CN104686784B - 一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物发酵行业发酵废液处理领域，公开了一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备谷氨酸晶体和废液，步骤2）精制蛋白，步骤3）制备鸡饲料，以及步骤4）制备复混肥。本发明方法制备的饲料养殖效果好，并且实现了变废为宝，能给企业带来巨大的经济效益。

Description

一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺

技术领域

本发明属于生物发酵行业发酵废液处理领域，具体涉及一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺。

背景技术

谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。随着氨基酸发酵技术的不断发展，我国已经成为味精的生产和消费大国，但是味精生产过程中所排放的废水量大，味精发酵液经等电提取谷氨酸后排放的母液具有CODCr高、BOD5高、菌体含量高、硫酸根(改用硫酸调pH前为氯离子)含量高、氨氮含量高及pH值低“五高一低”的特点。是一种治理难度很大的工业废水。由于不能有效地治理味精废水，不少味精厂被列入全国重点污染源单位之列，味精废水的治理已经成为制约味精生产企业发展的重大难题。废水中含有的大量菌体，它是一种单细胞蛋白，含有丰富的蛋白质。

随着原料成本的不断提高，畜牧饲料价格不断上涨，使养殖户的效益连年低下，导致养殖业风险巨大，很大程度的挫伤了广大养殖户的积极性。目前的全价商品饲料大都是以精料为主再配以各种各样的生长素、激素等组合而成。猪饲料中抗生素、生长激素等药物残留，使得猪肉的品质和口感明显的下降，又不能满足人们对饮食健康的要求。

中国发明专利CN201410540679 “利用谷氨酸发酵废料制备的动物饲料”公开了一种利用谷氨酸发酵废料制备的动物饲料，该饲料充分利用废弃物制备了饲料；但是其并没有将各种废料分别进行处理，没有最大限度的利用附加值，而且利用废水来制备饲料对动物的长期影响也不可预期的。如何有效地利用谷氨酸发酵废液，最大限度的提高工业附加值，是企业一直追求的方向。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺，该方法同时制备了高纯度蛋白、饲料以及复混肥，有效利用了废液成分，全过程无废弃物产生，环保无污染，工业附加值高，给企业带来了丰厚的利润。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备谷氨酸晶体和废液，步骤2）精制蛋白，步骤3）制备鸡饲料，以及步骤4）制备复混肥。

具体地，所述工艺包括如下步骤：

步骤1）制备谷氨酸晶体和废液：谷氨酸发酵液经过孔径为1mm的过滤器，收集滤液A和固体纤维物质；滤液A经微滤膜过滤，分别收集截留物和滤液B；然后将滤液B继续进行超滤膜过滤，收集浓缩液和滤液C；滤液C经过蒸发器浓缩至原液体积的四分之一，然后结晶，最后离心收集谷氨酸晶体和母液；合并上述截留物、浓缩液和母液，得到废液；

步骤2）精制蛋白：将废液加热，使温度达到100℃，保温10min，得到变性后的菌体溶液，然后冷却至室温，将变性后的菌体溶液泵入碟式离心机中，以4000r/min的转速离心10min后，收集下层菌体和上层液体；然后将菌体置于40℃真空干燥箱中烘至恒重，随后紫外线照射5min，紫外线强度为2000uW/cm²；然后将菌体添加到搅拌反应器中，并加入1M的盐酸溶液，100转/min搅拌反应15min，随后用碟片分离机以3000r/min的转速离心5min去除细胞壁，收集上清液，浓缩成膏状物，最后通过喷浆造粒流化床干燥，得到蛋白；其中，菌体和盐酸溶液的质量比为1：2；

步骤3）制备鸡饲料：将步骤1）所得固体纤维物质、步骤2）所得上层液体以及步骤2）所得细胞壁合并，自然沉降固液分离，得上清液和沉淀物；将沉淀物、麦麸、鱼骨粉以及稻糠按照5：2：1：1的质量比混合，加入占混合物质量3%的氨水，添加纯净水调整含水率至50%质量分数，混合均匀，置于密闭环境下氨化72小时；调整氨化后的混合物的pH为5.0，加入占混合物质量的2%的纤维素酶和1%的木聚糖酶，混合均匀，酶解20h；100℃灭酶5min，最后30℃通风干燥，粉碎得到鸡饲料；

步骤4）制备复混肥：往步骤3）所得上清液中添加腐植酸钾、硅藻土以及水稻秸秆粉，搅拌均匀，静置12小时，然后加入氨水，搅拌均匀，置于密闭环境下氨化72小时，得到主料；将主料、磷酸一铵、聚天冬氨酸以及硫酸锌按照200：10：1：1的质量比混合均匀，加入到双螺杆挤出造粒机中，造粒包装制得复混肥；其中，步骤3）所得上清液、腐植酸钾、硅藻土、水稻秸秆粉以及氨水的质量比为50：15：12：10：5。

所述步骤1）中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为3000Da，微滤温度为37℃；超滤膜截留分子量为300 Da，超滤温度为37℃。

所述纤维素酶和木聚糖酶的酶活分别为5000U/g和10000U/g。

本发明有益效果主要包括：

由于谷氨酸废液含有大量的发酵菌体、蛋白、糖分以及纤维类物质，本发明在生产谷氨酸的同时，利用了废液，省去了废液处理过程，降低生产成本，实现了变废为宝，大幅度提高了资源的利用率；本发明同时制备了高纯度蛋白、饲料以及复混肥，有效利用了废弃母液成分，全过程无废弃物产生，环保无污染；本发明采用分级处理方式，制备的高纯度蛋白工业附加值高，制备的饲料养殖效果好，制备的复混肥肥效持久，成本低廉，适用于多种作物；本发明结合高速离心、紫外照射以及酸水解多种技术，大大提高了菌体的裂解率，提高了蛋白产量；本发明饲料采用氨化和酶处理技术，有效利用了发酵废料和农业废料，使得饲料营养成分更全面；本发明采用废水来制备肥料，避免了浪费水资源，并且提供了微量元素和氨基酸成分，使得肥料养分更加全面持久。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺，其包括如下步骤：

1）制备谷氨酸晶体和废液：谷氨酸发酵液经过孔径为1mm的过滤器，收集滤液A和固体纤维物质；滤液A经微滤膜过滤，分别收集截留物和滤液B；然后将滤液B继续进行超滤膜过滤，收集浓缩液和滤液C；滤液C经过蒸发器浓缩至原液体积的四分之一，然后结晶，最后离心收集谷氨酸晶体和母液；合并上述截留物、浓缩液和母液，得到废液；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为3000 Da，微滤温度为37℃；超滤膜截留分子量为300 Da，超滤温度为37℃；

2）精制蛋白：将废液加热，使温度达到100℃，保温10min，得到变性后的菌体溶液，然后冷却至室温，将变性后的菌体溶液泵入碟式离心机中，以4000r/min的转速离心10min后，收集下层菌体和上层液体；然后将菌体置于40℃真空干燥箱中烘至恒重，随后紫外线照射5min，菌体厚度为10cm，紫外线强度为2000uW/cm²；然后将菌体添加到搅拌反应器中，并加入1M的盐酸溶液，100转/min搅拌反应15min，随后用碟片分离机以3000r/min的转速离心5min去除细胞壁，收集上清液，浓缩成膏状物，最后通过喷浆造粒流化床干燥，得到蛋白；其中，菌体和盐酸溶液的质量比为1：2；

3）制备鸡饲料：将步骤1）所得固体纤维物质、步骤2）所得上层液体以及步骤2）所得细胞壁合并，自然沉降固液分离，得上清液和沉淀物；将沉淀物、麦麸、鱼骨粉以及稻糠按照5：2：1：1的质量比混合，加入占混合物质量3%的氨水，添加纯净水调整含水率至50%质量分数，混合均匀，置于密闭环境下氨化72小时；调整氨化后的混合物的pH为5.0，加入占混合物质量的2%的纤维素酶和1%的木聚糖酶，混合均匀，酶解20h；100℃灭酶5min，最后30℃通风干燥，粉碎得到鸡饲料；

所述纤维素酶和木聚糖酶的酶活分别为5000U/g和10000U/g；

4）制备复混肥：往步骤3）所得上清液中添加腐植酸钾、硅藻土以及水稻秸秆粉，搅拌均匀，静置12小时，然后加入氨水，搅拌均匀，置于密闭环境下氨化72小时，得到主料；将主料、磷酸一铵、聚天冬氨酸以及硫酸锌按照200：10：1：1的质量比混合均匀，加入到双螺杆挤出造粒机中，造粒包装制得复混肥；其中，步骤3）所得上清液、腐植酸钾、硅藻土、水稻秸秆粉以及氨水的质量比为50：15：12：10：5。

实施例2

本发明将实施例1制备的蛋白，纯度可达到85%以上，替代市售标准YPD培养基中的酵母粉，其余成分不变，在相同条件下培养酿酒酵母和毕赤酵母，通过比较细胞的生长情况（OD600）评价产品的培养效果。具体见表1：

表1

组别	酿酒酵母培养20h	毕赤酵母培养20h
			实施例1	2.33	1.60
市售酵母粉	1.99	1.51

结论：利用比浊法测定OD₆₀₀表征细胞的生长情况，表明以本产品可以替代市售酵母粉产品，培养效果更佳，能给企业带来巨大的经济效益。

实施例3

实施例1制备的饲料对于鸡生长发育的影响

对照组：基础日粮：普通型饲料＝10：1；

试验组：基础日粮：实施例1饲料＝10：1；

选用健康雏鸡，共40只，随机分为两组，包括对照组和试验组，试验时间40天。

分别于第1天和第40天称重，统计各组饲料喂养后鸡的平均日增重（g/只），具体见表2。

表2 鸡的平均日增重对比表

组别	第1天均重（g/只）	第40天均重（g/只）	平均增重（g/只）
				对照组	41.3	1392.7	1351.4
试验组	40.9	1597.8	1556.9

结论：由表2可知，试验组的鸡平均日增重大于对照组，说明本发明的饲料喂养的鸡的生长速度显著快于普通型饲料喂养的鸡的生长速度。

实施例4

实施例1制备的复混肥种植红薯试验：

设置两个处理试验田，面积均为10亩，为对照组和实验组。对照组采用复合肥（N16-P22-K7），试验组采用本发明的复混肥，试验田的土质和种植条件完全相同，施肥量均为60kg/亩。收获后，实验组亩产量为2739Kg，对照组亩产量为2413Kg，亩均可增加创收百元以上。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种利用谷氨酸废液制备饲料的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

步骤1）制备谷氨酸晶体和废液：谷氨酸发酵液经过孔径为1mm的过滤器，收集滤液A和固体纤维物质；滤液A经微滤膜过滤，分别收集截留物和滤液B；然后将滤液B继续进行超滤膜过滤，收集浓缩液和滤液C；滤液C经过蒸发器浓缩至原液体积的四分之一，然后结晶，最后离心收集谷氨酸晶体和母液；合并上述截留物、浓缩液和母液，得到废液；

步骤2）精制蛋白：将废液加热，使温度达到100℃，保温10min，得到变性后的菌体溶液，然后冷却至室温，将变性后的菌体溶液泵入碟式离心机中，以4000r/min的转速离心10min后，收集下层菌体和上层液体；然后将菌体置于40℃真空干燥箱中烘至恒重，随后紫外线照射5min，紫外线强度为2000uW/cm²；然后将菌体添加到搅拌反应器中，并加入1M的盐酸溶液，100转/min搅拌反应15min，随后用碟片分离机以3000r/min的转速离心5min去除细胞壁，收集上清液，浓缩成膏状物，最后通过喷浆造粒流化床干燥，得到蛋白；其中，菌体和盐酸溶液的质量比为1：2；

步骤3）制备鸡饲料：将步骤1）所得固体纤维物质、步骤2）所得上层液体以及步骤2）所得细胞壁合并，自然沉降固液分离，得上清液和沉淀物；将沉淀物、麦麸、鱼骨粉以及稻糠按照5：2：1：1的质量比混合，加入占混合物质量3%的氨水，添加纯净水调整含水率至50%质量分数，混合均匀，置于密闭环境下氨化72小时；调整氨化后的混合物的pH为5.0，加入占混合物质量的2%的纤维素酶和1%的木聚糖酶，混合均匀，酶解20h；100℃灭酶5min，最后30℃通风干燥，粉碎得到鸡饲料；

步骤4）制备复混肥：往步骤3）所得上清液中添加腐植酸钾、硅藻土以及水稻秸秆粉，搅拌均匀，静置12小时，然后加入氨水，搅拌均匀，置于密闭环境下氨化72小时，得到主料；将主料、磷酸一铵、聚天冬氨酸以及硫酸锌按照200：10：1：1的质量比混合均匀，加入到双螺杆挤出造粒机中，造粒包装制得复混肥；其中，步骤3）所得上清液、腐植酸钾、硅藻土、水稻秸秆粉以及氨水的质量比为50：15：12：10：5；

所述纤维素酶和木聚糖酶的酶活分别为5000U/g和10000U/g。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤1）中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为3000Da，微滤温度为37℃；超滤膜截留分子量为300Da，超滤温度为37℃。