利用酒精壓濾廢液生產(chǎn)微生物蛋白

1、課程設(shè)計(jì)利用酒精壓濾廢液生產(chǎn)微生物蛋白今有長江邊某酒精廠生產(chǎn)中產(chǎn)生了大量的酒精壓濾廢液，欲用該廢水生產(chǎn)微生物蛋白，一方面使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，另一方面增加效益，需設(shè)計(jì)一個(gè)切實(shí)可行的方案來處理發(fā)酵廢液。1. 菌種選擇相信最早使用螺旋藻作為食物的是在十六世紀(jì)墨西哥的阿茲特克人，根據(jù)荷南科爾蒂斯的士兵的描述，當(dāng)時(shí)他們從德斯科科湖采摘螺旋藻及作為薄餅售賣。阿茲特克人稱呼它為“特脆特拉脫兒”，意思是石頭的排泄物。螺旋藻于1960年代由法國科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)，但卻未有顯示作為食物之用。第一臺(tái)大型生產(chǎn)螺旋藻的機(jī)器就是于1970年代在那兒建立的。 螺旋藻在查德有著很久遠(yuǎn)的歷史，最早要追溯至九世紀(jì)的卡內(nèi)姆博爾努帝國。它

2、們今日仍然會(huì)被食用，烘干成為叫作“Dih”的薄餅，用來制作清湯之用，且會(huì)在市集上出售。螺旋藻是從像查德湖中采集的。1.1螺旋藻含豐富的蛋白質(zhì)，高達(dá)60-70%，比一般概念上的食品營養(yǎng)豐富，比大豆、牛肉、雞蛋等也高出數(shù)倍。蛋白質(zhì)是維持生命的基本元素。2.螺旋藻含豐富的胡蘿卜素，為胡蘿卜的15倍，為菠菜的40-60倍。 1.3.螺旋藻含豐富的維生素B1,B2,B5,B6,B11,B12,C,E。B族維生素種類繁多， 而且各具特殊的生理功能， 缺乏其中的任何一種都可能導(dǎo)致疾病。1.4螺旋藻含多種人體必需的微量元素，鈣、鎂、鈉、鉀、磷、碘、硒、鐵、銅、鋅等，缺鐵會(huì)導(dǎo)致貧血，缺鋅會(huì)導(dǎo)致發(fā)育不良；硒能激活

3、DNA修復(fù)酶，刺激免疫球蛋白及抗體的產(chǎn)生，捕獲自由基，降低或抵抗體內(nèi)某些金屬的毒性，抑制一些致癌物質(zhì)的致癌作用。硒還能防止高山病。 1.5.螺旋藻中所含的葉綠素A,有其獨(dú)特的造血凈血功能。螺旋藻的安全性和高消化吸收率：1980年，錢莫羅（Chamorro）博士發(fā)表了長達(dá)6萬字的研究報(bào)告，證明食用螺旋藻安全無毒，中華人民共和國衛(wèi)生部及美國食品藥品管理局（FDA）認(rèn)證螺旋藻完全無毒副作用，是最安全的保健品。螺旋藻的細(xì)胞壁很薄，厚度只有40-60m, 而且是由肽葡聚糖構(gòu)成的，極易被降解，消化吸收率達(dá)95%1.6.螺旋藻中含很高的亞麻酸，有促進(jìn)鈣吸收、提高免疫力、防止代謝紊亂和防止衰老的功能。亞麻酸是

4、前列腺素的前體，在加氧酶的作用下變?yōu)榍傲邢偎兀傲邢偎貙?duì)生殖，心血管、呼吸、消化及神經(jīng)系統(tǒng)均有作用。1.7.螺旋藻中的多糖，有抗輻射的功能，并通過增強(qiáng)機(jī)體免疫力，間接抑制癌細(xì)胞的增生。另外螺旋藻多糖能提高血漿中的SOD的活性，減少脂質(zhì)過氧化物的生成，有抗衰老的作用。 營養(yǎng)分析：螺旋藻是目前地球上人類已知的營養(yǎng)成分最豐富、均衡的生物，科學(xué)檢測表明：1克螺旋藻粉的營養(yǎng)含量相當(dāng)于1000克各種蔬菜水果營養(yǎng)的總和。螺旋藻蛋白質(zhì)含量高達(dá)65%-71%，且蛋白質(zhì)的氨基酸組成與人血蛋白相似，極易被人體吸收。螺旋藻同時(shí)富含各種維生素、微量元素、藻多糖、藻藍(lán)素、亞麻酸、類胰島素等多種生物活性物質(zhì)，這些有效成分在

5、一定的條件下有降低膽固醇、解腎毒、提高人體的免疫機(jī)能，促進(jìn)前列腺素合成、抑癌防癌、加速創(chuàng)口愈合等多種藥用和保健功能。但不能代替藥品治療疾病。每100克螺旋藻營養(yǎng)成分一般成份蛋白質(zhì)5075g碳水化合物1030g脂肪26g纖維0.51.5g碳水化合物1030g天然色素類葉綠素8001200mg類胡蘿卜素200600mg藻藍(lán)類30006000mg天然礦物質(zhì)鈣25200mg鐵15200mg鋅310mg鎂200600mg鍺24µg硒520µg天然維生素胡蘿卜素100200mg維生素B1100300µg維生素B2310mg維生素B6100300µg維生素B1

6、213µg維生素C1080mg維生素E210mg尼克酸430mg葉酸50100µg泛酸0.51.5mg其它亞麻酸0.51.6g螺旋藻多糖26g二十二碳六烯酸0.21g超氧化歧化酶活性1037.5萬單位輔酶Q10活性520萬單位螺旋藻已成為世界性保健食品，近年來又受到醫(yī)學(xué)界廣泛重視，被視為一種理想營養(yǎng)源和潛在的藥源。由此可見，螺旋藻具有相當(dāng)高的應(yīng)用價(jià)值。為在長江邊建設(shè)一利用酒精壓濾廢液生產(chǎn)螺旋藻的工廠，因?yàn)橐陂L江邊即南方用高鹽廢水養(yǎng)殖，鹽澤螺旋藻是適應(yīng)高溫、鹽水和海水生殖的藻種，所以我們選擇鹽澤螺旋藻。2.原料預(yù)處理2.1冷卻酒精廢液出來的溫度達(dá)到了100，這個(gè)溫度不論

7、是對(duì)排放環(huán)境、絮凝處理（適宜溫度40），還是后期的產(chǎn)朊假絲酵母（適合生長溫度為20-30）的發(fā)酵生產(chǎn)都是不利的，所以要將廢水通過冷凝塔降低廢水的溫度，先使其達(dá)到40進(jìn)行廢液的絮凝處理。2.2固形物、懸浮物去除及暴曬處理由于原廢液中的pH為4.1，偏酸性，不適合螺旋藻生長，而且還含有較多的固形物和懸浮物，對(duì)發(fā)酵和后期菌體分離不利，所以要對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理。處理方法是先加入石灰石或大理石來調(diào)節(jié)pH，然后離心去除沉淀物質(zhì)。使用石灰石或大理石價(jià)格低廉，充分反應(yīng)后可使溶液pH接近中性而不會(huì)過高，而且溶解部分能為螺旋藻生長提供鈣元素。pH的提高能使懸浮物凝集而沉淀下來，從而更容易離心除去。3工藝參數(shù)3.1p

8、H 如上所述，在“二、原料預(yù)處理”中的各項(xiàng)都處理完后，為保證培養(yǎng)順利進(jìn)行，添加NaOH調(diào)整pH至9.0-10.0之間，不能超過10.0。3.2水溫培養(yǎng)過程中。水溫要保持在25-30，不能超過35.所以要注意螺旋藻呼吸產(chǎn)熱、光照、天氣等生物本身和外界環(huán)境影響因素的變化，及時(shí)采取降溫或保溫措施。3.3培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)過程中可以定期或不定期打撈已經(jīng)繁殖得十分繁盛、數(shù)目較多的螺旋藻，并留下部分作為種子繼續(xù)繁殖，直到污水中的營養(yǎng)物質(zhì)幾乎消耗完或者符合排放標(biāo)準(zhǔn)為止。打撈螺旋藻的間隔時(shí)間不能超過十天。4.工藝流程上游工藝：搖瓶液體培養(yǎng)活化二級(jí)種子罐一級(jí)種子罐菌種大理石或石灰石中游工藝：薄板換熱器滅菌離心機(jī)調(diào)節(jié)池

9、廢液原料接種CO2發(fā)生器CO2發(fā)酵罐開放池循環(huán)泵螺旋藻培養(yǎng)液下游工藝：滅菌干燥洗滌離心成品藻細(xì)胞藻細(xì)胞濃縮液培養(yǎng)液圖片來自迪愛生螺旋藻生產(chǎn)流程示意圖作為人類食品添加劑時(shí)流程簡介：將購得的菌種（斜面保存）通過搖床液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)活化菌種，然后將活化后的菌種接種到種子罐中（一級(jí)、二級(jí)）擴(kuò)大培養(yǎng)使種子液中菌體的濃度達(dá)到適合接種的濃度，然后將菌種接種到前述經(jīng)過預(yù)處理后的廢液中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵條件參數(shù)按前述條件控制，待發(fā)酵進(jìn)行72小時(shí)后，廢液的COD、BOD均降低很多，此時(shí)可以收獲菌種了，再利用發(fā)酵擴(kuò)增投入開放池培養(yǎng)，獲取培養(yǎng)液，利用離心機(jī)離心獲取濃縮液，干燥后包裝。設(shè)備菌種培育設(shè)備：-20冰箱，超凈工

10、作臺(tái)一臺(tái)。種子罐：一級(jí)種子罐（夾套換熱）、二級(jí)種子罐（蛇管換熱）發(fā)酵：主發(fā)酵罐（蛇管換熱）及配套設(shè)備人工排渣碟片離心機(jī)：DHC500型干燥設(shè)備：CT-C型系列熱風(fēng)循環(huán)烘箱：蒸汽加熱50-140，最高150；常用蒸汽壓力0.02-0.8mpa(0.2-8kg/cm2)作為飼料添加劑時(shí) 所用到的設(shè)備基本和作為食品添加劑時(shí)的一樣，考慮到成本和產(chǎn)品以后的售價(jià)可以適當(dāng)?shù)母挠玫降脑O(shè)備，降低成本，可以考慮將使用成本高效率高的膜分離器該成離心機(jī)，離心機(jī)可以用噴嘴排渣碟片離心機(jī)，此離心機(jī)處理量大，效率高，可以用于細(xì)胞的濃縮，使用成本低，符合用于飼料添加劑級(jí)別的工藝流程。噴嘴排渣碟片離心機(jī)：JMLDP424型5

11、.產(chǎn)量估測根據(jù)氮元素計(jì)算，假設(shè)轉(zhuǎn)化率為10%,則預(yù)計(jì)大致產(chǎn)量為300噸6排放測量地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值（GB3838-2002） 單位：mg/LBOD5的測定用國標(biāo)HJ 505-2009稀釋和接種法，CODCr的檢測用國標(biāo)GB/T11914-1989。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)能排入長江的水應(yīng)屬于類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，所以廢水排放標(biāo)準(zhǔn)要保證COD15mg/L，BOD53mg/L。螺旋藻培養(yǎng)后，BOD和COD均大幅度降低，但是仍然未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，如終端排放廢水仍不達(dá)標(biāo)，可以用延時(shí)曝氣法處理，或者選用過氧化氫、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉等氧化劑漂白廢水。7.經(jīng)濟(jì)效益分析7.1項(xiàng)目建設(shè)投資概算表（萬元）序號(hào)建設(shè)內(nèi)

12、容單位數(shù)量單價(jià)復(fù)價(jià)備注一養(yǎng)殖基地建設(shè)1061平整土地畝1000.05 5.0不包含大棚2輸變電KW1505.03養(yǎng)殖池及大棚個(gè)801.296二設(shè)備及工藝設(shè)施450中等規(guī)模1種子罐（2）及發(fā)酵設(shè)備套13003002烘干設(shè)備套135352收藻設(shè)施套1454工藝管道及泵套1505檢驗(yàn)設(shè)施套15.05.06滅菌設(shè)備套11515三土建工程m259.01生產(chǎn)車間m244.02倉庫及附屬m25.03辦公室及附屬m210.0四規(guī)劃、設(shè)計(jì)及管理費(fèi)用15.0合計(jì)建設(shè)費(fèi)用630備注 以上設(shè)備及公益設(shè)施的報(bào)價(jià)以及養(yǎng)殖基地建設(shè)費(fèi)用等參考互聯(lián)網(wǎng)資料， 或者根據(jù)面積比例或者生產(chǎn)能力比例進(jìn)行等比例換算得來，土建工程項(xiàng)目 進(jìn)行大致估算7.2運(yùn)行費(fèi)用項(xiàng)目單價(jià)數(shù)量費(fèi)用（萬/年）用水抽取長江水，費(fèi)用忽略能源材料費(fèi)用65萬元運(yùn)費(fèi)原料就近，忽略設(shè)備折舊費(fèi)450*5%=22.5普通員工工資48000元/人15人72管理人員工資84000元/人2人16.8產(chǎn)品包裝運(yùn)輸費(fèi)11.7總計(jì)188萬元綜上所述：該項(xiàng)目首期一次性投資為630萬元，運(yùn)行費(fèi)用為188萬元，