[发明专利]一种从发酵废液中富集菌体的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及微生物菌体分离领域，具体涉及一种从发酵废液中富集菌体的方法及其装置。

背景技术

近年来新兴的含碳气体微生物发酵法生产乙醇等化工品的技术，其发酵工艺特点是发酵液中乙醇浓度低。传统粮食发酵法的发酵液中乙醇浓度约12～13％，发酵后的发酵液中不溶性颗粒有菌体、发酵未利用完的蛋白渣和淀粉颗粒、泥沙杂质等，不溶性颗粒总计约40g/升发酵液。含碳气体微生物发酵法的发酵液中乙醇浓度仅4～5％，其发酵液特点是发酵液中的不溶性颗粒仅为菌体，而且菌体尺寸小、浓度低(发酵液中菌体浓度约5～15g/升发酵液)。

含碳气体微生物发酵法的发酵液首先经过精馏分离出乙醇产品，精馏塔底部的发酵废液中含有微量的菌体，目前的工艺设计中还未涉及对这种发酵废液中的菌体进行分离利用。但针对这种菌体的化学分析表明，菌体蛋白含量非常高，可以作为一种高附加值的副产品分离出来，用作动物饲料或者植物氨基酸肥料。

常用来分离微生物发酵废液中菌体的方法有板框压滤分离、膜分离和高速离心分离。板框压滤分离方法往往需要加入絮凝剂等化学药品，对于需要将菌体作为产品的发酵技术而言，絮凝剂的加入会影响产品质量甚至得不到预期的产品；对于微生物菌体而言，板框压滤分离的缺陷是随着过滤进行，很快就出现堵塞现象，而且由于微生物菌体蛋白的弹性特点，且没有刚性颗粒等助滤剂来增加滤饼刚性，如果增大过滤推动力反而使得原本极细微的过滤通道被菌体蛋白挤压得更小，因此出现越压越堵塞的情况。此外，对于菌体浓度低的含碳气体微生物发酵液，如果前端没有初步脱水浓缩富集工艺，直接采用板框压滤分离，装置规模将会非常庞大。

膜分离技术适合低浓度菌体的初步浓缩脱水，但是膜分离存在一次投资大的缺点，而且需要定期清洗膜来维持较高的过滤通量，同样的道理，含碳气体微生物发酵液中的菌体分离，膜分离装置也会非常庞大。

高速离心分离的缺陷是投资高，耗能也很高，对于菌体浓度低的大批量发酵废液，将约占发酵废液重量95％的水在离心机中高速旋转，需要消耗大量电能。

因此，对于含碳气体微生物发酵废液中低浓度菌体的富集，必须结合发酵工艺和发酵液的特点，尤其是针对菌体的特性，分段设计，不同含水量的发酵液采用不同的分离方法进行，才能做到合理经济地分离出菌体蛋白副产品，进一步提高整个含碳气体微生物发酵法生产乙醇等化工品的工艺价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从发酵废液中富集菌体的方法及其装置，从菌体浓度低的微生物发酵废液中初步脱水浓缩富集菌体，最终得到菌体含量为25～40wt％的菌体块，具有能耗低、工艺过程简单的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种从发酵废液中富集菌体的方法，从低浓度菌体的发酵废液中脱水浓缩富集菌体，其包括如下步骤：

将发酵废液加热至55～80℃，加热后的发酵废液进行自然沉降分离，得到清液和悬浊液，对悬浊液再进行旋液分离，进一步浓缩成稠密的悬浊液；最后，将稠密的悬浊液进行压滤分离，得到湿润的块状菌体饼，压出液送入污水处理系统；

其中，所述发酵废液中菌体浓度为5-15g/升发酵废液；自然沉降分离后得到的清液、旋液分离后得到的清液返回到发酵废液中重新分离或输送到污水处理系统。

进一步，所述自然沉降分离的沉降时间为1～10分钟。

又，所述自然沉降分离后得到的悬浊液中菌体质量浓度为16～48g/升悬浊液。

所述离心分离后得到的稠密的悬浊液中菌体质量浓度为50～152g/kg稠密的悬浊液。

再，所述压滤分离后得到湿润的块状菌体中含水量为60～75wt％，菌体含量为25～40wt％。