本發明屬于核黃素生產
技術領域：
，特別涉及一種核黃素發酵液的處理方法。
背景技術：
：核黃素（riboflavin）又名維生素b2，是一種人體必需的水溶性維生素。核黃素具有廣泛的生理功能，可以在微生物和高等植物體內合成，而動物和人類則不能，必須從食物中攝取，因而被世界衛生組織（who）列為評價人體生長發育和營養狀況的六大指標之一，其在臨床醫療、飼料加工、食品工業及化妝品制造領域均有重要價值。微生物發酵法制備核黃素是一種十分經濟有效的方法，同其他制備核黃素方法相比，微生物發酵法制備核黃素成本低，污染少，目前世界核黃素大的生產商，都是采用微生物發酵法生產核黃素。湖北廣濟藥業股份有限公司就是采用微生物發酵法生產核黃素大的生產商之一。成熟的核黃素發酵液中除含有針狀晶體的核黃素外，還含有菌體、細胞碎片以及核酸、蛋白質以及其他有機粘性物質。在專利申請cn104961740a中，提供了一種新的核黃素制備方法，用該方法制備得到的核黃素具有更高的純度，但該方法未提供發酵液固液分離后核黃素發酵液菌體的處理方法。在專利申請cn101205230a中，提供了一種多級連續膜過濾分離核黃素和核黃素菌體的方法，該方法將核黃素發酵液經過調堿，多級連續膜過濾洗滌除雜，穩定化處理、結晶、膜分離濃縮晶體步驟直接得到核黃素產品，菌體濃縮液由板框壓濾機壓濾并干燥，制成副產品飼料，由于該方法要求先將核黃素發酵液調堿處理，而核黃素在堿性條件下是不穩定的，核黃素容易產生降解，降低了產品品質，該方法還提供了一種將膜分離后的核黃素發酵液菌體由板框壓濾機進行壓濾并干燥，制成副產品飼料。由于普通的板框壓濾機對于核黃素發酵液菌體這種高粘性有機物質，過濾效率極其低下，脫水效率不高，濾渣容易粘結在濾板上，濾餅固含量不高，清理不便等。而本發明的發酵液為產核黃素的微生物在特定培養基中代謝生產核黃素的液體混合物，核黃素發酵液菌體中含有菌體、細胞碎片以及核酸、蛋白質及其他有機粘性物質，為了使得核黃素發酵液菌體能夠被高壓壓榨，必須對核黃素發酵液菌體進行壓榨前處理，包括絮凝、沉降、脫水等。技術實現要素：本發明提供了一種核黃素發酵液的處理方法，該方法針對核黃素發酵液的特點調整固液分離的方式，使分離率達到99.5%以上且不會破壞核黃素的結構；同時通過絮凝、沉降和脫水等處理，解決傳統過濾方式脫水率低的難題，使得該菌體能被高壓壓榨過濾，得到一種固含量達到35-40%的塊狀濾餅。所述方案如下：參見圖1，本發明實施例提供了一種核黃素發酵液的處理方法，該方法包括以下步驟：(1)發酵液固液分離：將核黃素發酵液采用離心方式進行固液分離，得到一種含核黃素500-800ppm和菌體2-3wt%的廢水。(2)凝絮與沉降：將步驟(1)得到的廢水的ph值調整至8-9，并加入廢水重量0.005-0.01%的陰離子絮凝劑，攪拌溶解后靜置沉降，排出上層清液得到發酵菌體濃縮液。(3)脫水：將步驟(2)得到的發酵菌體濃縮液的ph值調整至5-7，并采用攪拌的方式進行內脫水。(4)高壓壓榨：將步驟(3)得到的液體在較低進料壓力（本實施例中的較低只是針對后面的壓榨壓力來說，為相對概念，其較常規壓濾的壓力大，具體為1.8-2mpa）下進行壓濾，壓濾完成后，在較高壓力（具體為25-30mpa）下進行高壓壓榨。(5)干燥：干燥步驟(4)得到的濾餅得到富含有機質的副產物。其中，在步驟(1)中，核黃素發酵液是指產核黃素的微生物（枯草芽孢桿菌）在特定培養基（包括無機鹽、糖、含氮的有機物等）中代謝生產核黃素，核黃素發酵液中核黃素的含量為10000-15000ppm，其中除含有針狀晶體的核黃素外，還含有菌體、蛋白質及其他有機粘性物質等。其中，在離心前，將核黃素發酵液的粘度調整為100-150mpa.s（調整濃度）；在室溫下采用離心方式進行固液分離，得到一種含核黃素500-800ppm、菌體2-3wt%的廢水，離心轉速為3500-3800轉/分。本發明中根據核黃素發酵液的特點，通過調節核黃素發酵液的粘度、溫度等，同時控制離心轉速將發酵液中核黃素和菌體有效分離，通過對該離心分離可以達到三個令人滿意的效果，一是該分離完全是一種物理性分離，不會引起核黃素的降解；二是分離效率高（達到99.5%以上），使得該分離方法在實際工業化生產中能被采用，具有實際工業生產價值，三是該固液分離過程沒有用到任何的化工原料，節省了生產成本。其中，步驟(2)具體包括：加堿將步驟(1)得到的廢水的ph值調整至8-9，并加入廢水重量0.005-0.01%的陰離子絮凝劑，攪拌10-25分鐘后，靜置沉降40-60分鐘，排出上層清液得到發酵菌體濃縮液；堿選自氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣溶液等，優選為氫氧化鈣溶液，更優選為飽和氫氧化鈣溶液。其中，在步驟(2)中，陰離子絮凝劑為陰離子聚丙烯酰胺（pam），該陰離子聚丙烯酰胺的固含量大于90%、分子量為8-20百萬、離子度為5-30。其中，在步驟(3)中，加酸調整發酵菌體濃縮液的ph值，酸選自硫酸或鹽酸等。本發明中通過對固液分離后廢水中菌體進行絮凝、沉降和脫水等處理，解決傳統過濾方式不能過濾的難題，使得該菌體能被高壓壓榨過濾，得到一種固含量達到35-40%的塊狀濾餅。其中，步驟(4)具體包括：將步驟(3)得到的液體泵入高壓壓榨裝置，隨著進料壓力的增大，進料量越來越少，當進料壓力達到設定值1.8-2mpa（優選為2mpa）時，停止進料進行高壓壓濾，壓濾完成后（無或只有少量濾液排出，一般情況下達到預定值時即可），關閉進料閥進行高壓壓榨得到一種固含量為35-40%的塊狀濾餅，高壓壓榨的壓榨壓力為25-30mpa（液壓泵的壓力，優選為30mpa）。具體地，在步驟(4)中，本發明使用的高壓壓榨裝置（與高壓壓濾機類似）包括濾板、與濾板配合用于過濾介質的濾布、用于對濾板進行卸料的刮刀結構及用于清洗濾布的沖洗結構等。其中，該濾板的總過濾面積為100-120平方米，其直徑為1.2-1.5m，其材質為高強防腐鋼；進料流量為每小時5-10立方。其中，步驟(5)具體包括：采用通風、晾干的方式對步驟(4)得到的濾餅進行干燥得到一種有機質含量大于96%的副產品，該副產品可用作飼料、有機肥料或燃料等。優選地，參見圖1，本發明實施例提供的方法具體包括：s1離心分離：將核黃素的含量為10000-15000ppm的核黃素發酵液的粘度調整為100-150mpa.s，在室溫下采用離心方式進行固液分離，得到一種含核黃素500-800ppm和菌體2-3wt%的廢水，離心轉速為3500-3800轉/分。s2凝絮與沉降：加堿將步驟s1得到的廢水的ph值調整至8-9，并加入廢水重量0.005-0.01%的陰離子絮凝劑，攪拌10-25分鐘后，靜置沉降40-60分鐘，排出上層清液得到發酵菌體濃縮液，堿選自氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣溶液等。s3脫水：加酸將步驟s2得到的發酵菌體濃縮液的ph值調整至5-7，并采用攪拌的方式進行內脫水，攪拌時間為30-40分鐘，攪拌轉速為60-80轉/分，酸選自硫酸或鹽酸等。s4高壓壓榨：將步驟s3得到的液體泵入高壓壓榨裝置，當進料壓力達到設定值1.8-2mpa時，停止進料進行中高壓壓濾，壓濾完成后，關閉進料閥進行高壓壓榨得到一種固含量為35-40%的塊狀濾餅，高壓壓榨的壓榨壓力為25-30mpa。s5干燥：采用通風、晾干的方式對步驟s4得到的濾餅進行干燥得到一種有機質含量大于96%的副產品，所述副產品可用作飼料、有機肥料或燃料。其中，步驟s2得到的上層清液和步驟s4的濾液的cod值均為15000-20000mg/l，合并上層清液和濾液送生化處理后排放，能減輕廢水處理的時間，減少整個生產流程所用的時間。與現有技術相比，本發明提供的方法具有如下的優點：(1)本發明直接由核黃素發酵液進行一次固液分離，將核黃素和核黃素菌體進行分離，分離效率達到99.5%以上，操作簡單。由于在一次分離時完全是機械分離，在這個步驟過程中，可以達到兩個令人滿意的結果：一是由于其是機械分離，不會引起核黃素的降解，為產品質量提供了保證；二是分離效率高使得核黃素菌體濃度高，核黃素菌體基本形態基本與分離前保持一致，核黃素菌體富集狀態很好，沒有引起核黃素菌體的分解、斷裂等，給后續高效過濾提供保證。(2)處理流程短，由于含核黃素菌體廢水的cod值在45000-60000mg/l之間,傳統的處理方法如好氧、厭氧等時間長，能耗高，難于處理。而采用對核黃素發酵液菌體進行高壓壓榨后，濾液的cod值降至15000-20000mg/l,濾液進行生化處理，達標排放，大大降低了處理難度和處理成本，核黃素大規模工業化清潔生產得以實現。同時，對核黃素發酵液菌體進行高壓壓榨是一個物理過程，時間很短，與對核黃素發酵液菌體直接進行生化處理相比時間大大縮短，難度大大降低，極大提高了處理效率。(3)降低了處理成本，使核黃素發酵液菌體水溶液達標排放得以實現，由于原有處理方法的局限性，含核黃素菌體水溶液處理后難以實現達標排放，并且周期很長，遠遠大于核黃素的生產周期，與核黃素的生產能力不相匹配，制約了核黃素的生產能力。采用對核黃素發酵液菌體進行高壓壓榨后，解決了以上的難題。(4)進一步的，發明人發現，用高壓壓榨法處理該核黃素發酵液菌體得到了一種高有機質含量的塊狀固體，該產物，由于其有機質含量高，可以用來做飼料、有機肥料、燃料等，可降低生產成本。附圖說明圖1是本發明實施例提供的核黃素發酵液的處理方法的流程圖。具體實施方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。實施實例1將40000l核黃素發酵液經一次高效離心固液分離，分離前在顯微鏡下觀察核黃素晶體的形態與菌體的形態，該成熟的核黃素發酵液中核黃素含量為10779mg/l。離心前將核黃素發酵液的粘度調整為130mpa.左右，在室溫下設定離心轉速為3600轉/分。經分離后得到濃縮的約450l核黃素重相，約33550l含有600ppm核黃素的發酵液菌體輕相，在顯微鏡下觀察該發酵液菌體輕相，核黃素菌體基本形態基本與分離前保持一致，核黃素菌體富集狀態很好，沒有引起核黃素菌體的分解、斷裂等。該39550l的發酵液菌體輕相中含菌體重量約為1000kg，cod含量為51000mg/l，向這個39550l的發酵液菌體輕相中加入氫氧化鈣水溶液調節該發酵液菌體輕相的ph值為8-9，在該實施實例中具體ph為8.6，并且用來調節ph的氫氧化鈣水溶液為飽和氫氧化鈣水溶液，在攪拌的情況下加入質量濃度0.2wt%的絮凝劑聚丙烯酰胺陰離子pam2000l,該陰離子pam的固含量為91.8%、分子量為12百萬、離子度為21，該陰離子pam處于完全溶解均勻的狀態。持續攪拌15分鐘后，停止攪拌。靜止該溶液40分鐘，讓發酵液菌體沉降，40分鐘后，得到分層明顯的一種溶液，上部為比較澄清的水溶液，體積約為35000l，該35000l的上清液的cod為15000mg/l，通過好氧、厭氧等生化處理該清液實現達標排放，下部為核黃素菌體濃縮液，體積約為5000l。排出上部清液，得到約5000l的發酵菌體濃縮液，用稀硫酸溶液調節該發酵菌體濃縮液的ph至5.5，控制攪拌速度在65轉/分的情況下攪拌40分鐘，對發酵菌體濃縮液進行菌體內脫水，準備高壓壓榨過濾該發酵菌體濃縮液，通過壓榨裝置進料泵將經過內脫水的發酵菌體濃縮液泵入壓榨裝置過濾，隨著進料壓力的增大，進料量越來越少，當進料壓力達到設定值2mpa時，進料過程結束，進行預過濾。預過濾結束后，關閉進料閥，開始高壓壓榨過濾，高壓壓榨壓力30mpa，過濾結束。濾液與上面提到的35000l的上清液一起進行生化處理，同時得到一種塊狀菌體濾餅，用通風、晾干的方法干燥上述濾餅，濾餅固含量在37.6%。將上述方法制得的發酵液菌體濾餅進行重金屬含量分析，結果如表1所示：表1項目濃度限值（mg/l）檢測結果（mg/l）鉛（以總鉛計）50.6砷（以總砷計）50.4汞（以總汞計）0.10鎘（以總鎘計）10.3從表1可以看出，得到的副產品完全滿足用作飼料、有機肥料或燃料等的要求。實施實例2將60000l核黃素發酵液經一次高效離心固液分離，分離前在顯微鏡下觀察核黃素晶體的形態與菌體的形態，該成熟的核黃素發酵液中核黃素含量為10385mg/l。離心分離處理同實施例1，經分離后得到濃縮的約700l核黃素重相，約59300l含有500ppm核黃素的發酵液菌體輕相，在顯微鏡下觀察該發酵液菌體輕相，核黃素菌體基本形態基本與分離前保持一致，核黃素菌體富集狀態很好，沒有引起核黃素菌體的分解、斷裂等。該59300l的發酵液菌體輕相中含菌體重量約為1500kg，cod含量為58000mg/l，向這個59300l的發酵液菌體輕相中加入氫氧化鈉水溶液調節該發酵液菌體輕相的ph值為8-9，在該實施實例中具體ph為8.9，在攪拌的情況下加入質量濃度0.2wt%的絮凝劑陰離子pam3000l,該陰離子pam的固含量為91.8%、分子量為12百萬、離子度為21，該陰離子pam處于完全溶解均勻的狀態。持續攪拌15分鐘后，停止攪拌。靜止該溶液40分鐘，讓發酵液菌體沉降，40分鐘后，得到分層明顯的一種溶液，上部為比較澄清的水溶液，體積約為52000l，該52000l的上清液的cod值為17000mg/l，下部為核黃素菌體溶液，體積約為8000l。排出上部清液，得到約8000l的發酵菌體濃縮液，用稀鹽酸溶液調節該發酵菌體濃縮液的ph至6.0，控制攪拌速度在75轉/分的情況下攪拌40分鐘，對發酵菌體濃縮液進行菌體內脫水。準備高壓壓榨過濾該發酵菌體濃縮液，通過壓榨裝置進料泵將經過內脫水的發酵菌體濃縮液泵入壓榨裝置過濾，隨著進料壓力的增大，進料量越來越少，當進料壓力達到設定值1.8mpa時，進料過程結束，進行預過濾。預過濾結束后，關閉進料閥，開始高壓壓榨過濾，高壓壓榨壓力28mpa，過濾結束，濾液與上面提到的52000l的上清液一起進行生化處理，同時得到一種得到塊狀菌體濾餅，用通風、晾干的方法干燥上述濾餅，濾餅固含量在38.5%。將上述方法制得的發酵液菌體濾餅進行重金屬含量分析，其結果如表2所述：表2項目濃度限值（mg/l）檢測結果（mg/l）鉛（以總鉛計）50.5砷（以總砷計）50.4汞（以總汞計）0.10鎘（以總鎘計）10.3由上述實施實例可以看出，本發明所得菌體濾餅中重金屬含量分析結果遠遠低于濃度限值，可以用來做飼料副產品、有機肥料、燃料等。實施實例3該實施實例是采用一種普通的板框壓濾對濃縮后發酵液菌體進行過濾，是實施實例2的對比實例，將60000l核黃素發酵液經一次高效離心固液分離，該成熟的核黃素發酵液中核黃素含量為10385mg/l。離心分離處理同實施例1，經分離后得到濃縮的約700l核黃素重相，約59300l含有500ppm核黃素的發酵液菌體輕相，該59300l的發酵液菌體中含菌體重量約為1500kg，cod含量為58000mg/l,向這個59300l的發酵液菌體中加入氫氧化鈉水溶液調節該發酵液菌體水溶液ph值為8-9，在該實施實例中具體ph為8.9，在攪拌的情況下加入質量濃度0.2wt%的絮凝劑聚丙烯酰胺陰離子pam3000l，該陰離子pam的固含量為91.8%、分子量為12百萬、離子度為21。持續攪拌15分鐘后，停止攪拌。靜止該溶液40分鐘，讓發酵液菌體沉降，40分鐘后，得到分層明顯的一種溶液，上部為比較澄清的水溶液，體積約為52000l，該52000l的澄清上部清液的cod為17000mg/l，下部為核黃素菌體溶液，體積約為8000l。排出上部清液，得到約8000l的濃縮發酵液菌體，用稀鹽酸溶液調節該濃縮發酵液菌體ph至6.0，控制攪拌速度在75轉/分的情況下攪拌40分鐘，對濃縮發酵液菌體進行菌體內脫水.準備普通板框過濾該濃縮發酵液菌體，通過進料泵將濃縮的發酵液菌體泵入普通板框壓濾機過濾，隨著進料壓力的增大，進料量越來越少，當壓力達到設定值0.6mpa時，進料過程結束，拆開普通板框壓濾機得到一種糊狀的核黃素菌體，該糊狀的核黃素菌體固含量在15-18%之間，不能形成塊狀，并且由于大部分菌體粘結在濾布上，難以清洗，不能滿足實際生產。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12