[发明专利]一种利用生物泥制备单细胞蛋白粉的方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及单细胞蛋白饲料加工领域，特别是涉及一种规模化利用生物泥制备生产单细胞蛋白粉的工艺方法。

[背景技术]

在啤酒及食品加工等生产企业生产过程中含有大量有机可溶性废物的废水排放，后经好氧生物处理系统中的单细胞微生物有氧消化吸收，降低水中的有机物浓度，并且微生物大量生长繁殖并产出大量剩余微生物，微生物经沉淀池沉淀后含水率为99%，有机质含量高达40%以上。目前基本通过脱水填埋、焚烧及通过再加工生产低附加值的肥料等途经。

国内外对该生物泥处理处置有众多研究及报道，但受制于成本的重要制约，以及处理后的产物无附加值或者底附加值等因素，并没有真正达到减量化、安全稳定化、资源化的三方面基本要求。如将生物泥脱水焚烧、水解消化、消化热干化和沼渣堆肥等方法，基本上专注于将生物泥无害化处置，但处置过程中仍产生二次污染，如生物泥中大量的蛋白经焚烧产生大量的NO₂气体和PM2.5粉尘的污染等。

如果把生物泥彻底资源化，制成单细胞蛋白粉，将会彻底解决污水好氧生物处理系统生物泥的资源化回收利用问题，但这一努力一直没有获得成功。主要原因是普通生物泥含有大量的灰分和无机物，甚至重金属等，且采用通常的方法无法将生物泥脱水干燥成粉剂，且难以确保粉剂对生物灭活，来确保粉剂的沙门氏菌和大肠杆菌为阴性。

且目前对该类生物泥多采用桨叶干燥、回转窑或干馏机组等模式干燥处理，但多存在二次污染及产品附加值低的可能。如中国专利CN ZL200710179895.S的污泥干馏机组，将80%的污泥在<1000℃的环境下将污泥干馏炭化，干馏出的干化污泥含水率不足5%，大大缩减了污泥的体积及处置难度。但其干馏过程中产出大量的废气，若不经合理处置比如带来二次污染，并且产出的干污泥只能填埋、建筑材料或焚烧等途经在处置，且附加值比较低。关键是此类高温处置方法，将生物泥中的单细胞生物蛋白完全变性，处置后的产品中已不含有蛋白类物质。

[发明内容]

针对上述目前生物泥处置领域中的缺陷，本发明提出一种规模化利用生物泥制备生产单细胞蛋白粉的工艺方法，经过培养好的高蛋白生物泥经浓缩脱水后，采用气流闪蒸干燥，干燥过程物料温度小于100℃，不造成生物蛋白变性，不改变单细胞蛋白的胃蛋白酶消化率，后续经过微波低温灭菌后，降低细菌落数，确保单细胞蛋白粉的沙门氏菌和大肠杆菌为阴性。尤其是经多次实验研究发现经微波灭菌，在干燥过程中孢子化的微生物细胞壁被打开，不但灭活了细菌，还将产品的胃蛋白酶消化率提高2-10%。

所述制备方法包含以下步骤：

a.生物泥浓缩：定期将生物反应器中的剩余含微生物的生物泥通过管道排入生物泥浓缩池，使生物泥浓缩至含水率97%以下，便于降低后续离心脱水工序进料量和能耗；通过精确计算TSS的总排放量，从而控制前端生物培养阶段的生物泥的泥龄和生长状态。

b.脱水：将生物泥浓缩池中浓缩后的生物泥通过螺杆泵入脱水设备进行脱水，使得含水率达到75-85%；

所述脱水设备选用污泥离心脱水设备，螺杆泵采用容积式单螺杆泵，所述污泥离心脱水设备选用卧式螺旋卸料沉降离心机，运行参数控制进料含固率：1-5%，生物泥泥处理能力：10-30m3/h，回收率：95%，泥饼含水率：75-85%，上清液含固率：≤0.2%，工作转速:1500-3200r/min，出料量在1-2.5t/h，经脱水后的生物泥由流体成为蛋糕块状。

所述脱水设备选用带式压滤脱水设备，运行参数：进料含固率：1-5%，生物泥泥处理能力：10-30m³/h，回收率：95%，泥饼含水率：75-85%，上清液含固率：≤0.2%，出料量在1-2.5t/h，经脱水后的生物泥由流体成为蛋糕块状。

所述进料含固率可进一步控制在3-5%，生物泥泥处理能力：10-30m³/h，离心机转速在2000-3200r/min。

c.气流闪蒸干燥：经脱水后的生物泥再经气流闪蒸干燥设备烘干至含水率10-50%，为确保单细胞生物蛋白活性和避免蛋白变性，极其热敏性特点，对干燥设备进风、出风、物料接触温度均严格控制，保证产品胃蛋白酶消化率不降低。具体的说，控制气流闪蒸干燥设备的进风温度为150℃～280℃、出风温度低于120℃、物料接触温度低于100℃，经气流闪蒸干燥后的生物泥即为粗单细胞蛋白粉；