糖蜜谷氨酸废水提取有价资源的研究

摘要

甘蔗糖蜜谷氨酸废液是一种高浓度有机废水，此类废水中含有大量的蛋白、核酸、色素和氨基酸等有机物，这些都是废水COD的主要来源。如能将这些有机物质加以回收利用，使之成为较高附加值的产品，不仅可以降低此类废液对环境危害，这对于提高糖蜜味精废水的综合利用效率和效益，减少环境污染，实现甘蔗糖业的可持续发展具有重要的意义。本课题从废水资源化角度出发，研究治理糖蜜谷氨酸废水的新思路，回收废水中的核酸、色素和氨基酸等有价物质，为糖蜜谷氨酸废水资源化提供理论依据。本课题研究的主要内容及结果归纳如下：
　　 1.首先采用各种方法测定了谷氨酸废水中的主要成分及其含量，经分析该废水CODcr为3.54×105mg/L，BODs为1.05×105 mg/L，密度为1.12164g/mL，pH为3.01，粗蛋白含量为23%，氨基酸量为7.75%，总固体368.65g/L，悬浮物为11.434g/L，灰分为0.7012g/L。
　　 2.离心法回收废水中的菌体蛋白，确定菌体蛋白离心工艺条件：离心时间9min，转速5000 r/min，在此条件下菌体蛋白回收率高达2.83%。
　　 3.以提取出来的菌体蛋白为原料，采用盐法、食盐与超声波协同法，通过单因素实验及正交实验来确定RNA提取工艺。通过单因素实验、正交实验及方差分析得出食盐法提取RNA的最佳工艺条件为：抽提温度90℃，氯化钠浓度8%，抽提时间5小时，菌体浓度10%。(2)通过单因素实验及正交实验得出食盐与超声波协同法提取RNA的最佳工艺条件为：超声强度200W，超声时间40min，氯化钠浓度4.5%。
　　 4.采用DM11、SD300、AB-8等大孔树脂吸附精制技术提取糖蜜谷氨酸废水中的色素，建立了大孔树脂的静态吸附、静态解析、动态吸附实验方法，筛选出DM11树脂作为提取糖蜜谷氨酸废水中色素的最佳树脂。通过静态吸附试验得出结论，温度对吸附效果有明显影响，选取pH=4作为吸附时的pH；通过静态解析实验确定，乙醇是最好的解析剂，解析剂乙醇浓度在60%、pH=8解析效果最好，解析率达到80%；通过动态试验得出结论，5mL/min作为上样流速效果最佳；4mL/min时的速度树脂洗脱效果较好。
　　 5.从糖蜜谷氨酸废液中提取得到的色素样品具有焦香味，用水稀释后所得溶液澄清，色率为40000(EBC单位)，红色指数为5.22，pH值为4.96，该色素样品耐光照，耐热，但耐酸碱性差，氧化剂和还原剂对色素都有影响，色素样品含有与单倍焦糖色素相似的官能团，而且还含有含羰基的化合物。
　　 6.探索了乳状液膜分离法用于谷氨酸废水中氨基酸的富集，在确定液膜体系的主要组成后，研究了不同载体、载体用量、表面活性剂用量、液体石蜡用量、膜内相浓度、乳水比6个单因素对乳状液膜富集氨基酸效果的影响。当废水中的氨基酸总量为2.6g/L时，较佳的乳状液膜体系是：油膜相载体P204用量为5%、表面活性剂Span-80用量6%、膜增强剂石蜡用量5%；内水相为2mol/L硫酸溶液；乳水比1:5。在此条件下谷氨酸废水中氨基酸萃取率高达80%，达到了分离富集的目的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文的选题背景

1.2 糖蜜谷氨酸废水概述

1.2.1 糖蜜谷氨酸废水特点

1.2.2 谷氨酸菌体蛋白及其提取技术

1.2.3 谷氨酸菌体蛋白的应用

1.3 RNA概况

1.3.1 RNA结构及理化性质

1.3.2 RNA提取方法

1.3.3 RNA应用

1.4 色素的研究状况

1.4.1 糖蜜谷氨酸废水中的色素

1.4.2 色素提取工艺

1.4.3 焦糖色素在食品工业中的应用

1.5 氨基酸研究概况

1.5.1 氨基酸的性质

1.5.2 氨基酸的应用

1.5.3 氨基酸常见的分离纯化方法

1.5.4 液膜法萃取氨基酸的机理及现状

1.6 课题的研究目的和意义

1.6.1 选题目的

1.6.2 选题意义

1.7 课题研究的内容

第二章 糖蜜谷氨酸废水成份分析测定

2.1 引言

2.2 实验材料与方法

2.2.1 材料

2.2.2 主要试剂

2.2.3 主要仪器

2.3 试验方法及步骤

2.3.1 糖蜜味精废液pH值测定

2.3.2 糖蜜味精废水密度测定

2.3.3 氨基氮的测定

2.3.4 粗脂肪测定

2.3.5 还原糖测定

23.6 糖蜜味精废液总固体测定

2.3.7 悬浮物含量的测定

2.3.8 总灰分的测定

2.3.9 CODcr值测定

2.3.10 BODs值的测定

2.3.11 粗蛋白的测定

2.3.12 常规金属的测定

2.3.13 氨基酸的测定

2.4 实验结果与讨论

2.4.1 糖蜜谷氨酸废水pH

2.4.2 糖蜜谷氨酸废水密度

2.4.3 糖蜜谷氨酸废水氨基氮的测定结果

2.4.4 糖蜜谷氨酸废水粗脂肪的测定结果

2.4.5 糖蜜谷氨酸废水还原糖的测定结果

2.4.6 糖蜜谷氨酸废水总固体的测定结果

2.4.7 糖蜜谷氨酸废水悬浮物的测定结果

2.4.8 糖蜜谷氨酸废水灰分的测定结果

2.5 本章小结

第三章 糖蜜谷氨酸废水提取RNA工艺的研究

3.1 引言

3.2 实验材料与仪器设备

3.2.1 材料

3.2.2 主要试剂

3.2.3 主要仪器

3.3 试验方法

3.3.1 菌体蛋白回收

3.3.2 菌泥含水量

3.3.3 菌泥RNA含量

3.3.4 菌体蛋白的预处理

3.3.5 上清液中RNA测定

3.3.6 RNA纯度的测定

3.4 实验内容

3.4.1 离心法回收菌体蛋白工艺条件确定

3.4.2 食盐法提取RNA的研究

3.4.3 超声波与食盐协同法提取谷氨酸废水中RNA的研究

3.5 实验结果与结论

3.5.1 离心法提取菌体蛋白工艺条件

3.5.2 盐法提取RNA的单因素实验结果

3.5.3 盐法提取RNA的正交实验结果

3.5.4 超声波与食盐协同法提取谷氨酸废水中RNA的研究

3.5.5 超声波与食盐协同法提取谷氨酸废水中RNA的正交试验结果

3.6 RNA样品鉴定

3.7 本章小结

第四章 大孔树脂提取谷氨酸废水中焦糖色素工艺条件探索

4.1 引言

4.2 实验材料与仪器设备

4.2.1 材料

4.2.2 主要试剂

4.2.3 主要设备

4.3 实验内容

4.3.1 树脂筛选

4.3.2 静态试验

4.3.3 动态试验

4.3.4 大孔树脂再生

4.3.5 色素回收率计算

4.4 实验结果与分析

4.4.1 树脂筛选实验结果

4.4.2 静态试验结果

4.4.3 动态试验结果

4.4.4 大孔树脂再生实验结果

4.4.4 色素回收率

4.5 本章小结

第五章 色素稳定性实验及其品质分析预测定

5.1 引言

5.2 实验材料与设备

5.2.1 原料与试剂

5.2.2 仪器与设备

5.2 实验内容

5.2.1 色素的品质分析与测定

5.2.2 色素稳定性试验

5.3 结果与分析

5.3.1 色素的品质分析与测定结果

5.3.2 色素稳定性实验结果

5.5 本章小结

第六章 液膜法富集糖蜜谷氨酸废水中氨基酸初步探索研究

6.1 引言

6.2 试验原料和试剂

6.2.1 实验材料

6.2.2 主要试剂

6.2.3 主要仪器

6.3 试验装置及实验操作

6.3.1 试验装置及操作步骤

6.3.2 液膜体系组成的确定

6.3.3 液膜法富集废水中氨基酸的机理

6.4 分析项目及测定方法

6.4.1 氨基酸分析方法

6.4.2 氨基酸萃取率计算

6.5 液膜法提取谷氨酸废水中氨基酸反应条件的单因素试验

6.5.1 不同载体对氨基酸提取的影响

6.5.2 D2EHPA浓度对氨基酸提取的影响

6.5.3 Span-80浓度对氨基酸提取的影响

6.5.4 石蜡浓度对氨基酸提取的影响

6.5.5 内相H2SO4浓度的影响

6.5.6 乳水比对氨基酸提取的影响

6.6 实验结果与结论

6.6.1 不同载体对氨基酸提取的影响

6.6.2 D2EHPA浓度对氨基酸提取的影响

6.6.3 Span-80浓度对氨基酸提取的影响

6.6.4 石蜡浓度对氨基酸提取的影响

6.6.5 内相H2SO4浓度的影响

6.6.6 乳水比对氨基酸提取的影响

6.7 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.1.1 谷氨酸废水中各种成分以及含量

7.1.2 谷氨酸菌体提取RNA的研究

7.1.3 大孔树脂提取味精废水焦糖色素工艺条件的探索

7.1.4 色素品质分析预测定及其稳定性实验

7.1.5 液膜法富集糖蜜废水中氨基酸的研究

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

致谢

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