CN106916766A - 微生物混合固体发酵法降解抗生素菌渣用配方及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物混合固体发酵法降解抗生素菌渣用配方，包括：功能菌种相，其采用两种细菌、一种酵母菌、两种曲霉菌、两种或三种木霉菌混合而成；发酵基质相，其为含水量为50～75%的菌渣或者干燥菌渣以及辅料的混合物。还包括有一种微生物混合固体发酵法降解抗生素工艺，包括如下步骤：步骤1，功能菌种相的制备，制备出混合菌种；步骤2，发酵基质相的制备；步骤3，将步骤1、步骤2得到的功能菌种相、发酵基质相投入到发酵体中进行第一次发酵；步骤4，若抗生素残留量高于10%，则进行再次发酵。本发明的方案，以好氧固态发酵的方式，利用功能微生物的代谢活动，降解菌渣中的抗生素残留量，降低或者消除风险，并同时实现减量化。

Description

微生物混合固体发酵法降解抗生素菌渣用配方及工艺

技术领域

本发明涉及抗生素生产产生的菌渣处理、固体发酵技术领域，尤其涉及微生物混合固体发酵法降解抗生素菌渣用配方及工艺，此外，本发明名称也可以称为微生物混合固体发酵降解抗生素菌渣中的残留抗生素和菌渣减量化工艺及组合物。

背景技术

依据《国家危险废物名录》，抗生素生产产生的菌渣属于化学药品原料药生产过程中的废弃物，须按照危险废物进行管理。处置不当，会对生态环境和人类健康产生潜在危害。当前处置方法一般有：填埋、焚烧、生产有机肥料、厌氧处理及裂解处理等。填埋处理有占地面积大、成本高和二次污染问题；焚烧需要另外加燃料，运行成本较高且造成二次污染；直接生产有机肥残留的抗生素和代谢产物，会在土壤和生物体内累积，存在潜在的风险； 厌氧处理技术是把菌渣中的有机物质能转化为沼气；高温裂解是在高温条件下，使菌渣中的大分子有机物裂解为可燃性小分子气体，处理成本高。

上述现有的处理方式，都不同程度地存在着潜在风险或者处置成本高的缺点，该问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种微生物混合固体发酵法降解抗生素菌渣用配方及工艺，所述的配方为发酵过程中的两个相，即菌种相和发酵基质相，在配方中对混合菌种的构成进行了限定，也对发酵基质的选用以及制备方法进行了限定。

为实现上述目的，本发明提供一种微生物混合固体发酵法降解抗生素菌渣用配方，包括：

功能菌种相，其采用两种细菌、一种酵母菌、两种曲霉菌、两种或三种木霉菌混合而成，四类菌种重量比为35:35:15:15；

发酵基质相，其为含水量为50～75%的菌渣或者干燥菌渣以及辅料的混合物，含水量50-60%，混合后碳氮比在20～30：1。

优选的，功能菌种相：

采用乳酸菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌中的两种；

酿酒酵母；

米曲霉和黑曲霉；

绿色木霉、康宁木霉、棘孢木霉、深绿木霉、哈茨木霉、长枝木霉中的两种或者三种；

四类菌种重量比为35:35:15:15。

本发明还提供一种微生物混合固体发酵法降解抗生素工艺，包括如下步骤：

步骤1，功能菌种相的制备，按照权利要求2所述的混合菌种组方，制备出混合菌种；

步骤2，发酵基质相的制备，取含水量60-75﹪的菌渣或者干燥菌渣，粉碎成颗粒状，添加辅料，加水调节含水量，混合后含水量50-60%，混合后碳氮比调节在20～30：1；

步骤3，将步骤1、步骤2得到的功能菌种相、发酵基质相投入到发酵体中进行第一次发酵；

还包括有：

步骤31，温度控制的子流程，发酵开始后发酵体逐步升温，将发酵体温度维持在40-55℃一段时间；发酵体逐步降温，降温至40℃保温；

步骤31，氧气控制的子流程，每吨干物质，每小时通气50-100立方米，间歇通气；

步骤32，控制第一次发酵结束时，pH为8.0至9.0；

步骤33，测量第一次发酵完毕后抗生素的残留量；

步骤4，若抗生素残留量高于10%，则进行再次发酵，再次发酵时重新注入功能菌种相到上次发酵所剩下的残渣中，再次发酵的次数取决于抗生素残留量，直到抗生素残留量低于10%或者连续2次或者更多次发酵也无法继续降低抗生素残留量为止。

本发明的有益效果是：本发明的方案，以好氧固态发酵的方式，利用功能微生物的代谢活动，降解菌渣中的抗生素残留量，降低或者消除风险，并同时实现减量化。本发明采用混合发酵技术，发酵、降解速度快，利于快速、高通量的发酵处理菌渣。发酵后产生的残渣可综合利用，因此减少了污水处理、固废处理等设施的投入。工艺过程采取节能的连续工艺过程。发酵过程产生的热量和水被连续地除去，氨气、硫化氢等被吸附处理，降解成本比常规降低50%以上。

具体实施方式

实施例一：

1、功能微生物菌种。功能菌种为多菌种混合菌种，采用两种细菌（乳酸菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌，以上选取二种）、一种酵母菌（酿酒酵母或称面包酵母）、两种曲霉（米曲霉、黑曲霉）、两种木霉菌（绿色木霉、康宁木霉、棘孢木霉、深绿木霉、哈茨木霉、长枝木霉中选取三种），四类菌种重量比为35:35:15:15。本发明并不限定使用这些菌种的菌株。本发明采用这四类微生物菌种进行混合发酵。其中，细菌类为乳酸菌、一种或多种芽孢杆菌的混合物；酵母菌为一种或者多种酵母菌。

2、发酵基质配方：含水量60-75﹪的菌渣或者干燥菌渣，粉碎成颗粒状，添加辅料，加水调节水分，混合后含水50-60%。混合后碳氮比调节在20～30：1。这里所说的辅料，可以是一些碳源物质或者氮源物质。本发明的目的在于将菌渣（抗生素生产后残留的菌渣）发酵分解，为了使混合菌种能生长、繁殖、高效的发酵，通过以菌渣为主要原料调配发酵基质，即发酵用培养基。一般而言，需要将混合菌种进行活化，制备成种子。将菌渣进行粉碎时，可以采用粉碎机进行粉碎。固体发酵又可以称为固态发酵。

3、发酵温度控制：将发酵基质与混合菌种混合均匀，发酵开始，在环境温度10℃左右时发酵体逐步升温，在40-55℃左右使残留抗生素和蛋白质等物质失活、降解，高温杀灭发酵体中的有害微生物。发酵产生热量、水分、氨气、硫化氢等。等到发酵体逐步降温，到平稳在40℃以下，添加菌种进入第二次发酵，两次发酵温度保持50℃以上天数达到8-15天以上，必要时进行第三次发酵。

4、氧气控制：每吨干物质，每小时通气50-100立方米，间歇通气。可通入无菌空气，也可以通入空气。

5、PH控制：发酵过程PH自然升高，控制发酵结束时PH8.0—9.0 。调节pH采用流加工艺，即采用流加酸液或者碱液的方式。

6、外观控制：发酵结束时物料褐色、深棕色，不粘不沾，水分40%以下。

7、微生物种群的变化：低-高-低, 20-50℃时活跃，大于60℃时几乎完全停止活动，休眠或死亡，温度下降后，开始活动。发酵过程中，网罗环境中微生物，参与发酵过程。也就是说，本发明的发酵体可以是固体发酵罐，也可以是其他的开放式的发酵体系，如水泥池等，在发酵过程中，容许环境微生物参与到发酵过程中，由于本发明采用温度控制、含氧量控制以及酸碱度控制，这就决定了在不同的发酵阶段，不同种类的微生物其含量不同，举例子而言，在20°至50°时，细菌就大量繁殖，环境中的细菌也可在该阶段繁殖，通过对发酵条件的限定，发酵的阶段不会出现波动，但是通过环境维生素的参与，可以进一步的提高发酵效率。

9、抗生素残留：残留抗生素降解率在90-100﹪。通过本发明的降解工艺处理，抗生素残留少，更加安全，对环境的危害减小。

10、发酵结束时，原抗生素菌渣同时实现减量化。

发酵后产生的残渣可综合利用，因此减少了污水处理、固废处理等设施的投入。

工艺过程采取节能的连续工艺过程。发酵过程产生的热量和水被连续地除去，氨气、硫化氢等被吸附处理，降解成本比常规降低50%以上。所谓的连续工艺过程是指，氧气通入采用连续通气方式，pH控制采用流加工艺，即流加酸液或者碱液的方式。此外，采用连续多次的发酵方式，用以进一步的降低抗生素含量。

实施例二：

选定混合菌种，制备混合菌种的种子，将混合菌种的种子注入到固体发酵罐中，固体发酵罐中盛放有发酵基质。利用固体发酵罐实现温度控制、通气量控制、pH控制。二次发酵、三次发酵是为了进一步的除去抗生素，降低抗生素的含量，每次发酵结束后，都应当测定抗生素的残留量，进而判定是否进行再次发酵。

需要指出的是，本发明采用的混合菌种是常规菌株的混合，本发明贡献在于提供了将这四类微生物进行混合发酵的工艺，所选定的菌株完全可以采用市场上售卖的常规菌株，故而无需进行菌种保藏，本发明并不依赖特殊的菌株来实现混合发酵的目的。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种微生物混合固体发酵法降解抗生素菌渣用配方，其特征在于，包括：

功能菌种相，其采用两种细菌、一种酵母菌、两种曲霉菌、两种或三种木霉菌混合而成，四类菌种重量比为35:35:15:15；

发酵基质相，其为含水量为50～75%的菌渣或者干燥菌渣以及辅料的混合物，含水量50-60%，混合后碳氮比在20～30：1。

2.根据权利要求1所述的微生物混合固体发酵法降解抗生素菌渣用配方，其特征在于，功能菌种项：

采用乳酸菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌中的两种；

酿酒酵母；

米曲霉和黑曲霉；

绿色木霉、康宁木霉、棘孢木霉、深绿木霉、哈茨木霉、长枝木霉中的两种或者三种；

四类菌种重量比为35:35:15:15。

3.一种微生物混合固体发酵法降解抗生素工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，功能菌种相的制备，按照权利要求2所述的混合菌种组方，制备出混合菌种；

步骤2，发酵基质相的制备，取含水量60-75﹪的菌渣或者干燥菌渣，粉碎成颗粒状，添加辅料，加水调节含水量，混合后含水量50-60%，混合后碳氮比调节在20～30：1；

步骤3，将步骤1、步骤2得到的功能菌种相、发酵基质相投入到发酵体中进行第一次发酵；

还包括有：

步骤31，温度控制的子流程，发酵开始后发酵体逐步升温，将发酵体温度维持在40-55℃一段时间；发酵体逐步降温，降温至40℃保温；

步骤31，氧气控制的子流程，每吨干物质，每小时通气50-100立方米，间歇通气；

步骤32，控制第一次发酵结束时，pH为8.0至9.0；

步骤33，测量第一次发酵完毕后抗生素的残留量；

步骤4，若抗生素残留量高于10%，则进行再次发酵，再次发酵时重新注入功能菌种相到上次发酵所剩下的残渣中，再次发酵的次数取决于抗生素残留量，直到抗生素残留量低于10%或者连续2次或者更多次发酵也无法继续降低抗生素残留量为止。