CN104003766B - 利用畜禽无害化处理的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用畜禽无害化处理的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，具体的是一种利用酶-酸两步法水解病死畜禽无害化处理所产生的有机废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法。首先利用胰蛋白酶对肉骨粉与有机废水中的可溶性蛋白质，多肽经酶解生成的小分子肽链并削弱了其侧链基团对肽的屏蔽作用，减少了它们之间的空间阻遏效应，然后用较稀的盐酸进行彻底水解。本发明的有益效果为：充分利用病死畜禽无害化处理所产生的有机废水中的可溶性蛋白质与氨基酸，变废为宝；肉骨粉水解后产生大量的钙，磷及微量元素，并与游离的氨基酸进行螯合，减少了外来微量元素与钙，磷的添加；另外，肉骨粉在水解后所产生的氨基酸的含量更加全面，与均衡。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用畜禽无害化处理的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，具体的是一种利用酶-酸两步法水解病死畜禽无害化处理所产生的有机废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，属于肥料技术领域。
背景技术
随着2013年黄浦江死猪事件的出现，农业部已经出台了病死畜禽无害化处理试点工程，在国际上，比较常用的化制法无害化处理病死畜禽，由于其无害化效率高，处理过程中的可利用率高，在国内迅速推广起来，化制法处理是指将病死动物尸体投入到水解反应罐中，在高温、高压等条件作用下，将病死动物尸体消解转化为无菌水(可溶性蛋白质、氨基酸为主）与油脂溶液和干物质肉骨粉，同时将所有病原微生物彻底杀灭的过程。为国际上普遍采用的高温高压灭菌处理病害动物的方式之一，借助于高温高压，病原体杀灭率可达99.99%。
化制是一种较好地处理病死畜禽的方法，是实现病死畜禽无害化处理、资源化利用的重要途径，具有操作较简单，投资较小，处理成本较低，灭菌效果好、处理能力强、处理周期短，单位时间内处理最快，不产生烟气，安全等优点。但处理过程中，也存在易产生高浓度有机质废水的问题。
湿法化制法主要步骤可包括：
（1）、可视情况对动物尸体及相关动物产品进行破碎预处理；
（2）、将动物尸体及相关动物产品或破碎产物送入高温高压容器，总质量不得超过容器总承受力的五分之四；
（3）、处理物中心温度≥135℃，压力≥0.3MPa（绝对压力），处理时间≥30min（具体处理时间随需处理动物尸体及相关动物产品或破碎产物种类和体积大小而设定）；
（4）、高温高压结束后，对处理物进行初次固液分离；
（5）、固体物经破碎处理后，送入烘干系统，烘干粉碎制成肉骨粉；液体部分送入油水分离系统处理，油脂则可作为生物柴油或肥皂的原料，而含有大量可溶性蛋白质，氨基酸等有机质的废水是比较难处理，也是其限制本工艺推广的一个原因。官平东等在专利200710156522.0中公开了处理这中废水的方法为通过沼气发酵进行了处理，但其并没有将资源最大化利用起来。
另外，肉骨粉是一种高蛋白质饲料类原料，它是各种寄生虫和细菌生长的良好的一个营养培养基，各种细菌都很容易生长繁殖，其中包括像志贺菌与沙门氏菌这些人畜共患的细菌。另外生产肉骨粉的原料都是来源于动物的副产品，而动物本身在身长过程中长期食用违禁药物或某些重金属导致积累而超标，用这样的原料生产的肉粉类产品就可能存在各种违禁药物和重金属超标。此外，从英国开始的“疯牛病”是由于饲喂了被羊痒病朊毒体(Prion)污染的肉骨粉而引发的，人类若食用感染疯牛病的肉类食品也会导致新型克雅氏病，使得肉骨粉类原料的安全性问题引起更多人的关注。
为解决这些问题，国家制定了一系列的标准。其中对肉骨粉的原料进行了限定，规定生产肉骨粉所使用的原料应是哺乳动物屠宰加工的副产品，主要是屠体分割以后残留的肌肉和全部骨骼，其中不应含有血液、毛发、蹄角、皮革、粪便及消化道内容物。因此，病死畜禽通过化制法后所得到的肉骨粉，其本身作为带有不安全因素的动物蛋白，国家是禁止流入饲料行业，现在，一般病死畜禽通过化制法无害化处理所得的肉骨粉作为发酵有机肥料的原料，但肉骨粉蛋白含量高，在发酵有机肥的过程中，与秸杆，杂草等有机质混合不均匀，或加水不均匀时，很容易出现腐败恶臭，兹生有害菌，并且会出现发酵失败或发酵不彻底。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种利用酶-酸两步法水解病死畜禽无害化处理的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，本方法操作简单，可将病死畜禽无害化处理的废水回收利用，可将肉骨粉利用率提高，生产出的氨基酸肥，氨基酸含量均衡，钙，磷含量高，适用于种植，水产等农业肥料领域。
为了达到上述目的，本发明所述的利用病死畜禽无害化处理的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，包括以下步骤：
1、酶法催化水解：病死畜禽无害化处理所得的肉骨粉与病死畜禽无害化处理所产生的有机废水按1：3-1：4比例混合均匀，加入胰蛋白酶500-1000U/g原料，在pH7.0，70℃下酶解10-16小时；
2、酸水解：将步骤1中的酶法催化水解液加工业盐酸调解盐酸浓度为2-3mol/L，105-110℃水解6-10小时，待氨基酸转化率超过60%，即可降温至50-70℃，过滤除去固形物，用高浓度氨水中和至pH3.0-3.5，并调整至游离氨基酸含量达到10%，其中各种氨基酸含量为：赖氨酸0.40%-0.50%、蛋氨酸0.10%-0.20%、苏氨酸0.30%-0.40%、缬氨酸0.50%-0.72%、亮氨酸0.65%-0.85%、异亮氨酸0.3%-0.42%、苯丙氨酸0.40%-0.53%、精氨酸0.60%-0.82%、甘氨酸1.32%-1.5%、脯氨酸0.9%-1.1%、组氨酸0.2%-0.4%、天门冬氨酸0.6%-0.7%、丝氨酸0.6%-0.7%、谷氨酸0.9%-1.2%、丙氨酸0.7%-0.9%、胱氨酸0.20%-0.4%、酪氨酸0.2%-0.4%，钙含量为1.8%-2.2%，磷含量为1%-2%。
一般采用酶催化水解或酸水解方法从蛋白质中水解氨基酸，酶解时间长，且水解不彻底，水解液中有大量肽键存在，导致后处理困难，所得产品中游离氨基酸含量低且有异味。而盐酸水解因为酸浓度高达6mol/L，导致氨基酸破坏，脱酸困难，能耗高，设备腐蚀严重等一系列问题。因此，我们把酶解和酸水解结合起来，充分利用酶解条件温和，氨基酸不受破坏，而酸水解快速、彻底的优点，蛋白质经酶解生成的小分子肽链削了其侧链基团对肽的屏蔽作用，减少了它们之间的空间阻遏效应，从而可用较稀的酸进行彻底水解。酶-酸两步水解在动力学上，结合了用了酶促反应前期速度快的优点，待反应速度降低时即转向酸水解。又因为所用酸浓度降低，使酸后处理简化，产品损失小。我们考察了不同的酶，不同的处理条件，不同的酸处理，处理温度，pH，处理时间，经过一年多的试验与研究，终于找到了较适的酶-酸水解方法。
发明的有益效果为：利用酶-酸两步水解由病死畜禽无害化处理所得的肉骨粉与有机废水制备氨基酸肥，首先利用胰蛋白酶对肉骨粉与有机废水中的可溶性蛋白质，多肽经酶解生成的小分子肽链并削弱了其侧链基团对肽的屏蔽作用，减少了它们之间的空间阻遏效应，然后用较稀的盐酸进行彻底水解。充分利用病死畜禽无害化处理所产生的有机废水中的可溶性蛋白质与氨基酸，做到了变废为宝；肉骨粉在水解过程中，大量的钙，磷及微量元素被水解游离出来，并与游离的氨基酸进行螯合，减少了外来微量元素与钙，磷的添加；另外，肉骨粉在水解后所产生的氨基酸相对于市场上已经提取过某些单一氨基酸的氨基酸肥更加全面，与均衡。
具体实施方式
本发明实质性特点可从下述实施例中得以体现，但这些实施例仅作为说明，而不是对本发明进行限制。
实施例1
所述的利用病死畜禽无害化处理所产生的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，包括以下步骤：
1、酶法催化水解：病死畜禽无害化处理所得的肉骨粉与有机废水按1：3比例混合均匀，加入胰蛋白酶800U/g原料，在pH7.0，70℃下酶解12小时；
2、酸水解：将酶法催化水解液加工业盐酸调解盐酸浓度为3mol/L，110℃水解8小时，氨基酸转化率为61.5%，即可降温至60℃，过滤除去固形物，用高浓度氨水中和至pH3.0，并调整至游离氨基酸含量为10.22%，其中各种氨基酸含量为：赖氨酸0.42%、蛋氨酸0.15%、苏氨酸0.33%、缬氨酸0.56%、亮氨酸0.68%、异亮氨酸0.40%、苯丙氨酸0.49%、精氨酸0.72%、甘氨酸1.42%、脯氨酸1.05%、组氨酸0.3%、天门冬氨酸0.68%、丝氨酸0.67%、谷氨酸0.95%、丙氨酸0.78%、胱氨酸0.3%、酪氨酸0.32%，钙含量为2.0%，磷含量为1.5%。
实施例2
所述的利用病死畜禽无害化处理所产生的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，包括以下步骤：
1、酶法催化水解：病死畜禽无害化处理所得的肉骨粉与有机废水按1：4比例混合均匀，加入胰蛋白酶1000U/g原料，在pH7.0，70℃下酶解10小时；
2、酸水解：将酶法催化水解液加工业盐酸调解盐酸浓度为3mol/L，110℃水解7小时，氨基酸转化率为62.8%，即可降温至60℃，过滤除去固形物，用高浓度氨水中和至pH3.0，并调整至游离氨基酸含量：10.51%，其中各种氨基酸含量为：赖氨酸0.45%、蛋氨酸0.12%、苏氨酸0.35%、缬氨酸0.6%、亮氨酸0.75%、异亮氨酸0.4%、苯丙氨酸0.45%、精氨酸0.72%、甘氨酸1.4%、脯氨酸1.0%、组氨酸0.3%、天门冬氨酸0.65%、丝氨酸0.67%、谷氨酸1.1%、丙氨酸0.82%、胱氨酸0.35%、酪氨酸0.38%，钙含量为2.1%，磷含量为1.2%。
Claims (1)
1.一种利用畜禽无害化处理的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，包括以下步骤：1）酶法催化水解：病死畜禽无害化处理所得的肉骨粉与有机废水按1：4比例混合均匀，加入胰蛋白酶1000U/g原料，在pH7.0，70℃下酶解10小时；2）酸水解：将酶法催化水解液加工业盐酸调解，盐酸浓度为3mol/L，110℃水解7小时，氨基酸转化率为62.8%，即可降温至60℃，过滤除去固形物，用高浓度氨水中和至pH3.0，并调整至游离氨基酸含量大于10%，其中各种氨基酸含量为：赖氨酸0.45%、蛋氨酸0.12%、苏氨酸0.35%、缬氨酸0.6%、亮氨酸0.75%、异亮氨酸0.4%、苯丙氨酸0.45%、精氨酸0.72%、甘氨酸1.4%、脯氨酸1.0%、组氨酸0.3%、天门冬氨酸0.65%、丝氨酸0.67%、谷氨酸1.1%、丙氨酸0.82%、胱氨酸0.35%、酪氨酸0.38%，钙含量为2.1%，磷含量为1.2%，病死畜禽无害化处理所产生的有机废水是经过湿法化制病死畜禽油水分离除去油脂所剩余的有机废水。
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