(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910629572.9
(22)申请日 2019.07.12
(71)申请人 沈阳中科微道生物科技有限公司
地址 110167 辽宁省沈阳市东陵区浑南区
上深沟村863-9号沈阳国际软件园D09
号508室
(72)发明人 徐慧 杨伟超 孙浩 王楠 孔双
(74)专利代理机构 沈阳优普达知识产权代理事
务所(特殊普通合伙) 21234
代理人 张志伟
(51)Int.Cl.
C05F 11/08(2006.01)
A23K 10/16(2016.01)
B01D 25/21(2006.01)
(54)发明名称一种维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法(57)摘要本发明涉及维生素C工业生产中废菌渣的处理及资源化利用技术领域，具体为一种维生素C 生物发酵生产过程中所排放废菌渣的快速、高效脱水方法。维生素C生物发酵废菌渣与调理剂按质量比例1:0.01～0.08混合后得调理液，静置0.5～10h，再加入4～8wt％的复合助滤剂，在充分混合后，经板框压滤，过滤压力为0.1～0.5MPa，得到含水量为40～70wt％的菌渣滤饼，再经烘干或风干得到菌渣干品，作为饲料或肥料添加剂，使废菌渣得以资源化利用。本发明解决维生素C发酵菌渣常温下储存运输困难、容易腐败变质、常规加热脱水和污水处理成本高等问题，为维生素C发酵菌渣低成本资源化利用提供 一种新方法。权利要求书1页 说明书4页CN 110342966 A 2019.10.18
C N 110342966
A
1.一种维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，维生素C发酵废菌渣与调理剂按质量比例1:0.01～0.08混合后得调理液，静置0.5～10h，再加入1～8wt％的复合助滤剂，在充分混合后，经板框压滤，过滤压力为0.2～0.5MPa，得到含水量为40～70wt％的菌渣滤饼，再经烘干或风干得到菌渣干品，作为饲料或肥料添加剂。
2.按权利要求1所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，调理剂包括硫酸铝钾、硫酸钙以及微生物代谢的高分子有机物与低分子化合物之一种或两种以上；按质量份数计，每100份维生素C发酵废菌渣中各加入0.5～2份硫酸铝钾、0.5～2份硫酸钙和0.5～4份微生物代谢的高分子有机物与低分子化合物中的一种或两种以上。
3.按权利要求1所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，在维生素C发酵废菌渣加入调理剂并混合后，调理液在0～30℃下静置。
4.按权利要求1所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，复合助滤剂包括基本助滤剂和附加助滤剂，基本助滤剂为珍珠岩粉、活性炭粉、硅藻土中的一种或两种以上，附加助滤剂为文冠果壳粉末，复合助滤剂粒径为100～200目。
5.按权利要求1或4所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，复合助滤剂按1～8wt％的比例加入到调理液中，复合助滤剂中基本助滤剂与附加助滤剂的质量比例为1:0.2～3。
6.按权利要求5所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，优选地，基本助滤剂为珍珠岩、活性炭，按质量份数计，加入量分别为每100份维生素C发酵废菌渣中各加入2～3份和0.5～1份，附加助滤剂文冠果壳粉末加入量为每100份维生素C发酵废菌渣加入2～4份。
7.按权利要求2所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，微生物代谢的高分子有机物与低分子化合物，将特定微生物菌株的发酵液经菌体超滤分离、上清液蒸馏浓缩工序后的提取浓缩液，其主要成分包括高分子有机物：糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸之一种或两种以上，以及低分子化合物：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、草酸、乳酸和2-酮基-L -古龙酸之一种或两种以上；按质量百分比计，高分子有机物2～10％，低分子化合物5～30％，无机盐3～5％，其它有机物2～4％，其余为水分。
其中，特定微生物菌株是：菌株红平红球菌(Rhodococcus erythropolis ，CGMCC
4.1814)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium，CGMCC 1.7416)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis，CGMCC 1.14985)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis，CGMCC 1.813)、蜡质芽孢杆菌(Bacillus cereus，CGMCC1.4565)中的一种或两种以上。
8.按权利要求1所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，维生素C发酵废菌渣是指：维生素C发酵液经超滤截留后剩余的10万道尔顿以上大分子物质，主要为菌体及其碎片、剩余培养基，化学需氧量COD为5～10万mg/L，其中：干物质含量为3～9wt％，粗蛋白含量占干物质40～60wt％。
9.按权利要求1所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，其特征在于，板框压滤后的菌渣滤饼经干燥后得到菌渣干品，干燥方式为加热烘干或风干中的一种或其两种的组合；其中，加热烘干指将滤
饼放置于烘干设备中，40～85℃烘干至含水量降至10～20wt％；风干是通过将菌渣滤饼置于通风处常温风干至含水量降至10～20wt％。
权 利 要 求 书1/1页CN 110342966 A
一种维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法
技术领域
[0001]本发明涉及维生素C工业生产废菌渣处理及废物资源化利用技术领域，具体为一种维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法。
背景技术
[0002]中国年产维生素C(Vc)约16～18万吨，出口14万吨，占世界总销量的90％以上。维生素C生产过程中，排放一种大宗废弃物—废菌渣液。每生产1吨Vc约排放1吨废菌渣液，我国年排放量约16～18万吨，COD值高达5～10万mg/L。该废菌渣系Vc发酵液经超滤截留后剩余的10万道尔顿以上大分子物质，主要为菌体及其碎片、剩余培养基等。因Vc发酵后期存在菌体破裂现象，故该废液具有高度稳定的胶体特性，极难沉淀和脱水。目前主要采用好氧污水处理技术处理该废菌渣，既浪费资源、又带来巨大环保压力。亟待开发废菌渣高效脱水及资源化利用的新技术和新方法。
[0003]尽管已有废菌渣液制有机肥(专利申请号200910248459.2)和生产菌体蛋白(专利申请号CN201210281439.7)的资源化利用的相关专利，但因废菌渣含水量大，制有机肥成本高且存在易腐败污染环境的问题，而生产菌体蛋白，不仅要高温处理，还要加入蛋白酶水解，最后还需进行喷雾干燥等，处理过程复杂且成本极高，难以实际生产应用。
[0004]废菌渣液要资源化利用，其首要解决的问题是其易腐败变臭的问题。废菌渣营养极其丰富、pH6～8，满足大部分菌株的生长需求，因此，废菌渣若不及时脱水处理，很快就会滋生细菌导致环境污染。可见，目前制约维生素C发酵废菌渣资源化利用的首要问题是研发出废菌渣的高效、低成本脱水新技术。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，以解决维生素C发酵菌渣常温下储存运输困难、容易二次发酵产生污染、常规加热脱水和污水处理成本高的问题，为维生素C发酵菌渣低成本资源化利用提供一种新方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007]一种维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，维生素C发酵废菌渣与调理剂按质量比例1:0.01
～0.08混合后得调理液，静置0.5～10h，再加入1～8wt％的复合助滤剂，在充分混合后，经板框压滤，过滤压力为0.2～0.5MPa，得到含水量为40～70wt％的菌渣滤饼，再经烘干或风干得到菌渣干品，作为饲料或肥料添加剂。
[0008]所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，调理剂包括硫酸铝钾、硫酸钙以及“微生物代谢的高分子有机物与低分子化合物”之一种或两种以上；按质量份数计，每100份维生素C发酵废菌渣中各加入0.5～2份硫酸铝钾、0.5～2份硫酸钙和0.5～4份微生物代谢的高分子有机物与低分子化合物中的一种或两种以上。
[0009]所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，在维生素C发酵废菌渣加入调理剂并混合后，调理液在0～30℃下静置。
[0010]所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，复合助滤剂包括基本助滤剂和附加助滤剂，基本助滤剂为珍珠岩粉、活性炭粉、硅藻土中的一种或两种以上，附加助滤剂为文冠果壳粉末，复合助滤剂粒径为100～200目。
[0011]所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，复合助滤剂按1～8wt％的比例加入到调理液中，复合助滤剂中基本助滤剂与附加助滤剂的质量比例为1:0.2～3。[0012]所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，优选地，基本助滤剂为珍珠岩、活性炭，按质量份数计，加入量分别为每100份
维生素C发酵废菌渣中各加入2～3份和0.5～1份，附加助滤剂文冠果壳粉末加入量为每100份维生素C发酵废菌渣加入2～4份。[0013]所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，微生物代谢的高分子有机物与低分子化合物，将特定微生物菌株的发酵液经菌体超滤分离、上清液蒸馏浓缩工序后的提取浓缩液，其主要成分包括高分子有机物：糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸之一种或两种以上，以及低分子化合物：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、草酸、乳酸和2-酮基-L-古龙酸之一种或两种以上；按质量百分比计，高分子有机物2～10％，低分子化合物5～30％，无机盐3～5％，其它有机物2～4％，其余为水分。
[0014]其中，特定微生物菌株是：菌株红平红球菌(Rhodococcus erythropolis，CGMCC 4.1814)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium，CGMCC 1.7416)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis，CGMCC 1.14985)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis，CGMCC 1.813)、蜡质芽孢杆菌(Bacillus cereus，CGMCC1.4565)中的一种或两种以上。
[0015]所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，维生素C发酵废菌渣是指：维生素C发酵液经超滤截留后剩余的10万道尔顿以上大分子物质，主要为菌体及其碎片、剩余培养基，化学需氧量COD为5～10万mg/L，其中：干物质含量为3～9wt％，粗蛋白含量占干物质40～60wt％。
[0016]所述的维生素C发酵废菌渣的快速、高效脱水方法，板框压滤后的菌渣滤饼经干燥后得到菌渣干
品，干燥方式为加热烘干或风干中的一种或其两种的组合；其中，加热烘干指将滤饼放置于烘干设备中，40～85℃烘干至含水量降至10～20wt％；风干是通过将菌渣滤饼置于通风处常温风干至含水量降至10～20wt％。
[0017]本发明的设计思想是：根据维生素C发酵菌渣含大量蛋白的特性，首先加入无机盐类和微生物调理剂，包括硫酸铝钾、硫酸钙和微生物代谢的高分子有机物与低分子化合物提取物，使其中和蛋白表面的电荷从而加速菌渣蛋白的聚集和沉降，再加入复合助滤剂(包括基本助滤剂和附加助滤剂)，减少可压缩滤饼的过滤阻力、提高滤饼的刚性和孔隙率。而且，所加入附加助滤剂-文冠果壳粉，更有助于吸附凝聚废菌渣液中微细的固体粒子，不仅加快滤速，还更容易滤清，从而有效实现维生素C发酵废菌渣液的快速脱水。
[0018]本发明具有如下优点及有益效果：
[0019]1、本发明维生素C发酵废菌渣的脱水方法，简单、易操作、成本低，脱水效果好，可使废菌渣经板框处理后的含水量降至40～70％，大大降低后期干燥和资源化利用的成本。[0020]2、本发明所用的附加助滤剂为文冠果壳粉，原料成本低廉，助滤效果好，为文冠果壳的资源化利用开辟新的利用途径。
[0021]3、采用本发明所述脱水技术脱水后的菌渣，因脱水过程无高温处理，可使菌渣中的活性营养成分最大程度保留以及芽孢杆菌等得以存活，在资源化利用中，可用来作为生
产高附加值饲料添加剂或肥料添加剂的原料，实现废菌渣的高值化利用。
[0022]4、本发明通过无机调理剂和微生物调理剂相结合，大大提高聚凝效率。
具体实施方式
[0023]在具体实施过程中，本发明维生素C发酵废菌渣快速脱水的方法，具体为：维生素C 发酵废菌渣与调理剂按1:0.01～0.08(质量比)的比例混合后得调理液，静置0.5～10h，再加入1～8wt％的复合助滤剂，混合后经板框压滤得到含水量为40～70wt％的菌渣滤饼，再经干燥得到菌渣干品，可作为饲料或生物有机肥的原料得以资源化利用。所述复合助滤剂包括基本助滤剂和附加助滤剂，基本助滤剂为珍珠岩、活性炭、硅藻土中的一种或两种以上，附加助滤剂为文冠果壳粉末，复合助滤剂中基本助滤剂与附加助滤剂的质量比例为1: 0.2～3。
[0024]以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
[0025]实施例1
[0026]本实施例中，取废菌渣液20公斤，分别加入硫酸铝钾0.2公斤和硫酸钙0.2公斤，充分搅拌10分钟，静置4小时。再往其中加入珍珠岩粉(过100目筛)0.4公斤、粉末活性炭(过100目筛)0.2公斤，文冠果
壳粉(过100目筛)0.4公斤，充分搅拌10分钟，导入板框压滤机压滤，过滤压力为0.2～0.4MPa，经过1小时压滤，得到含水量为50wt％的滤饼4.3公斤，再于恒温烘箱中70℃烘干3.5小时，得到含水量为20wt％的干燥菌渣2.7公斤。
[0027]实施例2
[0028]本实施例中，取废菌渣液20公斤，分别加入硫酸铝钾0.4公斤、硫酸钙0.2公斤和枯草芽孢杆菌菌株(CGMCC 1.14985)代谢的高分子有机物/低分子化合物提取物0.2公斤，充分搅拌10分钟，静置8小时。再往其中加入珍珠岩粉(过100目筛)0.6公斤、粉末活性炭(过150目筛)0.1公斤，文冠果壳粉(过100目筛)0.6公斤，充分搅拌10分钟，导入板框压滤机压滤，过滤压力为0.3～0.5MPa，经过1小时压滤，得到含水量为46wt％的滤饼4.5公斤，再于恒温烘箱中40℃烘干9小时，得到含水量为16wt％的干燥菌渣2.9公斤。
[0029]其中，枯草芽孢杆菌菌株(CGMCC 1.14985)代谢的高分子有机物/低分子化合物提取物，制备过程如下：
[0030]枯草芽孢杆菌菌株发酵培养基的组成为：玉米粉2wt％，葡萄糖2wt％，酵母粉2wt％，硫酸锰0.01wt％，氯化钙0.01wt％，其余为水分。发酵条件为：60升气升式发酵罐中导入发酵培养基45L，接种量15％，通风量1:0.5，温度为35℃，pH自然，发酵时间48小时。将45L发酵好的发酵液经10万道尔
顿的超滤膜过滤后，分离出40L超滤液，经低温减压浓缩蒸发37L水，得到提取物3.1公斤。
[0031]按质量百分比计，该提取物的组成如下：高分子有机物8～10％，低分子化合物15～20％，无机盐3～4％，其它有机物3％，其余为水分。其中，高分子有机物为核酸(占提取物的质量百分比1.8％)、蛋白(占提取物的质量百分比5.3％)，多糖(占提取物的质量百分比
2.0％)；低分子化合物为丙酸(占提取物的质量百分比
3.2％)丁酸(占提取物的质量百分比
3.9％)，草酸(占提取物的质量百分比5.1％)，乳酸(占提取物的质量百分比5.7％)。[0032]实施例3
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