CN101591198A - 一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，将虾仁加工中产生的大量新鲜下脚料，借助叶面肥所需的磷元素的酸性溶液来水解虾蛋白质、脑磷脂、卵磷脂及甲壳素；借助叶面肥所需的钾元素的碱性溶液来溶解虾壳上的钙盐、镁盐、锌盐及虾青素等。将上述两步工序处理得到的滤出碱液和酸液混合，即为含有植物可吸收利用的多肽、氨基酸、磷脂、壳聚糖、有机氮、磷、钾、钙、镁、锌及抑菌成分等的营养液。再用钾的碱性溶液或磷的酸性溶液来调节富含植物营养素的混合溶液至pH值5－8，则可制备得到多功能叶面肥产品。本制备方法，工艺简单，可操作性强，附加值高，并可做到绿色环保和洁净生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，尤其涉及一种借助难挥发的酸碱水解溶媒将虾废弃物全部生成叶面肥的清洁生产方法。
背景技术
长期以来，虾废弃物主要用于加工制备甲壳素，而生产甲壳素的工艺通常包括对虾壳进行盐酸浸泡脱钙，再用烧碱煮沸脱蛋白等。然而，由于脱钙、脱蛋白及清洗环节中产生大量的废酸、废碱、高氨氮废水和酸性气体(HCl)等的排放，故使加工周边地区的环境污染十分严重。甲壳素行业早已被相关环保部门列入高污染行业黑名单。当前，研究工作者最为关注的热点是虾废弃物产品附加值的提高与甲壳素生产废水的治理。
中国专利申请号为200410065453.9公开了一种“利用废弃甲壳类动物及其甲壳生产氨基酸叶面肥”的方法，将臭虾、死蟹、蝗虫、蚕蛹等在碱性条件下水解成氨基酸，甲壳在酸性条件下水解生成氨基葡萄糖盐酸盐。然而，该专利不仅以易挥发的盐酸作为水解试剂，而且以腐烂的动物尸体为原料，由于细菌的分解作用会产生腐胺(丁二胺)、尸胺(1，5-戊二胺)等剧毒气体，生产工艺及产品难以达到绿色环保和洁净生产的要求。中国专利申请号为200410024323.0公开了一种“甲壳质的环保生产及副产品的高值利用技术”的方法，虾蟹壳脱蛋白、脱钙使用10％～15％的氢氧化钾和10％～15％磷酸，得到副产品液体有机肥。但该专利是把液体有机肥作为副产物，主导产品是甲壳素。该专利使用10％～15％的氢氧化钾虽可脱除蛋白质，却难以使虾蛋白完全水解和使甲壳素脱乙酰基，因鲜虾下脚料含水量达80％左右，使得10％～15％的氢氧化钾的有效浓度约为2％，故液体有机肥中氨基酸和壳聚糖含量少；同理用10％～15％磷酸，也难以将甲壳素水解成氨基葡萄糖。上述专利采用敞开体系或高温高压生产，缺乏安全性，也难以做到洁净生产。
从现有的文献和专利来看，借助低温减压水解等全封闭循环工艺，使用难挥发的酸碱水解溶媒将虾废弃物全部用于制备叶面肥尚未见报导。
发明内容
本发明目要解决的技术关键问题是利用虾废弃物制备多功能叶面肥并实现洁净生产，且无任何副产品。
本发明利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
A.将新鲜的虾废弃物放入反应罐中；
B.按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶3～1∶12，在反应罐中加入碱性溶媒；
C.在温度为40～90℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解6～24小时；
D.将水解液经80～300目网筛或钛棒芯或超滤分离，收集碱性滤液和碱性滤渣；
E.按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶3～1∶12，在反应罐中加入酸性溶媒；
F.在温度为40～90℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流消解6～24小时；
J.将消解液经80～300目网筛或钛棒芯或超滤分离，收集酸性滤液和酸性滤渣；
H.酸性滤渣再经A～J的循环处理，直至滤渣全部生成溶液为止；
I.将碱性滤液和酸性滤液中和，用酸性溶媒或碱性溶媒调节混合液pH5～8，即为多功能叶面肥。
步骤A所述虾废弃物是指取出虾仁后产生的虾下脚料，包括虾头、虾尾、虾身壳、附肢、触角等，其含水量质量百分比为70％～88％。
步骤B所述碱性溶媒，为KOH的水溶液，其质量浓度为16％～99％(wt％)。
步骤E所述酸性溶媒，为H3PO4的水溶液，其质量浓度为16％～99％(wt％)。
步骤C和F的搅拌，采用间隙气流搅拌，采用的气体为压缩氮气或压缩空气，亦可采用机械连续搅拌。
所述之多功能叶面肥为：有机氮含量为3％～20％(wt％)；磷含量3％～20％(wt％)；钾含量3％～20％(wt％)；氨基酸总量2～12％％(wt％)；还含有植物可吸收利用的磷脂、虾红素、壳聚糖、氨基葡萄糖、钙、镁、锌、铁等营养素。其中，除N、P、K、Ca、Mg、Zn、Fe等对植物的通用作用外，叶面肥中所含的虾红素具有保护叶绿体免受紫外线的损伤，有提高光合效率的作用，而磷脂、壳聚糖、氨基葡萄糖除具有独特的营养作用外，还可起到表面活剂及生物农药的功效。
本发明的有益效果：本发明利用虾废弃物制备多功能叶面肥，是采用难挥发的酸碱水解溶媒，融合低温减压水解等全封闭循环工艺。工艺简单、安全、环保、可实现废水的零排放，解决了长期以来，虾废弃物加工废水的处理难题，同时开创了虾废弃物制备多功能叶面肥的新方法、新技术和新工艺。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶3加入99％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为40℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶3加入99％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为40℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止；
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH5.0，即为多功能叶面肥。
实施例2.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶6加入99％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为40℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶6加入99％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为40℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止；
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH8.0，即为多功能叶面肥。
实施例3.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶12加入99％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为40℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶12加入99％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为40℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止；
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH6.5，即为多功能叶面肥。
实施例4.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶6加入45％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为60℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解6小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶6加入45％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为60℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解6小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止；
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH6.5，即为多功能叶面肥。
实施例5.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶6加入16％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为90℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶6加入16％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为90℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止；
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH6.5，即为多功能叶面肥。
实施例6.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶12加入16％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为90℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶12加入16％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为90℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止；
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH8.0，即为多功能叶面肥。
实施例7.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶8加入40％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为80℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶8加入40％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为80℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解24小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止：
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH6.5.，即为多功能叶面肥。
实施例8.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶8加入50％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为80℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解12小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶6加入50％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为80℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解12小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止；
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH6.5.，即为多功能叶面肥。
实施例9.
一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，依次包括如下步骤：
1)取10kg新鲜虾加工后的虾废弃物，按虾废弃物与碱性溶媒的质量比为1∶12加入16％(wt％)氢氧化钾放入反应罐中，在温度为90℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解12小时后，减压过滤，收集碱性滤液和碱性滤渣；
2)在收集的碱性滤渣中，按碱性滤渣与酸性溶媒的质量比为1∶12加入16％(wt％)磷酸放入反应罐中，在温度为90℃，真空度为0.020～0.098MPa下减压回流水解，采用间隙气流搅拌或机械连续搅拌，水解12小时后，减压过滤，收集酸性滤液和酸性滤渣；
3)酸性滤渣按1)到2)工艺循环水解，直到加入的10kg新鲜虾加工后的虾废弃物全部生成溶液为止；
4)将上述收集的碱性溶液和酸性溶液中和，用20％的磷酸溶媒或20％氢氧化钾溶媒调节混合液至pH6.5.，即为多功能叶面肥。
Claims (4)
1.一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，其特征是依次包括如下步骤：
1)以虾废弃物为原料，采用氢氧化钾水溶液于低温减压水解条件反应，分离碱性滤渣和碱性滤液；
2)一步反应后的碱性滤渣再采用磷酸水溶液反应溶解，分离酸性滤渣和酸性滤液，酸性滤渣添加回原料中进行投料；
3)混合酸性滤液与碱性滤液，经调节pH值即制得多功能叶面肥。
2.如权利要求1所述的一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，其特征是虾废弃物是指取出虾仁后产生的虾下脚料，包括虾头、虾尾、虾身壳、附肢、触角等，其含水量质量百分比为70％～88％。pH调节及溶解工序的酸碱试剂均为磷酸与氢氧化钾，步骤1)和步骤2)可以对换，即先酸后碱处理，尾渣循环保证物料全部进入产品。
3.如权利要求1所述的一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，其特征是分离工艺可为沉降、过滤，溶解反应和分离过程都在整套减压封闭的反应罐中实现。
4.如权利要求1所述的一种利用虾废弃物制备多功能叶面肥的方法，其特征是多功能叶面肥为新型的多效叶面肥料，有机氮含量为3％～20％(wt％)；磷含量3％～20％(wt％)；钾含量3％～20％(wt％)；氨基酸总量2～12％％(wt％)；还含有植物可吸收利用的磷脂、虾红素、壳聚糖、氨基葡萄糖、钙、镁、锌、铁营养素。
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