CN106747809A - 一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法 - Google Patents

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欧阳小琨
卢娇
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    • C05B1/02—Superphosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/20—Liquid fertilisers

Abstract

本发明色设计肥料制备技术领域。本发明公开了一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，其包括粉碎、灭菌、除味、酶制剂制备、酶解、灭活和复配等步骤，其中的酶制剂使用蛋白酶和无机矿物载体制成。水产品加工副产物分解彻底，易于作物的吸收和利用；本发明中的制备方法，较少产生废弃物，不会对环境造成污染，而且本制备方法效率较高；本发明所述技术方案解决了水产品深加工后产生的水产品加工副产物等废弃物污染环境的问题，为水产加工副产物再利用提供了一条有效途径。

Description

一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法
技术领域
本发明涉及肥料制备技术领域，尤其是涉及一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法。
背景技术
液体蛋白肥料是用废弃动植物蛋白制作的一种农作物肥料。液体蛋白肥中通常含有大量生物肽，氨基酸的含量尤为丰富，并且含有多种常量元素、微量元素、维生素等，这种肥料可以借助于与其他有效成分的协同作用，提高植物的抗病、抗逆性，能改善作物的品质，促进植物生长，是一种新型、环保型动植物蛋白肥料。
我国是一个海洋大国，海洋水产的捕捞加工相当发达，在海洋水产加工的过程中往往会产生大量的水产品加工副产物，这些水产品加工副产物通常被当作废弃物而遗弃，大量水产品加工副产物遗弃后往往会造成严重的环境污染问题，同时也造成了巨大的资源浪费，
因此，一种既能解决水产品加工副产物造成的污染和浪费问题，又要能解决我国当下作物肥料紧缺现状的，能够提供大量质优肥料的工艺变得具有异常广阔的前景。
中国专利公告号CN1260183C，公告日2006年6月21日，公布了一种鱼蛋白生物肽肥料的制备方法，其特征是先将鲜鱼、鲜鱼皮或鲜鱼骨的下脚料粉碎，用酸调节pH至1～6.5，再加入降解胰蛋白酶或胃蛋白酶进行降解，然后过滤，在0～40℃浓缩，灭菌。该发明的鱼蛋白生物肽肥料含有生物肽，氨基酸的含量尤为丰富，并且含有多种常量元素、微量元素、维生素等，这种肥料可以借助于与其他有效成分的协同作用，提高植物的抗病、抗逆性，能改善作物的品质，促进植物生长，是一种新型、环保型动物蛋白肥料。但是该种方法制备蛋白肥存在效率低下，制得的液体蛋白肥料配伍不合理，缺少一些作物生长的必要元素等缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种利用水产品加工副产物制备元素配伍合理、含氮量高、对作物和土壤具有改良作用的液体蛋白肥料的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，包括以下步骤：
a）粉碎：将水产品加工副产物粉碎，制得副产物粉；
b）灭菌：向副产物粉中通入臭氧，灭菌处理22～26分钟；
c）除味：将灭菌处理完后的副产物粉与其重量2～3倍的水混匀，并在在60～80℃温度下加热30～40分钟，冷却至室温后制得水产品加工副产物浆料；
d）酶制剂制备：将蛋白酶、无机矿物载体和水按1.5～2.5：1～2：3～5的重量比混合，在30～40℃温度下，以30～40rpm的转速搅拌15～20分钟，再以10～15rpm的转速搅拌30～40分钟，然后过滤，得到酶制剂；
e）酶解：将水产品加工副产物浆料与酶制剂按照1：1～1.5的重量比混合，并在30～40℃下以1～5rpm搅拌速率下反应6～10小时，然后分离酶制剂，得到水产品副产物酶解液；
f）灭活：将水产品副产物酶解液在80～110℃下加热20～30分钟；
g）复配：向经灭活处理后的水产品副产物酶解液中添加其重量2～6%的氯化钾和1～4%的过磷酸钙，制得液体蛋白肥料。
水产品加工副产物往往来源较复杂，存放的时间也会有较大的差异，其中不乏微生物含量超标甚至出现腐败等情况，因此需要采用臭氧这类高效、处理后危害小的杀菌方法对获得的水产品加工副产物进行灭菌处理；灭菌处理后，获得的水产品加工副产物由于之前存放时间过长，可能存在异味，同时也因为经过臭氧灭菌处理，残留的少量臭氧也会带来异味，在进一步处理之前需将异味除去，加热的除异味方式，即简单又有效，能够除去大部分的异味；本发明中酶制剂通过将具有活性的蛋白酶负载在具有多孔道结构的复合无机载体上，这样可以增大酶解反应的反应面积，同时也利于酶解反应后酶制剂的回收再利用，这样在生产上能够节约大量的生产成本，也能提高生产效率；酶解反应，依据所采用的蛋白酶种类的不同选择合适的pH值和相应的反应温度，再辅以慢速搅拌，使水产品加工副产物与蛋白酶能够充分接触，也保证酶制剂能后成分均匀的分布，不会发生沉降和团聚；酶制剂分离后得到的水产品副产物酶解液中可能会存在部分未被分离的酶制剂和蛋白酶，为了防止这些蛋白酶在今后的存储过程中对蛋白肥料的品质造成影响，或者在施用过程中对作物产生不良影响，对蛋白酶的灭活变得不可或缺；由于由水产品加工副产物制得的液体蛋白肥中的营养物质主要以氨基酸等为主，因此为了弥补其中钾、磷元素的缺乏，需要再对制得的水产品酶解液进行复配钾、磷元素。
作为优选，步骤b中，灭菌处理时副产物粉中臭氧浓度保持在6～8mg/m3。
作为优选，蛋白酶为木瓜蛋白酶、胃蛋白酶或胰蛋白酶中的一种。
作为优选，步骤f在pH值为8～9下进行。
作为优选，步骤e在pH值3～7下进行。
作为优选，无机矿物载体通过以下步骤制得：
1）将蛭石粉碎至400～500目，之后在500～550℃下煅烧1～2小时，冷却后加入到氯化钠溶液中，浸泡4～6小时；
2）将珍珠岩粉碎至20～40目，然后在400～500℃下煅烧0.5～1小时，接着在1000～1400℃下煅烧1～40秒，之后冷却至300～400℃，取出加入到氯化钠溶液中，浸泡2～3小时；
3）将步骤1和步骤2得到的产物混合，超声处理20～60分钟，之后过滤并用氯化钠溶液冲洗2～5次，干燥后制得复合无机矿物；
4）将复合无机矿物粉碎至40～100目制得无机矿物载体。
蛭石是一种层状硅酸盐矿物，其层间离子主要是镁离子、钙离子、钠离子和钾离子等，具有较高的水合能力，通常含有较多的层间水，在加热后层间水失去，可以形成较宽的层间结构，同时由于蛭石层电荷数量较大，具有较高的离子交换性能，因为这两点原因，蛭石在经处理后能够很好的吸附酶解所需的蛋白酶。先将蛭石经过这中低温的煅烧，在其不丧失吸水性能的前提下，使其的层间距增大，使其层间拥有足够承载蛋白酶的空间；氯化钠溶液浸泡可以使蛭石层间的二价大离子被交换为钠离子，蛭石层间离子被交换成钠离子后可以更好的使蛋白酶吸附在其上，且不会是蛋白酶失活。珍珠岩与蛭石相类似，但是其受热后膨胀的效果更佳，这样可以与蛭石形成配合，大量具有较小层间距的蛭石与少量具有更大层间距的珍珠岩相协同，使负载蛋白酶的效果更佳的好，也可以增加蛋白酶的回收率。
作为优选，氯化钠溶液为重量百分浓度为20～40%的氯化钠水溶液。
20～40%的氯化钠溶液时在满足离子交换下使用的浓度较低的氯化钠溶液。
因此，本发明具有以下有益效果：
（1）水产品加工副产物分解彻底，易于作物的吸收和利用；
（2）本发明中的制备方法，较少产生废弃物，不会对环境造成污染，而且本制备方法效率较高；
（3）本发明所述技术方案解决了水产品深加工后产生的水产品加工副产物等废弃物污染环境的问题，为水产加工副产物再利用提供了一条有效途径。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，包括以下步骤：
a）粉碎：将水产品加工副产物粉碎，制得副产物粉；
b）灭菌：向副产物粉中通入臭氧，灭菌处理22分钟；灭菌处理时副产物粉中臭氧浓度保持在6mg/m3；
c）除味：将灭菌处理完后的副产物粉与其重量2倍的水混匀，并在在60℃温度下加热30分钟，冷却至室温后制得水产品加工副产物浆料；
d）酶制剂制备：将木瓜蛋白酶、无机矿物载体和水按1.5：1：3的重量比混合，在30℃温度下，以30rpm的转速搅拌15分钟，再以10rpm的转速搅拌30分钟，然后过滤，得到酶制剂；
e）酶解：将水产品加工副产物浆料与酶制剂按照1：1的重量比混合，并在30℃下以1rpm搅拌速率下反应6小时，然后分离酶制剂，得到水产品副产物酶解液；反应在pH值3下进行；
f）灭活：将水产品副产物酶解液在80℃且pH值为8下加热20分钟；
g）复配：向经灭活处理后的水产品副产物酶解液中添加其重量2%的氯化钾和1%的过磷酸钙，制得液体蛋白肥料；
其中，无机矿物载体通过以下步骤制得：
1）将蛭石粉碎至400目，之后在500℃下煅烧1小时，冷却后加入到重量百分浓度为20%的氯化钠水溶液中，浸泡4小时；
2）将珍珠岩粉碎至20目，然后在400℃下煅烧0.5小时，接着在1000℃下煅烧1秒，之后冷却至300℃，取出加入到重量百分浓度为20%的氯化钠水溶液中，浸泡2小时；
3）将步骤1和步骤2得到的产物混合，超声处理20分钟，之后过滤并用重量百分浓度为20%的氯化钠水溶液冲洗2次，干燥后制得复合无机矿物；
4）将复合无机矿物粉碎至40目制得无机矿物载体。
实施例2
一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，包括以下步骤：
a）粉碎：将水产品加工副产物粉碎，制得副产物粉；
b）灭菌：向副产物粉中通入臭氧，灭菌处理23分钟；灭菌处理时副产物粉中臭氧浓度保持在7mg/m3；
c）除味：将灭菌处理完后的副产物粉与其重量2.5倍的水混匀，并在在65℃温度下加热33分钟，冷却至室温后制得水产品加工副产物浆料；
d）酶制剂制备：将胃蛋白酶、无机矿物载体和水按1.5：1.5：3的重量比混合，在35℃温度下，以35rpm的转速搅拌17分钟，再以12rpm的转速搅拌34分钟，然后过滤，得到酶制剂；
e）酶解：将水产品加工副产物浆料与酶制剂按照1：1.2的重量比混合，并在35℃下以2rpm搅拌速率下反应7小时，然后分离酶制剂，得到水产品副产物酶解液；反应在pH值4下进行；
f）灭活：将水产品副产物酶解液在90℃且pH值为8.5下加热25分钟；
g）复配：向经灭活处理后的水产品副产物酶解液中添加其重量3%的氯化钾和2%的过磷酸钙，制得液体蛋白肥料；
其中，无机矿物载体通过以下步骤制得：
1）将蛭石粉碎至420目，之后在510℃下煅烧1小时，冷却后加入到重量百分浓度为25%的氯化钠水溶液中，浸泡4小时；
2）将珍珠岩粉碎至25目，然后在420℃下煅烧0.6小时，接着在1100℃下煅烧10秒，之后冷却至330℃，取出加入到重量百分浓度为25%的氯化钠水溶液中，浸泡2.5小时；
3）将步骤1和步骤2得到的产物混合，超声处理30分钟，之后过滤并用重量百分浓度为25%的氯化钠水溶液冲洗3次，干燥后制得复合无机矿物；
4）将复合无机矿物粉碎至50目制得无机矿物载体。
实施例3
一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，包括以下步骤：
a）粉碎：将水产品加工副产物粉碎，制得副产物粉；
b）灭菌：向副产物粉中通入臭氧，灭菌处理25分钟；灭菌处理时副产物粉中臭氧浓度保持在7mg/m3；
c）除味：将灭菌处理完后的副产物粉与其重量2.5倍的水混匀，并在在75℃温度下加热35分钟，冷却至室温后制得水产品加工副产物浆料；
d）酶制剂制备：将胃蛋白酶、无机矿物载体和水按2.5：1.5：4的重量比混合，在36℃温度下，以38rpm的转速搅拌18分钟，再以14rpm的转速搅拌35分钟，然后过滤，得到酶制剂；
e）酶解：将水产品加工副产物浆料与酶制剂按照1：1.3的重量比混合，并在36℃下以4rpm搅拌速率下反应9小时，然后分离酶制剂，得到水产品副产物酶解液；反应在pH值6下进行；
f）灭活：将水产品副产物酶解液在100℃且pH值为8.5下加热25分钟；
g）复配：向经灭活处理后的水产品副产物酶解液中添加其重量5%的氯化钾和3%的过磷酸钙，制得液体蛋白肥料；
其中，无机矿物载体通过以下步骤制得：
1）将蛭石粉碎至480目，之后在530℃下煅烧1.5小时，冷却后加入到重量百分浓度为35%的氯化钠水溶液中，浸泡5小时；
2）将珍珠岩粉碎至35目，然后在475℃下煅烧1小时，接着在1300℃下煅烧30秒，之后冷却至380℃，取出加入到重量百分浓度为35%的氯化钠水溶液中，浸泡2.5小时；
3）将步骤1和步骤2得到的产物混合，超声处理50分钟，之后过滤并用重量百分浓度为35%的氯化钠水溶液冲洗4次，干燥后制得复合无机矿物；
4）将复合无机矿物粉碎至80目制得无机矿物载体。
实施例4
一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，包括以下步骤：
a）粉碎：将水产品加工副产物粉碎，制得副产物粉；
b）灭菌：向副产物粉中通入臭氧，灭菌处理26分钟；灭菌处理时副产物粉中臭氧浓度保持在8mg/m3；
c）除味：将灭菌处理完后的副产物粉与其重量3倍的水混匀，并在在80℃温度下加热30～40分钟，冷却至室温后制得水产品加工副产物浆料；
d）酶制剂制备：将胰蛋白酶、无机矿物载体和水按2.5：2：5的重量比混合，在40℃温度下，以40rpm的转速搅拌20分钟，再以15rpm的转速搅拌40分钟，然后过滤，得到酶制剂；
e）酶解：将水产品加工副产物浆料与酶制剂按照1：1.5的重量比混合，并在40℃下以5rpm搅拌速率下反应10小时，然后分离酶制剂，得到水产品副产物酶解液；反应在pH值7下进行；
f）灭活：将水产品副产物酶解液在110℃且pH值为9下加热30分钟；
g）复配：向经灭活处理后的水产品副产物酶解液中添加其重量6%的氯化钾和4%的过磷酸钙，制得液体蛋白肥料；
其中，无机矿物载体通过以下步骤制得：
1）将蛭石粉碎至500目，之后在550℃下煅烧2小时，冷却后加入到重量百分浓度为40%的氯化钠水溶液中，浸泡6小时；
2）将珍珠岩粉碎至40目，然后在500℃下煅烧1小时，接着在1400℃下煅烧40秒，之后冷却至400℃，取出加入到重量百分浓度为40%的氯化钠水溶液中，浸泡3小时；
3）将步骤1和步骤2得到的产物混合，超声处理60分钟，之后过滤并用重量百分浓度为40%的氯化钠水溶液冲洗5次，干燥后制得复合无机矿物；
4）将复合无机矿物粉碎至100目制得无机矿物载体。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，其特征在于包括以下步骤：
a）粉碎：将水产品加工副产物粉碎，制得副产物粉；
b）灭菌：向副产物粉中通入臭氧，灭菌处理22～26分钟；
c）除味：将灭菌处理完后的副产物粉与其重量2～3倍的水混匀，并在60～80℃温度下加热30～40分钟，冷却至室温后制得水产品加工副产物浆料；
d）酶制剂制备：将蛋白酶、无机矿物载体和水按1.5～2.5：1～2：3～5的重量比混合，在30～40℃温度下，以30～40rpm的转速搅拌15～20分钟，再以10～15rpm的转速搅拌30～40分钟，然后滤除液体，得到酶制剂；
e）酶解：将水产品加工副产物浆料与酶制剂按照1：1～1.5的重量比混合，并在30～40℃下以1～5rpm搅拌速率下反应6～10小时，然后分离酶制剂，得到水产品副产物酶解液；
f）灭活：将水产品副产物酶解液在80～110℃下加热20～30分钟；
g）复配：向经灭活处理后的水产品副产物酶解液中添加其重量2～6%的氯化钾和1～4%的过磷酸钙，制得液体蛋白肥料。
2.根据权利要求1所述的一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，其特征在于：
所述的步骤b中，灭菌处理时副产物粉中臭氧浓度保持在6～8mg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，其特征在于：所述的蛋白酶为木瓜蛋白酶、胃蛋白酶或胰蛋白酶中的一种。
4.根据权利要求1或3所述的一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，其特征在于：所述步骤f在pH值为8～9下进行。
5.根据权利要求1所述的一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，其特征在于：所述步骤e在pH值3～7下进行。
6.根据权利要求1所述的一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，其特征在于所述的无机矿物载体通过以下步骤制得：
1）将蛭石粉碎至400～500目，之后在500～550℃下煅烧1～2小时，冷却后加入到氯化钠溶液中，浸泡4～6小时；
2）将珍珠岩粉碎至20～40目，然后在400～500℃下煅烧0.5～1小时，接着在1000～1400℃下煅烧1～40秒，之后冷却至300～400℃，取出加入到氯化钠溶液中，浸泡2～3小时；
3）将步骤1和步骤2得到的产物混合，超声处理20～60分钟，之后过滤并用氯化钠溶液冲洗2～5次，干燥后制得复合无机矿物；
4）将复合无机矿物粉碎至40～100目制得无机矿物载体。
7.根据权利要求6所述的一种利用水产品加工副产物制备液体蛋白肥料的方法，其特征在于：所述的氯化钠溶液为重量百分浓度为20～40%的氯化钠水溶液。
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