专利名称：发酵液或发酵废液中提取菌体蛋白的方法
发酵废液中提取菌体蛋白的方法，是对经发酵成熟的液体，在分离产品后，在发酵液的废液中提取菌体蛋白。主要用于味精行业，也可用于生物制药、酶制剂、各种氨基酸、柠檬酸、酿造及淀粉行业。
中国发明专利申请公开说明书CN1060870A(申请号91109689.2)记载了絮凝气浮法除菌后提取谷氨酸的方法。其絮凝气浮法除菌工艺是，将30-40℃、PH值为4.5-6.5的谷氨酸发酵液首先送入溶气塔溶气，溶气压力为0.3-0.4MPa，然后再送入气浮槽，同时加入絮凝剂。絮凝的菌体上浮，从气浮槽上排出，清液从气浮槽下部溢流口流返回到上部流出。得到的菌体浮渣(或称浓缩液)经压榨脱水，得到压榨饼。压榨饼的湿菌体含水还达60％以上。压榨脱水的生产能力小，不能连续操作，而且设备投资高，达几百万元一台，造成生产成本也很高。如用一般的过滤，则很难过滤，过滤时间长，一次要十几个小时，而且过滤脱水率很低，过滤后的含水量都还在80％以上，不利于下步的干燥，干燥能耗较大。特别是在干燥过程，菌体粘稠，在干燥设备上粘结，不易分散而结块，使干燥难以进行，也使干燥能耗增大，工作效率低，成本过高，不适应大工业规模的生产。所用的絮凝剂为高聚铝铁溶液和有机高分子聚丙烯酸钠或聚丙烯酰胺，所用材料品种多，总用量大，而且絮凝的效果不是最好，有些絮凝体也不全部上浮分离，上浮的不好。刮除分离的菌体浮渣含水也比较大(85％左右)，不利于下步的过滤脱水和干燥，处理的工作量较大。该工艺只适用于提取发酵液，其工艺要求PH值为4.5-6.5，而制取产品后的废液PH值多在3.5以下，有的在1.5，所以要用此工艺处理废液，还要调制其PH值。
本发明的目的在于克服已有技术存在的不足之处；提供一种操作简单、生产效率高、设备投资少、成本低的发酵液或发酵废液中提取菌体的工艺方法。
本发明的发酵液或发液废液中提取菌体蛋白的工艺方法，仍是在发酵液或发酵废液中加入絮凝剂混合，使菌体絮凝。将絮凝的菌体分离，分离得到菌体浓缩液或菌体浮渣。其工艺特点是对菌体浓缩液或菌体浮渣进行加热后再进行过滤脱水和干燥，制成菌体蛋白。对菌体浓缩液或菌体浮渣加热，使菌体变性，变得不粘稠而松散，便于过滤和干燥。只使用一般的过滤设备就可以使其过滤脱水率提高，而且过滤操作时间大大减少，过滤脱水效率提高，更适于连续工业化生产。由于过滤脱水得好，减少了干燥过程的能耗，更主要是加热的菌体浮渣或浓缩液比较松散，有利于干燥时蒸发水份，不粘结干燥设备、不结块，能达到快速干燥的效果，有利于连续工业化生产，而且进一步降低了干燥的能耗。
絮凝沉淀分离出的菌体浓缩液通常在常温，而漂浮或气浮分离的菌体浓缩液或菌体浮渣有时是高于常温，可以在30～50℃。只要加温使菌体温度升高，粘稠度都有所下降。随着温度升的越高，粘稠度下降的越低。一般加热达到的温度可在70-100℃，过滤的时间就可以减少到常温的十分之一，脱水率可提高5％。在此温度范围内，随着温度的提高，粘度还有所下降。在80-100℃温度范围内，菌体变性到几乎没有粘稠度，过滤时间可减少了95％以上，最好是控制在90-95℃，更便于过滤及干燥的工业化操作。絮凝的菌体可以是沉淀分离，分离出菌体浓缩液；也可以使其漂浮分离，得到菌体浓缩液或浮渣；还可以采用气浮分离，形成菌体浮渣而分离，分离后得到浮渣状的湿菌体。为了形成连续的生产过程，絮凝菌体的分离最好是采取漂浮分离或气浮分离。气浮可以是将发酵液或发酵废液溶气，释放后并加入絮凝剂混合，再送入气浮槽气浮分离。为了使漂浮分离或气浮分离的更好，最好是发酵液或发酵废液的温度T为大于40℃、小于55℃(40℃＜T＜55℃)，而絮凝剂为聚丙烯酸钠。最佳温度T为大于45℃、小于50℃(45℃＜T＜50℃)。只用聚丙烯酸钠为絮凝剂，不仅减少了絮凝剂的品种和用量，而且使得菌体凝聚效果好。聚丙烯酸钠特有能使菌体凝聚上浮能力好，能使上浮的菌体浮渣高于液面堆集，便于刮落分离，分离的菌体浮渣含水量有所下降。所选用的絮凝剂及温度对PH值无特殊要求，可以选择在1.5-4.0范围。为了使絮凝剂与发酵液或发酵废液混合均匀，便于絮凝充分，对于溶气的发酵液或发酵废液释放后，在发酵液或发酵废液节流过程产生的紊流中加入絮凝剂进行混合。
本发明与已有技术相比，采用过滤脱水及干燥前加热，能大大减少过滤时间，提高过滤脱水率及工作率效，便于干燥，降低干燥能耗，操作方便；具有菌体聚凝效果好，便于分离，菌体提取率高；可以自动漂浮堆集，不必先溶气及释放，可直接混合絮凝剂进行漂浮分离菌体；对PH值没有特殊要求，非常适合发酵液和发酵废液原有的PH值，不必先对PH值进行调制，简化了工艺过程；在气浮分离中，溶气释放后的节流过程产生的紊流中加入絮凝剂混合，并不破坏微气泡，而且混合均匀，更有利于絮凝气浮，产生全溶气共絮气浮，气浮分离率高，不易落渣，含水率下降，含水率仅在60％左右，浮渣仅占处理液的10％。
下面结合实施例进一步说明本发明的方法。
实例1、取等电制取谷氨酸后的废液500L，PH值为3.0，对废液加热，使其温度达到近55℃。加入0.3％的聚丙烯酸钠溶液30L(废液量的6％)，进行快速搅拌，一分钟后停止搅拌。这时，菌体絮凝并上浮。待漂浮完全后，放掉下清液，得到漂浮的菌体浓缩液(或称菌体浮渣)75 L(占总样液量的15％)。含水率为92％左右。将此漂浮分离的菌体浓缩液进行加热，加热到90℃。此时菌体浓缩液的胶体被破坏，菌体变性，水分游离出来。用真空抽滤机进行过滤。过滤30分钟，即得到含水量为62％的滤饼。将滤饼放到烘干箱中烘干，得到干菌体蛋白6.5Kg，得率为1.3％。菌体蛋白的回收率为95％，蛋白含量为72％。
实例2、以等电制取谷氨酸后的母液为发酵废液。每小时处理500L废液。发酵废液放到加热罐中加热到40℃以上，用直接蒸汽法加热。加热后经泵按每小时500L送入溶气罐进行全溶气。溶气压力在0.3MPa。从溶气罐的出料口送溶气液到释放器释放，释放出微气泡，并对释放流体节流后，再进入到加药器中。向加药器加入0.3％的聚丙烯酸钠溶液，加入量为料液的8％。即每小时40L的流量连续加入。此时连续进行全溶气共絮反应。然后进入气浮槽进行气浮分离，分离的清液溢流出后去离交柱回收残留的谷氨酸。上浮的菌体浮渣用机械刮出，可每小时得浮渣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，加热到不同的温度点80℃、90℃、100℃，然后用真空过滤机过滤。不同的温度，过滤的时间分别为15分钟、10分钟、5分钟，温度越高，过滤时间越短。得到的滤饼含水量分别为63％、61％、58％。过滤时间只是以前不加热过滤的5％以下，脱水率也有所提高。并且加热后的菌体浮渣变得很疏松，过滤的滤饼有开列缝。滤饼进入气流干燥器干燥时，不粘结干燥器壁，松散性使干燥的热气流顺利流过并吹散菌体滤饼，并使其迅速干燥，可以直接得到粉状的菌体蛋白。菌体蛋白回收率都在98％以上。蛋白含量都大于70％。如加热菌体浮渣的温度为60℃或70℃，粘度降低的比较小，过滤的时间有所减少，分别为2小时和1小时，比已有不加热的减少了一半以上，但不如更高温度时过滤的迅速。虽然同样干燥效果有所提高，但不如更高的温度好。
实例3、取发酵液500L，加0.3％的聚丙烯酸钠溶液40L。搅拌5分钟后进行絮凝沉淀。让其澄清液排除，得到占总样液30％的菌体浓缩液，即150L菌体浓缩液。将菌体浓缩液加热到95℃，然后用真空抽滤机进行过滤。过滤时间只用了45分钟。得湿滤饼22Kg，其含水量为65％。将此滤饼放入气流干燥机进行干燥，即可得到粉状的菌体蛋白。
实例4、取发酵液500L，用10％的NaOH溶液调PH值，使PH值达到3.5～4.0之间。加0.3％的聚丙烯酰胺溶液40L。搅拌5分钟后进行絮凝沉淀。让其澄清液排除，得到占总样液30％的菌体浓缩液，即150L菌体浓缩液。将菌体浓缩液加热到100℃，然后用真空抽滤机进行过滤。过滤时间只用了45分钟。得湿滤饼22Kg，其含水量为65％。将此滤饼放入气流干燥机进行干燥，即可得到粉状的菌体蛋白。
权利要求
1.发酵液或发酵废液中提取菌体蛋白的方法，是在发酵液或发酵废液中加入絮凝剂混合，使菌体絮凝，将絮凝的菌体分离，分离得到菌体浓缩液或菌体浮渣，其特征在于对菌体浓缩液或菌体浮渣进行加热后再进行过滤脱水和干燥，制成菌体蛋白。
2.如权利要求1所说的提取菌体蛋白的方法，其特征在于对菌体浓缩液或菌体浮渣进行加热的温度在70-100℃。
3.如权利要求2所说的提取菌体蛋白的方法，其特征在于对菌体浓缩液或菌体浮渣进行加热的温度在80-100℃。
4.如权利要求2所说的提取菌体蛋白的方法，其特征在于对菌体浓缩液或菌体浮渣进行加热的温度在90-95℃。
5.如权利要求1或2或3或4所说的提取菌体蛋白的方法，其特征在于絮凝菌体的分离采取漂浮或气浮分离。
6.如权利要求5所说的提取菌体蛋白的方法，其特征在于发酵液或发酵废液的温度为大于40℃、小于55℃，而絮凝剂为聚丙烯酸钠。
7.如权利要求1或2或3或4所说的提取菌体蛋白的方法，其特征在于是将发酵液或发酵废液溶气，释放后并加入絮凝剂混合，再送入气浮槽气浮分离。
8.如权利要求7所说的提取菌体蛋白的方法，其特征在于发酵液或废液释放后，节流过程产生的紊流中加入絮凝剂进行混合。
9.如权利要求5所说的提取菌体蛋白的方法，其特征在于发酵液或发酵废液或发酵废液的温度为大于45℃、小于50℃。
全文摘要
发酵液或发酵废液中提取菌体蛋白的方法，是在发酵液或发酵废液中加入絮凝剂混合，将絮凝的菌体分离，得到菌体浓缩液或菌体浮渣，菌体浓缩液或菌体浮渣加热后再进行过滤脱水和干燥，制成菌体蛋白。最好是将发酵液或发酵废液先溶气，释放再加入絮凝剂混合，送入浮槽分离，发酵液或发酵废液的温度为大于40℃、小于55℃，絮凝剂为聚丙烯酸钠。主要用于味精行业，也可用于生物制药、酶制剂、氨基酸、柠檬酸、酿造及淀粉行业。
文档编号C02F1/56GK1155388SQ96102400
公开日1997年7月30日 申请日期1996年1月21日 优先权日1996年1月21日
发明者杨宇澄 申请人:杨宇澄