CN103694020A - 紫茎泽兰综合利用工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一套紫茎泽兰综合开发利用的新工艺，属于林业生物技术领域。该工艺是通过粉筛、乙醇浸提、水浸提、发酵、炭化、浓缩等措施将紫茎泽兰分别制备成有机肥、活性炭、生物农药、育苗基质、保鲜剂和可降解花盆。本发明工艺具有经济、实用、环保的特点，产品类型多样，可根据市场变化情况调整各类产品的生产量，尤其适合紫茎泽兰的大规模综合开发，可在我国的西南地区发挥重要的生态效益和经济效益。

Description

紫茎泽兰综合利用工艺

技术领域

本发明涉及一套紫茎泽兰综合开发利用的新工艺，属于林业生物技术领域。

背景技术

紫茎泽兰（Ageratinaadenophora）为菊科多年生草本或亚灌木，原产中、南美洲的墨西哥至哥斯达黎加一带。在20世纪40年代由缅甸传入云南省临沧地区最南部的沧源、耿马等县，现已在西南地区的云南、贵州、四川、广西、重庆、湖北、西藏等省区广泛分布，并随西南风向东、北蔓延。到2012年，西南地区80%面积的土地都有紫茎泽兰分布，仅云南省的分布面积就达250多万公顷。由于紫茎泽兰的繁殖能力、对环境的适应能力极强，在干旱贫瘠的荒坡隙地、墙头、岩坎、石缝均能生长，扩散速度约为60千米/年。然而紫茎泽兰具有较强的毒性，所到之处寸草不生，牛羊中毒，严重破坏植被群落结构，影响生态环境、园林景观及农业生产，被称为植物界里的“杀手”、“头号入侵植物”。

开展紫茎泽兰的综合利用，可在一定程度上控制其野生资源的肆意蔓延，减轻紫茎泽兰对生态环境的破坏程度，而且还可以实现变恶为宝，发挥较大的经济效益和生态效益。

截至目前，相关的紫茎泽兰开发利用的专利技术在实际生产中得到广泛应用的还十分少见，因此，如何调控紫茎泽兰综合利用的工艺，从而发挥最大的经济和生态效益，是当前亟待解决的问题。通过多年的生产与实践，我们发现紫茎泽兰在综合利用过程中存在如下困难：（1）紫茎泽兰的资源虽多，但主要分布于交通不便的大山之中，收集难度较大，运输也不方便，从而使得紫茎泽兰运达工厂时的新鲜度下降，叶片中的绿原酸含量也明显降低。因此，在紫茎泽兰综合利用中，从叶片中提取绿原酸的难度较大。（2）紫茎泽兰茎杆、枝叶的木质化程度差别较大，若需要粉碎至长度小于0.5cm的碎末，须经过2-4次粉碎，且经1次粉碎就能达到要求的木质化程度较低的枝叶会经过不必要的1-3次粉碎，成本较高。因此，实际生产中，可在粗粉碎之后，分筛成不同尺寸的碎料，然后根据碎料的不同尺寸和材质，制作出相应的产品，从而降低粉碎能耗。（3）紫茎泽兰制作的各类产品中，不同产品的生产成本和销售市场差异较大。因此，实际生产中，需要根据市场规律来确定紫茎泽兰开发的产品类型及工艺。

本发明在多年的生产实践基础上，以“头号入侵植物”——紫茎泽兰为主要原料，总结出了一套紫茎泽兰综合开发利用的新工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种紫茎泽兰综合利用工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：紫茎泽兰综合利用工艺，包括如下步骤：

a、将采收的紫茎泽兰地上新鲜植株进行粉筛，得到碎末长度为2cm以下和2cm以上的两种原料；

b、将步骤a得到的两种原料分别放入浸提池，首先采用按重量计含乙醇75～90%、含尿素或硫代尿素0.05～0.20%的浸提液浸提1～2天，过滤后，采用自来水继续浸提1～2天，然后将两种原料的浸提液分别混合得到乙醇浸提液和水提液；

c、将步骤b中两种原料浸提之后得到的滤渣分别放置，其中碎末长度为2cm以下的滤渣加入滤渣重量0.1～0.5%的氧化钙，充分混匀，然后使混合物料的温度上升至30～35℃，待用；碎末长度为2cm以上的滤渣自然干燥5～10天后，待用；

d、取步骤b制得的乙醇浸提液减压蒸馏至乙醇含量为30～50%，制成熏蒸型保鲜剂；取乙醇浸提液和水提液按重量比4～6︰5的比例混合，减压蒸馏至乙醇和水的含量为30～50%的浓缩液；取取乙醇浸提液和水提液按重量比2～5︰5的比例混合，经冷冻减压干燥处理得到粉状物料；

e、取步骤d得到的浓缩液分别用于制备水剂型生物农药和乳剂型生物农药；

f、取步骤d得到的粉状物料用于制备可湿性粉剂型生物农药；

g、将步骤c处理后的长度2cm以下的滤渣与草炭按重量比2︰3～5的比例混合，并添加滤渣和草炭总重量1～2%的尿素，然后利用高温微生物菌种进行发酵；将发酵之后的腐熟物料进行分筛，长度0.5cm以下的腐熟物料制备成生物有机肥；长度0.5～1cm的腐熟物料制备成育苗基质；长度1～2cm的腐熟物料制备成可降解花盆；

h、将步骤c处理后的长度2cm的滤渣进行炭化，制得活性炭；

i、取步骤d制得的粉状物料与步骤h制得的活性炭按重量比8～15︰1的比例混合，制成保鲜剂；

j、取步骤g中制得的生物有机肥和步骤h中制得的活性炭按重量比3～6︰1的比例混合，制成富含生物炭的生物有机肥。

其中，上述方法步骤g中将长度1～2cm的腐熟物料制备成可降解花盆的步骤为：将腐熟物料粉碎至10～15目的粉末，然后与粘土按重量比3～5︰1的比例混合，在120±10℃温度下加热灌模而成；当花盆降解破碎后直接作为有机肥利用。

其中，上述方法步骤e中，所述水剂型生物农药为浓缩液与浓缩液重量5%的稳定剂混合而成。

其中，上述方法步骤e中，所述乳剂型生物农药为浓缩液与浓缩液重量5～15%的液体农乳500号混合而成。

其中，上述方法步骤f中，所述可湿性粉剂型生物农药为粉状物料与粉状物料重量5～15%的固体农乳500号混合而成。

其中，上述方法步骤g中，所述发酵的方法为：将混合原料堆于宽3m、高1.5米的长条状发酵槽内，加入混合原料质量1/10000的Rw促腐剂，并加水混匀，使混合物料的含水量为55～60%，维持发酵的温度处于60～70℃15～20天，然后将发酵物料自然干燥，得到腐熟物料。

其中，上述方法中，所述育苗基质是将所筛选的长度0.5～1cm的腐熟物料与煤渣粉按重量比3～5︰1的比例混合而成。

其中，上述方法步骤h中，炭化制得活性炭的步骤为：将滤渣送入炭化炉炭化，炭化炉反应器的升温速率为5～10℃/min，在炭化温度为400～600℃条件下炭化1～3小时，炭化过程产生的可燃性气体在炭化炉内燃烧；然后进行活化，活化剂采用10%的氢氧化钾溶液；在活化炉中通入1.0L/min的氮气，升温速率为5～10℃/min，温度升至600～800℃时保温30～60分钟，冷却后得活性炭。

其中，上述方法步骤i中，将粉状原料与活性炭混合之后，还与粉状原料重量40～50%的100～200目的铁粉、1-3%的15～20目的生石灰、0.5～3%的食盐、10～20%的10～15目的煤渣混合，制成具有脱水、杀菌和脱氧功能的保鲜剂。

本发明的有益效果是：（1）工艺流程无废水和废渣产生，安全环保；（2）根据紫茎泽兰粗粉碎之后，碎料的不同尺寸与材质，生产出不同产品，使紫茎泽兰植株得到充分利用，相对生产成本较低，产品质量较高；（3）产品类型多样，并可根据市场变化情况调整各类产品的生产量，非常适合进行大规模生产，可在我国西南地区发挥巨大的生态效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明其中一种实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明紫茎泽兰综合利用工艺，包括如下步骤：

a、将采收的紫茎泽兰地上新鲜植株进行粉筛，得到碎末长度为2cm以下和2cm以上的两种原料；

b、将步骤a得到的两种原料分别放入浸提池，首先采用按重量计含乙醇75～90%、含尿素或硫代尿素0.05～0.20%的浸提液浸提1～2天，过滤后，采用自来水继续浸提1～2天，然后将两种原料的浸提液分别混合得到乙醇浸提液和水提液；

c、将步骤b中两种原料浸提之后得到的滤渣分别放置，其中碎末长度为2cm以下的滤渣加入滤渣重量0.1～0.5%的氧化钙，充分混匀，然后使混合物料的温度上升至30～35℃，待用；碎末长度为2cm以上的滤渣自然干燥5～10天后，待用；

d、取步骤b制得的乙醇浸提液减压蒸馏至乙醇含量为30～50%，制成熏蒸型保鲜剂；取乙醇浸提液和水提液按重量比4～6︰5的比例混合，减压蒸馏至乙醇和水的含量为30～50%的浓缩液；取取乙醇浸提液和水提液按重量比2～5︰5的比例混合，经冷冻减压干燥处理得到粉状物料；

e、取步骤d得到的浓缩液分别用于制备水剂型生物农药和乳剂型生物农药；

f、取步骤d得到的粉状物料用于制备可湿性粉剂型生物农药；

g、将步骤c处理后的长度2cm以下的滤渣与草炭按重量比2︰3～5的比例混合，并添加滤渣和草炭总重量1～2%的尿素，然后利用高温微生物菌种进行发酵；将发酵之后的腐熟物料进行分筛，长度0.5cm以下的腐熟物料制备成生物有机肥；长度0.5～1cm的腐熟物料制备成育苗基质；长度1～2cm的腐熟物料制备成可降解花盆；

h、将步骤c处理后的长度2cm的滤渣进行炭化，制得活性炭；

i、取步骤d制得的粉状物料与步骤h制得的活性炭按重量比8～15︰1的比例混合，制成保鲜剂；

j、取步骤g中制得的生物有机肥和步骤h中制得的活性炭按重量比3～6︰1的比例混合，制成富含生物炭的生物有机肥。

具体的，在步骤a中，粉筛是指粉碎和筛选，可采用粉筛机DYFS1.7*560来完成。

具体的，在步骤b中，采用乙醇重量比含量为75-90%、尿素或硫代尿素重量比含量为0.05-0.20%的浸提液浸提，是为了充分提取紫茎泽兰组织中的黄酮类有效成份，如羟基泽兰酮等。其中，提取液中添加重量比含量为0.05-0.20%的尿素或硫代尿素，其作用是为了破坏紫茎泽兰组织的细胞膜，增加细胞膜的透性，从而提高浸提液的浸提效率。提取液中添加重量比含量为0.05-0.20%的尿素或硫代尿素的有益效果是：与不添加0.05-0.20%的尿素或硫代尿素的提取效果相比，浸提24小时的提取液中，浸膏、干粉得率分别可高出3-12%和4-15%。乙醇浸提之后采用水浸提，是为了浸提部分活性成份，并脱洗滤渣之后的残余乙醇，以防乙醇影响后期的发酵效果。

具体的，步骤c中，在碎末长度为2cm以下的滤渣加入重量比为0.1-0.5%的氧化钙，起到的主要作用是：（1）使混合物料的温度上升至30-35℃，更有利于发酵初期高温微生物的激活与繁殖，可显著提高发酵效率。与不添加氧化钙的发酵实验相比，添加氧化钙之后的发酵升温速度更快，其升至60℃以上要提前24-48小时。（2）使紫茎泽兰组织的细胞壁的纤维素、半纤维素得到破坏，使紫茎泽兰后期的发酵效果更好。与不添加氧化钙的发酵实验相比，发酵所需时间可提前2-4天，且腐熟效果更好。

优选的，上述方法步骤e中，所述水剂型生物农药为浓缩液与浓缩液重量5%的稳定剂混合而成。所述稳定剂可以是市售的常规农药稳定剂，如硅酸镁铝veegum农药稳定剂，由南京海明斯新材料科技有限公司提供。

优选的，上述方法步骤e中，所述乳剂型生物农药为浓缩液与浓缩液重量5～15%的液体农乳500号混合而成。

优选的，上述方法步骤f中，所述可湿性粉剂型生物农药为粉状物料与粉状物料重量5～15%的固体农乳500号混合而成。

优选的，上述方法步骤g中将长度1～2cm的腐熟物料制备成可降解花盆的步骤为：将腐熟物料粉碎至10～15目的粉末，然后与粘土按重量比3～5︰1的比例混合，在120±10℃温度下加热灌模而成；当花盆降解破碎后直接作为有机肥利用。由发酵之后筛选的长度1-2cm的腐熟物料制作的可降解塑料花盆，与普通的植物纤维可降解花盆相比，具有更易降解、降解之后可直接作为有机肥使用的特点。

优选的，上述方法步骤g中，所述发酵的方法为：将混合原料堆于宽3m、高1.5米的长条状发酵槽内，加入混合原料质量1/10000的Rw促腐剂，并加水混匀，使混合物料的含水量为55～60%，维持发酵的温度处于60～70℃15～20天，然后将发酵物料自然干燥，得到腐熟物料。该过程既能有效分解物料中有害病菌和害虫，又能杀死物料中的紫茎泽兰种子。

优选的，上述方法中，所述育苗基质是将所筛选的长度0.5～1cm的腐熟物料与煤渣粉按重量比3～5︰1的比例混合而成。

优选的，上述方法步骤h中，炭化制得活性炭的步骤为：将滤渣送入炭化炉炭化，炭化炉反应器的升温速率为5～10℃/min，在炭化温度为400～600℃条件下炭化1～3小时，炭化过程产生的可燃性气体在炭化炉内燃烧；然后进行活化，活化剂采用10%的氢氧化钾溶液；在活化炉中通入1.0L/min的氮气，升温速率为5～10℃/min，温度升至600～800℃时保温30～60分钟，冷却后得活性炭。本领域技术人员可以理解的是活化剂是在炭化完毕时加入。

优选的，上述方法步骤i中，将粉状原料与活性炭混合之后，还与粉状原料重量40～50%的100～200目的铁粉、1-3%的15～20目的生石灰、0.5～3%的食盐、10～20%的10～15目的煤渣混合，制成具有脱水、杀菌和脱氧功能的保鲜剂。

下面通过实施例对比本发明的具体实施方式做进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。

实施例1

紫茎泽兰新鲜植株（地上部分）采收于西川省攀枝花市米易县公路边，重量为1000kg，采后立即运至西宇生物科技有限公司的生产车间，利用粉筛机DYFS1.7*560进行粉筛，得到碎末长度为2cm以下的原料425kg、长度2cm以上的原料560kg。此后，将两种原料分别放入浸提池，稍压实，首先采用5倍于原料重量的提取液（含重量比95%的乙醇、重量比0.1%的尿素）浸提1-2天，过滤之后，采用3倍于原料重量的自来水浸提1-2天，然后将两种原料的浸提液分别混合得到乙醇浸提液4522kg、水提液3015kg，得到长度为2cm以下的滤渣625kg、长度2cm以上的滤渣860kg。

乙醇浸提液522kg进行于60℃进行减压蒸馏，回收乙醇488kg，得乙醇浸提浓缩液32kg，制成熏蒸型保鲜剂。经试验验证，使用本发明制得的熏蒸型保鲜剂与不使用相比，可延长香蕉、苹果等水果的保鲜时间1-6个月不等。

实施例2

将乙醇浸提液2000kg和水提液1515kg混合，60℃进行减压蒸馏，回收乙醇1820kg，得浓缩液162kg。将81kg浓缩液与6kg的B-30农药载体稳定剂混合，制成水剂型生物农药87kg。另外81kg浓缩液与农乳500号液体20kg混合，制成乳剂型生物农药101kg。

剩余的乙醇浸提液2000kg和水提液1500kg混合之后，60℃进行减压蒸馏，回收乙醇1840kg，得粉状物料14kg。将粉状物料7kg与1kg的农乳500号固体混合，制成可湿性粉剂型生物农药8kg。本发明所得乳剂型生物农药和可湿性粉剂生物农药对蚜虫、细菌、真菌和病毒引起的植物病害均具有显著的防治用作。

实施例3

将长度2cm以下的滤渣560kg与氧化钙2kg、草炭1000kg混合，并将38kg的尿素溶于400kg温度为26℃的自来水中，与混合物料混匀，使混合物料的含水量达到55%，然后利用高温微生物菌种进行发酵。具体发酵方法如下：将用搅拌机搅拌好的混合原料堆于宽2-2.5m、高1-1.5米的长条状发酵槽内。加入的高温微生物菌种为Rw促腐剂（河南鹤壁人元生物公司提供），用量为0.2kg，使用时，将微生物菌种与草炭2kg混合均匀后拌入混合物料中。堆制1-3天，每天上午12点钟、下午2点钟测量发酵温度，温度计插入的深度为15cm。待发酵温度升至60℃以上后，每间隔4-5天利用翻堆机翻一次堆，以改善堆体内的通气状况，并且可防止发酵温度超过70℃，从而分解发酵物料中的有机质。在翻堆的时候，将堆体表面的物料置于堆体中间部位，促其充分腐熟。堆体发酵温度在60-70℃维持了18天之后开始下降，高温发酵过程既能有效分解物料中有害病菌和害虫，又能杀死物料中的紫茎泽兰种子。待堆体的温度下降至50℃以下时，将堆体平摊，平铺的厚度25-30cm，促其自然干燥，待发酵物料降至室温，得腐熟物料。

将发酵之后的腐熟物料进行分筛，得长度0.5cm以下的腐熟物料580kg，其中480kg直接装袋，每袋40kg，制成生物有机肥12袋；得长度0.5-1cm的腐熟物料428kg，与100kg煤渣粉混合后，制成育苗基质528kg。

本发明所得生物有机肥和育苗基质可以用作各种作物或林木的栽培与繁育。

实施例4

实施例3中，得长度1-2cm的腐熟物料395kg，将其粉碎至10-15目的粉末，与100kg粘土混和，然后经120±10℃加热灌模，制成可降解的9.5x9.5x9.5cm花盆2425个。花盆降解之后，直接作为有机肥使用。

实施例5

将860长度2cm以上的滤渣在室温下进行干燥，此后进行炭化，具体方法为：将干燥的滤渣房放入炭化炉反应器，炭化炉反应器的升温速率为6℃/min，炭化温度为500℃，时间为2小时，炭化过程产生的木焦油等可燃性气体在炭化炉内燃烧，共制得生物质炭66kg。生物质炭进一步活化，活化剂采用10%的氢氧化钾溶液，在活化炉中通入1.0L/min的氮气，升温至700℃，升温速率为8℃/min，保温45分钟，冷却后得活性炭62kg。

所得活性炭具有显著的净化水质和空气的效果，可作为制备净水或净化空气相关产品的原材料。

实施例6

将实施例2中制得的粉状物料7kg与0.4kg活性炭混合，并与100-200目铁粉7kg、15-20目生石灰1.5kg、食盐0.3kg、10-15目煤渣粉3kg混合，制成具有脱水、杀菌和脱氧功能的保鲜剂，并分装成小袋，每袋0.5g。使用本发明具有脱水、杀菌和脱氧功能的保鲜剂与不使用相比，可延长不同干果等袋装食品保鲜期3-18个月不等。

实施例7

将实施例3中制得的100kg长度0.5cm以下的腐熟物料与20kg活性炭混合，制成富含生物炭的生物有机肥120kg，分装成3袋，每袋40kg。所得生物炭有机肥可以显著增强土壤中的有效碳素以及其它的各种养分，尤其适合矿上废弃地的植被恢复。

Claims (9)

1.紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于包括如下步骤：

a、将采收的紫茎泽兰地上新鲜植株进行粉筛，得到碎末长度为2cm以下和2cm以上的两种原料；

b、将步骤a得到的两种原料分别放入浸提池，首先采用按重量计含乙醇75～90%、含尿素或硫代尿素0.05～0.20%的浸提液浸提1～2天，过滤后，采用自来水继续浸提1～2天，然后将两种原料的浸提液分别混合得到乙醇浸提液和水提液；

c、将步骤b中两种原料浸提之后得到的滤渣分别放置，其中碎末长度为2cm以下的滤渣加入滤渣重量0.1～0.5%的氧化钙，充分混匀，然后使混合物料的温度上升至30～35℃，待用；碎末长度为2cm以上的滤渣自然干燥5～10天后，待用；

d、取步骤b制得的乙醇浸提液减压蒸馏至乙醇含量为30～50%，制成熏蒸型保鲜剂；取乙醇浸提液和水提液按重量比4～6︰5的比例混合，减压蒸馏至乙醇和水的含量为30～50%的浓缩液；取取乙醇浸提液和水提液按重量比2～5︰5的比例混合，经冷冻减压干燥处理得到粉状物料；

e、取步骤d得到的浓缩液分别用于制备水剂型生物农药和乳剂型生物农药；

f、取步骤d得到的粉状物料用于制备可湿性粉剂型生物农药；

g、将步骤c处理后的长度2cm以下的滤渣与草炭按重量比2︰3～5的比例混合，并添加滤渣和草炭总重量1～2%的尿素，然后利用高温微生物菌种进行发酵；将发酵之后的腐熟物料进行分筛，长度0.5cm以下的腐熟物料制备成生物有机肥；长度0.5～1cm的腐熟物料制备成育苗基质；长度1～2cm的腐熟物料制备成可降解花盆；

h、将步骤c处理后的长度2cm的滤渣进行炭化，制得活性炭；

i、取步骤d制得的粉状物料与步骤h制得的活性炭按重量比8～15︰1的比例混合，制成保鲜剂；

j、取步骤g中制得的生物有机肥和步骤h中制得的活性炭按重量比3～6︰1的比例混合，制成富含生物炭的生物有机肥。

2.根据权利要求1所述的紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于步骤g中将长度1～2cm的腐熟物料制备成可降解花盆的步骤为：将腐熟物料粉碎至10～15目的粉末，然后与粘土按重量比3～5︰1的比例混合，在120±10℃温度下加热灌模而成；当花盆降解破碎后直接作为有机肥利用。

3.根据权利要求1所述的紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于：步骤e中，所述水剂型生物农药为浓缩液与浓缩液重量5%的稳定剂混合而成。

4.根据权利要求1所述的紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于：步骤e中，所述乳剂型生物农药为浓缩液与浓缩液重量5～15%的液体农乳500号混合而成。

5.根据权利要求1所述的紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于：步骤f中，所述可湿性粉剂型生物农药为粉状物料与粉状物料重量5～15%的固体农乳500号混合而成。

6.根据权利要求1所述的紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于：步骤g中，所述发酵的方法为：将混合原料堆于宽3m、高1.5米的长条状发酵槽内，加入混合原料质量1/10000的Rw促腐剂，并加水混匀，使混合物料的含水量为55～60%，维持发酵的温度处于60～70℃15～20天，然后将发酵物料自然干燥，得到腐熟物料。

7.根据权利要求1所述的紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于：所述育苗基质是将所筛选的长度0.5～1cm的腐熟物料与煤渣粉按重量比3～5︰1的比例混合而成。

8.根据权利要求1所述的紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于：步骤h中，炭化制得活性炭的步骤为：将滤渣送入炭化炉炭化，炭化炉反应器的升温速率为5～10℃/min，在炭化温度为400～600℃条件下炭化1～3小时，炭化过程产生的可燃性气体在炭化炉内燃烧；然后进行活化，活化剂采用10%的氢氧化钾溶液；在活化炉中通入1.0L/min的氮气，升温速率为5～10℃/min，温度升至600～800℃时保温30～60分钟，冷却后得活性炭。

9.根据权利要求1所述的紫茎泽兰综合利用工艺，其特征在于：步骤i中，将粉状原料与活性炭混合之后，还与粉状原料重量40～50%的100～200目的铁粉、1-3%的15～20目的生石灰、0.5～3%的食盐、10～20%的10～15目的煤渣混合，制成具有脱水、杀菌和脱氧功能的保鲜剂。