CN102219564B - 有机钾肥及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及苹果渣综合利用制取的有机钾肥，及其制备方法，特别是生物有机酸钾叶面肥与复合肥及其生产方法。即利用苹果渣经氢氧化钾溶液加热水解，水解液中未反应的氢氧化钾用有机酸中和生成水溶性有机酸钾盐，过滤得到有机钾肥，或经复配制成生物有机酸钾叶面肥；分离的不溶性滤渣直接用作肥料使用，或经复配制成复合肥。本发明综合利用了苹果渣，生产中无废水、废液、废渣的排放。

Description

有机钾肥及其生产方法

技术领域

本发明涉及有机钾肥及其生产方法，特别是涉及苹果渣综合利用制取的生物有机酸钾叶面肥与复合肥及其生产方法。

背景技术

苹果渣的利用对于本领域普通技术人员来说是已知的。利用苹果渣制肥以及综合利用也是已知的。现有技术中苹果渣综合利用的文献报道有：

1.“苹果废渣发酵生产有机肥料的速效磷研究”是西北大学化工学院，尹涛、宋纪蓉、徐抗震、黄洁、马海霞、秦彦，研究苹果废渣接种高效微生物菌群，固态发酵生产有机肥料过程中速效磷的变化。

2.“苹果资源综合开发的技术战略与绿色循环过程”是西北大学化工学院，宋纪蓉、徐抗震、黄洁、马海霞、任莹辉、陈卫军，在多年研究的基础上提出了苹果资源综合开发的技术战略，即苹果生果提取苹果多酚。

3.“利用苹果加工下脚料生产膳食纤维的研究”是山西省晋城市食品研究所，申瑾瑜，主要研究利用苹果加工后的下脚料生产膳食纤维的工艺流程、操作要点、产品质量标准及综合利用效益。

4.“黑曲霉HG-1发酵苹果渣生产果胶酶的工艺优化及部分酶学性质”是田林茂(甘肃农业大学生命科学技术学院)、张红燕(山东鲁抗医药股份有限公司)、刘成(山东农业大学生命科学学院)、赵国虎(甘肃农业大学生命科学技术学院)、孙中涛(山东农业大学生命科学学院)，采用价格低廉的农业废弃物苹果渣为主要原料生产果胶酶，并对果胶酶的部分酶学性质进行研究。

5.“苹果渣用于造纸初探”是陕西科技大学造纸工程学院，党育红、李鸿魁、陈敦群，初步研究认为果渣可以用来造纸，为果渣的综合利用带来了美好前景。

6.“利用苹果渣生产果胶水解工艺的研究”是徐丙申(郑州经济管理干部学院环境工程系)、马英歌(河南省环境监测中心站)，水解苹果渣是生产果胶的关键步骤，该工艺的研究对综合利用苹果有现实意义。

7.“苹果渣污染根治与综合利用的体系化技术”是西北农林科技大学林学院，马惠玲、马艳萍等，阐述了苹果渣综合利用的4种体系化技术；(1)生产富蛋白饲料。(2)白兰地-发酵饲料体系。(3)果胶-缮食纤维-发酵蛋白粉体系。(4)柠檬酸-饲料蛋白体系。分析了每种体系的优势与缺点，探讨指出了苹果渣利用产业的前景及其技术发展方向。

8.“从苹果渣中提取食用纤维和果胶的研究”是陕西师范大学食品工程系，邓红、张宝善等，探讨了以苹果渣为原料采用化学方法制备食用纤维和果胶的工艺条件，通过对提取的料液比，pH值，碱液浓度，反应时间及反应温度等影响因素的研究，分别得到了提取食用纤维和果胶的最佳工艺条件。

9.“苹果渣综合利用研究”是西北农林科技大学食品科学与工程学院，李志西，阐述了苹果鲜渣和发酵苹果的营养成分和微生物组成，以及开发果渣饲料的可能性和重要意义。并就苹果渣的综合利用途径作了综述。

10.“苹果渣生产有机肥料和微生物肥料的研究”(硕士学位论文)，是西北大学，尹涛(导师：宋纪蓉)，从固体农业废弃物综合利用角度出发，以皮渣还田为思路，将苹果渣转化为环境友好的有机肥料和微生物有机肥料，解决了当前长期困扰苹果汁生产厂无法处理苹果渣的难题.在传统堆沤肥的基础上，采用固态好氧发酵，引入高效微生物菌群，能大大缩短发酵时间，并且通过对发酵条件的控制，使有机肥料肥分达到最高水平。

11.“一种利用苹果渣制备益生菌制剂的方法”发明专利，申请号：201010193472.5，申请日：2010.06.07，公开(公告)号：CN101851584A，公开(公告)日：2010.10.06；

12.“利用EM原露发酵苹果渣生产蛋白质饲料的方法”发明专利，申请号：200810017207.4，申请日：2008.01.03，公开(公告)号：CN101214006，公开(公告)日：2008.07.09；

13.“利用苹果渣发酵生产禽畜发酵饲料的方法”发明专利，申请号：200810151976.3，申请日：2008.09.28，公开(公告)号：CN101756001A，公开(公告)日：2010.06.30；

14.“一种苹果渣综合利用处理方法”发明专利，申请号：200610012396.7，申请日：2006.02.10，公开(公告)号：CN1891677，公开(公告)日：2007.01.10；

15.“一种利用苹果渣制取高纯度果胶的方法”发明专利，申请号：200610013391.6，申请日：2006.03.29，公开(公告)号：CN1844162，公开(公告)日：2006.10.11；

16.“一种利用苹果渣双菌发酵生产蛋白质饲料的方法”发明专利，申请号：03127919.8，申请日：2003.04.24，公开(公告)号：CN1470181，公开(公告)日：2004.01.28；

上述文献及技术涉及下列研究内容：

文献[1、10]报道苹果废渣发酵生产有机肥料的速效磷、速效氮的变化规律研究。

文献[2-9]报道苹果渣综合开发利用，苹果渣可发酵生产柠檬酸、制备膳食纤维和发酵生产饲料蛋白，其中以苹果渣蛋白饲料最有优势，其混合秸秆用作牛饲料，产出牛奶和牛肉，而大量的牛粪便发酵生产甲烷或氢气，提供清洁能源。发酵后的剩余物可加工成良好的有机复合肥；苹果渣用于造纸初探。

专利[11-16]分别涉及了一种苹果渣综合利用处理，得到沼渣有机肥；一种利用EM原露发酵苹果渣生产蛋白质饲料的方法；一种利用苹果渣双菌发酵生产蛋白质饲料的方法；一种利用苹果渣制取高纯度果胶的方法；一种利用苹果渣发酵生产禽畜发酵饲料的方法；一种利用苹果渣制备益生菌制剂的方法。

综上所述，文献[1、10]报道苹果废渣发酵生产有机肥料的速效磷、速效氮的变化规律研究。其它文献中报道了利用苹果渣制取活性碳，生产食用菌，苹果粉，牲畜饲料等；利用苹果渣通过固相发酵生产乙醇，微生物发酵制取柠檬酸，提取食用纤雄，通过厌氧发酵制取沼气等。

另外，我国是世界上苹果产量最大的国家之一，其中20％左右用于果汁加工，年产苹果渣约100万吨。陕西省是全国第二苹果大省，2000年苹果产量达400万吨，出产鲜苹果渣约30万吨。苹果渣主要由果皮、果核和残余果肉组成，含有可溶性糖、维生素、矿物质及纤维素等丰富的营养物质。果皮果肉占96.2％，果籽占3.1％，果梗占0.7％，苹果渣的无氮浸出物为61.5％，其中总糖15.1％，粗脂肪6.8％，粗蛋白含量6.2％。粗纤维中除了少量的果壳，果梗为木质素外，果肉、果皮多为半纤维素和纤维素。鲜苹果渣加工成苹果渣干粉、颗粒料，用作猪、牛、羊等家畜禽饲料，利用苹果渣制取活性碳，生产食用菌，通过固相发酵生产乙醇，微生物发酵制取柠檬酸，提取食用纤雄，通过等。对于本领域普通技术人员也是已知的，但是，现有技术中，大部分苹果渣均为新鲜、没有腐败的，不能使用腐败、变质的苹果渣原料。在通过厌氧发酵制取沼气时，或者在直接埋入土中发酵制肥时，尽管可以使用腐败的苹果渣原料，但发酵后，如制沼气后的残留物在作肥料使用时，其中存在着多种有害菌、以及病虫害。直接埋入土中发酵制肥时也存在病虫害的不利因素和影响。因此，导致了苹果渣综合利用时存在着上述问题，或者因处理残留废物而造成运行成本过高不能工业化，既浪费了资源又污染了环境。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种苹果渣综合利用制取的生物有机酸钾叶面肥与复合肥及其生产方法。更准确地说，本发明提供了一种切实可行的鲜苹果渣及其腐败苹果渣的综合利用的产品及其生产方法，同时，解决现有技术中难以解决的腐败苹果渣污染问题，以及有害菌问题和病虫害问题。

本发明的目的在于提供一种有机钾肥，由如下方法制得：使苹果渣原料发酵、氢氧化钾水溶液加热水解，制成生物有机酸钾水溶性有机质；过量的氢氧化钾用生物有机酸中和、过滤，得到有机钾肥。

进一步的，上述技术方案中，另外还向其中添加添加氮素制成有机钾叶面肥。

进一步的，上述技术方案中，过滤得到的滤渣可直接用作肥料，或者添加各种营养成份制成各种复合肥。

进一步的，上述技术方案中，所述营养成份包括氮素、磷素、和/或动物粪。

进一步的，上述技术方案中，加热水解温度为10-110℃，水解时间为0.1-10小时。

优选的是，加热水解温度为90-110℃，水解时间为1-2小时。

进一步的，上述技术方案中，以绝干苹果渣原料的重量计，氢氧化钾用量范围为1％-50％。

优选的是，以绝干苹果渣原料的重量计，氢氧化钾用量范围为10％-40％。

更优选的是，以绝干苹果渣原料的重量计，氢氧化钾用量范围为20％-30％。

进一步的，上述技术方案中，其中所述的生物有机酸包括羟基酸、羰基酸、酚类和/或取代的酚类。

进一步的，上述技术方案中，其中所述的氮素包括尿素和/或硝酸铵。

进一步的，上述技术方案中，其中所述尿素或硝酸铵或者其混合物的添加量以滤液重量计为1％-20％。

进一步的，上述技术方案中，其中所述的磷素包括磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾、过磷酸钙或者其混合物；所述氮素包括尿素和/或硝酸铵。

进一步的，上述技术方案中，其中所述尿素和/或硝酸铵的添加量为10％-40％，磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾或其混合物添加量为1％-20％，过磷酸钙的添加量为1％-10％。

进一步的，上述技术方案中，其中所述动物粪的添加量为10％-90％。

进一步的，上述技术方案中，有机钾肥的制备方法，包括：

利用氢氧化钾对苹果渣原料进行加热水解，制得生物有机酸钾水溶性有机质；

利用生物有机酸中和过量的氢氧化钾；

过滤得到有机钾肥。

进一步的，上述技术方案中，所述的方法，还包括向滤液中添加氮素制得有机钾叶面肥；向滤渣中添加氮素、磷素、和/或动物粪，制得复合肥。

进一步的，上述技术方案中，有机钾肥在瓜、果、蔬菜及大田作物中的应用。

具体地说，本发明利用苹果渣经发酵、氢氧化钾水溶液加热水解，制成生物有机酸钾等水溶性有机质，过量的氢氧化钾用生物有机酸中和、过滤获得有机钾肥。另外，滤液根据需要可添加各种营养成份制成各种液体复合肥。例如可以添加氮素制成有机钾叶面肥。

滤渣可直接用作肥料使用，或者添加各种营养成份制成各种复合肥；例如添加氮素、磷素、腐熟的羊粪或鸡粪混合制成固体复合肥。

其用于瓜、果、蔬菜及大田作物，抗旱、防寒，促使果实膨大，提高果实的质量和产量，使用效果良好；由于苹果渣得到了综合利用，生产中无废水、废液、废渣的排放，实现了零排放，经济效益和社会效益显著。

本发明中，所使用的苹果渣原料可以是新鲜的苹果渣，也可以使用腐败的苹果渣原料，这从根本上解决了腐败苹果渣原料不能使用或者使用中会产生有害菌问题和病虫害问题。

因此，本发明涉及一种由苹果渣制得的有机钾肥，包括：对苹果渣进行发酵、腐熟，经氢氧化钾水溶液加热水解，制成生物有机酸钾等水溶性有机质，过量的氢氧化钾用生物有机酸中和、过滤，得到有机钾肥。

优选地，向滤液中添加氮素，以便制成有机钾叶面肥。

更优选地，向滤渣中添加氮素、磷素、和/或动物粪，以制成复合肥；所述动物粪例如是腐熟的羊粪、鸡粪等。

加热水解温度对于本领域普通技术人员来说，可在较大范围内选择。但温度太低会延长水解时间，使生产能力下降；另一方面，如温度太高的话，可能会使水解物炭化或焦化，导致最终产品的质量不均一。因此，水解温度范围优选为10-110℃，更优选为90-110℃。水解时间优选从0.1-10小时，更优选从1-2小时。

氢氧化钾水溶液的用量对于本领域普通技术人员来说是已知的，只要能够使苹果渣原料完全水解。但其用量相对于绝干苹果渣原料的用量太少，会造成水解不充分；用量太高，会造成水解速度过快，因此，以绝干原料的重量计，优选的氢氧化钾用量范围为1％-50％，优选为10％-40％，更优选为20％-30％。

所述的生物有机酸包括羟基酸、羰基酸、酚类和/或取代的酚类。例如，柠檬酸，乙酰丙酸等，其选择对于本领域普通技术人员来说无需创造性劳动。

滤液可以添加氮素制成生物有机酸钾叶面肥，所述的氮素优选包括尿素和/或硝酸铵等植物所需的水溶性营养成分。

根据叶面肥的特性，应当对添加物的用量进行控制，这对于本领域普通技术人员来说无需创造性劳动。然而，其添加量太多或太少均会对最终产品的质量造成影响。因此，尿素或硝酸铵或者其混合物的添加量以滤液重量计优选为1％-20％。

滤渣可以添加氮素、磷素或动物粪，例如腐熟的羊粪、鸡粪，制成复合肥。所述的氮素包括尿素和/或硝酸铵等植物所需的营养成分。所述的磷素包括磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾、过磷酸钙或者其混合物，所述的动物粪包括腐熟的羊粪、鸡粪或者其混合物等植物所需的营养成分。

根据复合肥的特性，应当对添加物的用量进行控制，这对于本领域普通技术人员来说无需创造性劳动。然而，其添加量太多或太少均会对最终产品的质量造成影响。因此，尿素和/或硝酸铵的添加量优选为10％-40％。磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾或其混合物添加量优选为1％-20％。过磷酸钙的添加量优选为1％-10％。腐熟的羊粪或鸡粪或其混合物添加量为10％-90％，优选为20％-60％。

本发明的有益效果在于：充分利用了腐败、变质的苹果渣，从而极大的提高了苹果渣的综合利用效率，同时也避免了苹果渣埋入土中带来病虫害等隐患，降低了运行成本，可工业化生产，既节省了资源又保护了环境。

具体实施方式

实施例1

在1m3搪玻璃反应釜中，加入苹果渣、20％的氢氧化钾溶液，在100-110℃加热水解2小时，水解液中过量的氢氧化钾用柠檬酸中和、过滤，滤液(生物有机酸钾等水溶性有机质)再加15％(以滤液重量计)尿素且溶解混匀制成生物有机酸钾叶面肥；滤渣加入(以滤渣重量计)20％尿素、10％磷酸二氢钾、10％过磷酸钙、60％腐熟的羊粪或鸡粪或其混合物，混合均匀制成复合肥。

所制得的有机酸钾叶面肥的各项性能、质量指标如下：

从1-6号行业指标看，所制得的有机酸钾叶面肥均符合行业标准。从7-11号国家标准看，各项有害物的指标均大大低于国家标准。

实施例2

在1m³搪玻璃反应釜中，加入苹果渣、30％的氢氧化钾溶液，在90-100℃加热水解1小时，水解液中过量的氢氧化钾用乙酰丙酸中和、过滤，滤液(生物有机酸钾等水溶性有机质)再加10％(以滤液重量计)硝酸铵且溶解混匀制成生物有机酸钾叶面肥；滤渣加(以滤渣重量计)30％尿素、20％磷酸氢二钾、5％过磷酸钙、45％腐熟的羊粪或鸡粪或其混合物，混合均匀制成复合肥。

所制得的有机酸钾叶面肥的各项性能、质量指标如下：

从1-6号行业指标看，所制得的有机酸钾叶面肥均符合行业标准。从7-11号国家标准看，各项有害物的指标均大大低于国家标准。

实施例3

在1m³搪玻璃反应釜中，加入苹果渣、1％的氢氧化钾溶液，在90-110℃加热水解5小时，水解液中过量的氢氧化钾用乙酰丙酸中和、过滤，滤液(生物有机酸钾等水溶性有机质)再加(以滤液重量计)12％尿素和硝酸铵1∶1的混合物且溶解混匀制成生物有机酸钾叶面肥；滤渣加(以滤渣重量计)10％尿素、5％磷酸三钾、5％过磷酸钙、80％腐熟的羊粪或鸡粪或其混合物，混合均匀制成复合肥。

所制得的有机酸钾叶面肥的各项性能、质量指标如下：

从1-6号行业指标看，所制得的有机酸钾叶面肥均符合行业标准。从7-11号国家标准看，各项有害物的指标均大大低于国家标准。

实施例4

在1m³搪玻璃反应釜中，加入苹果渣、10％的氢氧化钾溶液，在1030℃加热水解10小时，水解液中过量的氢氧化钾用柠檬酸和乙酰丙酸酸中和、过滤，滤液(生物有机酸钾等水溶性有机质)再加(以滤液重量计)16％尿素且溶解混匀制成生物有机酸钾叶面肥；滤渣加(以滤渣重量计)15％尿素、磷酸二氢钾和磷酸氢二钾1∶1的混合物10％、过磷酸钙5％、腐熟的羊粪或鸡粪或其混合物70％，混合均匀制成复合肥。

所制得的有机酸钾叶面肥的各项性能、质量指标如下：

从1-6号行业指标看，所制得的有机酸钾叶面肥均符合行业标准。从7-11号国家标准看，各项有害物的指标均大大低于国家标准。

上述制得的生物有机酸钾叶面肥与复合肥，含有氮、磷、钾及有机质等营养元素，还含有多种植物需要的微量元素。用于瓜、果、蔬菜及大田作物时，具有抗旱、防寒，促使果实膨大的作用，提高果实的品质和产量；苹果渣得到了综合利用，生产中无废水、废液、废渣的排放。

另外，本发明所制得的的生物有机酸钾叶面肥与复合肥的各项指标均符合国家标准。

本发明中所使用的百分比均为重量百分比。本发明的所给出的具体实施方式仅为举例性的。在不违背本发明的精神下，本领域普通技术人员对本发明作出的改进或变更均落在本发明的范围。本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。

Claims (18)

1.一种有机钾肥，由如下方法制得：使苹果渣原料发酵、氢氧化钾水溶液加热水解，制成生物有机酸钾水溶性有机质；过量的氢氧化钾用生物有机酸中和、过滤，得到有机钾肥。

2.如权利要求1所述的有机钾肥，另外还向其中添加氮素制成有机钾叶面肥。

3.如权利要求1或2所述的有机钾肥，过滤得到的滤渣可直接用作肥料，或者添加各种营养成份制成各种复合肥。

4.如权利要求3所述的有机钾肥，所述营养成份包括氮素、磷素、和/或动物粪。

5.如权利要求1或4所述的有机钾肥，加热水解温度为10-110℃，水解时间为0.1-10小时。

6.如权利要求5所述的有机钾肥，加热水解温度为90-110℃，水解时间为1-2小时。

7.如权利要求1所述的有机钾肥，以绝干苹果渣原料的重量计，氢氧化钾用量范围为1％-50％。

8.如权利要求7所述的有机钾肥，以绝干苹果渣原料的重量计，氢氧化钾用量范围为10％-40％。

9.如权利要求8所述的有机钾肥，以绝干苹果渣原料的重量计，氢氧化钾用量范围为20％-30％。

10.如权利要求1所述的有机钾肥，其中所述的生物有机酸包括羟基酸、羰基酸、酚类和/或取代的酚类。

11.如权利要求2所述的有机钾肥，其中所述的氮素包括尿素和/或硝酸铵。

12.如权利要求11所述的有机钾肥，其中所述尿素或硝酸铵或者其混合物的添加量以滤液重量计为1％-20％。

13.如权利要求4所述的有机钾肥，其中所述的磷素包括磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾、过磷酸钙或者其混合物；所述氮素包括尿素和/或硝酸铵。

14.如权利要求13所述的有机钾肥，其中所述尿素和/或硝酸铵的添加量为10％-40％，磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾或其混合物添加量为1％-20％，过磷酸钙的添加量为1％-10％。

15.如权利要求4所述的有机钾肥，其中所述动物粪的添加量为10％-90％。

16.一种有机钾肥的制备方法，包括：

利用氢氧化钾对苹果渣原料进行加热水解，制得生物有机酸钾水溶性有机质；

利用生物有机酸中和过量的氢氧化钾；

过滤得到有机钾肥。

17.如权利要求16所述的方法，还包括向滤液中添加氮素制得有机钾叶面肥；向滤渣中添加氮素、磷素、和/或动物粪，制得复合肥。

18.如权利要求1-15的有机钾肥在瓜、果、蔬菜及大田作物中的应用。