申请日2011.08.04
公开(公告)日2012.03.28
IPC分类号C12P7/48; C02F9/14
摘要
本发明提供一种赖氨酸发酵废水的处理方法，该方法包括将赖氨酸发酵废水与阴离子交换树脂接触后，得到接触后的液体，接触条件使得接触后的液体中的硫酸根离子的含量小于0.05重量%;将得到的接触后的液体与赖氨酸湿法制糖废水进行混合，使得到的混合液体中的铵离子含量为0.01-0.1重量%，蛋白含量为0.1-1.0重量%;将得到的混合溶液与粉碎后的淀粉质原料在淀粉酶存在下接触，得到酶解后的产物。本发明还提供一种发酵制柠檬酸的方法，该方法包括使用所述酶解后的产物作为培养基。根据本发明的方法，不仅提高了赖氨酸废水的循环利用，而且在有效降低了废水处理费用的同时，可以节约柠檬酸生产用水、提升柠檬酸发酵水平和降低柠檬酸的生产成本。
权利要求书
1.一种赖氨酸发酵废水的处理方法，其特征在于，该方法包括以下步 骤：
1)将赖氨酸发酵废水与阴离子交换树脂接触后，得到接触后的液体， 接触条件使得接触后的液体中的硫酸根离子的含量小于0.05重量%;
2)将步骤1)中得到的接触后的液体与稀释剂进行混合，使得到的混合 液体中的铵离子含量为0.01-0.1重量%，蛋白含量为0.1-1.0重量%，所述稀 释剂至少部分为赖氨酸湿法制糖废水;
3)将步骤2)中得到的混合溶液与粉碎后的淀粉质原料在淀粉酶存在下 接触，得到酶解后的产物。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述赖氨酸发酵废水中含 有硫酸根离子、铵离子、蛋白和发酵残糖。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其中，该方法还包括在将赖氨酸 发酵废水与阴离子交换树脂接触之前，将赖氨酸发酵废水与吸附剂接触。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其中，所述吸附剂为活性炭、硅 藻土、氧化硅、活性氧化铝和沸石中的一种或多种;
所述吸附剂优选为活性碳，相对于1L的赖氨酸发酵废水，所述活性碳 的用量为0.5-10g。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤1)中所述接触条件使 得接触后的液体中的硫酸根离子的含量小于0.04重量%。
6.根据权利要求1或5所述的处理方法，其中，将赖氨酸发酵废水与 阴离子交换树脂接触的方式为使赖氨酸发酵废水通过阴离子交换树脂床层， 所述接触的条件还包括赖氨酸发酵废水的体积空速为1.3-3小时-1。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述阴离子交换树脂为强 碱性季铵型阴离子交换树脂、弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、弱碱性丙烯 酸系阴离子交换树脂和弱碱性环氧系阴离子交换树脂中的一种或多种;
优选为大孔强碱性季铵阴离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交 换树脂、大孔弱碱性环氧系阴离子交换树脂、大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交 换树脂中的一种或多种;
所述阴离子交换树脂的交换容量容量大于5毫摩尔/克干树脂。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤1)所述接触条件还包 括：接触温度为10-45℃。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述稀释剂为赖氨酸湿法 制糖废水和自来水。
10.根据权利要求1或9所述的处理方法，其中，步骤2)中所述赖氨 酸湿法制糖废水中含有蛋白和淀粉。
11.根据权利要求1或9所述的处理方法，其中，所述接触后的液体与 稀释剂的用量使得所述混合液体中的铵离子含量为0.02-0.05重量%，蛋白含 量为0.25-0.6重量%。
12.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤3)中，以每克粉碎 后的淀粉质原料的干重计，所述淀粉酶的用量为15-40个酶活力单位，所述 混合溶液的用量为1-5克。
13.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤(3)中所述接触的 条件为温度：70-105℃;接触的时间：90-150分钟;pH值：5.6-6.4。
14.一种发酵制柠檬酸的方法，该方法包括在生成柠檬酸的条件下，将 柠檬酸发酵菌接种至种子发酵培养基中进行种子培养，得到种子发酵液，将 该种子发酵液接种至发酵培养基中进行培养，得到柠檬酸发酵液，其特征在 于，所述种子发酵培养基为权利要求1-13中任意一项所述方法所得到的所 述酶解后的产物;和/或所述发酵培养基为权利要求1-13中任意一项所述方 法所得到的所述酶解后的产物经固液分离后得到的清液。
说明书
一种赖氨酸发酵废水的处理方法和发酵制柠檬酸的方法
技术领域
本发明涉及一种赖氨酸发酵废水的处理方法和发酵制柠檬酸的方法。
背景技术
赖氨酸企业原料预处理采用的是湿法工艺，在湿法制糖工艺中存在大量 的洗蛋白水、洗过滤滤布水等，统称赖氨酸湿法工艺水(以下也称为赖氨酸 湿法制糖废水)。赖氨酸湿法工艺水中含有较丰富的蛋白和少量的淀粉淀粉， 同时还含有钙离子、镁离子和磷。赖氨酸发酵废水指的是赖氨酸发酵液经去 除菌体、提取赖氨酸后的废液，是高浓度废液，具有高COD、BOD、SOD 和NH4+浓度高的特点。
由于赖氨酸发酵废水含有较大量的SO4+和NH4+，无法进行厌氧发酵， 并且，即使进行好氧处理也很难达到硫化物1mg/L，氨氮50mg/L的标准。目 前，对赖氨酸发酵废水的处理，一般先采取浓缩结晶提取硫酸铵副产品后， 与预处理工艺产生的湿法工艺水一起再浓缩，然后添加到制糖残渣中一起烘 干或直接喷雾造粒制成蛋白饲料。但是，浓缩结晶提取的硫酸铵因废液中色 素较多，影响成品质量;并且，采取浓缩烘干或喷雾干燥法制成饲料因设备 投入大、能耗高，企业无法承受，一直困扰赖氨酸企业发展。
现有技术中，制备柠檬酸主要是采用淀粉质原料(玉米、木薯等)液化 制糖、液体深层二级发酵法生产柠檬酸，柠檬酸菌种主要采用黑曲霉菌。黑 曲霉种子培养主要采取玉米粉酶解液为培养基，发酵培养主要采用淀粉质原 料酶解清液、一定比例的玉米粉酶解液和补充有机氮为培养基，进行发酵生 产柠檬酸。但是，在该方法中，淀粉原料调浆酶解需要使用大量的水，其用 水占柠檬酸生产吨酸水耗的1/5左右，这从经济上考虑不理想。
因此，迫切需要开发一种不仅能够以低成本、有效地处理赖氨酸生成过 程中产生的赖氨酸废水的方法，且能够有效地降低柠檬酸生成成本、提升柠 檬酸发酵水平的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决赖氨酸生产中高浓度废水处理困难的难题，同 时提升柠檬酸发酵水平，提供一种新的赖氨酸发酵废水的处理方法和柠檬酸 发酵的方法。该方法不仅解决了赖氨酸废水的处理难题，提高了赖氨酸废水 的循环利用，而且在有效降低了废水处理费用的同时，可以节约柠檬酸生产 用水、提升柠檬酸发酵水平和降低柠檬酸的生产成本。
本发明人对赖氨酸废水进行研究发现，赖氨酸湿法制糖废水中含有较丰 富的蛋白和少量的淀粉、钙、镁、磷和微生物生长因子等物质;赖氨酸发酵 废水经过阴离子交换树脂处理去除硫酸根离子后，得到的赖氨酸废水和上述 赖氨酸湿法制糖废水中，没有其他对柠檬酸发酵有毒害的物质，并且上述物 质都具有很好的可发酵性。由此，得到了本发明。
即，本发明提供一种赖氨酸发酵废水的处理方法，其中，该方法包括以 下步骤：
1)将赖氨酸发酵废水与阴离子交换树脂接触后固液分离，得到接触后 的液体，接触条件使得接触后的液体中的硫酸根离子的含量小于0.05重 量%;
2)将步骤1)中得到的接触后的液体与稀释剂进行混合，使得到的混合 液体中的铵离子含量为0.01-0.1重量%，蛋白含量为0.1-1.0重量%，所述稀 释剂至少部分为赖氨酸湿法制糖废水;
3)将步骤2)中得到的混合溶液与粉碎后的淀粉质原料在淀粉酶存在下 接触，得到酶解后的产物。
本发明还提供一种发酵制柠檬酸的方法，该方法包括在生成柠檬酸的条 件下，将柠檬酸发酵菌接种至种子发酵培养基中进行种子培养，得到种子发 酵液，将该种子发酵液接种至发酵培养基中进行培养，得到柠檬酸发酵液， 其特征在于，所述种子发酵培养基为上述方法所得到的所述酶解后的产物; 和/或所述发酵培养基为上述方法所得到的所述酶解后的产物经固液分离后 得到的清液。
根据本发明的方法，由于湿法制糖废水和经过上述处理后的赖氨酸发酵 废水中不含有对黑曲霉有毒害作用的物质，相反还有比较明显的促进作用。 其原因可能为：其中的蛋白、铵离子等可以作为黑曲霉生长的氮源，由于黑 曲霉对无机氮源的偏好，铵离子对黑曲霉的促进作用比较明显;从而替代柠 檬酸发酵过程为补充氮源而添加的玉米浆、玉米粉酶解液或尿素等。同时， 由于赖氨酸生产菌不具有糖化能力且只能利用葡萄糖，而赖氨酸培养基碳源 中的葡萄糖含量为96%，其发酵工艺导致的赖氨酸发酵液中非葡萄糖碳源 (发酵残糖)不断富集，而在柠檬酸发酵中，上述发酵残糖因黑曲霉的强大 糖化能力而被利用，从而提高柠檬酸产酸率。