發酵液或發酵廢液中提取菌體蛋白的方法
2023-07-11 17:59:31
專利名稱：發酵液或發酵廢液中提取菌體蛋白的方法
發酵廢液中提取菌體蛋白的方法，是對經發酵成熟的液體，在分離產品後，在發酵液的廢液中提取菌體蛋白。主要用於味精行業，也可用於生物製藥、酶製劑、各種胺基酸、檸檬酸、釀造及澱粉行業。
中國發明專利申請公開說明書CN1060870A(申請號91109689.2)記載了絮凝氣浮法除菌後提取穀氨酸的方法。其絮凝氣浮法除菌工藝是，將30-40℃、PH值為4.5-6.5的穀氨酸發酵液首先送入溶氣塔溶氣，溶氣壓力為0.3-0.4MPa，然後再送入氣浮槽，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)經壓榨脫水，得到壓榨餅。壓榨餅的溼菌體含水還達60％以上。壓榨脫水的生產能力小，不能連續操作，而且設備投資高，達幾百萬元一臺，造成生產成本也很高。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，過濾後的含水量都還在80％以上，不利於下步的乾燥，乾燥能耗較大。特別是在乾燥過程，菌體粘稠，在乾燥設備上粘結，不易分散而結塊，使乾燥難以進行，也使乾燥能耗增大，工作效率低，成本過高，不適應大工業規模的生產。所用的絮凝劑為高聚鋁鐵溶液和有機高分子聚丙烯酸鈉或聚丙烯醯胺，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)，不利於下步的過濾脫水和乾燥，處理的工作量較大。該工藝只適用於提取發酵液，其工藝要求PH值為4.5-6.5，而製取產品後的廢液PH值多在3.5以下，有的在1.5，所以要用此工藝處理廢液，還要調製其PH值。
本發明的目的在於克服已有技術存在的不足之處；提供一種操作簡單、生產效率高、設備投資少、成本低的發酵液或發酵廢液中提取菌體的工藝方法。
本發明的發酵液或發液廢液中提取菌體蛋白的工藝方法，仍是在發酵液或發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。其工藝特點是對菌體濃縮液或菌體浮渣進行加熱後再進行過濾脫水和乾燥，製成菌體蛋白。對菌體濃縮液或菌體浮渣加熱，使菌體變性，變得不粘稠而鬆散，便於過濾和乾燥。只使用一般的過濾設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，更適於連續工業化生產。由於過濾脫水得好，減少了乾燥過程的能耗，更主要是加熱的菌體浮渣或濃縮液比較鬆散，有利於乾燥時蒸發水份，不粘結乾燥設備、不結塊，能達到快速乾燥的效果，有利於連續工業化生產，而且進一步降低了乾燥的能耗。
絮凝沉澱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於常溫，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％。在此溫度範圍內，隨著溫度的提高，粘度還有所下降。在80-100℃溫度範圍內，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℃，更便於過濾及乾燥的工業化操作。絮凝的菌體可以是沉澱分離，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；還可以採用氣浮分離，形成菌體浮渣而分離，分離後得到浮渣狀的溼菌體。為了形成連續的生產過程，絮凝菌體的分離最好是採取漂浮分離或氣浮分離。氣浮可以是將發酵液或發酵廢液溶氣，釋放後並加入絮凝劑混合，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，最好是發酵液或發酵廢液的溫度T為大於40℃、小於55℃(40℃＜T＜55℃)，而絮凝劑為聚丙烯酸鈉。最佳溫度T為大於45℃、小於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於液面堆集，便於刮落分離，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範圍。為了使絮凝劑與發酵液或發酵廢液混合均勻，便於絮凝充分，對於溶氣的發酵液或發酵廢液釋放後，在發酵液或發酵廢液節流過程產生的紊流中加入絮凝劑進行混合。
本發明與已有技術相比，採用過濾脫水及乾燥前加熱，能大大減少過濾時間，提高過濾脫水率及工作率效，便於乾燥，降低乾燥能耗，操作方便；具有菌體聚凝效果好，便於分離，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行漂浮分離菌體；對PH值沒有特殊要求，非常適合發酵液和發酵廢液原有的PH值，不必先對PH值進行調製，簡化了工藝過程；在氣浮分離中，溶氣釋放後的節流過程產生的紊流中加入絮凝劑混合，並不破壞微氣泡，而且混合均勻，更有利於絮凝氣浮，產生全溶氣共絮氣浮，氣浮分離率高，不易落渣，含水率下降，含水率僅在60％左右，浮渣僅佔處理液的10％。
下面結合實施例進一步說明本發明的方法。
實例1、取等電製取穀氨酸後的廢液500L，PH值為3.0，對廢液加熱，使其溫度達到近55℃。加入0.3％的聚丙烯酸鈉溶液30L(廢液量的6％)，進行快速攪拌，一分鐘後停止攪拌。這時，菌體絮凝並上浮。待漂浮完全後，放掉下清液，得到漂浮的菌體濃縮液(或稱菌體浮渣)75 L(佔總樣液量的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。用真空抽濾機進行過濾。過濾30分鐘，即得到含水量為62％的濾餅。將濾餅放到烘乾箱中烘乾，得到幹菌體蛋白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、以等電製取穀氨酸後的母液為發酵廢液。每小時處理500L廢液。發酵廢液放到加熱罐中加熱到40℃以上，用直接蒸汽法加熱。加熱後經泵按每小時500L送入溶氣罐進行全溶氣。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，並對釋放流體節流後，再進入到加藥器中。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的流量連續加入。此時連續進行全溶氣共絮反應。然後進入氣浮槽進行氣浮分離，分離的清液溢流出後去離交柱回收殘留的穀氨酸。上浮的菌體浮渣用機械刮出，可每小時得浮渣50L(即佔料液的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80℃、90℃、100℃，然後用真空過濾機過濾。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。並且加熱後的菌體浮渣變得很疏鬆，過濾的濾餅有開列縫。濾餅進入氣流乾燥器乾燥時，不粘結乾燥器壁，鬆散性使乾燥的熱氣流順利流過並吹散菌體濾餅，並使其迅速乾燥，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。蛋白含量都大於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。雖然同樣乾燥效果有所提高，但不如更高的溫度好。
實例3、取發酵液500L，加0.3％的聚丙烯酸鈉溶液40L。攪拌5分鐘後進行絮凝沉澱。讓其澄清液排除，得到佔總樣液30％的菌體濃縮液，即150L菌體濃縮液。將菌體濃縮液加熱到95℃，然後用真空抽濾機進行過濾。過濾時間只用了45分鐘。得溼濾餅22Kg，其含水量為65％。將此濾餅放入氣流乾燥機進行乾燥，即可得到粉狀的菌體蛋白。
實例4、取發酵液500L，用10％的NaOH溶液調PH值，使PH值達到3.5～4.0之間。加0.3％的聚丙烯醯胺溶液40L。攪拌5分鐘後進行絮凝沉澱。讓其澄清液排除，得到佔總樣液30％的菌體濃縮液，即150L菌體濃縮液。將菌體濃縮液加熱到100℃，然後用真空抽濾機進行過濾。過濾時間只用了45分鐘。得溼濾餅22Kg，其含水量為65％。將此濾餅放入氣流乾燥機進行乾燥，即可得到粉狀的菌體蛋白。
權利要求
1.發酵液或發酵廢液中提取菌體蛋白的方法，是在發酵液或發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，其特徵在於對菌體濃縮液或菌體浮渣進行加熱後再進行過濾脫水和乾燥，製成菌體蛋白。
2.如權利要求1所說的提取菌體蛋白的方法，其特徵在於對菌體濃縮液或菌體浮渣進行加熱的溫度在70-100℃。
3.如權利要求2所說的提取菌體蛋白的方法，其特徵在於對菌體濃縮液或菌體浮渣進行加熱的溫度在80-100℃。
4.如權利要求2所說的提取菌體蛋白的方法，其特徵在於對菌體濃縮液或菌體浮渣進行加熱的溫度在90-95℃。
5.如權利要求1或2或3或4所說的提取菌體蛋白的方法，其特徵在於絮凝菌體的分離採取漂浮或氣浮分離。
6.如權利要求5所說的提取菌體蛋白的方法，其特徵在於發酵液或發酵廢液的溫度為大於40℃、小於55℃，而絮凝劑為聚丙烯酸鈉。
7.如權利要求1或2或3或4所說的提取菌體蛋白的方法，其特徵在於是將發酵液或發酵廢液溶氣，釋放後並加入絮凝劑混合，再送入氣浮槽氣浮分離。
8.如權利要求7所說的提取菌體蛋白的方法，其特徵在於發酵液或廢液釋放後，節流過程產生的紊流中加入絮凝劑進行混合。
9.如權利要求5所說的提取菌體蛋白的方法，其特徵在於發酵液或發酵廢液或發酵廢液的溫度為大於45℃、小於50℃。
全文摘要
發酵液或發酵廢液中提取菌體蛋白的方法，是在發酵液或發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後再進行過濾脫水和乾燥，製成菌體蛋白。最好是將發酵液或發酵廢液先溶氣，釋放再加入絮凝劑混合，送入浮槽分離，發酵液或發酵廢液的溫度為大於40℃、小於55℃，絮凝劑為聚丙烯酸鈉。主要用於味精行業，也可用於生物製藥、酶製劑、胺基酸、檸檬酸、釀造及澱粉行業。
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 優先權日1996年1月21日
發明者楊宇澄 申請人:楊宇澄