本發(fā)明屬于生物活性天然產(chǎn)物的加工領(lǐng)域，具體涉及一種利用噴霧干燥制備生物絮凝劑的方法。

背景技術(shù)：

生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的可以使水體中不易降解的固體懸浮顆粒、菌體細(xì)胞及膠體粒子等凝集、沉淀的特殊高分子聚合物，它具有高效、無毒、無二次污染、能自行降解等優(yōu)點。按化學(xué)組成成分，生物絮凝劑可分為：多糖類、脂類、蛋白質(zhì)類和DNA類。主要應(yīng)用于食品生產(chǎn)、發(fā)酵工業(yè)、制藥、化妝品、污水處理等行業(yè)。

干燥是生物絮凝劑產(chǎn)品化的最后工序之一，它直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。干燥的方式有很多，如真空干燥、冷凍干燥等。真空干燥的工藝方法，不僅耗時長，且提取物在干燥后吸濕性較大，不易保存。冷凍干燥可以較好地保護生物絮凝劑的活性，且干燥后產(chǎn)品呈塊狀和棒針狀，但是冷凍干燥法耗時長，能耗高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，必須尋找一種干燥時間短，投入少，操作工序簡單，不破壞生物絮凝劑的結(jié)構(gòu)與活性，產(chǎn)品品質(zhì)好的干燥工藝和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種利用噴霧干燥制備生物絮凝劑的方法，干燥時間短，操作工藝簡單，不破壞生物絮凝劑的結(jié)構(gòu)與活性，得到的生物絮凝劑絮凝效果良好的特點。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種利用噴霧干燥制備生物絮凝劑的方法，包括：

1)將保藏號為CGMCC 2876的地衣芽孢桿菌(已于2009年01月14日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，中國科學(xué)院微生物研究所，具體請見CN101503709A，公開日：2009年8月12日)在種子培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速180～220rpm、溫度36～38℃的條件培養(yǎng)16～18h，得到種子發(fā)酵液；所述種子培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖9～11g/L，酵母膏0.4～0.6g/L，尿素0.4～0.6g/L，KH₂PO₄ 0.08～0.12g/L，K₂HPO₄ 0.08～0.12g/L，NaCl 0.08～0.12g/L，MgSO₄·7H₂O 0.15～0.25g/L，pH值為7.1～7.3；

2)按3～5％的接種量，將步驟1)得到的種子發(fā)酵液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基上，以轉(zhuǎn)速180～220rpm、溫度36～38℃的條件培養(yǎng)54～58h，得到發(fā)酵液；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖13.5～14.5g/L，尿素2.6～2.7g/L，MgSO₄ 0.04～0.05g/L，酵母膏0.5～0.7g/L，KH₂PO₄ 5～6g/L，K₂HPO₄ 1.3～1.5g/L，NaCl 1.8～2.2g/L，pH值為7.1～7.3；

3)通過固液分離除去步驟2)得到的發(fā)酵液中的菌體，得到上清液；向該上清液中加入2～4倍體積的無水乙醇，混勻，0～5℃靜置20～28h；再次固液分離，沉淀部分復(fù)溶于水中，得到含有生物絮凝劑的溶液；

4)將步驟3)得到的含有生物絮凝劑的溶液用噴霧干燥法干燥，溶液進入干燥器后，被霧化器霧化成小霧滴噴入熱的干燥介質(zhì)(通常采用熱空氣)中，霧滴中的水分被迅速蒸發(fā)，最后通過分離器回收，即得粉末狀的所述生物絮凝劑；所述噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量100～300L/h，進風(fēng)溫度140～160℃，進料量10～20mL/min，進氣壓力0.1～0.15MPa，通針頻率9～11，出風(fēng)溫度80～98℃。

一實施例中：所述步驟1)中，培養(yǎng)轉(zhuǎn)速為200rpm、溫度為37℃，培養(yǎng)17h，得到種子發(fā)酵液。

一實施例中：所述步驟1)中，種子培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH₂PO₄ 0.1g/L，K₂HPO₄ 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L，pH值為7.2。

一實施例中：所述步驟2)中，接種量為4％，培養(yǎng)轉(zhuǎn)速為200rpm、溫度為37℃，培養(yǎng)56h，得到發(fā)酵液。

一實施例中：所述步驟2)中，發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO₄ 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH₂PO₄ 5.6g/L，K₂HPO₄ 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值為7.2。

一實施例中：所述步驟3)中，將步驟2)得到的發(fā)酵液在6000～10000rpm離心12～18min，去除其中的菌體，得到上清液；向該上清液中加入3倍體積的無水乙醇，混勻，4℃靜置24h；再次離心，沉淀部分復(fù)溶于水中，得到含有生物絮凝劑的溶液；

一實施例中：所述步驟4)中，噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量100L/h，進風(fēng)溫度140℃，進料量20mL/min，進氣壓力0.1MPa，通針頻率10，出風(fēng)溫度80～85℃。

一實施例中：所述步驟4)中，噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量100L/h，進風(fēng)溫度160℃，進料量20mL/min，進氣壓力0.1MPa，通針頻率10，出風(fēng)溫度83～90℃。

一實施例中：所述步驟4)中，噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量300L/h，進風(fēng)溫度140℃，進料量10mL/min，進氣壓力0.1MPa，通針頻率10，出風(fēng)溫度87～93℃。

一實施例中：所述步驟4)中，噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量300L/h，進風(fēng)溫度160℃，進料量10mL/min，進氣壓力0.1MPa，通針頻率10，出風(fēng)溫度92～98℃。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明通過噴霧干燥制備生物絮凝劑，噴霧干燥過程中物料與熱風(fēng)接觸時間短，溫升較小，生物活性損失不大，因而生物絮凝劑的活性得到了很好的保護，得到的生物絮凝劑高效，無毒，絮凝效果好，且不會造成二次污染，環(huán)保性好。

具體實施方式

下面通過實施例具體說明本發(fā)明的內(nèi)容：

實施例1

1)將保藏號為CGMCC 2876的地衣芽孢桿菌在種子培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速200rpm、溫度37℃的條件培養(yǎng)17h，得到種子發(fā)酵液；所述種子培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH₂PO₄ 0.1g/L，K₂HPO₄ 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L，pH值為7.2，用前115℃滅菌15min；

2)按4％的接種量，將步驟1)得到的種子發(fā)酵液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速200rpm、溫度37℃的條件培養(yǎng)56h，得到發(fā)酵液；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO₄ 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH₂PO₄ 5.6g/L，K₂HPO₄ 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值為7.2，用前115℃滅菌15min；

3)將步驟2)得到的發(fā)酵液在8000rpm離心15min，去除其中的菌體，得到上清液；向該上清液中加入3倍體積的無水乙醇，混勻，4℃冰箱靜置24h；然后經(jīng)低速離心，收集沉淀部分，復(fù)溶于一定體積(本實施例之中為原體積)的蒸餾水中，得到含有生物絮凝劑的溶液，濃度為2.6g/L；

4)取200mL步驟3)得到的含有生物絮凝劑的溶液用噴霧干燥法干燥，即得細(xì)小粉末狀的所述生物絮凝劑；所述噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量100L/h，進風(fēng)溫度160℃，進料量20mL/min，進氣壓力0.1MPa，通針頻率10s/次，出風(fēng)溫度83～90℃，最好90℃。

將本實施例得到的粉末狀生物絮凝劑溶解在蒸餾水中，測定生物絮凝劑對高嶺土懸浮液的絮凝活性。方法如下：

取40mL 10g/L的高嶺土溶液加至50mL刻度試管中，依次加入2.5mL CaCl₂溶液(10g/L)和1mL一定濃度(本實施例之中，將噴霧干燥后的粉末重溶于原體積的蒸餾水中)的本實施例的生物絮凝劑，蒸餾水加至滿刻度，充分混合后，迅速置于比色皿中，靜置5min后，在波長550nm下測定吸光值。以蒸餾水作空白測定。計算公式如下：

絮凝率(％)＝(B-A)*100/B

式中，A：待測樣品的吸光值；B：空白對照的吸光值。

測定結(jié)果如表1所示。

實施例2

1)將保藏號為CGMCC 2876的地衣芽孢桿菌在種子培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速200rpm、溫度37℃的條件培養(yǎng)17h，得到種子發(fā)酵液；所述種子培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH₂PO₄ 0.1g/L，K₂HPO₄ 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L，pH值為7.2，用前115℃滅菌15min；

2)按4％的接種量，將步驟1)得到的種子發(fā)酵液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速200rpm、溫度37℃的條件培養(yǎng)56h，得到發(fā)酵液；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO₄ 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH₂PO₄ 5.6g/L，K₂HPO₄ 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值為7.2，用前115℃滅菌15min；

3)將步驟2)得到的發(fā)酵液在8000rpm離心15min，去除其中的菌體，得到上清液；向該上清液中加入3倍體積的無水乙醇，混勻，4℃冰箱靜置24h；然后經(jīng)低速離心，收集沉淀部分，復(fù)溶于一定體積(本實施例之中為原體積)的蒸餾水中，得到含有生物絮凝劑的溶液，濃度為2.6g/L；

4)取200mL步驟3)得到的含有生物絮凝劑的溶液用噴霧干燥法干燥，即得細(xì)小粉末狀的所述生物絮凝劑；所述噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量300L/h，進風(fēng)溫度160℃，進料量10mL/min，進氣壓力0.1MPa，通針頻率10s/次，出風(fēng)溫度92～98℃。

將本實施例得到的粉末狀生物絮凝劑溶解在蒸餾水中，測定生物絮凝劑對高嶺土懸浮液的絮凝活性。方法參照實施例1。測定結(jié)果如表1所示。

實施例3

1)將保藏號為CGMCC 2876的地衣芽孢桿菌在種子培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速200rpm、溫度37℃的條件培養(yǎng)17h，得到種子發(fā)酵液；所述種子培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH₂PO₄ 0.1g/L，K₂HPO₄ 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L，pH值為7.2，用前115℃滅菌15min；

2)按4％的接種量，將步驟1)得到的種子發(fā)酵液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速200rpm、溫度37℃的條件培養(yǎng)56h，得到發(fā)酵液；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO₄ 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH₂PO₄ 5.6g/L，K₂HPO₄ 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值為7.2，用前115℃滅菌15min；

3)將步驟2)得到的發(fā)酵液在8000rpm離心15min，去除其中的菌體，得到上清液；向該上清液中加入3倍體積的無水乙醇，混勻，4℃冰箱靜置24h；然后經(jīng)低速離心，收集沉淀部分，復(fù)溶于一定體積(本實施例之中為原體積)的蒸餾水中，得到含有生物絮凝劑的溶液，濃度為2.6g/L；

4)取200mL步驟3)得到的含有生物絮凝劑的溶液用噴霧干燥法干燥，即得細(xì)小粉末狀的所述生物絮凝劑；所述噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量100L/h，進風(fēng)溫度140℃，進料量20mL/min，進氣壓力0.1MPa，通針頻率10s/次，出風(fēng)溫度80～85℃。

將本實施例得到的粉末狀生物絮凝劑溶解在蒸餾水中，測定生物絮凝劑對高嶺土懸浮液的絮凝活性。方法參照實施例1。測定結(jié)果如表1所示。

實施例4

1)將保藏號為CGMCC 2876的地衣芽孢桿菌在種子培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速200rpm、溫度37℃的條件培養(yǎng)17h，得到種子發(fā)酵液；所述種子培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，尿素0.5g/L，KH₂PO₄ 0.1g/L，K₂HPO₄ 0.1g/L，NaCl 0.1g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L，pH值為7.2，用前115℃滅菌15min；

2)按4％的接種量，將步驟1)得到的種子發(fā)酵液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基上以轉(zhuǎn)速200rpm、溫度37℃的條件培養(yǎng)56h，得到發(fā)酵液；所述發(fā)酵培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖13.9g/L，尿素2.67g/L，MgSO₄ 0.048g/L，酵母膏0.6g/L，KH₂PO₄ 5.6g/L，K₂HPO₄ 1.4g/L，NaCl 2g/L，pH值為7.2，用前115℃滅菌15min；

3)將步驟2)得到的發(fā)酵液在8000rpm離心15min，去除其中的菌體，得到上清液；向該上清液中加入3倍體積的無水乙醇，混勻，4℃冰箱靜置24h；然后經(jīng)低速離心，收集沉淀部分，復(fù)溶于一定體積(本實施例之中為原體積)的蒸餾水中，得到含有生物絮凝劑的溶液，濃度為2.6g/L；

4)取200mL步驟3)得到的含有生物絮凝劑的溶液用噴霧干燥法干燥，即得細(xì)小粉末狀的所述生物絮凝劑；所述噴霧干燥的工藝為：進風(fēng)量300L/h，進風(fēng)溫度140℃，進料量10mL/min，進氣壓力0.1MPa，通針頻率10s/次，出風(fēng)溫度87～93℃，最好90℃。

將本實施例得到的粉末狀生物絮凝劑溶解在蒸餾水中，測定生物絮凝劑對高嶺土懸浮液的絮凝活性。方法參照實施例1。測定結(jié)果如表1所示。

表1實施例1～4中得到的生物絮凝劑對高嶺土懸浮液的絮凝活性

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。