CN1833526A - 利用味精生产过程中的废液生产饲料酵母的方法 - Google Patents

利用味精生产过程中的废液生产饲料酵母的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，该方法利用玉米浸泡水、离交母液、葡萄糖渣经配料灭菌制成培养基，其中玉米浸泡水45％－55％、玉米皮酶解液25％－35％、离交母液15％－25％、糖渣1％－2％，斜面菌种进行三级平培养，然后与培养基一起进行主发酵培养，通过浓缩蒸发、喷雾干燥制成饲料酵母。本发明的培养基中含有丰富的碳源、氮源、无机盐、微量元素及少量生物素、维生素等生长因子，其加工工艺可以充分保证酵母的营养性，酵母菌能良好地生长繁殖，制成的酵母发酵粉保证了酵母营养的完整性，更有利于畜禽饲养中的吸收。

Description

利用味精生产过程中的废液生产饲料酵母的方法
技术领域
本发明涉及一种生产饲料酵母的方法，更确切地说是一种利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法。
背景技术
我国是味精生产大国，年产量居世界之首，味精废液量大，味精废液含40～80/高浓度(化学耗氧量)物质与20～30/高浓度(生物耗氧量)物质，低值为3.2，还含0.5％左右还原糖和1％左右谷氨酸菌体等物质，直接排放会严重污染环境，国内外对味精废液的治理进行了大量研究，从味精废液中提取与发酵生产有用的物质，既获得了有益的产品，又减少了环境污染，经济效益和社会效益一举两得。
饲料酵母是处理废水的更新换代产品，产品附加值高，经济效益好，饲料酵母还含有丰富的蛋白质，是饲料获得蛋白质的有效途径。然而现在获得饲料蛋白的主要途径为利用添加动物蛋白和鱼骨粉的方式，动物蛋白主要靠加工动物的内脏取得，经科学家论证，用动物内脏加工的饲料喂养牲畜，是产生疯牛病的主要原因，国际上已禁止使用动物内脏作为饲料蛋白的来源，饲料获得蛋白的另一个来源为鱼骨粉，使用鱼骨粉的主要危害是破坏渔业资源，过度捕捞将促使渔业资源匮乏，给人类社会带来巨大的危害，也是国际社会所不容许的，而饲料酵母则是利用废水加工而成，即综合利用了资源，消除了污染，又增加了经济效益，饲料酵母可广泛用于畜禽养殖业，是替代动物内脏和骨粉用于饲料的最佳替代品。
目前，利用废水培养酵母传统工艺一般都采用高速分离法、泡沫气浮法提取，酵母浓缩液再进滚膜干燥得到成品酵母，这样的工艺仍有废液排出(COD约在10000-20000mg/L)，其中不少是可用的活性酶，还需进一步厌氧、爆气治理，且收率低，对于总固性物而言，约为50-70％，不适合推广应用。
发明内容
针对人们普遍关注的技术问题，本发明的目的在于提供一种采用全液蒸发浓缩、高速离心喷雾干燥工艺生产饲料酵母发酵粉的方法。该方法制成的酵母发酵粉保证了酵母营养的完整性，更有利于畜禽饲养中的吸收。
本发明的目的是这样实现的：
一种利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其工艺流程如下：
(1)制备酵母培养基
培养基配料及组分含量为：玉米浸泡水45％-55％、玉米皮酶解液25％-35％、离交母液15％-25％、糖渣1％-2％，上述配料在配料罐内充分混合后，间接蒸汽加热至80℃维持20-30分钟进行灭均处理；
(2)酵母发酵培养
I、斜面菌种摇床培养，技术条件为：摇床频率100-130次/分、温度30-34℃、时间12-24小时，培养基含糖4-5％、pH4-5；
II、接种后在种子罐内进行三级培养，技术条件为：糖含量3-5％、接种菌8-12％、种子罐充满系数45-55％、培养基pH4-5、培养时间12-18小时，其中一级种子罐0.1m3，二极种子罐0.8m3，三级种子罐8m3；
(3)主发酵培养
将步骤(1)制备的培养基和步骤(2)培养的酵母菌在发酵罐内进行培养，技术条件为：糖含量1-3％、pH4.3-4.5、温度30-34℃、时间11-13小时；
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐内；
(5)浓缩蒸发
采用四效板式蒸发器对步骤(4)中成熟醪罐内的发酵培养液进行全液蒸发浓缩；
(6)喷雾干燥
采用高速离心喷雾干燥塔将浓缩蒸发后的发酵培养液制成饲料酵母发酵粉。
所述步骤(1)中玉米浸泡水是淀粉厂生产的副产品，其玉米浸泡水PH为3.6-4.0、干物量10％-14％、浓度为7°Be’-9°Be’、蛋白含量为6-10％、含糖量1％以上，为酵母生产的氮源、碳源，所含的生物素及金属微量元素是未经处理即可利用的主要发酵培养基。
所述玉米浸泡水中同时含有VB1、VB2、VB12、游离生物素、微量元素及金属元素，其中金属元素以磷、硫、铁为主。
所述步骤(1)中离交母液是谷氨酸提取生产工艺过程中得到的离交母液，其PH为3-4、干物量8％-12％、浓度为6°Be’-8°Be’、含糖量为0.1％-0.5％、蛋白含量8％-10％，为酵母培养提供所需的无机和有机氮源及微量元素。
所述离交母液中同时含有多种氨基酸及金属离子，其中氨基酸以谷氨酸、丙氨酸为主，金属离子以钾、钠的硫酸盐、磷酸盐为主。
所述步骤(1)中糖渣是葡萄糖制造过程中经过滤得到的含水30％以上的固体渣，其干物量为35％-55％、糖含量12％-16％、湿渣蛋白含量10％以上，是酵母培养的碳源和有机氮源。
所述步骤(1)中玉米皮酶解液是淀粉厂生产的副产品玉米皮经纤维素酶水解后制成的既含蛋白质又含糖的酶水解液，蛋白质含量达8％以上，并含有少量淀粉及多量的纤维素，是酵母生产的主要碳源。
所述玉米皮酶解液的制作方法为：将干物量为6-8的玉米皮料液经粉碎在搅拌情况下，维持温度60±℃、pH4.7-4.8，加复合纤维素酶，经20-24小时的酶水解得到含糖1％-2％的糖液。
所述步骤(3)中的主发酵罐采用强制循环喷射自吸式罐，并安装高效气液分离器，其自吸式喷射器利用文丘里原理，在高速进料的同时在管道中产生真空，将空气带入罐内与液体混合，进行通风培养。
所述步骤(3)中发酵液残糖为0.1-0.3％、pH4-6、菌检150-200亿/ml、生物量40-60％、粗蛋白折纯量45％-55％，酵母产品菌量150-200亿/克、粗蛋白含量45％-55％、真蛋白含量35％-45％、水分5-8％。
所述步骤(6)喷雾干燥后保持酵母产品含水量6-8％。
本发明利用玉米浸泡水、离交母液、葡萄糖渣经配料灭菌，通过生物发酵、浓缩蒸发、喷雾干燥制成饲料酵母，培养基中含有丰富的碳源、氮源、无机盐、微量元素及少量生物素、维生素等生长因子，在发酵培养过程中酵母菌从培养基中吸取营养物质，能良好地生长繁殖，其加工工艺可以充分保证酵母的营养性，更有利于畜禽饲养中吸收。
此外，还具有如下突出的效果：
1)主发酵罐采用强制循环喷射自吸式罐，安装高效气液分离器，增大装液系数至0.8左右(原鼓泡发酵罐装液系数0.5左右)，降低能耗约30％；
2)蒸发浓缩设备采用四效板式蒸发器，该装置传热系数高、安装高度低，可有效降低热能的消耗；
3)干燥采用高速离心喷雾干燥塔，该装置属气流干燥，干燥时间短、物料无过热，不会破坏产品的营养成份，具有产量大、连续生产的优点，可采用自动化控制，确保产品的质量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例
实施例1
该实施例的工艺流程如图1所示，设备清单见下表：
  设备名称   规格   数量   配用设备   电机功率
  摇床   2台   电磁调速电机   3KW
种子罐 0.1m3 2台 自吸式喷射器   化工流程泵4kw
种子罐 0.8m3 2台 自吸式喷射器   化工流程泵7.5kw
种子罐 8m3 2台 自吸式喷射器   化工流程泵30kw
发酵罐 60m3 4台 自吸式喷射器   卧式单级离心泵75kw；30kw
四效蒸发器 15t 1套   水环真空泵15kw 化工流程泵
离心喷雾干燥塔 3t 1套 鼓风机两台   一台90kw，一台185kw
  离交尾液内贮罐   60m3   1台   化工流程泵   11kw
  浸泡水贮罐   140m3   1台   化工流程泵   15kw
  配料罐   48m3   2台   化工流程泵   11kw
  化糖渣罐   3m3   2台   化工流程泵   3kw
  成熟醪罐   30m3   2台   化工流程泵   7.5kw
  浓缩液贮罐   60m3   1台   浓浆泵   4kw
具体的工艺步骤为：
1)制备酵母培养基
根据酵母生产的特性，吸取环境中的营养物质，使菌体生长繁殖，微生物酵母生产繁殖的好与差，主要依靠培养基中必须含有丰富的碳源、氮源、无机盐、微量元素及少量生物素、维生素等生长因子，这些营养物质的来源主要依靠上述原料中含有丰富的碳源、氮源、无机盐、微量元素及少量生长因子来维持酵母生长繁殖，合理配料，满足酵母生长繁殖，其配料是离交母液20％、浸泡水50％、玉米皮酶解液30％、糖渣1.5％，若碳源不足，可适当补充碳源维持碳与氮的比例，上述配料在配料罐内充分混合后，间接蒸汽加热至80℃维持20-30分钟进行灭均处理。
玉米浸泡水是淀粉厂生产的副产品，其玉米浸泡水PH为3.8、干物量12％、浓度8°Be’、蛋白含量8％、含糖量1％以上，还含有VB1、VB2、VB12、游离生物素、微量元素及磷、硫、铁等金属元素，玉米浸泡水经浓缩制造玉米浆是微生物发酵培养基必须的营养物质，其玉米浸泡水是酵母生产的氮源、碳源，生物素及金属微量元素是未经处理即可利用的主要发酵培养基。
离交母液是谷氨酸提取生产工艺过程中得到的离交母液，其PH3.5、干物量10％、浓度7°Be’、含糖0.3％、蛋白含量9％，还含有多种氨基酸(其中谷氨酸、丙氨酸为主)及钾、钠等金属离子的硫酸盐、磷酸盐，经浓缩可制成营养丰富的复合肥，离交母液可直接用于酵母培养所需的无机和有机氮源及微量元素。
糖渣是葡萄糖制造过程中经过滤得到的含水30％以上的固体渣，是糖厂的副产品，其干物量45％、糖含量14％、湿渣蛋白含量10％以上，是酵母培养的碳源和有机氮源。
玉米皮是淀粉厂生产的副产品，可配作动物饲料，蛋白质含量达8％以上，并含有少量淀粉及多量的纤维素，经纤维素酶水解后可制成既含蛋白质又含糖的酶水解液，是酵母生产的主要碳来源，其制作方法为：干物量为6-8的玉米皮料液，经粉碎在搅拌情况下，维持温度60±℃、pH4.7-4.8，加复合纤维素酶，经20-24小时的酶水解得到含糖1％-2％的糖液。
2)酵母发酵培养
选用国内良好的酵母菌，菌体生长繁殖快、营养丰富、气味良好的菌体适合动物需要的高生物量蛋白饲料，经长时间的筛选培养，确定酵母菌为生产菌，进行分级培养，达到预期效果。
I、摇床种子培养
技术条件为：摇床频率115次/分、温度32℃、时间18小时、培养基含糖4.5％、pH4.5，并进行残糖、pH、菌检、生物量分析；
II、种子罐三级培养
技术条件为：糖含量4％、接种菌10％、种子罐充满系数50％、培养基pH4.5、培养时间15小时，其中一级种子罐0.1m3、二极种子罐0.8m3、三级种子罐8m3，并进行残糖、pH、波美、菌检、生物量、全氮及非氮分析。
3)主发酵培养
将步骤(1)的培养基和步骤(2)的三级酵母菌在60m3发酵罐内进行培养。
技术条件为：糖含量2％、pH4.4、温度32℃、时间12小时。
发酵液分析：残糖0.2％、pH5.0、菌检175亿/ml、生物量50％、粗蛋白折纯量50％。
酵母产品分析：菌量175亿/克、粗蛋白含量50％、真蛋白含量40％、水分7％。
在主发酵过程中，通风量是必须条件，酵母的生长繁殖是好氧繁殖生长，只有通风量大、供氧充分，才有利于酵母的生长繁殖，获得多量的菌体，酵母菌体数量是标志酵母产品质量的主要指标，产品酵母的菌体是由最低质量指标是150亿/克，根据原物料的配料，需要选用合理的料液浓度和粘度，保持良好的通风条件，而采用动力消耗低的自吸式喷射通气培养，保证菌体的生长繁殖，因此主发酵罐采用强制循环喷射自吸式罐，并安装高效气液分离器，增大装液系数至0.8左右(原鼓泡发酵罐装液系数0.5左右)，降低能耗约30％，其自吸式喷射器利用文丘里原理，在高速进料的同时在管道中产生真空，将空气带入罐内与液体混合，进行通风培养。
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐内；
(5)浓缩蒸发
采用四效板式蒸发器对步骤(4)中成熟醪罐内的发酵培养液进行全液蒸发浓缩，该装置传热系数高，安装高度低，有明显的优势，对于降低热能的消耗起重要作用，是关键设备。
(6)喷雾干燥
采用高速离心喷雾干燥塔将浓缩蒸发后的发酵培养液制成饲料酵母发酵粉，该装置属气流干燥，干燥时间短、物料无过热，不会破坏产品的营养成份，产量大、连续生产，可采用自动化控制，确保产品的质量，喷雾干燥后保持酵母产品含水量7％。
实施例2
具体的工艺步骤为：
1)制备酵母培养基
培养基组份含量为：离交母液15％、玉米浸泡水45％、玉米皮酶解液25％、糖渣1％，其中玉米浸泡水PH为3.6、干物量10％、浓度7°Be’、蛋白含量6％、含糖量1％以上，离交母液PH3、干物量8％、浓度6°Be’、含糖0.1％、蛋白含量8％，糖渣干物量35％、糖含量12％、湿渣蛋白含量10％以上，玉米皮酶解液的制作方法及参数与第一实施例相同，培养基中若碳源不足，可适当补充碳源维持碳与氮的比例，上述配料在配料罐内充分混合后，间接蒸汽加热至80℃维持20-30分钟进行灭均处理。
2)酵母发酵培养
I、摇床种子培养
技术条件为：摇床频率100次/分、温度30℃、时间12小时、培养基含糖4％、pH4，并进行残糖、pH、菌检、生物量分析；
II、种子罐三级培养
技术条件为：糖含量3％、接种菌8％、种子罐充满系数45％、培养基pH4、培养时间12小时，其中一级种子罐0.1m3、二极种子罐0.8m3、三级种子罐8m3，并进行残糖、pH、波美、菌检、生物量、全氮及非氮分析。
3)主发酵培养
将步骤(1)的培养基和步骤(2)的三级酵母菌在60m3发酵罐内进行培养。
技术条件为：糖含量1％、pH4.3、温度30℃、时间11小时。
发酵液分析：残糖0.1％、pH4、菌检150亿/ml、生物量40％、粗蛋白折纯量45％。
酵母产品分析：菌量150亿/克、粗蛋白含量45％、真蛋白含量35％、水分5％。
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐内。
(5)浓缩蒸发
采用四效板式蒸发器对步骤(4)中成熟醪罐内的发酵培养液进行全液蒸发浓缩。
(6)喷雾干燥
采用高速离心喷雾干燥塔将浓缩蒸发后的发酵培养液制成饲料酵母发酵粉，喷雾干燥后保持酵母产品含水量6％。
其余参数及所用设备与第一实施例相同，这里就不再赘述。
实施例3
具体的工艺步骤为：
1)制备酵母培养基
培养基组份含量为：离交母液25％、玉米浸泡水55％、玉米皮酶解液35％、糖渣2％，其中玉米浸泡水PH为4.0、干物量14％、浓度9°Be’、蛋白含量10％、含糖量1％以上，离交母液PH4、干物量12％、浓度8°Be’、含糖0.5％、蛋白含量10％，糖渣干物量55％、糖含量16％、湿渣蛋白含量10％以上，玉米皮酶解液的制作方法及参数与第一实施例相同，培养基中若碳源不足，可适当补充碳源维持碳与氮的比例，上述配料在配料罐内充分混合后，间接蒸汽加热至80℃维持20-30分钟进行灭均处理。
2)酵母发酵培养
I、摇床种子培养
技术条件为：摇床频率130次/分、温度34℃、时间24小时、培养基含糖5％、pH5，并进行残糖、pH、菌检、生物量分析；
II、种子罐三级培养
技术条件为：糖含量5％、接种菌12％、种子罐充满系数55％、培养基pH5、培养时间18小时，其中一级种子罐0.1m3、二极种子罐0.8m3、三级种子罐8m3，并进行残糖、pH、波美、菌检、生物量、全氮及非氮分析。
3)主发酵培养
将步骤(1)的培养基和步骤(2)的三级酵母菌在60m3发酵罐内进行培养。
技术条件为：糖含量3％、pH4.5、温度34℃、时间13小时。
发酵液分析：残糖0.3％、pH6、菌检200亿/ml、生物量60％、粗蛋白折纯量55％。
酵母产品分析：菌量200亿/克、粗蛋白含量55％、真蛋白含量45％、水分8％。
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐内。
(5)浓缩蒸发
采用四效板式蒸发器对步骤(4)中成熟醪罐内的发酵培养液进行全液蒸发浓缩。
(6)喷雾干燥
采用高速离心喷雾干燥塔将浓缩蒸发后的发酵培养液制成饲料酵母发酵粉，喷雾干燥后保持酵母产品含水量8％。
其余参数及所用设备与第一实施例相同，这里就不再赘述。
本发明不局限于上述具体实施例，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的变化，但不论做怎样的替代或改进，凡是与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其工艺流程如下：
(1)制备酵母培养基
培养基配料及组分含量为：玉米浸泡水45％-55％、玉米皮酶解液25％-35％、离交母液15％-25％、糖渣1％-2％，上述配料在配料罐内充分混合后，间接蒸汽加热至80℃维持20-30分钟进行灭均处理；
(2)酵母发酵培养
I、斜面菌种摇床培养，技术条件为：摇床频率100-130次/分、温度30-34℃、时间12-24小时，培养基含糖4-5％、pH4-5；
II、接种后在种子罐内进行三级培养，技术条件为：糖含量3-5％、接种菌8-12％、种子罐充满系数45-55％、培养基pH4-5、培养时间12-18小时，其中一级种子罐0.1m3，二极种子罐0.8m3，三级种子罐8m3；
(3)主发酵培养
将步骤(1)制备的培养基和步骤(2)培养的酵母菌在发酵罐内进行培养，技术条件为：糖含量1-3％、pH4.3-4.5、温度30-34℃、时间11-13小时；
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐内；
(5)浓缩蒸发
采用四效板式蒸发器对步骤(4)中成熟醪罐内的发酵培养液进行全液蒸发浓缩；
(6)喷雾干燥
采用高速离心喷雾干燥塔将浓缩蒸发后的发酵培养液制成饲料酵母发酵粉，喷雾干燥后保持酵母产品含水量6-8％。
2、根据权利要求1所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述步骤(1)中玉米浸泡水是淀粉厂生产的副产品，其玉米浸泡水PH为3.6-4.0、干物量10％-14％、浓度为7°Be’-9°Be’、蛋白含量为6-10％、含糖量1％以上，为酵母生产的氮源、碳源，所含的生物素及金属微量元素是未经处理即可利用的主要发酵培养基。
3、根据权利要求2所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述玉米浸泡水中同时含有VB1、VB2、VB12、游离生物素、微量元素及金属元素，其中金属元素以磷、硫、铁为主。
4、根据权利要求1所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述步骤(1)中离交母液是谷氨酸提取生产工艺过程中得到的离交母液，其PH为3-4、干物量8％-12％、浓度为6°Be’-8°Be’、含糖量为0.1％-0.5％、蛋白含量8％-10％，为酵母培养提供所需的无机和有机氮源及微量元素。
5、根据权利要求4所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述离交母液中同时含有多种氨基酸及金属离子，其中氨基酸以谷氨酸、丙氨酸为主，金属离子以钾、钠的硫酸盐、磷酸盐为主。
6、根据权利要求1所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述步骤(1)中糖渣是葡萄糖制造过程中经过滤得到的含水30％以上的固体渣，其干物量为35％-55％、糖含量12％-16％、湿渣蛋白含量10％以上，是酵母培养的碳源和有机氮源。
7、根据权利要求1所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述步骤(1)中玉米皮酶解液是淀粉厂生产的副产品玉米皮经纤维素酶水解后制成的既含蛋白质又含糖的酶水解液，蛋白质含量达8％以上，并含有少量淀粉及多量的纤维素，是酵母生产的主要碳源。
8、根据权利要求7所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述玉米皮酶解液的制作方法为：将干物量为6-8的玉米皮料液经粉碎在搅拌情况下，维持温度60±℃、pH4.7＝4.8，加复合纤维素酶，经20-24小时的酶水解得到含糖1％-2％的糖液。
9、根据权利要求1至8任一所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的主发酵罐采用强制循环喷射自吸式罐，并安装高效气液分离器，其自吸式喷射器利用文丘里原理，在高速进料的同时在管道中产生真空，将空气带入罐内与液体混合，进行通风培养。
10、根据权利要求9所述的利用味精尾液生产饲料酵母发酵粉的方法，其特征在于，所述步骤(3)中发酵液残糖为0.1-0.3％、pH4-6、菌检150-200亿/ml、生物量40-60％、粗蛋白折纯量45％-55％，酵母产品菌量150-200亿/克、粗蛋白含量45％-55％、真蛋白含量35％-45％、水分5-8％。
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