CN109485499A - 一种低铅有机缓释植物氮肥的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低铅有机缓释植物氮肥的制备方法,本发明的有机氮肥以大米蛋白渣、玉米蛋白渣、芝麻粕等蛋白渣粕为原料制备。蛋白渣原料经过挤压机挤压使原料中的蛋白组织化;调浆并调节pH至强酸环境下,过滤去除溶解的重金属;取滤饼调节pH,添加复合蛋白酶酶解;酶解后气流干燥制得有机缓释氮肥。本有机植物氮肥采用挤压机组织化去除抗营养因子、同时去除重金属离子,高效利用蛋白粕原料中废弃蛋白,普通化肥氮元素利用率低、易带入金属的问题,制备出具有缓释功能的低铅植物源有机环保型氮肥。
Description
技术领域
本发明涉及生物有机肥技术领域,尤其是涉及一种利用挤压机和复合酶法协同制备低铅有机缓释氮肥的方法。
背景技术
目前国内氮肥大多数为铵态氮肥、液态氮肥、酰胺态氮肥等普通化学肥料虽然在增加作物产量、提高品质和保证粮食安全方面起到不可替代作用,但是将有毒有害的重金属物质带入土壤,且长期使用化肥造成土壤板结。
目前农业现代化水平逐渐提高,迫切需要一种替代传统化肥的新型绿色肥料,植物源有机肥料能够提高肥料利用率、调节植株代谢、增强植株根系活力、防控植株病害的能力。同时植物蛋白粕产量丰富来源广,氨基酸种类丰富配比均衡,经过酶解后会生成短链多肽、氨基酸、核苷酸等,有较强的生物活性。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明申请人提供了一种低铅有机缓释植物氮肥的制备方法。本发明方法赋予了有机氮肥缓释低分子多肽的能力同时解决了普通化肥利用率低、易带入金属的问题,制备出具有缓释功能的低铅植物有机氮肥。
本发明的技术方案如下:
一种低铅有机缓释植物氮肥的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)植物蛋白粕预处理:将植物蛋白粕,除杂,粉碎至80目作为挤压原料;
(2)挤压组织化:调整蛋白粕原料水分,采用挤压机对植物蛋白粕进行挤压组织化;
(3)粉碎调浆:将经过步骤(2)挤压处理的植物蛋白粕粉碎,之后进行调浆,调浆浓度为15-25%;
(4)在步骤(3)制得的浆料中加入乳化剂,搅拌反应2-3h,包裹油脂,同时调节pH为1.0-2.0,利用强酸性条件下原料中重金属溶于溶剂中,分离原料和重金属离子;
(5)板框过滤:将经过步骤(4)处理的浆料经过板框分离,去除滤液中可溶性的脂肪及重金属,板框滤饼作为氮肥原料,滤液进行污水处理;
(6)滤饼干燥:将步骤(5)中的滤饼干燥至水含量为25-35wt%;
(7)复合酶解:将步骤(6)中的物料,混合均匀,调节pH,加入复合蛋白酶酶解,50-55℃下快速搅拌反应2-6h;
(8)气流干燥:将步骤(7)中的物料进行气流干燥,气流干燥的同时经高温自动灭酶灭菌,即可制得有机氮肥。
步骤(1)中所述植物蛋白粕为大米蛋白渣、玉米蛋白渣、芝麻粕、大豆粕、葵花粕、花生粕、菜籽粕、棉粕、亚麻籽粕、米糠粕中的一种或几种,其中蛋白含量以干物质计为30%-60%。
步骤(1)中所述除杂的方式为过筛,利用振动筛或滚动筛、吸铁器除去石子、铁及其他杂质。
步骤(2)中所述蛋白粕调节水分含量至20-30wt%,挤压机的区间温度设置为一区55±5℃、二区130±5℃、三区145±5℃,挤压机喂料频率为20-30Hz,挤压螺杆频率为20-35Hz。
步骤(3)中粉碎处理所用粉碎机频率为30-60Hz,粉碎至物料的中粒径为425-250μm;所述调浆浓度为15-25wt%,
步骤(4)中所述乳化剂的添加量为浆料的0.08~0.8wt%;所述乳化剂由聚甘油酯、丙二醇酯、吐温80中的一种或多种组成;步骤(4)中去除铅离子,pH值调节至1.0-2.0;搅拌速度为80-160rpm,反应温度为30-60℃,调浆反应时间为2-3h。
步骤(6)中滤饼采用流化床干燥,其中流化床面积2-5m2,脱水能力200-500kg/h,蒸汽压力0.2MPa,干燥时间为15-30min,干燥至水分25-35%。
步骤(7)中所述复合蛋白酶为碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶中的一种或多种,添加酶量为干物质的2-3wt%,调节pH的方法为:采用氢氧化钾调节pH至7.5-9.0;所述搅拌的速度为20-35r/min。
步骤(8)中所述气流干燥进风温度140-160℃,出风温度50-70℃,进料速度20-25kg/h,即可制得有机氮肥。
所制得的有机植物氮肥的氮溶指数为40%-60%,,其中,分子量小于10000占可溶性蛋白的90%-95%,分子量小于5000占可溶性蛋白的65%-70%,铅含量小于0.2mg/kg。
本发明有益的技术效果在于:
本发明利用油脂厂、淀粉糖厂废弃的植物蛋白粕为原料,结合挤压膨化与酶解,在挤压膨化的基础上,去除抗营养因子提高蛋白利用效率;并利用电化学的方法去除原料中铅离子,结合复合酶解和气流干燥,制备低铅含量的缓释植物有机氮肥,高效利用了豆粕、米渣废弃物中的植物蛋白,是一种食品副产物、废弃物高效利用的途径。
本发明采用的挤压膨化处理可以促使蛋白质发生变性、重组,纤维部分发生降解、细化,致病菌被杀死,钝化抗营养因子,提高生物利用效率,促使植物蛋白中淀粉、纤维素等有利于植物吸收
本发明的低铅缓释植物有机氮肥,来源广泛,成本低廉,酶解之后的多肽、氨基酸可以起到钝化土壤重金属的效果,有机氮肥可以代替传统氮肥使用,属于环境友好型的可再生肥料。
本发明制得的有机植物氮肥的氮溶指数为40%-60%,,其中,分子量小于10000占可溶性蛋白的90%-95%,分子量小于5000占可溶性蛋白的65%-70%,铅含量小于0.2mg/kg。小分子肽和氨基酸含量高,植物吸收效果好。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进行具体描述。
实施例1
一种低铅有机缓释植物氮肥的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)大豆蛋白粕、玉米蛋白渣预处理:将大豆蛋白粕、玉米蛋白粕,除杂,粉碎,过80目筛网,两者混合均匀作为挤压原料;
(2)挤压组织化:调整(1)中挤压原料水分至水分至20%,挤压机挤压温度设置为50℃、125℃、140℃,挤压螺杆喂料速率为20Hz,挤压螺杆速率为20Hz,蛋白进行挤压组织化;
(3)粉碎调浆:将挤压后的蛋白粕粉碎机粉碎,粉碎机频率为30Hz,粉碎至中粒径为425μm进行调浆,调浆浓度15%;
(4)加入乳化剂:在(3)中加入聚酯甘油,添加量为液体量的0.08wt%,搅拌速度为80rpm,温度为30℃,反应2h,包裹油脂,同时调节pH至1.5,分离原料与溶解后的重金属;
(5)板框过滤:将步骤(4)中料液经过板框分离,去除滤液,收集滤饼;
(6)滤饼干燥:将步骤(5)中的滤饼采用流化床干燥,其中流化床面积2m2,脱水能力200kg/h,蒸汽压力0.2MPa,干燥时间为30min,干燥至水分35%;(7)复合酶解:将步骤(6)中的物料,添加氢氧化钾调节pH至7.5,加入3%碱性蛋白酶和中性蛋白酶酶解,反应温度50℃,搅拌速率20r/min,反应6h;
(8)气流干燥:将步骤(7)中物料进行气流干燥,其中进风温度140℃,出风温度50℃,进料速度20kg/h,即可制得有机氮肥。
本实施例大豆蛋白粕有机氮肥使用效果如下:试验对象:大棚生菜,试验田和对照田各半亩;试验田:施加本实施例有机氮肥;对照田:施加同等氮元素补充量的尿素;
对照效果:对照田生菜鲜重为40.23克/颗,其中硝酸盐含量为860.236μg/g,Vc含量为225.152μg/g,可溶性糖含量为13.21mg/g,可溶性蛋白含量为4.17mg/g;试验效果:试验田生菜鲜重为38.25克/颗,其中硝酸盐含量为120.125μg/g,Vc含量为372.162μg/g,可溶性糖含量为12.45mg/g,可溶性蛋白含量为3.95mg/g;试验田生菜产量、单体重量与对照田无明显差异,Vc、可溶性糖、可溶性蛋白均无明显差异,但硝酸盐含量明显低于对照组生菜,说明需植物有机氮肥不仅满足叶菜生长需求同时可以显著降低硝酸盐含量。
实施例2
一种低铅有机缓释植物氮肥的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)玉米蛋白渣、大米蛋白渣预处理:将玉米蛋白渣、大米蛋白渣,除杂,粉碎,过80目筛网,作为挤压原料;
(2)挤压组织化:调节玉米蛋白渣水分至30%,挤压机挤压温度设置为60℃、130℃、150℃,挤压螺杆喂料速率为30Hz,挤压螺杆速率为35Hz,蛋白进行挤压组织化;
(3)粉碎调浆:将挤压后的蛋白渣粉碎,粉碎机频率为30Hz,粉碎至中粒径为250μm进行调浆,调浆浓度25%;
(4)加入乳化剂:在(3)中加入丙二醇酯和吐温80,添加量为液体量的0.8wt%,搅拌速度为160rpm,温度为600℃,反应2h,包裹油脂,同时调节pH至2.0,分离原料与溶解后的重金属;
(5)板框过滤:将步骤(4)中料液经过板框分离,去除滤液,收集滤饼;
(6)滤饼干燥:将步骤(5)中的滤饼采用流化床干燥,其中流化床面积5m2,脱水能力500kg/h,蒸汽压力0.2MPa,干燥时间为15min,干燥至水分25%;(7)复合酶解:将步骤(6)中的物料,添加氢氧化钾调节pH至9.0,加入干物质量的3%碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶酶解,反应温度55℃,搅拌速率35r/min,反应2h;
(8)气流干燥:将步骤(7)中物料进行气流干燥,其中进风温度160℃,出风温度70℃,进料速度25kg/h,即可制得有机氮肥。
本实施例玉米蛋白渣有机氮肥使用效果如下:
试验对象:大棚樱桃番茄,试验田和对照田各半亩;试验田:施加本实施例有机氮肥;对照田:施加同等氮元素补充量的尿素;
对照效果:对照田樱桃番茄单果重10.48g,果皮色红色,叶片浓绿、长势茂盛,糖度9.28%,口感甜,Vc含量50.14mg/g。;试验效果:试验田樱桃番茄单果重为11.78g,果皮色鲜红色,叶片浓绿、长势茂盛,糖度12.56%,口感甜,Vc含量为52.16mg/g;试验田樱桃番茄产量比对照田高出约15%,Vc、可溶性糖、可溶性蛋白均无明显差异,施用植物有机氮肥可以提高樱桃番茄产量同时可以改善樱桃番茄的感光品质。
实施例3
一种低铅有机缓释植物氮肥的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)大米蛋白渣、芝麻粕和米糠粕预处理:将大米蛋白渣、芝麻粕和米糠粕,除杂,粉碎,过80目筛网,三者混合均匀后作为挤压原料;
(2)挤压组织化:调节大米蛋白渣水分至25%,挤压机挤压温度设置为55℃、130℃、145℃,挤压螺杆喂料速率为25Hz,挤压螺杆速率为28Hz,蛋白进行挤压组织化;(3)粉碎调浆:将挤压后的混合蛋白渣粉碎,粉碎机频率为40Hz,粉碎至中粒径为300μm进行调浆,调浆浓度20%;
(4)加入乳化剂:在(3)中加入聚甘油酯和吐温80,添加量为液体量的0.4wt%,搅拌速度为130rpm,温度为45℃,反应3h,包裹油脂,同时调节pH至1.0,分离原料与溶解后的重金属;
(5)板框过滤:将步骤(4)中料液经过板框分离,去除滤液,收集滤饼;
(6)滤饼干燥:将步骤(5)中的滤饼采用流化床干燥,其中流化床面积3m2,脱水能力300kg/h,蒸汽压力0.2MPa,干燥时间为23min,干燥至水分28%;
(7)复合酶解:将步骤(6)中的物料,添加氢氧化钾调节pH至8.5,加入干物质量的2.5%中性蛋白酶和木瓜蛋白酶酶解,反应温度53℃,搅拌速率30r/min,反应4h;
(8)气流干燥:将步骤(7)中物料进行气流干燥,其中进风温度150℃,出风温度60℃,进料速度23kg/h,即可制得有机氮肥。
本实施例米渣有机氮肥使用效果如下:
试验对象:大棚种植油麦菜,试验田和对照田各半亩;试验田:施加本实施例有机氮肥;对照田:施加同等氮元素补充量的尿素;
对照效果:对照田油麦菜鲜重310g,株高42cm,叶片浓绿、长势茂盛,Vc含量356mg/kg,可溶性糖1.75%,硝酸盐含量2218mg/kg;试验效果:试验田油麦菜鲜重315g,株高38cm,叶片浓绿、长势茂盛,Vc含量为515.23mg/kg,可溶性糖1.08%,硝酸盐含量613mg/kg;试验田樱桃番茄产量比对照田无明显差别,试验田油麦菜Vc含量高于对照田,但产量、株高、可溶性糖等无明显优势,试验田硝酸盐含量明低于对照田,施用植物有机氮肥可以明显改善叶菜的硝酸盐含量。
以上所述,仅是对本发明的一些实施例,并非对本发明的限制,凡是利用本发明加以变更或改型为同等变化的等效实施例,实际是以以上实施例所做的简单修改,仍属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种低铅有机缓释植物氮肥的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)植物蛋白粕预处理:将植物蛋白粕,除杂,粉碎至80目作为挤压原料;
(2)挤压组织化:调整蛋白粕原料水分,采用挤压机对植物蛋白粕进行挤压组织化;
(3)粉碎调浆:将经过步骤(2)挤压处理的植物蛋白粕粉碎,之后进行调浆,调浆浓度为15-25%;
(4)在步骤(3)制得的浆料中加入乳化剂,搅拌反应2-3h,包裹油脂,同时调节pH为1.0-2.0,利用强酸性条件下原料中重金属溶于溶剂中,分离原料和重金属离子;
(5)板框过滤:将经过步骤(4)处理的浆料经过板框分离,去除滤液中可溶性的脂肪及重金属,板框滤饼作为氮肥原料,滤液进行污水处理;
(6)滤饼干燥:将步骤(5)中的滤饼干燥至水含量为25-35wt%;
(7)复合酶解:将步骤(6)中的物料,混合均匀,调节pH,加入复合蛋白酶酶解,50-55℃下快速搅拌反应2-6h;
(8)气流干燥:将步骤(7)中的物料进行气流干燥,气流干燥的同时经高温自动灭酶灭菌,即可制得有机氮肥。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述植物蛋白粕为大米蛋白渣、玉米蛋白渣、芝麻粕、大豆粕、葵花粕、花生粕、菜籽粕、棉粕、亚麻籽粕、米糠粕中的一种或几种,其中蛋白含量以干物质计为30%-60%。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述除杂的方式为过筛,利用振动筛或滚动筛、吸铁器除去石子、铁及其他杂质。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述蛋白粕调节水分含量至20-30wt%,挤压机的区间温度设置为一区55±5℃、二区130±5℃、三区145±5℃,挤压机喂料频率为20-30Hz,挤压螺杆频率为20-35Hz。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中粉碎处理所用粉碎机频率为30-60Hz,粉碎至物料的中粒径为425-250μm;所述调浆浓度为15-25wt%。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述乳化剂的添加量为浆料的0.08~0.8wt%;所述乳化剂由聚甘油酯、丙二醇酯、吐温80中的一种或多种组成;步骤(4)中去除铅离子,pH值调节至1.0-2.0;搅拌速度为80-160rpm,反应温度为30-60℃,调浆反应时间为2-3h。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(6)中滤饼采用流化床干燥,其中流化床面积2-5m2,脱水能力200-500kg/h,蒸汽压力0.2MPa,干燥时间为15-30min,干燥至水分25-35%。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(7)中所述复合蛋白酶为碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶中的一种或多种,添加酶量为干物质的2-3wt%,调节pH的方法为:采用氢氧化钾调节pH至7.5-9.0;所述搅拌的速度为20-35r/min。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(8)中所述气流干燥进风温度140-160℃,出风温度50-70℃,进料速度20-25kg/h,即可制得有机氮肥。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190319 |
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