专利名称：废菌体制作的纳米生物颗粒及其生产方法和应用以及所用的纳米级菌体破碎机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对发酵废菌体处理而得到的抽提物或纳米颗粒，本发明同时涉及得到该抽提物或纳米颗粒的生产方法以及实施该方法所用的纳米级物料破碎机。本发明还涉及该抽提物或纳米颗粒在生产抗生素及食品产品发酵中的应用。
背景技术：
在生产抗生素及食品产品发酵中使用的微生物在发酵终了产生的废微生物即发酵废菌体，是指发酵药厂的抗生素废菌体，例如青霉素废菌丝、土霉素废菌丝、头孢霉素废菌体、链霉素废菌丝、林可废菌丝、庆大霉素废菌体等等；还有发酵药厂的维生素C废菌体，例如假单孢菌、蜡状芽孢杆菌；味精厂的发酵废菌体，例如短棒杆菌；啤酒厂的废菌体，例如啤酒酵母等等。目前，这些废菌体一部分是做饲料，另一部分放入地沟，其再回收利用的价值没有得到充分发挥，给环境造成了很大污染，其对人类潜在的危害正在逐渐暴露出来，例如已经出现了含青霉素的肉、蛋、奶等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废菌体制作的纳米生物颗粒，所要解决的技术问题是使该纳米生物颗粒具有应用价值，在生产抗生素及食品产品发酵中能替代粮食作原料，还能修补微生物细胞中不健康的细胞器，从而为上述废菌体寻求一种回收后再充分利用的途径，进而消除废菌体对环境造成的污染及对人类的危害。
为此，本发明的另一个目的是提供该纳米生物颗粒的生产方法和应用。为实施该生产方法，本发明的再一个目的是提供所用的纳米级菌体破碎机。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案一种废菌体制作的纳米生物颗粒，其技术方案是所用原料的重量配比为废菌体1份，清水2～9份，所制得的颗粒的平均直径不大于100纳米，其中，废菌体为生产抗生素及食品产品发酵使用的微生物在发酵终了产生的废微生物。上述所用的废菌体若为调味品行业生产用的废菌体，则上述配方中还应加入由麦芽根1份、清水6～8份制得的含5′-磷酸二酯酶的清液。
上述技术方案中，废菌体可以为青霉素废菌丝、土霉素废菌丝、头孢霉素废菌体、链霉素废菌丝、林可废菌体、庆大霉素废菌体、假单孢菌、蜡状芽孢杆菌、短棒杆菌、啤酒酵母中的其中一种。
上述纳米生物颗粒的生产方法包括以下步骤①对废菌体进行处理采用生产抗生素及食品产品发酵使用的微生物在发酵终了产生的废微生物作为废菌体原料，取废菌体1份，加清水2～9份，搅拌，配制成乳状液，过40～80目筛，除去大杂物，除去砂石、金属物等，存放于自然室温，待用。上述所用的废菌体若为调味品行业生产用的废菌体，则再继续进行深层处理另取麦芽根1份，加清水6～8份，在4～10℃温度下抽提(浸出)，经10～22小时后滤掉固形物，取清液将其倒入上述存放于自然温度下的乳状液中，调pH值至4.5～6，在65～75℃温度下分解3～5小时，待用。②纳米生物颗粒的制作采用纳米级菌体破碎机，把废菌体的上述乳状液倒入破碎机的物料口内，乳状液在输液管受冷却后经高压泵出两股射流，这两股射流对射后的射流体进入破碎机的呈环形腔体的破碎室内，并与破碎室的起碰撞壁作用的内壁碰撞，破碎物从破碎机的排出口排出即得纳米生物颗粒，上述的两股射流其温度为-10～-40℃，射流压力均为300～2000kg/cm2(其合力为600～4000kg/cm2)。经测定，所得纳米颗粒粒度(或颗粒的平均直径)不大于100纳米。设备的生产能力为20～4000升/小时。)上述技术方案中，使乳状液在输液管受冷却的方法是将输液管通过液态二氧化碳冷却器的冷却室；所采用的高压泵为柱塞式高压泵。
实现纳米生物颗粒的生产方法所用的纳米级菌体破碎机，具有动力源、高压泵、输液管，其技术方案是它还具有机壳、与机壳密封固定连接的各连通一个输液管的两个喷嘴体、其内壁作为碰撞壁的套体、将输液管内的物料(乳状液)进行冷却的物料冷却器，两个喷嘴体以其喷嘴形成射流对射的方式相对设置，在与两个喷嘴体的喷头对应位置上述套体安装于机壳内，两个喷嘴体的喷头的外侧壁与套体的作为碰撞壁的内壁之间形成环形腔体的破碎室，上述形成射流对射的两个喷嘴体的喷嘴之间具有对射后的射流体进入破碎室与破碎室的内壁碰撞的间隙通道，机壳上的排出口与破碎室相连通。
上述技术方案中，上述两个喷嘴体的喷嘴之间的距离最好是可以调节的，两个喷嘴体与机壳螺纹连接，两个喷嘴体的其与机壳的连接部分和喷头的结合处形成的轴肩之间的距离大于套体的长度。上述环形腔体的破碎室可以为圆环形腔体的破碎室，套体可以为圆柱体形，安装于机壳内的套体与机壳的内壁可以间隙配合或固定连接，二者固定连接可以采用螺纹连接。当两个喷嘴体与机壳螺纹连接时，两个喷嘴体的其与机壳的连接部分和喷头的结合处形成的轴肩之间的距离大于套体的长度，轴肩还可以不与套体的两端面接触，排出口可以位于破碎室的端部一侧，排出口通过该侧喷嘴体的其与机壳的连接部分和喷头的结合处形成的轴肩与套体的一个端面之间的通道，与破碎室相连通。上述两个喷嘴体的喷嘴形状可以为喇叭口形，物料冷却器可以为液态二氧化碳冷却器。
以上所述的纳米生物颗粒是在生产抗生素及食品产品发酵中的应用。
本发明的纳米生物颗粒具有以下特点①在发酵中能替代粮食作原料。该纳米生物颗粒取代除淀粉外的粮食作原料占所替代粮食的百分数可达50％～100％，一般情况下取代粮食作原料占的百分数是50％。在取代粮食之前，先将原料配方配好，之后与其它原料一起使用。②能修补微生物细胞中不健康的细胞器。本发明选用活力强废菌体制作成纳米生物颗粒，使用渗透压技术，靠渗透压差，把纳米生物颗粒输入活体菌体细胞中，可自然修补微生物不健康细胞器。③为活菌体细胞提供营养。由于纳米颗粒很小，其粒度与氨基酸、维生素、微量元素、嘌呤、嘧啶的几何尺寸相当，它作为营养物质，活菌体细胞可以作为营养成分吸收，参与活菌体细胞代谢。
以下为本发明的纳米生物颗粒应用行业及产品1、抗生素行业的产品青霉素、链霉素、土霉素、四环素、庆大霉素、林可霉素、先锋霉素、头孢霉素等等，节约粮食1/2，提高效价0-6％，可以消除该行业的废菌环境污染。
2、调味品行业的产品酱油、味精等等，使特级酱油缩短发酵期3/4。
3、制酒行业的产品啤酒、白酒、果酒等，在啤酒生产中提高α-氨基氮，增加大米辅料；可将白酒催熟。
4、维生素行业可提高Vc产酸率2-5％，提高VB12得率5-10％。
综上所述，本发明的纳米生物颗粒具有应用价值，为上述废菌体寻求了一种回收后再充分利用的途径，不但消除了废菌体对环境造成的污染及对人类的危害，而且提高了企业的经济效益。
图1为本发明的纳米级菌体破碎机一个实施例的结构示意图。
图2为本发明的纳米级菌体破碎机另一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1利用废菌体生产纳米生物颗粒的方法，它包括以下步骤①对废菌体进行处理采用生产抗生素及食品产品发酵使用的微生物在发酵终了产生的废微生物作为废菌体原料，取10千克的土霉素废菌丝(或青霉素废菌丝、头孢霉素废菌体、链霉素废菌丝、林可废菌体、庆大霉素废菌体、假单孢菌、蜡状芽孢杆菌)，加清水80千克，搅拌，配制成乳状液，过40目筛，除去大杂物，除去砂石、金属物等，存放于自然室温，待用，②纳米生物颗粒的制作开动纳米级菌体破碎机，把废菌体的上述乳状液倒入所述破碎机的物料口内，乳状液在输液管受冷却后经高压泵出两股射流，这两股射流对射后的射流体进入破碎机的呈环形腔体的破碎室内，并与破碎室的起碰撞壁作用的内壁碰撞，破碎物从破碎机的排出口排出即得纳米生物颗粒，在常温下将其储存。上述的两股射流采用液态二氧化碳冷却器冷却，其温度为-20℃，射流压力为1000kg/cm2。经测定，所得纳米颗粒粒度(或颗粒的平均直径)为50nm。将其用于土霉素的生产。
实施例2利用废菌体生产纳米生物颗粒的方法，它包括以下步骤①对废菌体进行处理采用生产抗生素及食品产品发酵使用的微生物在发酵终了产生的废微生物作为废菌体原料，取10千克的啤酒酵母(或短棒杆菌)，加清水75千克，搅拌，配制成乳状液，过40目筛，除去大杂物，除去砂石、金属物等，存放于自然室温，待用。上述所用的废菌体为调味品行业生产用的废菌体，需再继续进行深层处理另取重量份数为1的麦芽根，加入清水7千克，在4℃温度下抽提(浸出)，经20小时后滤掉固形物，取清液(内含5′-磷酸二酯酶)将其倒入上述存放于自然温度下的乳状液中，调pH值至5.3，在70℃温度下分解4小时，待用。②纳米生物颗粒的制作开动纳米级菌体破碎机，把废菌体的上述乳状液倒入所述破碎机的物料口内，乳状液在输液管受冷却后经高压泵出两股射流，这两股射流对射后的射流体进入破碎机的呈环形腔体的破碎室内，并与破碎室的起碰撞壁作用的内壁碰撞，破碎物从破碎机的排出口排出即得纳米生物颗粒，在常温下将其储存。上述的两股射流采用液态二氧化碳冷却器冷却，其温度为-20℃，射流压力为1500kg/cm2。经测定，所得纳米颗粒粒度(或颗粒的平均直径)为40nm。将其用于酱油的生产。
实施例3以下详述纳米级菌体破碎机的技术方案。如图1所示，纳米级菌体破碎机具有机座11、动力源(电动机)12、高压泵10、两个输液管8、机壳2、与机壳密封固定连接的各连通一个输液管的两个喷嘴体1和5、其内壁作为碰撞壁的圆柱体形套体(圆筒)3、分别将两个输液管内的物料进行冷却的两个物料冷却器9。机壳2具有一个圆形通孔，其两端带有内螺纹，喷嘴体1(和喷嘴体5)具有与机壳2的连接部分(此部分带有外螺纹)、喷头1a(和喷头5a)、位于喷头另一侧的安装用六边拧头及用于与输液管连接的带有外螺纹的连接头。两个喷嘴体1、5均具有一个圆形轴向通孔，用以传输射流。两个喷嘴体的喷嘴1b、5b形状为喇叭口形(即其直径由里向外逐渐变大的圆台形)，喷嘴也可以采用(直射式)圆孔形。两个喷嘴体1、5以其喷嘴1b、5b形成射流对射的方式相对设置，在与两个喷嘴体的喷头1a、5a对应位置，上述套体3安装于机壳2内。两个喷嘴体的喷头1a、5a的外侧壁与套体3的作为碰撞壁的内壁之间形成圆环形腔体的破碎室7，上述形成射流对射的两个喷嘴体的喷嘴1b、5b之间具有对射后的射流体进入破碎室7与破碎室的内壁碰撞的间隙通道6，机壳2上的排出口4与破碎室7相连通。安装于机壳2内的套体3与机壳2的内壁间隙配合，机壳2与套体3间隙配合时二者的间隙可以达到0.5毫米，当射流压力较小时可使套体产生高频振荡，以利于纳米颗粒的形成。上述两个喷嘴体的喷嘴1b、5b之间的距离是可以调节的，两个喷嘴体1、5与机壳2螺纹连接。两个喷嘴体的其与机壳的连接部分和喷头的结合处形成的轴肩之间的距离大于套体3的长度，轴肩不与套体3的两端面接触，从而便于(旋转两个或一个喷嘴体)调节两个喷嘴体的喷嘴1b、5b之间的相对距离，达到调节纳米颗粒粒度大小的目的。排出口4位于破碎室7的端部一侧，排出口4通过该侧喷嘴体的其与机壳的连接部分和喷头的结合处形成的轴肩与套体3的一个端面之间的通道，与破碎室7相连通。排出口可以为两个带内螺纹的圆孔。物料冷却器9为液态二氧化碳冷却器。高压泵10可选用三柱式柱塞泵，其参数见附表1。如图2所示，安装于机壳2内的套体3与机壳2的内壁还可以固定连接，二者可以采用螺纹连接，当射流压力较大时采用机壳与套体固定连接的方式，其它结构可以同上。开动纳米级菌体破碎机，把废菌体的上述乳状液倒入所述破碎机的物料口10a内，乳状液在输液管受冷却后经高压泵出两股射流，这两股射流对射后的射流体进入破碎机的呈环形腔体的破碎室内，并与破碎室的起碰撞壁作用的内壁碰撞，破碎物从破碎机的排出口排出即得纳米生物颗粒。
附表1
实施例4以上所述的纳米生物颗粒是在生产抗生素及食品产品发酵中应用。即土霉素废菌丝制作的纳米生物颗粒在土霉素生产中应用，青霉素废菌丝制作的纳米生物颗粒在青霉素生产中应用，其它依此类推。
以下为本发明在土霉素生产中的应用(1)在土霉素生产中，原配方为水600毫升、淀粉180克、大豆粉24克、磷酸二氢钾0.96克、硫酸铵16.8克、碳酸钙16.8克、玉米浆8毫升、氯化钠6克、酶0.18克。发酵终了平均效价值为21733.3，其总亿值为517.2。采用本发明的纳米生物颗粒，完全取代原配方中的大豆粉，即在原配方中去掉24克大豆粉，加36克由土霉素废菌丝制作的纳米生物颗粒。发酵终了平均效价值为21400，其总亿值为531.36。由上述分析可知，在土霉素生产中，采用本发明的纳米生物颗粒后按新配方得到的总亿值大于按原配方得到的总亿值，新配方优于原配方，即本发明的纳米生物颗粒产生了显著效果。(2)另在土霉素生产中，原配方为水400毫升、淀粉120克、硫酸铵11.2克、氯化钠4克、碳酸钙11.2克、大豆粉16克、磷酸二氢钾0.64克、玉米浆4毫升、酶0.12克。发酵终了平均效价值为20867，其总亿值为486.201。采用本发明的纳米生物颗粒，完全取代原配方中的玉米浆，即在原配方中去掉4毫升玉米浆，加7克由土霉素废菌丝制作的纳米生物颗粒。发酵终了平均效价值为21978，其总亿值为512.087。由上述分析可知，在土霉素生产中，采用本发明的纳米生物颗粒后按新配方得到的总亿值大于按原配方得到的总亿值，新配方优于原配方，即本发明的纳米生物颗粒产生了显著效果。
本发明的纳米生物颗粒取代除淀粉外的粮食作原料占所替代粮食的百分数可达50％～100％。从广义上讲，它替代粮食后应将原来使用的配方中粮食占的量再提高10％～30％。
权利要求
1.一种废菌体制作的纳米生物颗粒，其特征在于所用原料的重量配比为废菌体1份，清水2～9份，所制得的颗粒的平均直径不大于100纳米，其中，废菌体为生产抗生素及食品产品发酵使用的微生物在发酵终了产生的废微生物，上述所用的废菌体若为调味品行业生产用的废菌体，则上述配方中还应加入由麦芽根1份、清水6～8份制得的含5′-磷酸二酯酶的清液。
2.根据权利要求1所述的纳米生物颗粒，其特征在于上述废菌体可以为青霉素废菌丝、土霉素废菌丝、头孢霉素废菌体、链霉素废菌丝、林可废菌体、庆大霉素废菌体、假单孢菌、蜡状芽孢杆菌、短棒杆菌、啤酒酵母中的其中一种。
3.一种权利要求1所述的纳米生物颗粒的生产方法，其特征在于它包括以下步骤①对废菌体进行处理采用生产抗生素及食品产品发酵使用的微生物在发酵终了产生的废微生物作为废菌体原料，取废菌体1份，加清水2～9份，搅拌，配制成乳状液，过40～80目筛，除去大杂物，存放于自然室温，待用，上述所用的废菌体若为调味品行业生产用的废菌体，则再继续进行深层处理另取麦芽根1份，加清水6～8份，在4～10℃温度下抽提，经10～22小时后滤掉固形物，取清液将其倒入上述存放于自然温度下的乳状液中，调pH值至4.5～6，在65～75℃温度下分解3～5小时，待用；②纳米生物颗粒的制作采用纳米级菌体破碎机，把废菌体的上述乳状液倒入破碎机的物料口内，乳状液在输液管受冷却后经高压泵出两股射流，这两股射流对射后的射流体进入破碎机的呈环形腔体的破碎室内，并与破碎室的起碰撞壁作用的内壁碰撞，破碎物从破碎机的排出口排出即得纳米生物颗粒，上述的两股射流其温度为-10～-40℃，射流压力均为300～2000kg/cm2。
4.根据权利要求3所述的纳米生物颗粒的生产方法，其特征在于上述使乳状液在输液管受冷却的方法是将输液管通过液态二氧化碳冷却器的冷却室；所采用的高压泵为柱塞式高压泵。
5.实现权利要求3所述的纳米生物颗粒的生产方法所用的纳米级菌体破碎机，具有动力源、高压泵、输液管，其特征在于它还具有机壳(2)、与机壳密封固定连接的各连通一个输液管的两个喷嘴体(1、5)、其内壁作为碰撞壁的套体(3)、将输液管内的物料进行冷却的物料冷却器(9)，两个喷嘴体(1、5)以其喷嘴(1b、5b)形成射流对射的方式相对设置，在与两个喷嘴体的喷头(1a、5a)对应位置上述套体(3)安装于机壳(2)内，两个喷嘴体的喷头(1a、5a)的外侧壁与套体(3)的作为碰撞壁的内壁之间形成环形腔体的破碎室(7)，上述形成射流对射的两个喷嘴体的喷嘴(1b、5b)之间具有对射后的射流体进入破碎室(7)与破碎室的内壁碰撞的间隙通道(6)，机壳(2)上的排出口(4)与破碎室(7)相连通。
6.根据权利要求5所述的破碎机，其特征在于上述两个喷嘴体的喷嘴(1b、5b)之间的距离是可以调节的，两个喷嘴体(1、5)与机壳(2)螺纹连接，两个喷嘴体的其与机壳的连接部分和喷头的结合处形成的轴肩之间的距离大于套体(3)的长度。
7.根据权利要求5所述的破碎机，其特征在于上述环形腔体的破碎室(7)为圆环形腔体的破碎室，套体(3)为圆柱体形，安装于机壳(2)内的套体(3)与机壳(2)的内壁间隙配合或固定连接，二者固定连接可以采用螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的破碎机，其特征在于上述两个喷嘴体的喷嘴(1b、5b)之间的距离是可以调节的，两个喷嘴体(1、5)与机壳(2)螺纹连接，两个喷嘴体的其与机壳的连接部分和喷头的结合处形成的轴肩之间的距离大于套体(3)的长度，轴肩不与套体(3)的两端面接触，排出口(4)位于破碎室(7)的端部一侧，排出口(4)通过该侧喷嘴体的其与机壳的连接部分和喷头的结合处形成的轴肩与套体(3)的一个端面之间的通道，与破碎室(7)相连通。
9.根据权利要求4所述的破碎机，其特征在于上述两个喷嘴体的喷嘴(1b、5b)形状为喇叭口形，物料冷却器(9)为液态二氧化碳冷却器。
10.权利要求1～4中所述的任一项的纳米生物颗粒在生产抗生素及食品产品发酵中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种废菌体制作的纳米生物颗粒及其生产方法和应用，以及所用的纳米级菌体破碎机。生产生物颗粒用的原料重量配比为废菌体1份，清水2～9份，所制得的颗粒的平均直径不大于100纳米，其中，废菌体为生产抗生素及食品产品发酵使用的微生物在发酵终了产生的废微生物。所用的废菌体若为调味品行业生产用的废菌体，则上述配方中还应加入由麦芽根1份、清水6～8份制得的含5′－磷酸二酯酶的清液。本发明的纳米生物颗粒具有应用价值，在发酵中能替代粮食作原料，能修补微生物细胞中不健康的细胞器，从而为废菌体寻求了一种回收后再充分利用的途径，进而消除了废菌体对环境造成的污染及对人类的危害，提高了企业的经济效益。
文档编号A23L1/23GK1528526SQ0314332
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者姚洪文, 张芬菊, 姚飞 申请人:姚洪文