CN106676137A - 一种利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法 - Google Patents

一种利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，保藏号为CGMCC 2876的地衣芽孢杆菌经培养得到发酵液，除去菌体后用无水乙醇混匀，静置，分离得到沉淀，复溶于水中，得到含有生物絮凝剂的溶液；然后将该含有生物絮凝剂的溶液用喷雾干燥法干燥，喷雾干燥工艺为进风量100～300L/h，进风温度140～160℃，进料量10～20mL/min，进气压力0.1～0.15MPa，通针频率9～11，出风温度80～98℃，即得粉末状的生物絮凝剂。本发明具有干燥时间短，操作工艺简单，不破坏生物絮凝剂的结构与活性，得到的生物絮凝剂絮凝效果良好的特点。

Description

一种利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法
技术领域
本发明属于生物活性天然产物的加工领域，具体涉及一种利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法。
背景技术
生物絮凝剂是一类由微生物产生的可以使水体中不易降解的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝集、沉淀的特殊高分子聚合物，它具有高效、无毒、无二次污染、能自行降解等优点。按化学组成成分，生物絮凝剂可分为：多糖类、脂类、蛋白质类和DNA类。主要应用于食品生产、发酵工业、制药、化妆品、污水处理等行业。
干燥是生物絮凝剂产品化的最后工序之一，它直接关系到最终产品的质量。干燥的方式有很多，如真空干燥、冷冻干燥等。真空干燥的工艺方法，不仅耗时长，且提取物在干燥后吸湿性较大，不易保存。冷冻干燥可以较好地保护生物絮凝剂的活性，且干燥后产品呈块状和棒针状，但是冷冻干燥法耗时长，能耗高，不利于工业化生产。因此，必须寻找一种干燥时间短，投入少，操作工序简单，不破坏生物絮凝剂的结构与活性，产品品质好的干燥工艺和方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，干燥时间短，操作工艺简单，不破坏生物絮凝剂的结构与活性，得到的生物絮凝剂絮凝效果良好的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，包括：
1)将保藏号为CGMCC 2876的地衣芽孢杆菌(已于2009年01月14日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，具体请见CN101503709A，公开日：2009年8月12日)在种子培养基上以转速180～220rpm、温度36～38℃的条件培养16～18h，得到种子发酵液；所述种子培养基的配方为：葡萄糖9～11g/L，酵母膏0.4～0.6g/L，尿素0.4～0.6g/L，KH2PO4 0.08～0.12g/L，K2HPO4 0.08～0.12g/L，NaCl 0.08～0.12g/L，MgSO4·7H2O 0.15～0.25g/L，pH值为7.1～7.3；
2)按3～5％的接种量，将步骤1)得到的种子发酵液接种到发酵培养基上，以转速180～220rpm、温度36～38℃的条件培养54～58h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖13.5～14.5g/L，尿素2.6～2.7g/L，MgSO4 0.04～0.05g/L，酵母膏0.5～0.7g/L，KH2PO4 5～6g/L，K2HPO4 1.3～1.5g/L，NaCl 1.8～2.2g/L，pH值为7.1～7.3；
3)通过固液分离除去步骤2)得到的发酵液中的菌体，得到上清液；向该上清液中加入2～4倍体积的无水乙醇，混匀，0～5℃静置20～28h；再次固液分离，沉淀部分复溶于水中，得到含有生物絮凝剂的溶液；
4)将步骤3)得到的含有生物絮凝剂的溶液用喷雾干燥法干燥，溶液进入干燥器后，被雾化器雾化成小雾滴喷入热的干燥介质(通常采用热空气)中，雾滴中的水分被迅速蒸发，最后通过分离器回收，即得粉末状的所述生物絮凝剂；所述喷雾干燥的工艺为：进风量100～300L/h，进风温度140～160℃，进料量10～20mL/min，进气压力0.1～0.15MPa，通针频率9～11，出风温度80～98℃。
一实施例中：所述步骤1)中，培养转速为200rpm、温度为37℃，培养17h，得到种子发酵液。
一实施例中：所述步骤1)中，种子培养基的配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH2PO4 0.1g/L，K2HPO4 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，pH值为7.2。
一实施例中：所述步骤2)中，接种量为4％，培养转速为200rpm、温度为37℃，培养56h，得到发酵液。
一实施例中：所述步骤2)中，发酵培养基的配方为：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO4 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH2PO4 5.6g/L，K2HPO4 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值为7.2。
一实施例中：所述步骤3)中，将步骤2)得到的发酵液在6000～10000rpm离心12～18min，去除其中的菌体，得到上清液；向该上清液中加入3倍体积的无水乙醇，混匀，4℃静置24h；再次离心，沉淀部分复溶于水中，得到含有生物絮凝剂的溶液；
一实施例中：所述步骤4)中，喷雾干燥的工艺为：进风量100L/h，进风温度140℃，进料量20mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10，出风温度80～85℃。
一实施例中：所述步骤4)中，喷雾干燥的工艺为：进风量100L/h，进风温度160℃，进料量20mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10，出风温度83～90℃。
一实施例中：所述步骤4)中，喷雾干燥的工艺为：进风量300L/h，进风温度140℃，进料量10mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10，出风温度87～93℃。
一实施例中：所述步骤4)中，喷雾干燥的工艺为：进风量300L/h，进风温度160℃，进料量10mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10，出风温度92～98℃。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明通过喷雾干燥制备生物絮凝剂，喷雾干燥过程中物料与热风接触时间短，温升较小，生物活性损失不大，因而生物絮凝剂的活性得到了很好的保护，得到的生物絮凝剂高效，无毒，絮凝效果好，且不会造成二次污染，环保性好。
具体实施方式
下面通过实施例具体说明本发明的内容：
实施例1
1)将保藏号为CGMCC 2876的地衣芽孢杆菌在种子培养基上以转速200rpm、温度37℃的条件培养17h，得到种子发酵液；所述种子培养基的配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH2PO4 0.1g/L，K2HPO4 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，pH值为7.2，用前115℃灭菌15min；
2)按4％的接种量，将步骤1)得到的种子发酵液接种到发酵培养基上以转速200rpm、温度37℃的条件培养56h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO4 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH2PO4 5.6g/L，K2HPO4 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值为7.2，用前115℃灭菌15min；
3)将步骤2)得到的发酵液在8000rpm离心15min，去除其中的菌体，得到上清液；向该上清液中加入3倍体积的无水乙醇，混匀，4℃冰箱静置24h；然后经低速离心，收集沉淀部分，复溶于一定体积(本实施例之中为原体积)的蒸馏水中，得到含有生物絮凝剂的溶液，浓度为2.6g/L；
4)取200mL步骤3)得到的含有生物絮凝剂的溶液用喷雾干燥法干燥，即得细小粉末状的所述生物絮凝剂；所述喷雾干燥的工艺为：进风量100L/h，进风温度160℃，进料量20mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10s/次，出风温度83～90℃，最好90℃。
将本实施例得到的粉末状生物絮凝剂溶解在蒸馏水中，测定生物絮凝剂对高岭土悬浮液的絮凝活性。方法如下：
取40mL 10g/L的高岭土溶液加至50mL刻度试管中，依次加入2.5mL CaCl2溶液(10g/L)和1mL一定浓度(本实施例之中，将喷雾干燥后的粉末重溶于原体积的蒸馏水中)的本实施例的生物絮凝剂，蒸馏水加至满刻度，充分混合后，迅速置于比色皿中，静置5min后，在波长550nm下测定吸光值。以蒸馏水作空白测定。计算公式如下：
絮凝率(％)＝(B-A)*100/B
式中，A：待测样品的吸光值；B：空白对照的吸光值。
测定结果如表1所示。
实施例2
1)将保藏号为CGMCC 2876的地衣芽孢杆菌在种子培养基上以转速200rpm、温度37℃的条件培养17h，得到种子发酵液；所述种子培养基的配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH2PO4 0.1g/L，K2HPO4 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，pH值为7.2，用前115℃灭菌15min；
2)按4％的接种量，将步骤1)得到的种子发酵液接种到发酵培养基上以转速200rpm、温度37℃的条件培养56h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO4 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH2PO4 5.6g/L，K2HPO4 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值为7.2，用前115℃灭菌15min；
3)将步骤2)得到的发酵液在8000rpm离心15min，去除其中的菌体，得到上清液；向该上清液中加入3倍体积的无水乙醇，混匀，4℃冰箱静置24h；然后经低速离心，收集沉淀部分，复溶于一定体积(本实施例之中为原体积)的蒸馏水中，得到含有生物絮凝剂的溶液，浓度为2.6g/L；
4)取200mL步骤3)得到的含有生物絮凝剂的溶液用喷雾干燥法干燥，即得细小粉末状的所述生物絮凝剂；所述喷雾干燥的工艺为：进风量300L/h，进风温度160℃，进料量10mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10s/次，出风温度92～98℃。
将本实施例得到的粉末状生物絮凝剂溶解在蒸馏水中，测定生物絮凝剂对高岭土悬浮液的絮凝活性。方法参照实施例1。测定结果如表1所示。
实施例3
1)将保藏号为CGMCC 2876的地衣芽孢杆菌在种子培养基上以转速200rpm、温度37℃的条件培养17h，得到种子发酵液；所述种子培养基的配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH2PO4 0.1g/L，K2HPO4 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，pH值为7.2，用前115℃灭菌15min；
2)按4％的接种量，将步骤1)得到的种子发酵液接种到发酵培养基上以转速200rpm、温度37℃的条件培养56h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO4 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH2PO4 5.6g/L，K2HPO4 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值为7.2，用前115℃灭菌15min；
3)将步骤2)得到的发酵液在8000rpm离心15min，去除其中的菌体，得到上清液；向该上清液中加入3倍体积的无水乙醇，混匀，4℃冰箱静置24h；然后经低速离心，收集沉淀部分，复溶于一定体积(本实施例之中为原体积)的蒸馏水中，得到含有生物絮凝剂的溶液，浓度为2.6g/L；
4)取200mL步骤3)得到的含有生物絮凝剂的溶液用喷雾干燥法干燥，即得细小粉末状的所述生物絮凝剂；所述喷雾干燥的工艺为：进风量100L/h，进风温度140℃，进料量20mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10s/次，出风温度80～85℃。
将本实施例得到的粉末状生物絮凝剂溶解在蒸馏水中，测定生物絮凝剂对高岭土悬浮液的絮凝活性。方法参照实施例1。测定结果如表1所示。
实施例4
1)将保藏号为CGMCC 2876的地衣芽孢杆菌在种子培养基上以转速200rpm、温度37℃的条件培养17h，得到种子发酵液；所述种子培养基的配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH2PO4 0.1g/L，K2HPO4 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，pH值为7.2，用前115℃灭菌15min；
2)按4％的接种量，将步骤1)得到的种子发酵液接种到发酵培养基上以转速200rpm、温度37℃的条件培养56h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO4 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH2PO4 5.6g/L，K2HPO4 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值为7.2，用前115℃灭菌15min；
3)将步骤2)得到的发酵液在8000rpm离心15min，去除其中的菌体，得到上清液；向该上清液中加入3倍体积的无水乙醇，混匀，4℃冰箱静置24h；然后经低速离心，收集沉淀部分，复溶于一定体积(本实施例之中为原体积)的蒸馏水中，得到含有生物絮凝剂的溶液，浓度为2.6g/L；
4)取200mL步骤3)得到的含有生物絮凝剂的溶液用喷雾干燥法干燥，即得细小粉末状的所述生物絮凝剂；所述喷雾干燥的工艺为：进风量300L/h，进风温度140℃，进料量10mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10s/次，出风温度87～93℃，最好90℃。
将本实施例得到的粉末状生物絮凝剂溶解在蒸馏水中，测定生物絮凝剂对高岭土悬浮液的絮凝活性。方法参照实施例1。测定结果如表1所示。
表1实施例1～4中得到的生物絮凝剂对高岭土悬浮液的絮凝活性
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：包括：
1)将保藏号为CGMCC 2876的地衣芽孢杆菌在种子培养基上以转速180～220rpm、温度36～38℃的条件培养16～18h，得到种子发酵液；所述种子培养基的配方为：葡萄糖9～11g/L，酵母膏0.4～0.6g/L，尿素0.4～0.6g/L，KH2PO4 0.08～0.12g/L，K2HPO4 0.08～0.12g/L，NaCl 0.08～0.12g/L，MgSO4·7H2O 0.15～0.25g/L，pH值为7.1～7.3；
2)按3～5％的接种量，将步骤1)得到的种子发酵液接种到发酵培养基上，以转速180～220rpm、温度36～38℃的条件培养54～58h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方为：葡萄糖13.5～14.5g/L，尿素2.6～2.7g/L，MgSO4 0.04～0.05g/L，酵母膏0.5～0.7g/L，KH2PO4 5～6g/L，K2HPO4 1.3～1.5g/L，NaCl 1.8～2.2g/L，pH值为7.1～7.3；
3)通过固液分离除去步骤2)得到的发酵液中的菌体，得到上清液；向该上清液中加入2～4倍体积的无水乙醇，混匀，0～5℃静置20～28h；再次固液分离，沉淀部分复溶于水中，得到含有生物絮凝剂的溶液；
4)将步骤3)得到的含有生物絮凝剂的溶液用喷雾干燥法干燥，即得粉末状的所述生物絮凝剂；所述喷雾干燥的工艺为：进风量100～300L/h，进风温度140～160℃，进料量10～20mL/min，进气压力0.1～0.15MPa，通针频率9～11，出风温度80～98℃。
2.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤1)中，培养转速为200rpm、温度为37℃，培养17h，得到种子发酵液。
3.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤1)中，种子培养基的配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH2PO4 0.1g/L，K2HPO4 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，pH值为7.2。
4.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤2)中，接种量为4％，培养转速为200rpm、温度为37℃，培养56h，得到发酵液。
5.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤2)中，发酵培养基的配方为：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO4 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH2PO4 5.6g/L，K2HPO4 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值为7.2。
6.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤3)中，将步骤2)得到的发酵液在6000～10000rpm离心12～18min，去除其中的菌体，得到上清液；向该上清液中加入3倍体积的无水乙醇，混匀，4℃静置24h；再次离心，沉淀部分复溶于水中，得到含有生物絮凝剂的溶液。
7.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤4)中，喷雾干燥的工艺为：进风量100L/h，进风温度140℃，进料量20mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10，出风温度80～85℃。
8.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤4)中，喷雾干燥的工艺为：进风量100L/h，进风温度160℃，进料量20mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10，出风温度83～90℃。
9.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤4)中，喷雾干燥的工艺为：进风量300L/h，进风温度140℃，进料量10mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10，出风温度87～93℃。
10.根据权利要求1所述的利用喷雾干燥制备生物絮凝剂的方法，其特征在于：所述步骤4)中，喷雾干燥的工艺为：进风量300L/h，进风温度160℃，进料量10mL/min，进气压力0.1MPa，通针频率10，出风温度92～98℃。
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