种使用自溶工艺生产好氧型单细胞蛋白的方法
CN105712492A (zh) * 2016-04-06 2016-06-29 常州市鼎日环保科技有限公司 一种用于处理啤酒废水微生物处理体的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111793574A (zh) * 2020-05-27 2020-10-20 协赛(山东)生物科技有限公司 一种无废弃营养物的微生物质生产方法
CN113263043A (zh) * 2021-03-25 2021-08-17 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 一种污染土壤堆式洗脱修复系统及其修复方法

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