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文檔簡介
1、大豆乳清廢水中的有機(jī)成分主要為乳清蛋白和低聚糖,COD達(dá)20000mg/L左右,屬于高濃度有機(jī)廢水。該廢水的處理現(xiàn)狀多為采用生物處理工藝降解其中有機(jī)污染物,以及應(yīng)用膜分離技術(shù)回收其中生理活性物質(zhì),而關(guān)于利用該廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白(SCP)的研究還很鮮見。本文在相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,初步探討了大豆乳清廢水用于生產(chǎn)SCP的適用性與可行性,認(rèn)為利用大豆乳清廢水生產(chǎn)SCP作為一項(xiàng)新興的廢水處理與資源化技術(shù)值得推廣。本文以實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用為目的
2、,進(jìn)行了菌種篩選、菌種復(fù)配,發(fā)酵罐生產(chǎn)等基礎(chǔ)研究,為進(jìn)一步的中試研究以及工程應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
本文首先針對大豆乳清廢水的水質(zhì)特點(diǎn),結(jié)合對工業(yè)酵母特性的調(diào)研,選擇了5種酵母:白地霉(Geotrichumcandidumlink)、產(chǎn)朊假絲酵母(Candidautilis)、熱帶假絲酵母(Candidatropicalis)、解脂假絲酵母解脂變種(Candidalipolyticavar.lipolytica)和扣囊復(fù)膜孢酵
3、母(Saccharomycopsisfibuligera),均為發(fā)酵工業(yè)上廣泛應(yīng)用的飼料酵母,其安全性具有很好的保障。
以大豆乳清廢水生產(chǎn)SCP的實(shí)驗(yàn)表明,S.fibuligera和C.lipolyticavar.lipolytica為最適菌種。其中,C.lipolyticavar.lipolytica在廢水COD11150mg/L、初始pH值6.17、搖床恒溫25℃、搖床轉(zhuǎn)速180r/min等條件下,發(fā)酵12小時的細(xì)胞產(chǎn)量達(dá)
4、2.35g/L,COD去除率達(dá)48.3%;S.fibuligera在對數(shù)期的細(xì)胞增殖速率、SCP的蛋白質(zhì)含量以及蛋白質(zhì)產(chǎn)量分別為0.3589g/L·h、39.7%和0.88g/L,均居于五種備選酵母之首。
為提高SCP產(chǎn)量,對以上5種酵母進(jìn)行復(fù)配研究。研究結(jié)果表明,S.fibuligera和C.lipolyticavar.lipolytica按6∶1的比例進(jìn)行復(fù)配所形成的復(fù)合菌群,能夠大幅提高廢水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為SCP的效率和廢
5、水COD的去除率。S.fibuligera與C.lipolyticavar.lipolytica組合后,搖瓶發(fā)酵制備的SCP產(chǎn)量較S.fibuligera單獨(dú)制備時提高了3.3%,蛋白產(chǎn)量0.37%,尤其是COD去除率提高了51%。S.fibuligera與C.lipolyticavar.lipolytica之間可能存在著偏利共生、協(xié)作或互惠共生等正相互作用關(guān)系,組成一個和諧共生的微生物群體。
本文通過分析,確定了發(fā)酵罐的合理
6、結(jié)構(gòu)型式,自制了酵母發(fā)酵罐。采用間歇、好氧以及開放的方式運(yùn)行發(fā)酵反應(yīng)器,在開放、好氧、間歇運(yùn)行的條件下,酵母發(fā)酵生產(chǎn)SCP工藝適宜的主要技術(shù)參數(shù)為:發(fā)酵時間16h,通氣量0.5m3/h,接種量2%。
采用發(fā)酵終了液作為下一輪發(fā)酵接種液的連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明,經(jīng)過4個周期的生產(chǎn)運(yùn)行,發(fā)酵系統(tǒng)中混合菌群仍能保持很好的穩(wěn)定性,可以實(shí)現(xiàn)菌種的“一次接種,連續(xù)使用”,為發(fā)酵罐的連續(xù)運(yùn)行提供了有價值的指導(dǎo),進(jìn)而可簡化發(fā)酵工藝,節(jié)約種子培養(yǎng)投入
7、。
以大豆乳清廢水作為發(fā)酵原料生產(chǎn)SCP時,pH值對SCP產(chǎn)量影響作用較小,C/N值、懸浮物(SS)、消泡劑和COD濃度的影響作用顯著。其中,C/N值的提高(如向大豆乳清廢水中添加葡萄糖)和預(yù)除去大豆乳清廢水中的SS均會導(dǎo)致SCP產(chǎn)量的下降;廢水濃度的升高和適量消泡劑的添加均可顯著提高SCP產(chǎn)量。因此,對于利用酵母發(fā)酵大豆乳清廢水生產(chǎn)SCP工藝,不必對原水進(jìn)行pH值和C/N值的調(diào)節(jié)。
本文通過小試研究,利用混合酵母共
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