專利名稱：發(fā)酵液或發(fā)酵廢液中提取菌體蛋白的方法
發(fā)酵廢液中提取菌體蛋白的方法，是對經(jīng)發(fā)酵成熟的液體，在分離產(chǎn)品后，在發(fā)酵液的廢液中提取菌體蛋白。主要用于味精行業(yè)，也可用于生物制藥、酶制劑、各種氨基酸、檸檬酸、釀造及淀粉行業(yè)。
中國發(fā)明專利申請公開說明書CN1060870A(申請?zhí)?1109689.2)記載了絮凝氣浮法除菌后提取谷氨酸的方法。其絮凝氣浮法除菌工藝是，將30-40℃、PH值為4.5-6.5的谷氨酸發(fā)酵液首先送入溶氣塔溶氣，溶氣壓力為0.3-0.4MPa，然后再送入氣浮槽，同時加入絮凝劑。絮凝的菌體上浮，從氣浮槽上排出，清液從氣浮槽下部溢流口流返回到上部流出。得到的菌體浮渣(或稱濃縮液)經(jīng)壓榨脫水，得到壓榨餅。壓榨餅的濕菌體含水還達(dá)60％以上。壓榨脫水的生產(chǎn)能力小，不能連續(xù)操作，而且設(shè)備投資高，達(dá)幾百萬元一臺，造成生產(chǎn)成本也很高。如用一般的過濾，則很難過濾，過濾時間長，一次要十幾個小時，而且過濾脫水率很低，過濾后的含水量都還在80％以上，不利于下步的干燥，干燥能耗較大。特別是在干燥過程，菌體粘稠，在干燥設(shè)備上粘結(jié)，不易分散而結(jié)塊，使干燥難以進(jìn)行，也使干燥能耗增大，工作效率低，成本過高，不適應(yīng)大工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。所用的絮凝劑為高聚鋁鐵溶液和有機(jī)高分子聚丙烯酸鈉或聚丙烯酰胺，所用材料品種多，總用量大，而且絮凝的效果不是最好，有些絮凝體也不全部上浮分離，上浮的不好。刮除分離的菌體浮渣含水也比較大(85％左右)，不利于下步的過濾脫水和干燥，處理的工作量較大。該工藝只適用于提取發(fā)酵液，其工藝要求PH值為4.5-6.5，而制取產(chǎn)品后的廢液PH值多在3.5以下，有的在1.5，所以要用此工藝處理廢液，還要調(diào)制其PH值。
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足之處；提供一種操作簡單、生產(chǎn)效率高、設(shè)備投資少、成本低的發(fā)酵液或發(fā)酵廢液中提取菌體的工藝方法。
本發(fā)明的發(fā)酵液或發(fā)液廢液中提取菌體蛋白的工藝方法，仍是在發(fā)酵液或發(fā)酵廢液中加入絮凝劑混合，使菌體絮凝。將絮凝的菌體分離，分離得到菌體濃縮液或菌體浮渣。其工藝特點(diǎn)是對菌體濃縮液或菌體浮渣進(jìn)行加熱后再進(jìn)行過濾脫水和干燥，制成菌體蛋白。對菌體濃縮液或菌體浮渣加熱，使菌體變性，變得不粘稠而松散，便于過濾和干燥。只使用一般的過濾設(shè)備就可以使其過濾脫水率提高，而且過濾操作時間大大減少，過濾脫水效率提高，更適于連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。由于過濾脫水得好，減少了干燥過程的能耗，更主要是加熱的菌體浮渣或濃縮液比較松散，有利于干燥時蒸發(fā)水份，不粘結(jié)干燥設(shè)備、不結(jié)塊，能達(dá)到快速干燥的效果，有利于連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)，而且進(jìn)一步降低了干燥的能耗。
絮凝沉淀分離出的菌體濃縮液通常在常溫，而漂浮或氣浮分離的菌體濃縮液或菌體浮渣有時是高于常溫，可以在30～50℃。只要加溫使菌體溫度升高，粘稠度都有所下降。隨著溫度升的越高，粘稠度下降的越低。一般加熱達(dá)到的溫度可在70-100℃，過濾的時間就可以減少到常溫的十分之一，脫水率可提高5％。在此溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的提高，粘度還有所下降。在80-100℃溫度范圍內(nèi)，菌體變性到幾乎沒有粘稠度，過濾時間可減少了95％以上，最好是控制在90-95℃，更便于過濾及干燥的工業(yè)化操作。絮凝的菌體可以是沉淀分離，分離出菌體濃縮液；也可以使其漂浮分離，得到菌體濃縮液或浮渣；還可以采用氣浮分離，形成菌體浮渣而分離，分離后得到浮渣狀的濕菌體。為了形成連續(xù)的生產(chǎn)過程，絮凝菌體的分離最好是采取漂浮分離或氣浮分離。氣浮可以是將發(fā)酵液或發(fā)酵廢液溶氣，釋放后并加入絮凝劑混合，再送入氣浮槽氣浮分離。為了使漂浮分離或氣浮分離的更好，最好是發(fā)酵液或發(fā)酵廢液的溫度T為大于40℃、小于55℃(40℃＜T＜55℃)，而絮凝劑為聚丙烯酸鈉。最佳溫度T為大于45℃、小于50℃(45℃＜T＜50℃)。只用聚丙烯酸鈉為絮凝劑，不僅減少了絮凝劑的品種和用量，而且使得菌體凝聚效果好。聚丙烯酸鈉特有能使菌體凝聚上浮能力好，能使上浮的菌體浮渣高于液面堆集，便于刮落分離，分離的菌體浮渣含水量有所下降。所選用的絮凝劑及溫度對PH值無特殊要求，可以選擇在1.5-4.0范圍。為了使絮凝劑與發(fā)酵液或發(fā)酵廢液混合均勻，便于絮凝充分，對于溶氣的發(fā)酵液或發(fā)酵廢液釋放后，在發(fā)酵液或發(fā)酵廢液節(jié)流過程產(chǎn)生的紊流中加入絮凝劑進(jìn)行混合。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，采用過濾脫水及干燥前加熱，能大大減少過濾時間，提高過濾脫水率及工作率效，便于干燥，降低干燥能耗，操作方便；具有菌體聚凝效果好，便于分離，菌體提取率高；可以自動漂浮堆集，不必先溶氣及釋放，可直接混合絮凝劑進(jìn)行漂浮分離菌體；對PH值沒有特殊要求，非常適合發(fā)酵液和發(fā)酵廢液原有的PH值，不必先對PH值進(jìn)行調(diào)制，簡化了工藝過程；在氣浮分離中，溶氣釋放后的節(jié)流過程產(chǎn)生的紊流中加入絮凝劑混合，并不破壞微氣泡，而且混合均勻，更有利于絮凝氣浮，產(chǎn)生全溶氣共絮氣浮，氣浮分離率高，不易落渣，含水率下降，含水率僅在60％左右，浮渣僅占處理液的10％。
下面結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的方法。
實例1、取等電制取谷氨酸后的廢液500L，PH值為3.0，對廢液加熱，使其溫度達(dá)到近55℃。加入0.3％的聚丙烯酸鈉溶液30L(廢液量的6％)，進(jìn)行快速攪拌，一分鐘后停止攪拌。這時，菌體絮凝并上浮。待漂浮完全后，放掉下清液，得到漂浮的菌體濃縮液(或稱菌體浮渣)75 L(占總樣液量的15％)。含水率為92％左右。將此漂浮分離的菌體濃縮液進(jìn)行加熱，加熱到90℃。此時菌體濃縮液的膠體被破壞，菌體變性，水分游離出來。用真空抽濾機(jī)進(jìn)行過濾。過濾30分鐘，即得到含水量為62％的濾餅。將濾餅放到烘干箱中烘干，得到干菌體蛋白6.5Kg，得率為1.3％。菌體蛋白的回收率為95％，蛋白含量為72％。
實例2、以等電制取谷氨酸后的母液為發(fā)酵廢液。每小時處理500L廢液。發(fā)酵廢液放到加熱罐中加熱到40℃以上，用直接蒸汽法加熱。加熱后經(jīng)泵按每小時500L送入溶氣罐進(jìn)行全溶氣。溶氣壓力在0.3MPa。從溶氣罐的出料口送溶氣液到釋放器釋放，釋放出微氣泡，并對釋放流體節(jié)流后，再進(jìn)入到加藥器中。向加藥器加入0.3％的聚丙烯酸鈉溶液，加入量為料液的8％。即每小時40L的流量連續(xù)加入。此時連續(xù)進(jìn)行全溶氣共絮反應(yīng)。然后進(jìn)入氣浮槽進(jìn)行氣浮分離，分離的清液溢流出后去離交柱回收殘留的谷氨酸。上浮的菌體浮渣用機(jī)械刮出，可每小時得浮渣50L(即占料液的10％左右)。浮渣含水量都在70％左右。每次取50L浮渣，加熱到不同的溫度點(diǎn)80℃、90℃、100℃，然后用真空過濾機(jī)過濾。不同的溫度，過濾的時間分別為15分鐘、10分鐘、5分鐘，溫度越高，過濾時間越短。得到的濾餅含水量分別為63％、61％、58％。過濾時間只是以前不加熱過濾的5％以下，脫水率也有所提高。并且加熱后的菌體浮渣變得很疏松，過濾的濾餅有開列縫。濾餅進(jìn)入氣流干燥器干燥時，不粘結(jié)干燥器壁，松散性使干燥的熱氣流順利流過并吹散菌體濾餅，并使其迅速干燥，可以直接得到粉狀的菌體蛋白。菌體蛋白回收率都在98％以上。蛋白含量都大于70％。如加熱菌體浮渣的溫度為60℃或70℃，粘度降低的比較小，過濾的時間有所減少，分別為2小時和1小時，比已有不加熱的減少了一半以上，但不如更高溫度時過濾的迅速。雖然同樣干燥效果有所提高，但不如更高的溫度好。
實例3、取發(fā)酵液500L，加0.3％的聚丙烯酸鈉溶液40L。攪拌5分鐘后進(jìn)行絮凝沉淀。讓其澄清液排除，得到占總樣液30％的菌體濃縮液，即150L菌體濃縮液。將菌體濃縮液加熱到95℃，然后用真空抽濾機(jī)進(jìn)行過濾。過濾時間只用了45分鐘。得濕濾餅22Kg，其含水量為65％。將此濾餅放入氣流干燥機(jī)進(jìn)行干燥，即可得到粉狀的菌體蛋白。
實例4、取發(fā)酵液500L，用10％的NaOH溶液調(diào)PH值，使PH值達(dá)到3.5～4.0之間。加0.3％的聚丙烯酰胺溶液40L。攪拌5分鐘后進(jìn)行絮凝沉淀。讓其澄清液排除，得到占總樣液30％的菌體濃縮液，即150L菌體濃縮液。將菌體濃縮液加熱到100℃，然后用真空抽濾機(jī)進(jìn)行過濾。過濾時間只用了45分鐘。得濕濾餅22Kg，其含水量為65％。將此濾餅放入氣流干燥機(jī)進(jìn)行干燥，即可得到粉狀的菌體蛋白。
權(quán)利要求
1.發(fā)酵液或發(fā)酵廢液中提取菌體蛋白的方法，是在發(fā)酵液或發(fā)酵廢液中加入絮凝劑混合，使菌體絮凝，將絮凝的菌體分離，分離得到菌體濃縮液或菌體浮渣，其特征在于對菌體濃縮液或菌體浮渣進(jìn)行加熱后再進(jìn)行過濾脫水和干燥，制成菌體蛋白。
2.如權(quán)利要求1所說的提取菌體蛋白的方法，其特征在于對菌體濃縮液或菌體浮渣進(jìn)行加熱的溫度在70-100℃。
3.如權(quán)利要求2所說的提取菌體蛋白的方法，其特征在于對菌體濃縮液或菌體浮渣進(jìn)行加熱的溫度在80-100℃。
4.如權(quán)利要求2所說的提取菌體蛋白的方法，其特征在于對菌體濃縮液或菌體浮渣進(jìn)行加熱的溫度在90-95℃。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所說的提取菌體蛋白的方法，其特征在于絮凝菌體的分離采取漂浮或氣浮分離。
6.如權(quán)利要求5所說的提取菌體蛋白的方法，其特征在于發(fā)酵液或發(fā)酵廢液的溫度為大于40℃、小于55℃，而絮凝劑為聚丙烯酸鈉。
7.如權(quán)利要求1或2或3或4所說的提取菌體蛋白的方法，其特征在于是將發(fā)酵液或發(fā)酵廢液溶氣，釋放后并加入絮凝劑混合，再送入氣浮槽氣浮分離。
8.如權(quán)利要求7所說的提取菌體蛋白的方法，其特征在于發(fā)酵液或廢液釋放后，節(jié)流過程產(chǎn)生的紊流中加入絮凝劑進(jìn)行混合。
9.如權(quán)利要求5所說的提取菌體蛋白的方法，其特征在于發(fā)酵液或發(fā)酵廢液或發(fā)酵廢液的溫度為大于45℃、小于50℃。
全文摘要
發(fā)酵液或發(fā)酵廢液中提取菌體蛋白的方法，是在發(fā)酵液或發(fā)酵廢液中加入絮凝劑混合，將絮凝的菌體分離，得到菌體濃縮液或菌體浮渣，菌體濃縮液或菌體浮渣加熱后再進(jìn)行過濾脫水和干燥，制成菌體蛋白。最好是將發(fā)酵液或發(fā)酵廢液先溶氣，釋放再加入絮凝劑混合，送入浮槽分離，發(fā)酵液或發(fā)酵廢液的溫度為大于40℃、小于55℃，絮凝劑為聚丙烯酸鈉。主要用于味精行業(yè)，也可用于生物制藥、酶制劑、氨基酸、檸檬酸、釀造及淀粉行業(yè)。
文檔編號C02F1/56GK1155388SQ96102400
公開日1997年7月30日 申請日期1996年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月21日
發(fā)明者楊宇澄 申請人:楊宇澄