一种提高含孢子体抗生素药渣厌氧发酵效率的方法
成果类型:: 新技术
发布时间: 2022-11-06 20:19:06
本发明公开了一种提高含孢子体抗生素药渣厌氧发酵效率的方法,其包括厌氧发酵步骤,在所述厌氧发酵步骤之前还包括对所述含孢子体抗生素药渣进行培养的步骤。以头孢菌素C药渣为例,增加培养步骤后,沼气产率提高50%以上,该方法还可以结合超声、微波、热碱等进行预处理,沼气产率也提高50%以上。本发明的实现,不仅可以解决大量抗生素药渣再利用和环境污染问题,而且对促进抗生素制药业可持续发展、保护生态环境具有重要意义,有着切实的经济、社会效益和广阔的应用前景。
针对以上技术现状,本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效提高含孢子体 抗生素药渣特别是头孢菌素 C药渣水解效率和厌氧发酵水平的方法。本发明采用的技术方案: 一种提高含孢子体抗生素药渣产沼气率的方法,包括厌氧发酵步骤,在所述厌氧发酵 步骤之前还包括对所述含孢子体抗生素药渣进行培养的步骤。 优选地,所述含孢子体抗生素药渣为头孢菌素 C药渣。 优选地,对所述含孢子体抗生素药渣进行培养所使用的培养基为质量浓度 〇· 1-1. 0%的葡萄糖水溶液,pH值为7. 0-7. 5。
本发明将头孢菌素C药渣培养后再进行厌氧发酵,可有效提高药渣水解效率和沼气产量,与直接药渣厌氧发酵相比,可提高沼气产量50%以上。其次,本发明采用的头孢菌素C药渣培养基配制方法简单、方便,原料来源广泛、价格便宜。第三,该技术可以与超声、微波或热碱等预处理技术相结合,显著缩短超声或微波等处理时间,降低能耗,提高水解效率和沼气产气量。第四,该技术工程实施简单,在厌氧发酵罐前,直接添加一个培养罐,既可以做预处理罐,又可做原料储备罐。第五,该技术除用于头孢菌素C药渣外,对主要成分为孢子的有机废弃物或废水均有效。因此,本发明的实现,不仅可以解决大量头孢菌素C药渣再利用和环境污染问题,而且对促进抗生素制药业可持续发展、保护生态环境具有重要意义,有着切实的经济、社会效益和广阔的应用前景。
河北省科学院成立于1978年,是河北省政府直属的综合性自然科学研究与技术开发机构,全院占地13.8万m2,建筑面积8.3万m2,总资产1.76亿元,固定资产1.29亿元。院机关设有8个处室,下辖地理科学研究所、应用数学研究所、生物研究所、能源研究所、自动化研究所、激光研究所、微生物研究所和机电一体化中试基地(机电研究所)等8个研究开发单位。全院共有职工700余人,专业技术人员530余人,高级职称人员170余人,博士31人,硕士98人,博士生导师14人,硕士生导师18人,享受国务院特殊津贴专家2人,享受河北省政府特殊津贴专家10人,河北省“百人计划”(省政府特聘专家)2人,入选河北省“三三三人才工程”第二层次人选15人、第三层次人选41人。 近年来,省科学院先后承担了“863”、“973”等国家、省部级重点项目和基金课题430余项,取得各类科研成果 1480余项,获省部级以上奖励697项,授权发明专利100项、软件著作权85项
我国是世界上最大的抗生素原料药生产与出口国,生产1吨抗生素约产生8~10 吨湿菌渣,因此抗生素药渣年排放达上百万吨,抗生素药渣中残留的培养基、抗生素母体及 其降解物对生态环境和人类健康存在着潜在危害性,国家已经将抗生素药渣明确列为危险 废物,禁止用于饲料和肥料。在目前政策认可的处置方式主要是焚烧,1吨药渣焚烧约需2000多元。受处置成本和焚烧设施能力等因素制约,此方式难以实施。
头孢菌素类抗生素是目前广泛应用于临床的一类高效、低毒的重要抗生素之一, 在我国其产量占世界的80%以上,大量药渣的产生及后处理问题已经成为环保和制药企业 亟待解决的难题。厌氧发酵技术是当前有机废弃物无害化、资源化、能源化处理的一种有效 途径。虽然部分制药企业率先开展对药渣的厌氧发酵处理,并取得了阶段性成果,但存在很 多问题,其中关键问题之一就是头孢菌素药渣主要成分不是菌丝体,而是真菌分化的孢子 体,极难破壁处理,导致头孢菌素药渣厌氧发酵有机负荷低,系统运行不稳定,处理能力与 产生量严重不匹配,远不能满足处理需求。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详述,但不作为对本发明保护范围 的限定。
[0015] 实施例1 厌氧发酵产沼气试验:采用250 mL厌氧瓶,全混式厌氧发酵工艺,设2个处理: 处理一:头孢菌素 C药渣不经过任何处理为原料,作为对照; 处理二:以培养10小时的头孢菌素 C药渣为原料(培养基为0. 3%的葡萄糖水溶液,pH 值7. 0-7. 2,药渣接入量为50% (v/v ),培养温度35 ± 2 °C )。
[0016] 有机负荷TS为2%,(TS又称干物质浓度,指将一定量的发酵料液放置在100-105 °c烘箱内,烘干至恒重,烘干物质占总重的百分比),以正常发酵沼气池中的沼液为接种物, 接种量20-30%(体积比),发酵温度:中温(35±2)°C,发酵时间50 d,每个处理作5个平行。 具体结果见下表1,头孢菌素 C药渣培养后沼气产气率是411.8 mL/g TS,是对照沼气产气 率的2. 03倍,两个处理间甲烷平均含量没有显著差异。
[0017] 表1沼气产气情况
注:同项数据后相同小写字母表示在5?水平上无显著差舁。