專利名稱：一種利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及甲殼素生產(chǎn)技術，尤其涉及一種利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝。
背景技術：
甲殼素是一種天然高分子聚合多糖，廣泛存在于真菌類、藻類的細胞壁，蝦、蟹、昆蟲等節(jié)肢動物的外殼，以及高等植物的細胞壁中，是僅次于纖維素的第二大生物質資源。甲殼素及其脫乙酰衍生物殼聚糖具有天然無毒、生物相容性好、可生物降解等優(yōu)良特性，在食品、醫(yī)藥、化工、材料等領域均已得到廣泛應用。目前獲得甲殼素的主要途徑是以蝦頭蝦殼、蟹或蟹殼等水產(chǎn)加工廢棄物為原料，依次通過堿浸脫除蛋白質、酸浸去除礦物質等多個步驟。該生產(chǎn)工藝方法簡單，實用性強，但過程中產(chǎn)生大量的酸堿廢水，且未對原料中殘存的有機質進行有效利用，資源浪費的同時也給下游廢水處理增加了壓力，從而造成嚴重的環(huán)境污染。因此，如何減少廢水使用量及排放量，實現(xiàn)廢棄物的資源化利用，是甲殼素生產(chǎn)過程中的首要問題，也是實現(xiàn)甲殼素清潔化生產(chǎn)的關鍵所在。目前針對甲殼素的生產(chǎn)過程，已發(fā)展出多種清潔生產(chǎn)工藝，并取得較好的應用效果，代表性的技術主要如下:一是優(yōu)化酸堿處理流程，減少酸堿使用量和廢水生成量。如中國專利CN 100347197采用回收套用酸浸液與堿浸液、結合生化與物化方法處理廢水等手段，減少廢物排放量。顯然，這些方法不徹底，僅減少了酸堿的使用，而大量的生物質仍然進入到廢水中。二是利用物理方法進行生物質回收，并將回收的蛋白、脂肪制備成動物飼料。如中國專利CN 1865291在蝦蟹下腳料進行化學處理之前增加一步物理擠壓和水洗環(huán)節(jié)，通過去除蛋白、減少直接進行化學處理物料量的方法來降低酸堿的使用量。然而，相對一部分的蛋白是與甲殼緊密集合在一起，因而單純的機械法并不能完全實現(xiàn)生物質的回收。三是利用生物酶技術進行生物質的回收，并通過多種酶的聯(lián)合應用，可以較大程度實現(xiàn)蝦蟹殼中生物質的回收，同時回收到的蛋白、多肽可以制備成為營養(yǎng)價值更高的飼料添加劑。中國專利ZL200510038285.9報道了這種技術，該發(fā)明利用復合酶水解蝦加工下腳料回收富含蝦青素的蛋白質，酸堿用量分別減少了 20%和60%左右。但由于生物酶價格高、用量大，而且生產(chǎn)過程需聯(lián)合使用多種酶制劑，酶解過程也需要專門化的設備，回收生物質必須濃縮、干燥等輔助過程，其投入的生產(chǎn)設備、生產(chǎn)成本較高，客觀上限制了該技術的廣泛應用。隨著甲殼素行業(yè)清潔生產(chǎn)技術的迫切性，出現(xiàn)了一些新型生物技術的應用，具有代表性的是微生物處理技術的發(fā)展。通過微生物的生長和代謝，對甲殼中生物質進行分解、轉化，減少后道工序的酸堿處理量，或者利用特定微生物提取功能活性物質，如中國專利ZL200710159248.2使用鄰單胞桿菌先從蝦殼中提取蝦青素和蛋白，之后再制備粗品甲殼素。周湘池等采用乳桿菌BR-3進行甲殼素的清潔生產(chǎn)，當接種量為10%、葡萄糖濃度為
4.5%、固液比為1: 3、發(fā)酵溫度為(35±2) °C、 發(fā)酵時間為3-4d時，平均灰分去除率達95.67%(周湘池等，2008)。雖然在接種微生物、接種量、培養(yǎng)基配比、發(fā)酵方式等方面存在需要很大改進的地方，但仍然不失為一種有益的嘗試。綜上所述，盡管目前在甲殼素清潔生產(chǎn)技術領域，從降低酸堿用量、回收利用廢棄資源角度提出了一些新工藝、新方法，但總體上還存在著資源利用程度不足，回收成本過高、過程經(jīng)濟性不足等問題，離真正實現(xiàn)甲殼素的清潔化生產(chǎn)尚有一段距離。微生態(tài)菌劑是一種活性很強的有益微生物菌群，具有快速繁殖、發(fā)酵、除臭、殺蟲、和殺菌等多種功能，有利于形成穩(wěn)定的良性菌群生態(tài)，目前在生物有機肥料的制備(CN102531801 )、微生物飼料添加劑等方面都有良好的應用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝，以廢棄蝦蟹加工廢棄物為原料，利用微生態(tài)菌劑進行固態(tài)發(fā)酵，過程中不產(chǎn)生有害氣體，不孳生蚊蠅與病原菌，無異味，發(fā)酵后物料經(jīng)壓榨、水洗、混合等工藝，形成微生態(tài)飼料。處理后的蝦蟹殼用于生產(chǎn)甲殼素，從而形成一條甲殼素清潔生產(chǎn)的工藝。技術方案:為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝:向蝦蟹加工廢棄物中加入富含糖質的培養(yǎng)基，拌料混勻，接種微生態(tài)菌劑進行固態(tài)密閉發(fā)酵，發(fā)酵結束后固液分離生物質，得料渣和料液；向料液加入固體基料，混合，干燥，形成微生態(tài)飼料添加劑；料渣采用現(xiàn)有的酸堿法生產(chǎn)甲殼素。所述利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝，具體步驟如下:` (1)拌料與接種
蝦蟹廢棄物加入質量比為1:0.2^1的培養(yǎng)基，混合，接種微生態(tài)菌劑，使接種后物料中微生物的含量不低于106個/g ;在培養(yǎng)基中，含有質量百分數(shù)2.(Tl0%的糖質成分；
(2)固態(tài)發(fā)酵
采用發(fā)酵罐或者發(fā)酵池進行固態(tài)密閉發(fā)酵，控溫發(fā)酵時溫度為15 50°C，發(fā)酵時間3-7d ；
(3)生物質回收
發(fā)酵結束后，采用機械分離方式回收生物質，得料液和料渣，在料渣加入0.5 2.0倍體積的水洗滌，再次擠壓，合并料液；
(4)微生態(tài)飼料添加劑制備
在料液加入0.5 2.0倍質量的固體基料，使水分含量低于40%，混合，干燥使終產(chǎn)品水分低于12%;固體基料選自玉米淀粉、麥麩和豆柏；
(5 )料渣脫蛋白、脫礦物質制備甲殼素
按照公知的酸堿法，將分離后的料渣用于甲殼素生產(chǎn)，即可。所述的微生態(tài)菌劑為EM菌劑。利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝所制備的微生態(tài)飼料添加劑。
所述的微生態(tài)飼料添加劑在牲畜養(yǎng)殖中的應用。所述的微生態(tài)飼料添加劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用。本發(fā)明從提高資源綜合利用效率、降低回收成本、開發(fā)新型產(chǎn)品的角度，采用復合微生態(tài)菌劑對蝦廢棄物中的生物質進行轉化和回收。本發(fā)明提供的生產(chǎn)工藝，能夠在不影響甲殼素品質的基礎上，大幅度降低酸堿使用量，還能夠生產(chǎn)微生態(tài)飼料添加劑，其技術過程經(jīng)濟，容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，綜合效益顯著。有益效果:與現(xiàn)有技術方案相比，本發(fā)明所具有的創(chuàng)新點在于:
(I)采用復合微生態(tài)菌劑進行生物法處理，既不同于生物酶需要外源添加到足夠的比例并控制適宜的溫度和較長的時間，也不同于單一的乳酸菌需要優(yōu)化的培養(yǎng)基和較為嚴格的純種發(fā)酵，而是集成了多菌種協(xié)同發(fā)酵和高效轉化的優(yōu)勢，且微生態(tài)菌劑已有商品化供應，在成本和效率上具有更大優(yōu)勢。(2)采用固態(tài)發(fā)酵方式進行生物質轉化，對生產(chǎn)場所、生產(chǎn)設備要求低，硬件投資少，發(fā)酵時間短。更為重要的是，固態(tài)發(fā)酵減少了水的使用量，無論是后續(xù)的生物質回收，還是廢水處理的成本都大幅度降低了，這是酶法處理和液體發(fā)酵方式所不具有的節(jié)水和減排優(yōu)點。( 3 )開發(fā)了富含蛋白、多肽和活性微生物的微生態(tài)飼料添加劑。通過微生態(tài)菌劑的處理，使甲殼中生物質大部分得到降解，并容易回收，回收產(chǎn)物中不僅含有蛋白、脂肪，還含有蛋白的降解產(chǎn)物多肽，更為重要的是，發(fā)酵過程使功能微生物得到大量增殖。綜上，本發(fā)明利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質，一方面能夠切實減少后續(xù)甲殼素生產(chǎn)過程的酸堿用量，形成工藝路線簡單、生產(chǎn)成本低、適于工業(yè)化生產(chǎn)的甲殼素清潔化生產(chǎn)工藝，另一方面，還能夠變廢為寶，開發(fā)具有多種營養(yǎng)價值的第三代微生態(tài)飼料添加劑。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。實施例1
向IOOKg蝦蟹廢棄物中加入30Kg含工業(yè)葡萄糖3.0%的培養(yǎng)基，混合均勻；取EM菌液(市售)稀釋200倍后噴灑在基質中，接種量0.3%，之后在發(fā)酵罐中密閉固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵溫度35°C，發(fā)酵6d。發(fā)酵結束后對發(fā)酵物進行擠壓回收生物質，一次壓榨后的料渣中加入0.5倍體積的水再次壓榨，合并料液。向料液中加入麥麩與玉米淀粉攪拌混合，混合組分的含水量為20%，進一步晾干得到微生態(tài)飼料添加劑，水分含量為5.0%。料渣經(jīng)酸堿浸泡除雜生產(chǎn)甲殼素，共得到9.7Kg甲殼素樣品。實施例2
向IOOKg蝦蟹廢棄物中加入60Kg含淀粉9.0%的培養(yǎng)基，混合均勻后接種購買的EM菌齊U，市售EM菌液稀釋100倍后噴灑在基質中，接種量0.8%，活菌個數(shù)為8.9 X IO6個/g。之后在發(fā)酵池中密閉固態(tài)發(fā)酵，自然溫度發(fā)酵，發(fā)酵4d。發(fā)酵結束后對發(fā)酵物進行擠壓回收生物質，一次壓榨后的料渣中加入等體積的水再次壓榨，合并料液。向料液中加入玉米淀粉與豆柏粉攪拌混合，混合組分的含水量為27%，進一步晾干得到微生態(tài)飼料添加劑，水分含量為7.0%。料渣經(jīng)酸堿浸泡除雜生產(chǎn)甲殼素，共得到10.6Kg甲殼素樣品。
實施例3
向IOOKg蝦蟹廢棄物中加入IOOKg含麥芽糊精7.0%的培養(yǎng)基，混合均勻后接種購買的EM菌劑，市售EM菌液稀釋400倍后噴灑在基質中，接種量1.5%，活菌個數(shù)為1.7 X IO8個/go之后在發(fā)酵池中密閉固態(tài)發(fā)酵，自然溫度發(fā)酵，發(fā)酵3d。發(fā)酵結束后對發(fā)酵物進行擠壓回收生物質，一次壓榨后的料渣中加入兩倍體積的水再次壓榨，合并料液。向料液中加入麥麩與豆柏粉攪拌混合，混合組分的含水量為36%，進一步晾干得到微生態(tài)飼料添加劑，水分含量為10.0%。料渣經(jīng)酸堿浸泡除雜生產(chǎn)甲殼素，共得到11.4Kg甲殼素樣品。實施例4
微生態(tài)飼料添加劑在養(yǎng)豬行業(yè)的應用。實驗分對照組與試驗組，每組15只豬，實驗時間60d，期間，對照組只喂食基礎飼料(由玉米粉、麥麩、豆柏粉等組成)，試驗組喂食的飼料在基礎飼料中添加10%的微生態(tài)飼料添加劑。結果顯示，對照組平均日增重564g，試驗組平均日增重651g，提高了 15.4%，說明微生態(tài)飼料添加劑能有效提高增重；此外，試驗組無生病記錄，而對照組有5頭患有輕微腹瀉，可見，微生態(tài)飼料添加劑可增強家畜對疾病抵御的能力。實施例5
微生態(tài)飼料添加劑在鯽魚 養(yǎng)殖行業(yè)的應用。實驗分為對照組與試驗組，每組100尾鯽魚，實驗時間30d。期間，對照組只喂食基礎飼料(由魚粉、面粉、豆柏粉、玉米蛋白粉、菜柏等組成)，實試驗組喂食的飼料在基礎飼料中添加0.6%的EM菌劑，EM菌劑稀釋200倍噴灑于基礎飼料表面，即時喂養(yǎng)。結果顯示，試驗組鯽魚平均增重率比對照組高56.2%，成活率提高10.3%，說明微生態(tài)飼料添加劑中含有優(yōu)良的蛋白質、氨基酸，營養(yǎng)價值高，同時可以改善機體內(nèi)部的微生態(tài)環(huán)境，促進魚類的攝食、消化和吸收，從而具備較高的抵抗力和較快的生長能力。
權利要求
1.一種利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝，其特征在于:向蝦蟹加工廢棄物中加入富含糖質的培養(yǎng)基，拌料混勻，接種微生態(tài)菌劑進行固態(tài)密閉發(fā)酵，發(fā)酵結束后固液分離生物質，得料渣和料液；向料液加入固體基料，混合，干燥，形成微生態(tài)飼料添加劑；料渣采用現(xiàn)有的酸堿法生產(chǎn)甲殼素。
2.根據(jù)權利要求1所述利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝，其特征在于，具體步驟如下: (1)拌料與接種 蝦蟹廢棄物加入質量比為1:0.2^1的培養(yǎng)基，混合，接種微生態(tài)菌劑，使接種后物料中微生物的含量不低于IO6個/g ;在培養(yǎng)基中，含有質量百分數(shù)2.(Tl0%的糖質成分； (2)固態(tài)發(fā)酵 采用發(fā)酵罐或者發(fā)酵池進行固態(tài)密閉發(fā)酵，控溫發(fā)酵時溫度為15 50°C，發(fā)酵時間3-7d ； (3)生物質回收 發(fā)酵結束后，采用機械分離方式回收生物質，得料液和料渣，在料渣加入0.5 2.0倍體積的水洗滌，再次擠壓，合并料液； (4)微生態(tài)飼料添加劑制備 在料液加入0.5 2.0倍質量的固體基料，使水分含量低于40%，混合，干燥使終產(chǎn)品水分低于12% ;固體基料選自玉米淀粉、麥麩和豆柏； (5 )料渣脫蛋白、脫礦物 質制備甲殼素 按照公知的酸堿法，將分離后的料渣用于甲殼素生產(chǎn)，即可。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝，其特征在于:所述的微生態(tài)菌劑為EM菌劑。
4.權利要求1或2所制備的微生態(tài)飼料添加劑。
5.權4所述的微生態(tài)飼料添加劑在牲畜養(yǎng)殖中的應用。
6.權4所述的微生態(tài)飼料添加劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質清潔化生產(chǎn)甲殼素的工藝，為向蝦蟹加工廢棄物中加入富含糖質的培養(yǎng)基，拌料混勻，接種微生態(tài)菌劑進行固態(tài)密閉發(fā)酵，發(fā)酵結束后固液分離生物質，得料渣和料液；向料液加入固體基料，混合，干燥，形成微生態(tài)飼料添加劑；料渣采用現(xiàn)有的酸堿法生產(chǎn)甲殼素。本發(fā)明利用微生態(tài)菌劑固態(tài)發(fā)酵轉化蝦蟹廢棄生物質，一方面能夠切實減少后續(xù)甲殼素生產(chǎn)過程的酸堿用量，形成工藝路線簡單、生產(chǎn)成本低、適于工業(yè)化生產(chǎn)的甲殼素清潔化生產(chǎn)工藝，另一方面，還能夠變廢為寶，開發(fā)具有多種營養(yǎng)價值的第三代微生態(tài)飼料添加劑。
文檔編號A23K1/00GK103113493SQ20131000625
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權日2013年1月9日
發(fā)明者李恒, 王其松, 楊生桂, 錢建瑛, 史勁松, 許正宏 申請人:揚州鴻信生物制品有限公司, 江南大學