一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢液的處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物發(fā)酵行業(yè)谷氨酸鈉廢液處理領(lǐng)域，公開了一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢液的處理工藝，其包括如下步驟：步驟（1）制備含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液，步驟（2）過濾，步驟（3）脫色、濃縮和一次結(jié)晶，步驟（4）二次結(jié)晶，步驟（5）污水處理以及步驟（6）飼料制備。本發(fā)明處理工藝大幅降低了成產(chǎn)成本，生產(chǎn)過程操作簡便，減輕了污水處理負(fù)擔(dān)，并且?guī)砹溯^好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
【專利說明】一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢液的處理工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物發(fā)酵行業(yè)谷氨酸鈉廢液處理領(lǐng)域，具體提供一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢 液的處理工藝。
[0002]

【背景技術(shù)】 谷氨酸鈉化學(xué)名a-氨基戊二酸一鈉，是一種由鈉離子與谷氨酸根離子形成的鹽，其 中谷氨酸是一種氨基酸，而鈉是一種金屬元素。生活中常用的調(diào)味料味精的主要成分就是 谷氨酸鈉。味精是日常生活中常用的調(diào)味劑，能夠增加食物的鮮味，有利于提高人體對食物 的消化率。此外，谷氨酸鈉又有著十分重要的功能，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、工業(yè)及農(nóng)業(yè)等 領(lǐng)域。
[0003] 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，我國已成為味精生產(chǎn)和需求大國，而味精生產(chǎn)過程中 發(fā)酵液經(jīng)等電、離交提取后會產(chǎn)生大量高濃度廢液，且此廢液中富含氨基酸、菌體、蛋白質(zhì) 等固體物質(zhì)懸浮物、多種無機(jī)鹽、有機(jī)酸、生物素及還原糖等，具有"五高一低"的特點，即 C0D、B0D、C0D、C1 +S04、NH3-N、菌體含量高，pH低，處理難度大，為谷氨酸生產(chǎn)中的最大污 染源之一。目前，味精生產(chǎn)企業(yè)普遍采用聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾提取菌體蛋白，清液因 含有大量硫酸銨，經(jīng)濃縮后噴漿造粒制取有機(jī)肥(發(fā)酵副產(chǎn)硫酸銨)。
[0004] 然而，隨著化肥工業(yè)產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，農(nóng)業(yè)需求量下降，加之生產(chǎn)的硫酸銨含量低， 銷售困難，導(dǎo)致了產(chǎn)品大量積壓，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性和持續(xù)性。同時，噴漿造粒過程中 產(chǎn)生的煙氣，排出形成大量白色"煙霧"，含有煙塵等污染物，并帶有不悅氣味，對環(huán)境造成 了很大影響。大專院校、科研院所、谷氨酸生產(chǎn)企業(yè)圍繞該問題作了大量研究，仍舊難以解 決所產(chǎn)生的廢水及煙氣治理問題，嚴(yán)重制約了味精行業(yè)的發(fā)展。因此，如何處理谷氨酸發(fā)酵 廢液，減少廢水及煙氣污染，成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)工藝的不足，提供了一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢液的處理工 藝，其大幅降低了成產(chǎn)成本，生產(chǎn)過程操作簡便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，符合資源綜合利用、節(jié) 能減排的要求，同時減少了廢液排放，減輕了污水處理負(fù)擔(dān)，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保 效益。
[0006] 為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案： 一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢液的處理工藝，包括如下步驟：步驟（1)制備含有谷氨酸鈉的發(fā) 酵液，步驟（2)過濾，步驟（3)脫色、濃縮和一次結(jié)晶，步驟（4)二次結(jié)晶，步驟（5)污水處 理以及步驟（6)飼料制備； 具體地藝包括如下步驟： 步驟（1)制備含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液：在谷氨酸發(fā)酵液中同時加入液氨和氫氧化鈉進(jìn) 行反應(yīng)，液氨和氫氧化鈉的摩爾比為2 :1，得到含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液；步驟（2)過濾：步驟 (1)處理后的發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過液繼續(xù)進(jìn)行 超濾膜過濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為混合料液備用；其中，微 濾膜為無機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C;超濾膜截留分子量為300MW， 超濾溫度為40°C; 步驟（3)脫色、濃縮和一次結(jié)晶：步驟（2)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色 罐中添加滲透液質(zhì)量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為45-50°C，脫色30分后濃縮，然 后一次結(jié)晶，離心獲得谷氨酸鈉粗晶體和一次母液； 步驟（4)二次結(jié)晶：將谷氨酸鈉粗晶體溶解，二次結(jié)晶，離心得到精制谷氨酸鈉和二次 母液； 步驟（5)污水處理：將一次母液和二次母液混合，自然沉降固液分離，獲得沉降物與上 清液，往上清液中添加復(fù)合菌劑處理后排放； 步驟（6 )飼料制備：將步驟（2 )所得混合料液和步驟（5 )所得沉淀物合并得到液體A，然 后往液體A中添加小麥秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩，1000-1200轉(zhuǎn)/min攪拌4-5min， 隨后通入蒸汽升溫至l〇〇°C，蒸餾30分鐘；然后將蒸餾物烘干，粉碎機(jī)粉碎即得；其中，小麥 秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩分別占液體A質(zhì)量的8-10%，5-6%，3-4%和1-2%。
[0007] 其中，所述步驟（1)中，液氨和氫氧化鈉的總添加量與谷氨酸發(fā)酵液中谷氨酸的摩 爾比為1 :1 ; 所述步驟（3)中，濃縮參數(shù)為：溫度60 - 70°C，真空度為-0.lkpa; 所述步驟（5)中，所述處理為：按每立方米液體每次投加復(fù)合菌劑30克，每天投加1 次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排放。
[0008] 所述復(fù)合菌劑的包括下列重量份的原料菌： 紅球菌7份，巨大芽孢桿菌10份，脫氮副球菌6份，黃孢原毛平革菌8份；黑曲霉3份， 亞硝化菌1份，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份。
[0009] 本發(fā)明取得的有益效果主要包括： 1.本發(fā)明提供了一種復(fù)合菌劑，其專門針對味精制備過程的廢水，將各種能形成優(yōu)勢 菌群的菌種，配制成高效微生物制劑，按一定量投加到廢水處理系統(tǒng)中，加速微生物對污染 物的降解，以提高系統(tǒng)的生物處理效率，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。其含有多種對難降解污染物有 優(yōu)良降解能力的微生物，各菌種之間合理配伍，共生協(xié)調(diào)，互不拮抗，活性高，生物量大，繁 殖快，投加在廢水處理系統(tǒng)中，對大分子、難降解物質(zhì)以及C0D有良好的降解效果。適于本 申請制備味精方法產(chǎn)生廢水排放處理，可提高處理水量和處理水質(zhì)，降低運行費用，促進(jìn)達(dá) 標(biāo)排放。
[0010] 2.本發(fā)明的谷氨酸鈉發(fā)酵工藝，其要點在于在發(fā)酵液中同時加入液氨和氫氧化鈉 溶液，根據(jù)發(fā)酵液的產(chǎn)酸進(jìn)程確定液氨和氫氧化鈉的加入量，在發(fā)酵過程中用氫氧化鈉溶 液代替部分氨，不再參與調(diào)節(jié)發(fā)酵液的PH值。而氫氧化鈉用于保證適合于菌種生長的環(huán) 境，以此穩(wěn)定發(fā)酵液的PH值，保證發(fā)酵液的PH值為6. 9-7. 1。氫氧化鈉將所產(chǎn)生的谷氨酸 轉(zhuǎn)化成谷氨酸鈉，得到最終的目的產(chǎn)物。
[0011] 3.本發(fā)明工藝既避免了原料的浪費，節(jié)約了成本，全程均沒有使用硫酸，又生產(chǎn) 出了谷氨酸鈉和高蛋白飼料產(chǎn)品，給企業(yè)帶來了豐厚的利潤，扭轉(zhuǎn)了氨基酸味精生產(chǎn)企業(yè) 的虧損現(xiàn)狀。
[0012]

【具體實施方式】
[0013] 為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請具 體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行更加清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部 分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出 創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014] 實施例1 一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢液的處理工藝，其包括如下步驟： (1) 在谷氨酸發(fā)酵液中同時加入液氨和氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng)，液氨和氫氧化鈉的摩爾比 為2 :1，得到含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液；其中，液氨+氫氧化鈉的總添加量與谷氨酸發(fā)酵液中 谷氨酸的摩爾比為1 :1 ; (2) 步驟（1)處理后的發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾 過液繼續(xù)進(jìn)行超膜過濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為混合料液備 用；其中，微濾膜為無機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000麗，微濾溫度為40°C;超濾膜截留分子 量為300麗，超濾溫度為40°C; (3) 步驟（2)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添加滲透液質(zhì)量0. 5%的 活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為45°C，脫色30分后濃縮，然后一次結(jié)晶，離心獲得谷氨酸鈉 粗晶體和一次母液；所述濃縮參數(shù)為：溫度60°C，真空度為-0.lkpa; (4) 將谷氨酸鈉粗晶體溶解，二次結(jié)晶，離心得到精制谷氨酸鈉和二次母液； (5) 將一次母液和二次母液混合，自然沉降固液分離，獲得沉降物與上清液，將上清液 排入進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，添加復(fù)合菌劑處理后排放；所述處理為：按每立方米液體每次投 加復(fù)合菌劑30克，每天投加1次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排放； (6 )將步驟（2 )所得混合料液和步驟（5 )所得沉淀物合并得到液體A，然后往液體A中 添加小麥秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩，1000-1200轉(zhuǎn)/min攪拌4min，隨后通入蒸汽升 溫至100°C，蒸餾30分鐘；然后將蒸餾物烘干，粉碎機(jī)粉碎即得飼料；其中，小麥秸桿粉、豆 柏、花生殼粉以及麥麩分別占液體A質(zhì)量的8-10%，5-6%，3-4%和1-2%。經(jīng)檢測，該飼料蛋 白含量39. 2%，無機(jī)礦物質(zhì)含量4. 7%，氨基酸組分含量5. 9%，其余為淀粉、糖類物質(zhì)及少量 其他物質(zhì)。
[0015] 上述復(fù)合菌劑的包括下列重量份的原料菌： 紅球菌7份，巨大芽孢桿菌10份，脫氮副球菌6份，黃孢原毛平革菌8份；黑曲霉3份， 亞硝化菌1份，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份； 所述紅球菌具體為紅球菌(熱ot/ococcysrAot/ocAroys)ATCC15906;(參見文獻(xiàn)CloningandCharacterizationofBenzoateCatabolicGenesintheGram-Positive PolychlorinatedBiphenylDegraderRhodococcussp.StrainRHA1,J.Bacteriol. November2001)； 所述巨大芽孢桿菌具體可為巨大芽孢桿菌（Bacillusmegatherium)CGMCCNo: 2267(CN101215532)； 所述脫氮副球菌具體為脫氮副球菌（Paracoccusdenitrificans)ATCC13543 (參見文 獻(xiàn)Genescodingforrespiratorycomplexesmaponallthreechromosomesofthe Paracoccusdenitrificansgenome,ArchivesofMicrobiology, 1998)； 所述黃抱原毛平革菌為黃抱原毛平革菌（Phanerochaetechrysosporium)ATCC24725 (參見文獻(xiàn)APPLIEDANDENVIRONMENTALMICROBIOLOGY,Febl994,p709-714) 所述黑曲霉具體為黑曲霉（Aspergillusnige)CCTCCNo:M206034;(CN1924000) 所述亞硝化菌具體為亞硝化菌(A"i )ATCC19718 (參見文獻(xiàn) CompleteGenomeSequenceoftheAmmonia-OxidizingBacteriumandObligate ChemolithoautotrophNitrosomonaseuropaea,2QQ?>); 所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillus ferrooxidans)ATCC53993 (可見文獻(xiàn)AgenomicislandprovidesAcidithiobacillus ferrooxidansATCC53993additionalcopperresistance:apossiblecompetitive advantage.ApplMicrobiolBiotechnol. 2011)； 將以上各原料菌均按照常規(guī)培養(yǎng)至濃度在1X108個/克，所培養(yǎng)的菌液按照重量份混 合得到混合菌液；將混合菌液與硅藻土按照1 :2的重量比混合攪拌均勻，25°C干燥即得，干 燥后含水量為15%。
[0016] 實施例2 一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢液的處理工藝，其包括如下步驟： (1) 在谷氨酸發(fā)酵液中同時加入液氨和氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng)，液氨和氫氧化鈉的摩爾比 為2 :1，得到含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液；其中，液氨+氫氧化鈉的總添加量與谷氨酸發(fā)酵液中 谷氨酸的摩爾比為1 :1 ; (2) 步驟（1)處理后的發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾 過液繼續(xù)進(jìn)行超膜過濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為混合料液備 用；其中，微濾膜為無機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000麗，微濾溫度為40°C;超濾膜截留分子 量為300麗，超濾溫度為40°C; (3) 步驟（2)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添加滲透液質(zhì)量0. 5%的 活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為50°C，脫色30分后濃縮，然后一次結(jié)晶，離心獲得谷氨酸鈉 粗晶體和一次母液；所述濃縮參數(shù)為：溫度70°C，真空度為-0.lkpa; (4) 將谷氨酸鈉粗晶體溶解，二次結(jié)晶，離心得到精制谷氨酸鈉和二次母液； (5) 將一次母液和二次母液混合，自然沉降固液分離，獲得沉降物與上清液，將上清液 排入進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，添加復(fù)合菌劑處理后排放；所述處理為：按每立方米液體每次投 加復(fù)合菌劑30克，每天投加1次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排放； (6 )將步驟（2 )所得混合料液和步驟（5 )所得沉淀物合并得到液體A，然后往液體A中 添加小麥秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩，1200轉(zhuǎn)/min攪拌5min，隨后通入蒸汽升溫至 l〇(TC，蒸餾30分鐘；然后將蒸餾物烘干，粉碎機(jī)粉碎即得；其中，小麥秸桿粉、豆柏、花生殼 粉以及麥麩分別占液體A質(zhì)量的10%，5%，4%和2%。經(jīng)檢測，該飼料蛋白含量35. 1%，無機(jī) 礦物質(zhì)含量5. 6%，賴氨酸組分含量6. 1%，其余為淀粉、糖類物質(zhì)及少量其他氨基酸。
[0017] 上述復(fù)合菌劑的包括下列重量份的原料菌： 紅球菌7份，巨大芽孢桿菌10份，脫氮副球菌6份，黃孢原毛平革菌8份；黑曲霉3份， 亞硝化菌1份，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份； 將以上各原料菌均按照常規(guī)培養(yǎng)至濃度在1X108個/克，所培養(yǎng)的菌液按照重量份混 合得到混合菌液；將液體菌液與硅藻土按照1 :2的重量比混合攪拌均勻，25°C干燥即得，干 燥后含水量為20%。
[0018] 實施例3 取味精生產(chǎn)發(fā)酵車間廢水，按照實施例1的工藝進(jìn)行處理，取100L水樣，檢測各污染物 的數(shù)值；然后按每立方米廢水每次投加復(fù)合菌劑30克，每天投加1次，連續(xù)投加一周，靜置 三天，檢測各污染物的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)經(jīng)處理后的廢水完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。處理前后的數(shù)值見表 1 ： 表1

【權(quán)利要求】
1. 一種谷氨酸鈉發(fā)酵廢液的處理工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟：步驟（1) 制備含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液，步驟（2)過濾，步驟（3)脫色、濃縮和一次結(jié)晶，步驟（4)二次 結(jié)晶，步驟（5 )污水處理以及步驟（6 )飼料制備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟： 步驟（1)制備含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液：在谷氨酸發(fā)酵液中同時加入液氨和氫氧化鈉進(jìn) 行反應(yīng)，液氨和氫氧化鈉的摩爾比為2 :1，得到含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液；步驟（2)過濾：步驟 (1)所得含有谷氨酸鈉的發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過 液繼續(xù)進(jìn)行超濾膜過濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為混合料液備 用；其中，微濾膜為無機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C ;超濾膜截留分子 量為300麗，超濾溫度為40°C ; 步驟（3)脫色、濃縮和一次結(jié)晶：步驟（2)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色 罐中添加占滲透液質(zhì)量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為45-50°C，脫色30分后濃縮， 然后一次結(jié)晶，離心獲得谷氨酸鈉粗晶體和一次母液； 步驟（4)二次結(jié)晶：將谷氨酸鈉粗晶體溶解，二次結(jié)晶，離心得到精制谷氨酸鈉和二次 母液； 步驟（5)污水處理：將一次母液和二次母液混合，固液分離，獲得沉降物與上清液，往 上清液中添加復(fù)合菌劑處理后排放； 步驟（6 )飼料制備：將步驟（2 )所得混合料液和步驟（5 )所得沉淀物合并得到液體A，然 后往液體A中添加小麥秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩，1000-1200轉(zhuǎn)/min攪拌4-5min， 隨后通入蒸汽升溫至l〇〇°C，蒸餾30分鐘；然后將蒸餾物烘干，粉碎機(jī)粉碎即得；其中，小麥 秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩分別占液體A質(zhì)量的8-10%，5-6%，3-4%和1-2%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于，所述步驟（1)中，液氨和氫氧化鈉的 總添加量與谷氨酸發(fā)酵液中谷氨酸的摩爾比為1 :1 ; 所述步驟（3)中，濃縮參數(shù)為：溫度60 - 70°C，真空度為-0. lkpa ; 所述步驟（5)中，所述處理為：按每立方米液體每次投加復(fù)合菌劑30克，每天投加1 次，連續(xù)投加一周，最后靜置3天，將液體排放。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任其一所述的工藝，其特征在于，所述復(fù)合菌劑的包括下列重量 份的原料菌： 紅球菌7份，巨大芽孢桿菌10份，脫氮副球菌6份，黃孢原毛平革菌8份；黑曲霉3份， 亞硝化菌1份，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌3份。
【文檔編號】A23K1/16GK104386875SQ201410501831
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】董力青, 丁兆堂, 郭永波, 莫密言 申請人:呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司