单细胞蛋白及其发酵生产与工艺流程.doc

单细胞蛋白发酵生产与工艺流程及前景081100218罗健梅 081100210李春美一、单细胞蛋白1、单细胞概述单细胞生物产生的细胞蛋白质称为单细胞蛋白(single cell protein简称SCP)，它所包含的产品有饲用酵母，食用酵母和药用酵母三大类。单细胞蛋白是解决世界蛋白质不足的一个重要途径。与用农牧业生产的蛋白质相比，它的生产占用土地甚少，投资较省。它的营养丰富售价亦较适宜，是良好的饲用和食用蛋白资源。对于人多地少的我国来说，建立单细胞蛋白产业对改善人民食物构成和生物技术的开发，都具有重要的意义。2、生产单细胞蛋白的原料生产单细胞蛋白的原料种类很多，大体分为3类。（1）工业废液类包括造纸废液、酒精废液、味精废液、淀粉废液、生产柠檬酸废液、糖蜜废液、木材水解废液、豆制品废液等。（2）工农业糟渣类 包括白酒糟、啤酒糟、果酒渣、醋糟、酱油糟、豆渣、粉渣、玉米淀粉渣、药渣、甜菜渣、甘蔗渣、果渣、饴糖渣等。（3）化工产品类 包括石油、石蜡、柴油、天然气、正烷烃、甲醇、乙醇、醋酸等。除以上所介绍的外，农作物秸秆、批壳、饼粕类、畜禽粪便、有机垃圾、风化煤等也可作为原料生产单细胞蛋白。二、饲料级酵母单细胞蛋白生产及其工艺流程1、基本原理单细胞蛋白(饲料酵母或称菌体蛋白)是利用食品发酵行业排放的有机废液，培养酵母菌细胞合成效价蛋白质，并能同化各种碳水化合物以及各种含氧化合物，在利用酵母菌迅速繁殖的生理特点，使废液通过发酵获得大量的菌体蛋白，采用高效节能的发酵设备，实现全废液饲料化，使发酵生产基本没有废液排出。 2、无菌空气制备 正如人生存需要空气，微生物好气性发酵也需要持续的空气供应。其中常见的液态深层纯种发酵，要求空气是无菌的，并具有一定的压力，以克服设备阻力和液层静压力。发酵无菌空气制备是一个十分重要的工艺环节，这一工艺环节的系统功能，是保证发酵生产过程中无菌空气的连续、可靠供应，控制染菌发生和降低生产制造费用(包括能量损耗和材料损耗)。发酵无菌空气制备系统所选用的介质及其组合方式直接反映该系统的技术水平，而系统的功能分析与分解是正确选择和优化组合过滤介质的重要理论基础。 微生物好氧发酵无菌空气的制备，一般是把吸气口吸人的空气先经过压缩前过滤，然后进入空气压缩机，从空气压缩机出来的空气(一般压力在2Okgcm2以上，温度120150)，先冷却至适当温度(接近或达到露点温度：2025)除去油和水，再加热至50左右，最后通过总空气过滤器和分过滤器(除菌)，从而获得洁净度、压力、温度和流量都符合工艺要求的无菌空气。3、菌种与种子的扩大培养(1)菌种：我们选育的热带假丝酵母F1能广泛利用各种碳源，如六碳糖、五碳糖以及各种有机酸等。在发酵罐中能耐较高的温度35。目前，在生产上已用于味精废液，粉丝废液水，玉米原料酒精废液，淀粉厂玉米浸泡水等为原料生产饲料酵母，废水经此酵母发酵后，COD含量能降低60左右，所以它是一株利用食品发酵工业废液生产单细胞蛋白的优良菌株。酵母的三级培养过程(2)发酵罐的特点：酵母增殖罐(统称发酵罐)是液体发酵过程中构成微生物生长、繁殖和形成产物所需外部环境的装置。它是生产饲用酵母的最基本，最主要的设备。环状喷射自吸式发酵罐不需通风装置，即不需要鼓风机或空压机通风。(3)酵母提取工艺的特点：采用蒸发浓缩全干燥法生产工艺，即发浓缩到干物质浓度1820时，将此浓缩液用高速离心喷雾干燥机干燥或酵母粉。整个生产过程除汽凝水和洗刷发酵罐及冲地水外，没有废液排放。COD的去除率可达97。(4)种子制备及主发酵工艺设备菌种培育及配套设备和理化检测仪器仪表及摇床等；一级种子罐(夹套换热)V=05 m3台，2台；二级种子罐喷射器2台；三级种子罐喷射器2台；主发酵罐喷射器：每罐8只，80台。一级种子罐配用专项气液两相泵2台；二级种子罐配用专项气液两相泵2台；三级种子罐配用专琐气液两棚泵2台；主发酵罐配用专项气液两相泵40台。发酵醪贮罐V=265 m3台，4台；发酵醪输液泵Q=150m3台，25 m3h，6台。 (5)种子扩大培养的任务要得到纯而壮的菌体，而且要得到活力旺盛的、接种数量足够的菌体。种子制备的过程 菌种进入种子罐有两种方法：孢子进罐法（图一）摇瓶菌丝进罐法（图二）图一图二4、发酵工艺流程菌种（斜面）摇床玉米浸泡液玉米皮渣水解液玉米黄浆废水玉米废蜜糖其他（营养盐等） 空气 一级种子 喷射器 二级种子 换热器 三级种子主发酵工艺 气液两相泵 发酵贮桶 包装入库干燥工艺 浓缩工艺 5、我省单细胞蛋白的现状：生产单细胞蛋白的原料相当丰富, 种类齐全, 尤其是大量农副加工下脚料及纤维质源利用很少或恨本未予利用。因此, 政府决策部门应及早重视单细胞蛋白的研究开发, 从人力、物力、财力上给以足够重视和大力支持。为此, 我初步建议开展以下几方面工作:5 . 1 迅速组织人员进行更深入的调查研究, 迸一步摸清情况。近几年来, 随着我省畜牧业的发展, 饲料需求急增, 价格上升, 这对单细胞蛋白进入商品化市场创造了条件, 然而另一方面生产的物资设备、原料成本等也急剧上涨。这给单细胞蛋白生产带来了机会和限制, 只有通过实地考察进行重新核实和估计, 才能作出决策。5 . 2 根据国内外已有资料和我省资源情况万发展我省单细胞蛋白生产, 首先应重视原料选择。我们认为, 以淀粉糖蜜等已经具备较高词用价值的原料生产单细胞蛋白似乎是不必要的, 重点应选择目前难以利用的或饲用价值不大的大宗产物, 如造纸工业废液、酒精废液、味精废液、酒糟、淀粉厂废液以及农副稿杆, 用它们作为我省单细胞蛋白生产的主要来源, 石油及天燃气蛋白的生产虽然技术成熟, 但我省能源紧张, 这些资源又不能再生, 而且投资太大, 估计目前建厂尚有一定困难。工艺路线及菌种选择。在确定了S C P生产原料后, 应围绕工业废液废糟和农副稿杆两个主攻方向, 以酵母发酵为主