CN107324897A - 利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，属于生物复合液体肥领域。本发明包括步骤：1）调浆，芝麻渣干渣与水混合，制成悬浊液；2）酶解，调节步骤1）所得悬浊液的pH至9‑10，加入碱性蛋白酶酶解；然后调节溶液pH至7，加入木瓜蛋白酶，酶解；3）复配，向步骤2）所得酶解液中加入氯化钾、钼酸铵、硼酸、磷酸氢二钾；4）均质，复配后，进行至少一次高压均质；5）浓缩，均质完毕，浓缩至原体积的30%‑60%，得生物复合液体肥料。利用芝麻渣生产生物复合肥料，能有效利用芝麻渣中的蛋白质，使植物得到更充足的营养，同时生物液体肥料的使用，可以避免化肥使用过程中造成的土地酸化、板结等现象。

Description

利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法

技术领域

本发明涉及生物复合液体肥领域，特别涉及一种利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法。

背景技术

芝麻(Sesamum indicm)属胡麻科胡麻属，是一种重要的油料种子作物，主要生长在热带、亚热带地区，以及在北纬40ºN和40ºS之间的温带地区，在亚洲和非洲已种植几个世纪。据统计，全世界芝麻年产量是400万吨，其中，亚洲占250万吨，非洲占130万吨，分别占全球总产量的60%和33%。芝麻在我国广泛种植，是我国四大油料作物之一。除直接食用外，芝麻大部分都用来榨油。水代法小磨芝麻香油是我国特有的一种制备风味芝麻油的方法，在我国已有约两千年的历史。由于这种方法具有工艺设备简单，操作灵活方便，制得的芝麻油颜色纯正，香味浓郁、持久，味道佳美等特点，因此至今在我国仍有较广泛的应用。

芝麻渣是水代法提取小磨香油后的副产物。我国每年约有50万吨的芝麻渣，但在水代法制油之前，芝麻需要经过较长时间的焙炒，这导致榨油后的芝麻渣味道变苦，不能直接食用也不宜制成食品。因此，我国每年所产生的芝麻渣一部分不经处理直接当做饲料和肥料使用，其余绝大部分则直接废弃，既污染了环境，又造成了极大的资源浪费。

我国是农业大国，随着我国农业的发展，化肥特别是氮肥用量大幅度增加，有机肥和生物复合肥用的量却无明显增长，化肥的过度使用导致土壤酸化、板结，供肥能力降低，施肥效益逐年下降。为了改善农田生态环境，发展可持续农业、绿色农业，同时也为了改善农产品质量，提高农产品附加值，增加农民收，生物肥料的发展势在必行。而利用农副产品加工过程中产生的副产物生产高质量的生物肥料，既解决了废弃物对环境的污染问题，又能使资源得到有效利用。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中芝麻渣直接排放造成资源浪费和环境污染的问题以及过度使用化肥导致土壤酸化、板结，供肥能力降低，施肥效益逐年下降的问题，本发明提供了一种利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法。

本发明的技术方案为：

一种利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，包括步骤：

1）调浆

芝麻渣干渣与水混合，制成悬浊液；

2）酶解

调节步骤1）所得悬浊液的pH至9-10，加入碱性蛋白酶酶解；然后调节溶液pH至7，加入木瓜蛋白酶，酶解；

3）复配

向步骤2）所得酶解液中加入氯化钾、钼酸铵、硼酸、磷酸氢二钾；

4）均质

复配后，进行至少一次高压均质；

5）浓缩

均质完毕，浓缩至原体积的30%-60%，得生物复合液体肥料。

作为优选方案，步骤1）中，芝麻渣干渣与水按照质量体积比1:10-12g/mL。

作为优选方案，步骤2）中采用氢氧化钠调节pH至9-10，采用盐酸调节pH至7。

作为优选方案，步骤2）中，碱性蛋白酶酶解的条件为：温度62-67℃，碱性蛋白酶的浓度为3500-4500U/g，酶解时间为1-3 h。

作为优选方案，步骤2）中，木瓜蛋白酶酶解条件为：温度58-62℃，木瓜蛋白酶的浓度为1000-2000 U/g，酶解时间为4-6 h。

作为优选方案，复配后，各组分的质量分数分别为：氯化钾1%-2%、钼酸铵0.01%-0.1%、硼酸0.01%-0.02%、磷酸氢二钾1%-2%。

进一步地，复配后，各组分的质量分数分别为：氯化钾1.5%、钼酸铵0.05%、硼酸0.015%、磷酸氢二钾1.5%。

作为优选方案，步骤4）中，高压均质条件为：温度60-80℃，压力15-25MPa。

作为优选方案，步骤5）中，在40-70℃下，减压浓缩。

芝麻渣的成分复杂，包含蛋白质、脂肪、碳水化合物等，其蛋白质含量尤其丰富，所含的氨基酸除赖氨酸含量较低外，其余皆接近或达到FAO/WHO建议的优质蛋白质标准。根据山东省科学院对芝麻渣的化验结果，芝麻渣中的基础成分如表1所示。

表1 芝麻渣的主要成分

由表1可知，芝麻渣中粗蛋白含量高达42.14%，因此直接利用芝麻渣作为生物复合液体肥的原料，采用酶手段，将芝麻渣中的蛋白质分解转化为更容易被植物吸收利用的氨基酸，而其他具有促进植物生长作用的组分依然保留，再针对性的添加其他营养成分复配，从而得到一种高效生物复合液体肥料。

本发明获得的芝麻渣生物复合液体肥中芝麻渣的蛋白质水解率为31%左右；复合肥的总养分的质量分数为34%左右。

本发明的生物复合液体肥既富含氮、磷、钾等植物生长所需的大量元素，也含有钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硒及氯等微量元素。

本发明的有益效果为：

通过碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶的酶解，改善了芝麻渣中蛋白质的营养结构，其中一部分蛋白质分解为氨基酸和短肽，使芝麻渣中蛋白类营养成分得到更好的吸收与利用。加入氯化钾、钼酸铵、硼酸、磷酸氢二钾，在发挥芝麻渣本身营养功效的同时，进一步丰富了生物复合肥的营养成分和营养利用率，使得芝麻渣生物复合液体肥的营养更加均衡，更加高效，促进植物更好的生长。同时对不同复配配方的研发也使得芝麻渣生物复合液体肥的产品种类更加多样化，可以满足不同种类植物生长的需要。

利用芝麻渣生产生物复合肥料，能有效利用芝麻渣中的蛋白质，使植物得到更充足的营养，同时生物液体肥料的使用，可以避免化肥使用过程中造成的土地酸化、板结等现象。既符合发展绿色农业、循环经济的要求，又能增加单位面积土地的经济效益，具有重要的社会意义和广阔的市场前景。

具体实施方式

实施例1

取无霉烂变质的芝麻渣干渣1000g，按芝麻渣与水的质量体积比为1:12g/mL，加水，搅匀，制成芝麻渣悬浊液。

上述悬浊液，用5mol/L的氢氧化钠调pH至9，在65℃条件下，按4000U/g（按照芝麻渣干渣中的蛋白质含量计算）加入碱性蛋白酶，恒温酶解1h。然后用5mol/L的盐酸调节酶解液的pH至7，当温度为60℃时，按1500U/g（按照芝麻渣干渣中的蛋白质含量计算）加入木瓜蛋白酶，恒温酶解4h。在此条件下芝麻渣的蛋白水解率约为29.67%。

在芝麻渣酶解液中加入1.5%的氯化钾、0.05%钼酸铵、0.015%的硼酸、1.0%的磷酸氢二钾，混匀。

将酶解液在70℃、20MPa压力的条件下进行两次高压均质，制成芝麻渣生物复合肥匀浆。

将芝麻渣匀浆在40℃条件下，进行减压浓缩，浓缩至原体积的50%，得到生物复合液体肥。生物复合液体肥的总养分的质量分数为34.75%。

实施例2

取无霉烂变质的芝麻渣干渣1000g，按芝麻渣与水的质量体积比为1:10 g/mL，加水，搅匀，制成芝麻渣悬浊液。

上述悬浊液，用5mol/L的氢氧化钠调pH至9.5，在62℃条件下，按4500U/g加入碱性蛋白酶，恒温酶解2h。然后5mol/L的用盐酸调节酶解液的pH至7，当温度为61℃时，按1200U/g加入木瓜蛋白酶，恒温酶解5h。在此条件下芝麻渣的蛋白水解率约为29.30%。

在芝麻渣酶解液中加入1.5%的氯化钾、0.05%钼酸铵、0.01%的硼酸，1.1%的磷酸氢二钾，混匀。

将酶解液在60℃、18MPa压力的条件下进行两次高压均质，制成芝麻渣生物复合肥匀浆。

将芝麻渣匀浆在50℃条件下，进行减压浓缩，浓缩至原体积的50%，得到生物复合液体肥。生物复合液体肥的总养分的质量分数为34.07%。

实施例3

取无霉烂变质的芝麻渣干渣1000g，按芝麻渣与水的质量体积比为1:11g/mL，加水，搅匀，制成芝麻渣悬浊液。

上述悬浊液，用5mol/L的氢氧化钠调pH至9.3，在65℃条件下，按4500U/g加入碱性蛋白酶，恒温酶解3h。然后用5mol/L的盐酸调节酶解液的pH至7，当温度为60℃时，按1000U/g加入木瓜蛋白酶，恒温酶解6h。在此条件下芝麻渣的蛋白水解率约为29.28%。

在芝麻渣酶解液中加入1%的氯化钾、0.01%钼酸铵、0.02%的硼酸，1.0%的磷酸氢二钾，混匀。

将酶解液在60℃、20MPa压力的条件下进行两次高压均质，制成芝麻渣生物复合肥匀浆。

将芝麻渣匀浆在50℃条件下，进行减压浓缩，浓缩至原体积的60%，得到生物复合液体肥。生物复合液体肥的总养分的质量分数为28.28%。

实施例4

取无霉烂变质的芝麻渣干渣1000g，按芝麻渣与水的质量体积比为1:12 g/mL，加水，搅匀，制成芝麻渣悬浊液。

上述悬浊液，用5mol/L的氢氧化钠调pH至9，在65℃条件下，按4000U/g加入碱性蛋白酶，恒温酶解1h。然后用5mol/L的盐酸调节酶解液的pH至7，当温度为60℃时，按1500U/g加入木瓜蛋白酶，恒温酶解4h。在此条件下芝麻渣的蛋白水解率约为29.67%。

在芝麻渣酶解液中加入1%的氯化钾、0.01%钼酸铵、0.02%的硼酸，1.3%的磷酸氢二钾，混匀。

将酶解液在80℃、20MPa压力的条件下进行两次高压均质，制成芝麻渣生物复合肥匀浆。

将芝麻渣匀浆在60℃条件下，进行减压浓缩，浓缩至原体积的40%，得到生物复合液体肥。生物复合液体肥的总养分的质量分数为31.45%。

实施例5

取无霉烂变质的芝麻渣干渣1000g，按芝麻渣与水的质量体积比为1:10 g/mL，加水，搅匀，制成芝麻渣悬浊液。

上述悬浊液，用氢氧化钠调pH至9.7，在63℃条件下，按3800U/g加入碱性蛋白酶，恒温酶解3h。然后用盐酸调节酶解液的pH至7，当温度为58℃时，按1800U/g加入木瓜蛋白酶，恒温酶解4h。在此条件下芝麻渣的蛋白水解率约为27.94%。

在芝麻渣酶解液中加入2%的氯化钾、0.1%钼酸铵、0.02%的硼酸，2%的磷酸氢二钾，混匀。

将酶解液在70℃、20MPa压力的条件下进行两次高压均质，制成芝麻渣生物复合肥匀浆。

将芝麻渣匀浆在40℃条件下，进行减压浓缩，浓缩至原体积的50%，得到生物复合液体肥。生物复合液体肥的总养分的质量分数为34.59%。

实施例6

取无霉烂变质的芝麻渣干渣1000g，按芝麻渣与水的质量体积比为1:9 g/mL，加水，搅匀，制成芝麻渣悬浊液。

上述悬浊液，用氢氧化钠调pH至9，在65℃条件下，按4600U/g加入碱性蛋白酶，恒温酶解3h。然后用盐酸调节酶解液的pH至7，当温度为60℃时，按1600U/g加入木瓜蛋白酶，恒温酶解4h。在此条件下芝麻渣的蛋白水解率约为29.40%。

在芝麻渣酶解液中加入2.3%的氯化钾、0.13%钼酸铵、0.025%的硼酸，0.8%的磷酸氢二钾，混匀。

将酶解液在70℃、20MPa压力的条件下进行两次高压均质，制成芝麻渣生物复合肥匀浆。

将芝麻渣匀浆在60℃条件下，进行减压浓缩，浓缩至原体积的50%，得到生物复合液体肥。生物复合液体肥的总养分的质量分数为34.61%。

应用实施例：

将5亩白菜田随机分为面积相等的5块，编号为地块1、地块2、地块3、地块4、地块5，每块长势基本一样。

待苗高5cm左右时，地块1-3施用本发明实施例1-3所得生物复合液体肥；地块4施用购置的史丹利液体肥，作为对比；地块1-4施用量均为200kg/亩。地块5不施用肥料，作为空白对照。成熟后，计算产量，结果如表2所示。

表2 应用试验结果

如上表所示，施用本发明液体肥，白菜明显增产，而且增产幅度明显大于施用普通液体肥。另外，地块1-3收获的白菜，叶片上部颜色比地块4和地块5都要绿且鲜亮；地块1-3收获的白菜，叶片抱的更紧。

Claims (9)

1.一种利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于，包括步骤：

1）调浆

芝麻渣干渣与水混合，制成悬浊液；

2）酶解

调节步骤1）所得悬浊液的pH至9-10，加入碱性蛋白酶酶解；然后调节溶液pH至7，加入木瓜蛋白酶，酶解；

3）复配

向步骤2）所得酶解液中加入氯化钾、钼酸铵、硼酸、磷酸氢二钾；

4）均质

复配后，进行至少一次高压均质；

5）浓缩

均质完毕，浓缩至原体积的30%-60%，得生物复合液体肥料。

2.如权利要求1所述利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于：步骤1）中，芝麻渣干渣与水按照质量体积比1:10-12g/mL混合。

3.如权利要求1或2所述利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于：步骤2）中采用氢氧化钠调节pH至9-10，采用盐酸调节pH至7。

4.如权利要求3所述利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于，步骤2）中，碱性蛋白酶酶解的条件为：温度62-67℃，碱性蛋白酶的浓度为3500-4500U/g，酶解时间为1-3 h。

5.如权利要求3所述利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于：步骤2）中，木瓜蛋白酶酶解条件为：温度58-62℃，木瓜蛋白酶的浓度为1000-2000 U/g，酶解时间为4-6 h。

6.如权利要求1、2、4、5任一项所述利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于，复配后，各组分的质量分数分别为：氯化钾1%-2%、钼酸铵0.01%-0.1%、硼酸0.01%-0.02%、磷酸氢二钾1%-2%。

7.如权利要求6所述利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于，复配后，各组分的质量分数分别为：氯化钾1.5%、钼酸铵0.05%、硼酸0.015%、磷酸氢二钾1.5%。

8.如权利要求1所述利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于：步骤4）中，高压均质条件为：温度60-80℃，压力15-25MPa。

9.如权利要求1所述利用芝麻渣制备生物复合液体肥料的方法，其特征在于：步骤5）中，在40-70℃下，减压浓缩。