CN104926419A - 一种含氨基酸水溶性粉末状肥料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含氨基酸水溶性粉末状肥料的制备方法。所述制备方法按如下步骤进行：1、含有混合氨基酸母液的收集与处理；2、脱色后的氨基酸母液与微量元素螯合反应；3、液态氨基酸螯合液的浓缩；4、液体浓氨基酸螯合肥料的固化结晶；5、包装。本发明的氨基酸水溶性粉末状肥料生产工艺简单、可操控性强，生产过程以无水硫酸镁本身吸水与固水特性代替传统喷雾干燥工艺，且不污染环境。

Description

一种含氨基酸水溶性粉末状肥料的制备方法

技术领域

本发明涉及到肥料领域，特别涉及到一种含氨基酸水溶性粉末状肥料的制备方法。

背景技术

氨基酸是构成蛋白质的基本单元，作为机体内第一营养要素的蛋白质，它在食物营养中的作用是显而易见的，但它在人体内并不能直接被利用，而是通过变成氨基酸小分子后被利用的。另外氨基酸在调节身体机能平衡、促进营养吸收、延缓衰老、美容养颜等发面都有显著功效。随着人们生活水平的日益改善，对自身健康及食品安全越来越重视，氨基酸以其显著的功效被越来越多的人接受与服用。因此，最近10多年氨基酸市场需求都呈2位数增长。市场的需求大大的刺激了氨基酸生产企业的发展，特别是小品种氨基酸（非饲料氨基酸），现年产销量近10万吨，产值100多亿元。L-胱氨酸、L-酪氨酸、L-亮氨酸、L-精氨酸、L-组氨酸等小品种单体氨基酸大都采用水解法生产，采用蛋白质水解法分离提取单体氨基酸，每次水解产生各种氨基酸17种，现氨基酸生产企业最多提取其中7种，单种单体氨基酸最高提取90%，所有氨基酸综合提取率只能达到33%左右。以羽毛水解为例，吨羽毛水解产生各种氨基酸总和约750kg，现氨基酸企业分离提取各种单体氨基酸总和不超过250kg，由此可以得出，氨基酸生产与加工过程中剩余的母液中含有200万吨/年的混合氨基酸需要处理。水解发酵蛋白及其制备方法（CN101356949A）将生产氨基酸后的母液加入蛋白载体，烘干，制成蛋白饲料。但中国农业部第1773号公告，《饲料原料目录》第九类“陆生动物产品及其副产品”中9.3.10、9.3.11酸解禽毛粉与酸解羽毛粉中特征描述要求“未经提取氨基酸的”，该公告于2013年1月1日实施。显然水解法生产氨基酸后的母液在2013年1月1日不能用在饲料原料。如何处理氨基酸生产与加工过程中的混合氨基酸母液，变废为宝，中国农业部2010年12月23日发布《含氨基酸水溶肥料》（NY1249-2010），该标准于2011年2月1日实施，依据该标准，可以将水解法提取单体氨基酸后的混合氨基酸母液制成中量元素肥与微量元素肥料。复合氨基酸生物液肥及其制法（CN103224425A）与一种含有复合氨基酸与微量元素的鱼肥（CN103387441A）公开利用含氨基酸原料制成液态肥料，然液态肥在包装、运输、储存等方面要求较高，费用较大，以包装为例吨液态肥需要（农用：100ml装、200ml装、500ml装）费用3000元—5000元。对价格本来就不高的农资肥料市场，显然难以接受。因此将富含氨基酸液体进行固化是很有意义的，“利用胱氨酸废液生产复合氨基酸营养粉作饲料添加剂”（武汉工业学院张开诚）对氨基酸液处理的方法是喷雾干燥，然而喷雾干燥能耗大，温度高，混合氨基酸中部分氨基酸挥发分低、易分解，造成气味大，对环境有一定影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氨基酸水溶性粉末状肥料的制备方法，其目的一为：利用无水硫酸镁在常温下易于吸收溶液中的游离水的原理，将游离水锁住，从而实现液态氨基酸螯合肥料的非加热蒸发固化之目的；其目的二为：解决氨基酸生产过程中产生的混合氨基酸母液难处理，易造成环境污染的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种含氨基酸水溶性粉末状肥料的制备方法，其特征在于：所述制备方法按如下步骤进行：

1、含有混合氨基酸母液的收集与处理：

A、母液的收集：将生产氨基酸后的蛋白质水解液或分离L-胱氨酸、L-酪氨酸、L-亮氨酸、L-精氨酸、L-组氨酸后的母液收集到脱色储存容器中；

B、母液的处理：将收集到的母液用质量百分比浓度为30%的浓盐酸或液氨，将氨基酸母液的pH调节到4.5-9.0，再加入活性炭脱色，活性炭的加入量为1m3的氨基酸母液中加入1kg的活性炭，脱色反应时间为40分钟，用板框过滤去掉活性炭与不溶杂物；

2、脱色后的氨基酸母液与微量元素螯合反应：

首先分析测定氨基酸母液中氨基酸的含量，再往氨基酸母液中添加微量元素硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锰、硼酸中的一种或几种或全部，添加各种微量元素的混合比例不受限制，氨基酸总量与微量元素总量的添加比例为5:1，搅拌螯合60分钟，获得氨基酸螯合液；

3、液态氨基酸螯合液的浓缩：

将步骤（2）中获得液态氨基酸螯合液用双效蒸发器或三效蒸发器进行浓缩，将溶液浓缩至溶液中的氨基酸的质量百分比浓度为30-40%，此时所剩母液中固性物质含量的质量百分比浓度为60-70%，浓缩后形成的液体浓氨基酸螯合肥料的组分包括：氨基酸含量30-40%、微量螯合元素6-8%、铵盐20-30%、水分30-40%；

4、液体浓氨基酸螯合肥料的固化结晶：

将步骤（3）中所获得的液体浓缩氨基酸螯合肥料注入大功率结晶搅拌容器中，在常温常压下加入无水硫酸镁或一水硫酸镁，其中加入无水硫酸镁的总量与液体浓氨基酸螯合肥料中的水分重量相等，即无水硫酸镁：水分等于1:1，加入一水硫酸镁的总量为液体浓氨基酸螯合肥料中水分的重量的1.35倍，即一水硫酸镁重量：水分重量等于1：1.35，搅拌混合90分钟，获得含氨基酸水溶性粉末状肥料；

5、包装：将步骤（4）获得的成品肥料，按10kg/袋、20kg/袋或40kg/袋进行包装出厂。

本发明的积极效果为：

1、本发明的氨基酸水溶性粉末状肥料生产工艺简单、可操控性强，生产过程以无水硫酸镁本身吸水与固水特性代替传统喷雾干燥工艺；

2、该方法节能，目前每生产1吨单体氨基酸，产生35%左右的氨基酸废液约5吨，如采用热风炉喷雾干燥，吨氨基酸液干燥需要加热煤电费用约150元，以湖北新生源生物股份有限公司为例，年产销单体氨基酸10000吨以上，全部氨基酸液喷雾干燥需增加能源消耗750万元/年；

3、节约设备投资，一套年处理5000 m³ 35%氨基酸母液热风炉带干燥塔需投资100万元，以湖北新生源为例完成处理50000万吨/年的氨基酸液，需要投资1000万元以上，而采用本工艺添加无水硫酸镁搅拌结晶其装置投资在300万元以下；

4、不污染环境，采用添加污水硫酸镁结晶工艺，都在常温常压下进行，不产生温室气体及其他无组织气味排放，采用热风炉喷雾干燥工艺，进气温度在250℃以上，由于混合氨基酸中部分熔沸点较低，在喷雾干燥过程中，部分氨基酸挥发，产生一定气味；

5、使用该方法可将废液中氨基酸被全部利用，加工过程不产生损失，喷雾干燥过程中，氨基酸因为自身分解以及部分粉尘随气流排出造成氨基酸约5%损失；

6、减少包装成本、方便运输，液态氨基酸肥料采用瓶装，吨产品包装费用需要3000元以上，而固体粉末氨基酸肥料采用覆膜编制袋包装，吨产品包装费用在300元以下，却在运输过程更为方便，用户在使用与储存过程更持久；

7、该方法中添加的吸水物料硫酸镁本身也是农作物、花草、苗木等所需要的营养元素。

具体实施方式

    下面结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例一

1、含有混合氨基酸母液的收集与处理：取蛋白质水解液1000kg（约1m³），注入到脱色储存容器中，经分析检测得出所取母液中混合氨基酸的含量约为15%，在脱色储存容器中加入1kg活性炭反应脱色，脱色反应时间为40分钟，同时用液氨将母液的pH调节到4.5，然后用板框过滤掉活性炭和不溶杂物，获得脱色后的母液。

2、脱色后的氨基酸母液与微量元素螯合反应：根据母液中氨基酸的含量，在脱色后的氨基酸母液中，加入硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锰、硼酸中的一种或几种或全部，往母液中添加各种微量元素的混合比例不受限制，微量元素添加总量为30kg，搅拌螯合60分钟，获得氨基酸螯合液，反应中氨基酸总量与微量元素总量的比例为5:1；

3、液态氨基酸螯合液的浓缩：将步骤（2）中获得液态氨基酸螯合液用双效蒸发器或三效蒸发器进行浓缩，将溶液浓缩至液体总重量为430kg，浓缩后液体氨基酸螯合肥料的组分包括：混合氨基酸含量150kg、添加螯合元素30kg、铵盐100kg、水分150kg，获得液体浓氨基酸螯合肥料；

4、液体浓氨基酸螯合肥料的固化结晶：将步骤（3）中所获得的液体浓缩氨基酸螯合肥料注入大功率结晶搅拌容器中，在常温常压下加入无水硫酸镁150kg，搅拌混合90分钟，获得含氨基酸水溶性粉末状肥料；

（5）包装：将步骤（4）获得的成品肥料，按10kg/袋、20kg/袋或40kg/袋进行包装出厂。

实施例二

1、含有混合氨基酸母液的收集与处理：取生产氨基酸后的蛋白质水解液和经分离L-胱氨酸、L-酪氨酸、L-亮氨酸、L-精氨酸、L-组氨酸中的一种或多种提取单体氨基酸后的混合液1000kg（约1m3），注入到脱色储存容器中，经分析检测得出所取母液中混合氨基酸的含量约为10%，在脱色储存容器中加入1kg活性炭反应脱色，脱色反应时间为40分钟，同时用质量百分比浓度为30%的浓盐酸，将母液的pH调节到6.5，然后用板框过滤掉活性炭和不溶杂物，获得脱色后的母液。

2、脱色后的氨基酸母液与微量元素螯合反应：根据母液中氨基酸的含量，在脱色后的氨基酸母液中，加入硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锰、硼酸中的一种或几种或全部，添加各种微量元素的混合比例不受限制，微量元素添加总量为20kg，搅拌螯合60分钟，获得氨基酸螯合液，反应中氨基酸总量与微量元素总量的比例为5:1；

3、液态氨基酸螯合液的浓缩：将步骤（2）中获得液态氨基酸螯合液用双效蒸发器或三效蒸发器进行浓缩，将溶液浓缩至液体总重量为300kg，浓缩后液体氨基酸螯合肥料的组分包括：混合氨基酸含量100kg、添加螯合元素20kg、铵盐70kg、水分110kg，获得液体浓氨基酸螯合肥料；

4、液体浓氨基酸螯合肥料的固化结晶：将步骤（3）中所获得的液体浓缩氨基酸螯合肥料注入大功率结晶搅拌容器中，在常温常压下加入无水硫酸镁110kg，搅拌混合90分钟，获得含氨基酸水溶性粉末状肥料；

（5）包装：将步骤（4）获得的成品肥料，按10kg/袋、20kg/袋或40kg/袋进行包装出厂。

实施例三

1、含有混合氨基酸母液的收集与处理：取生产氨基酸后的蛋白质水解液和经分离L-胱氨酸、L-酪氨酸、L-亮氨酸、L-精氨酸、L-组氨酸中的一种或多种提取单体氨基酸后的混合液1000kg（约1m3），注入到脱色储存容器中，经分析检测得出所取母液中混合氨基酸的含量约为10%，在脱色储存容器中加入1kg活性炭反应脱色，脱色反应时间为40分钟，同时用液氨将母液的pH调节到8.0，然后用板框过滤掉活性炭和不溶杂物，获得脱色后的母液。

2、脱色后的氨基酸母液与微量元素螯合反应：根据母液中氨基酸的含量，在脱色后的氨基酸母液中，加入硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锰、硼酸中的一种或几种或全部，添加各种微量元素的混合比例不受限制，微量元素添加总量为20kg，搅拌螯合60分钟，获得氨基酸螯合液，反应中氨基酸总量与微量元素总量的比例为5:1；

3、液态氨基酸螯合液的浓缩：将步骤（2）中获得液态氨基酸螯合液用双效蒸发器或三效蒸发器进行浓缩，将溶液浓缩至液体总重量为300kg，浓缩后液体氨基酸螯合肥料的组分包括：混合氨基酸含量100kg、添加螯合元素20kg、铵盐70kg、水分110kg，获得液体浓氨基酸螯合肥料；

4、液体浓氨基酸螯合肥料的固化结晶：将步骤（3）中所获得的液体浓缩氨基酸螯合肥料注入大功率结晶搅拌容器中，在常温常压下加入无水硫酸镁110kg，搅拌混合90分钟，获得含氨基酸水溶性粉末状肥料；

（5）包装：将步骤（4）获得的成品肥料，按10kg/袋、20kg/袋或40kg/袋进行包装出厂。

实施例四

1、含有混合氨基酸母液的收集与处理：取生产氨基酸后的蛋白质水解液1000kg（约1m3），注入到脱色储存容器中，经分析检测得出所取母液中混合氨基酸的含量约为10%，在脱色储存容器中加入1kg活性炭反应脱色，脱色反应时间为40分钟，同时用液氨将母液的pH调节到9.0，然后用板框过滤掉活性炭和不溶杂物，获得脱色后的母液。

2、脱色后的氨基酸母液与微量元素螯合反应：根据母液中氨基酸的含量，在脱色后的氨基酸母液中，加入硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锰、硼酸中的一种或几种或全部，添加各种微量元素的混合比例不受限制，微量元素添加总量为30kg，搅拌螯合60分钟，获得氨基酸螯合液，反应中氨基酸总量与微量元素总量的比例为5:1；

3、液态氨基酸螯合液的浓缩：将步骤（2）中获得液态氨基酸螯合液用双效蒸发器或三效蒸发器进行浓缩，将溶液浓缩至液体总重量为430kg，浓缩后液体氨基酸螯合肥料的组分包括：混合氨基酸含量150kg、添加螯合元素30kg、铵盐100kg、水分150kg，获得液体浓氨基酸螯合肥料；

4、液体浓氨基酸螯合肥料的固化结晶：将步骤（3）中所获得的液体浓缩氨基酸螯合肥料加入大功率结晶搅拌容器中，在常温常压下加入一水硫酸镁205kg，搅拌混合90分钟，获得含氨基酸水溶性粉末状肥料；

（5）包装：将步骤（4）获得的成品肥料，按10kg/袋、20kg/袋或40kg/袋进行包装出厂。

以上所述仅是本发明的非限定实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种含氨基酸水溶性粉末状肥料的制备方法，其特征在于：所述制备方法按如下步骤进行：

（1）、含有混合氨基酸母液的收集与处理：

A、母液的收集：将生产氨基酸后的蛋白质水解液或分离L-胱氨酸、L-酪氨酸、L-亮氨酸、L-精氨酸、L-组氨酸后的母液收集到脱色储存容器中；

B、母液的处理：将收集到的母液用质量百分比浓度为30%的浓盐酸或液氨将氨基酸母液的pH调节到4.5-9.0，再加入活性炭脱色，活性炭的加入量为1m3的氨基酸母液中加入1kg活性炭，脱色反应时间为40分钟，用板框过滤去掉活性炭与不溶杂物；

（2）、脱色后的氨基酸母液与微量元素螯合反应：

首先分析测定氨基酸母液中氨基酸的含量，再往氨基酸母液中添加微量元素硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锰、硼酸中的一种或几种或全部，添加各种微量元素的混合比例不受限制，氨基酸总量与微量元素总量的添加比例为5:1，搅拌螯合60分钟，获得氨基酸螯合液；

（3）、液态氨基酸螯合液的浓缩：

将步骤（2）中获得液态氨基酸螯合液用双效蒸发器或三效蒸发器进行浓缩，将溶液浓缩至溶液中的氨基酸的质量百分比浓度为30-40%，此时所剩母液中固性物质含量的质量百分比浓度为60-70%，浓缩后形成的液体浓氨基酸螯合肥料的组分包括：氨基酸含量30-40%、微量螯合元素6-8%、铵盐20-30%、水分30-40%；

（4）液体浓氨基酸螯合肥料的固化结晶：

将步骤（3）中所获得的液体浓缩氨基酸螯合肥料注入大功率结晶搅拌容器中，在常温常压下加入无水硫酸镁或一水硫酸镁，其中加入无水硫酸镁的总量与液体浓氨基酸螯合肥料中的水分重量相等，即无水硫酸镁：水分等于1:1，加入一水硫酸镁的总量为液体浓氨基酸螯合肥料中水分的重量的1.35倍，即一水硫酸镁重量：水分等于1：1.35，搅拌混合90分钟，获得含氨基酸水溶性粉末状肥料；

（5）包装：将步骤（4）获得的成品肥料，按10kg/袋、20kg/袋或40kg/袋进行包装出厂。