專利名稱：一種利用味精廢水生產(chǎn)生物色素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到微生物利用味精廢水生產(chǎn)生物色素，屬于微生物發(fā)酵領(lǐng)域；同時(shí)在色素的 生產(chǎn)過程中，通過微生物的作用處理了味精行業(yè)所產(chǎn)生的工業(yè)廢水，所以該發(fā)明又屬于環(huán)境 保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
味精是利用谷氨酸細(xì)菌發(fā)酵作用而生產(chǎn)的，我國味精生產(chǎn)能力是世界第一位，年產(chǎn) 量達(dá)到100多萬噸。但是每生產(chǎn)1噸味精南需排放15噸左右的味精廢水，且這些廢液為 高濃度的有機(jī)廢液，其中，含氮14-16%，磷1.2-2.0%，氧化鉀2.0-5.0%，各種氨基酸 4.5-6.0%，屬于典型的很難處理的高濃度有機(jī)廢水，嚴(yán)重影響了自然環(huán)境。目前，絕大 多數(shù)味精企業(yè)采用末端治理技術(shù)，即在高濃度有機(jī)廢水中采用絮凝法對其進(jìn)行混凝法處 理，在中、低濃度有機(jī)廢水中采用生化法，利用微生物，通過微生物體內(nèi)的生物化學(xué)作 用來氧化分解水中有機(jī)物抽，使之轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無毒物質(zhì)。但是，在上述的治理過程中， 存在嚴(yán)重的問題
1、 二次污染高濃度的有機(jī)廢水進(jìn)混凝法處理時(shí)，濃縮過程中冷凝水的COD濃度比較高， 在800-1000 nig/1，排入生化池中，增加了中、低濃度有機(jī)廢水處理的數(shù)量和難度； 另外有些企業(yè)在絮凝后進(jìn)行噴漿造粒進(jìn)行有機(jī)肥生產(chǎn)，此過程產(chǎn)生大量的有刺激性氣 味的氣體，對環(huán)境造成了一定程度的污染，嚴(yán)重地影響了當(dāng)?shù)厝嗣竦纳睢?br> 2、 投資大以莒南味精廠為例，該廠環(huán)保系統(tǒng)的資金投入高達(dá)到了 3000多萬元，環(huán)保 系統(tǒng)占地達(dá)20000平方米，系統(tǒng)運(yùn)行能耗量也高，其中耗電能高達(dá)34000KWH/d。這對 于當(dāng)前我國味精生產(chǎn)企業(yè)而言，無凝是一項(xiàng)沉重的負(fù)擔(dān)。
因此，沒有從根本上解決問題，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，味精廢水的污染日趨嚴(yán)重， 已成為輕工行業(yè)的主要污染源之一，同時(shí)制約了味精行業(yè)的發(fā)展。
我國正處于加速工業(yè)化進(jìn)程中，面臨著嚴(yán)峻的資源、環(huán)境壓力，通過生物科技發(fā)展 生物產(chǎn)業(yè)，對緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展瓶頸制約，全面建設(shè)小康社會具有重大戰(zhàn)略意義。"國家生 物產(chǎn)業(yè)十一五規(guī)劃"和"國家生物產(chǎn)業(yè)五年規(guī)劃"，其中明確提出"十一五期間，……， 大幅度提高生物色素、生物香料等食品與飼料添加劑的規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用水平"。近年 來，世界各國相繼制定法規(guī)，淘汰大部分有毒的化學(xué)合成色素，那些具有著色功能、有 營養(yǎng)和保健功效、并能賦予食品新功能的天然色素將具有廣闊的市場前景。世界上天然
3色素年交易額在13億美元，年需求量約為1. 5萬噸左右，并且以每年11%的速度遞增。 當(dāng)前，天然色素的大部分品種來自于植物提取，但因原料綜合利用率低、成本高、技術(shù) 水平低、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題，其發(fā)展受限制。微生物發(fā)酵生產(chǎn)生物色素的工藝，具有 原料簡單易得、發(fā)酵周期短、設(shè)備利用率高、加工成本低、易于規(guī)模化、環(huán)保安全等優(yōu) 點(diǎn)。因此，采用微生物發(fā)酵生產(chǎn)生物色素的工藝是21世紀(jì)色素技術(shù)的主流。
利用味精廢水生產(chǎn)生物色素，提供了一條經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?zhèn)樅玫睦酶邼舛扔?機(jī)廢水生產(chǎn)生物色素的工藝路線。 一方面利用味精廢水生產(chǎn)色素能夠有效降低了天然色 素生產(chǎn)的成本，另一方面味精工廠實(shí)現(xiàn)廢水的資源化利用，有效降低了廢水處理經(jīng)費(fèi)， 提高工廠經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)徹底解決廢水中有機(jī)物污染治理問題。符合我國清潔生產(chǎn)和循 環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，有利于工農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有的味精廢水存在的污染問題，提出一種新的利用微生物處理方 法，在對味精廢水進(jìn)行處理的同時(shí)，又充分利用其中的有利資源，使其得到生產(chǎn)成本低、生 產(chǎn)過程中無"三廢"，具備環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的天然色素。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明選用味精廢水作用菌體發(fā)酵的基料，以紅曲霉菌或光合細(xì)菌為菌種生產(chǎn)生物色素， 具體方法如下
1. 一種利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基的方法，其特征在于采用味精廢水為基料，按味精廢水
與水體積比為l:5 7進(jìn)行稀釋，調(diào)節(jié)pH值至6.5 7.5，然后按下列重量/體積的組分進(jìn)行配 制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0 %(g/ml)、 KH2P04 0.05 % 0.1 。/c(g/ml)以及常用和常規(guī)的無機(jī) 鹽、微量元素。
2. 所述的利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基的方法，其特征在于所述的無機(jī)鹽為CaC03、 KC1， 添加量為0.1 % 0.2 %(g/ml);所述的微量元素為維生素C、 ZnS04、 FeCl3，添加量為0.02 % 0.05%(g/ml)。
3. 所述的利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基的方法，其特征在于采用HC1或H2S04、 NaOH或生 石灰進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)。
4. 所述的利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基生產(chǎn)生物色素的方法，其特征在于
(1)、菌種培養(yǎng)液制備以味精廢水為基料，按味精廢水與水體積比為l:5 7進(jìn)行稀釋， 調(diào)節(jié)pH值至6.9 7.1，然后按下列重量/體積的組分進(jìn)行配制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0%(g/ml)、 KH2PO4 0.05 % 0.1 %(g/ml)，在121。C高溫、高壓下滅菌20mim，冷卻備用；
(2) 、種子培養(yǎng)在(1)步驟所得到的培養(yǎng)液中接種經(jīng)PSA培養(yǎng)所得到的紅曲霉菌 (monascus purpureus)，置100 120rpm、 27 30。C恒溫?fù)u床振蕩培養(yǎng)3 5天，做為一級種
子菌；
(3) 、種子擴(kuò)大培養(yǎng):按(2)步驟，將得到的一級種子菌與菌種培養(yǎng)液的比例為1:10進(jìn) 行擴(kuò)大培養(yǎng)，作為大規(guī)模培養(yǎng)的接種菌種；
(4) 、發(fā)酵培養(yǎng)按發(fā)酵罐容器的30 % 50 %容積進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)基的裝罐，再滅菌，接 種步驟(3)中的菌種，在28'C恒溫、120 150rpm轉(zhuǎn)速，及在通氣條件下振蕩發(fā)酵培養(yǎng)10 15天；
(5) 、將步驟(4)所得到的發(fā)酵液經(jīng)色素提出工藝濃縮、提純。
5. 所述的生產(chǎn)生物色素的方法，其特征在于(1)中的菌種培養(yǎng)液采用馬鈴薯、蔗糖或葡萄 糖(PS)液體培養(yǎng)基。
6. 所述的生產(chǎn)生物色素的方法，其特征在于(2)采用能夠生產(chǎn)生物色素的紅曲霉菌。
7. 所述的生產(chǎn)生物色素的方法，其特征在于(1)中采用HC1或H2S04、 NaOH或生石灰進(jìn) 行pH值調(diào)節(jié)。
本發(fā)明利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基，繼而利用紅曲霉菌發(fā)酵生產(chǎn)生物色素，將味精廢 水的處理和廢水中的利資源的應(yīng)用有效結(jié)合，其廢水處理率高，處理成本低。而且，發(fā)酵生 產(chǎn)的生物色素，具有生產(chǎn)成本低、產(chǎn)量高、生產(chǎn)過程中無"三廢"，經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)例
種子培養(yǎng)基的配制味精廢水100ml、水600ml、葡萄糖21g、 KH2PO40.5g，滅菌前調(diào) 節(jié)pH值至7.0。
所用的發(fā)酵培養(yǎng)基的配制味精廢水2L、水12L、葡萄糖420 g、 KH2PO410g、 CaC03 15g、 KC112g等無機(jī)鹽、維生素C2.5g、 ZnS041.5g、 FeCl3 1.5g，滅菌前調(diào)節(jié)pH值至6.9 7.1 。
種子培養(yǎng)將紅曲霉菌(monascus pu卬ureus)接種到種子培養(yǎng)基中，置100 120rpm、 28。C恒溫?fù)u床振蕩培養(yǎng)4天，做為一級種子菌。同理將一級種子菌按"一級種子菌:菌種培養(yǎng) 液=1:10"的比例進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，作為大規(guī)模培養(yǎng)的接種菌種。
發(fā)酵培養(yǎng)將上述發(fā)酵培養(yǎng)基裝罐到30L的發(fā)酵罐中、滅菌、接種、在28"C恒溫、120 150rpm轉(zhuǎn)速，及在通氣條件下振蕩發(fā)酵培養(yǎng)10 15天，過濾、濃縮、提純所生產(chǎn)的生物色 素。
權(quán)利要求
1. 一種利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基的方法，其特征在于采用味精廢水為基料，按味精廢水與水體積比為1:5～7進(jìn)行稀釋，調(diào)節(jié)pH值至6.5～7.5，然后按下列重量/體積的組分進(jìn)行配制葡萄糖或蔗糖2.0％～4.0％(g/ml)、KH2PO40.05％～0.1％(g/ml)以及常用和常規(guī)的無機(jī)鹽、微量元素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基的方法，其特征在于所述的無機(jī)鹽為 CaC03、 KC1，添加量為O.l % 0.2 %(g/ml);所述的微量元素為維生素C、 ZnS04、 FeCl3， 添加量為0.02 % 0.05 %(g/ml)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基的方法，其特征在于采用HC1或 H2S04、 NaOH或生石灰進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基生產(chǎn)生物色素的方法，其特征在于(1) 菌種培養(yǎng)液制備以味精廢水為基料，按味精廢水與水體積比為l:5 7進(jìn)行稀釋， 調(diào)節(jié)pH值至6.9 7.1，然后按下列重量/體積的組分進(jìn)行配制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0 %(g/ml)、 KH2PO40.05 % 0.1 %(g/ml)，在121。C高溫、高壓下滅菌20mim,冷卻備用；(2) 種子培養(yǎng):在(l)步驟所得到的培養(yǎng)液中接種經(jīng)PSA培養(yǎng)所得到的紅曲霉菌(monascus purpureus)，置100 120卬m、 27 30'C恒溫?fù)u床振蕩培養(yǎng)3 5天，做為一級種子菌；(3) 種子擴(kuò)大培養(yǎng):按(2)步驟，將得到的一級種子菌與菌種培養(yǎng)液的比例為1:10進(jìn)行 擴(kuò)大培養(yǎng)，作為大規(guī)模培養(yǎng)的接種菌種；(4) 發(fā)酵培養(yǎng)按發(fā)酵罐容器的30% 50%容積進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)基的裝罐，再滅菌，接種 步驟(3)中的菌種，在28。C恒溫、120 150rpm轉(zhuǎn)速，振蕩發(fā)酵培養(yǎng)10 15天；(5) 將步驟(4)所得到的發(fā)酵液經(jīng)色素提出工藝濃縮、提純。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)生物色素的方法，其特征在于(1)中的菌種培養(yǎng)液采用馬鈴 薯、蔗糖或葡萄糖(PS)液體培養(yǎng)基。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)生物色素的方法，其特征在于(2)采用能夠生產(chǎn)生物色素的 紅曲霉菌。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)生物色素的方法，其特征在于(1)中采用HC1或H2S04、 NaOH 或生石灰進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明屬于有機(jī)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基及生產(chǎn)生物色素的方法，利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基，以紅曲霉菌為菌種，在28℃恒溫、120～150rpm轉(zhuǎn)速，及在通氣條件下振蕩發(fā)酵培養(yǎng)10～15天，過濾、濃縮、提純所生產(chǎn)的生物色素；利用味精廢水制備發(fā)酵培養(yǎng)基，繼而利用紅曲霉菌發(fā)酵生產(chǎn)生物色素，將味精廢水的處理和廢水中的利資源的應(yīng)用有效結(jié)合，其廢水處理率高，處理成本低。而且，發(fā)酵生產(chǎn)的生物色素，具有生產(chǎn)成本低、產(chǎn)量高、生產(chǎn)過程中無“三廢”，經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C12P1/02GK101463364SQ200910042440
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者何農(nóng)躍, 飛 劉, 張鳳琴, 李小龍, 胡舜欽 申請人:張鳳琴;李小龍