CN109704858A - 一种温和条件生产海藻肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及肥料生产技术领域，公开了一种温和条件生产海藻肥的方法。所述生产海藻肥的方法为：（1）将干海藻浸泡后进行粉碎，加热搅拌下加入复合酶，调节溶液pH，通入压缩空气，搅拌处理后得物料A；（2）向物料A中加入磷酸氢二钾，保温处理后，破碎成海藻浆；（3）将海藻浆甩干，液体泵入储罐，调PH后，加入氨基酸和腐殖酸复配，即可分装，得到海藻肥；固体部分处理后泵入有机肥储罐。本发明的主要原料为海带、浒苔、泡叶藻、马尾藻等藻类，采用物理方法、温和化学方法和生物酶法相结合的生产方法，在生产海藻肥的过程中无废水、废渣的排放，过滤剩余的固体部分可制作海藻有机肥，生产过程绿色环保。

Description

一种温和条件生产海藻肥的方法

技术领域

本发明涉及肥料生产技术领域，尤其涉及一种温和条件生产海藻肥的方法。

背景技术

随着人们生活水平不断提高，对食品的需求已从数量满足上升到对高品质的追求。传统化学肥料使土壤板结和酸化，影响根系的正常发育和对养分的吸收，导致农作物品质下降。这表明化学肥料难以满足人们对农产品品质越来越高的要求。以海藻肥为代表的新型肥料，因其具有天然、环保，刺激根部生长发育，改善土壤结构，促进增产，并明显改善农作物品质等显著特征，越来越引起相关企业和科研部门的重视。

据报道，目前国内生产海藻肥的工艺大多是以化学降解方法，即强酸、强碱或高温条件下生产海藻提取物及相关产品（统称海藻肥）。而强酸、强碱和高温将使海藻中天然的植物生长调节和促进生长的物质，如植物生长素、细胞分裂素、细胞激动素为代表的活性成分受到不可逆的破坏。

中国发明专利公开号为CN107540455A的专利，公开了一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法。马尾藻通过胶体磨和高压均质机组合预处理方法及酶的葛根渣固定化方法，得到的海藻匀浆经固定化酶二步法酶解工艺生物催化转化，实现海藻多糖和蛋白质分别降解成海藻寡糖和多肽的目标，最终建立基于连续流动搅拌罐式反应器的马尾藻酶解制备海藻肥的连续生产工艺，酶解液经离心得到上清液和马尾藻残渣，上清液经降膜蒸发成浓缩液，超滤液即为海藻液肥；马尾藻酶解残渣与油茶饼粕等共发酵成固态有机肥，达到马尾藻全细胞利用的目的。该方法提高了马尾藻资源利用效率，提高了马尾藻加工技术和海藻肥生产水平。然而，该方法操作工艺中胶体磨和高压均质机等设备投资成本高，生产效率低，难以满足工业化生产的要求，限制了该方法的应用和推广。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种温和条件生产海藻肥的方法。本发明采用物理方法、温和化学方法和生物酶法相结合的生产方法，在生产海藻肥的过程中无废水、废渣的排放，过滤剩余的固体部分可制作海藻有机肥，生产过程绿色环保。

本发明的具体技术方案为：一种温和条件生产海藻肥的方法，包括以下步骤：

（1）将干海藻浸泡后进行粉碎，加热搅拌下加入木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶，调节溶液pH，通入压缩空气，搅拌处理后得物料A；

（2）向步骤（1）得到的物料A中加入磷酸氢二钾，保温处理后，破碎成海藻浆，即为物料B；

（3）将物料B过滤或甩干，所得液体调PH后，得到海藻肥。

本发明采用物理方法、温和化学方法和生物酶法相结合的生产方法，在生产海藻肥的过程中无废水、废渣的排放，过滤剩余的固体部分可制作海藻有机肥，生产过程绿色环保。本发明生产海藻肥的过程中，海藻降解过程如下：1）破碎和降解海藻纤维素构成的网状立体结构；2）降解海藻细胞壁，使海藻细胞壁的主要成分海藻酸大分子充分暴露和释放；3）通过复合生物酶降解和生物发酵降解，使海藻酸大分子（高粘度）降解为完全水溶状态的小分子；4）使海藻酸大分子（粘稠物）与细胞内活性成分（小分子）分离，并对粘稠大分子单独处理，从而使活性成分得以保护。

本发明利用磷酸氢二钾取代了传统化学处理法中常用的碳酸钠和氢氧化钾，使整个降解过程中的PH值一直保持在中性附近。从而避免了强碱条件下形成的极端PH环境对海藻中活性成分的破坏，使得海藻中对植物生长最宝贵的植物生长调节物质得到了有效的保护。加入磷酸氢二钾使海藻降解液的比重增加，未降解的海藻酸大分子快速高效地漂浮在溶液上层，便于将上层漂浮物捞出或通过下出口将液体部分排出，从而将大分子和小分子（活性部分）分离。有利于将大分子部分单独处理。这样即能加快大分子的降解，又使活性小分子得到保护，为最大限度地发挥海藻的功效提供了技术保证。步骤（3）中，将海藻浆过滤或甩干的目的是把液体部分的活性小分子和固体中的海藻酸大分子分开，这是为了保证海藻中活性小分子不受固体部分处理的影响。生产海藻肥的过程中产生的固体不溶物主要为海藻纤维素，经固体发酵后，可以制成海藻有机肥。本发明的整个生产过程中无废水、废渣的排放。本发明的海藻肥可根据需求与氨基酸和腐殖酸配合使用。

作为优选，步骤（1）中，所述物料A的制备方法为：称取干海藻100~500kg，加干海藻质量的4~12倍的水浸泡30~50min，粉碎至粒径为2~5mm，加热至40~55℃，搅拌下加入木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶，物料A中木瓜蛋白酶的浓度为1~8g/L、纤维素酶的浓度为1~8g/L和果胶酶的浓度为1~8g/L，调PH至5.5~7.0，通入压缩空气搅拌处理2~10h，得到物料A；步骤（2）中，所述磷酸氢二钾的在物料A中的浓度为10~100g/L。

作为优选，所述干海藻为干海带、干浒苔、干泡叶藻和干马尾藻中的至少一种。

作为优选，步骤（2）中，所述保温处理为将含有磷酸氢二钾的物料A在25~35℃搅拌18~48h。

作为优选，步骤（3）中，所述海藻肥的pH为7.0~8.0。

作为优选，步骤（3）中，所述海藻浆过滤或甩干后得到的固体为固体海藻渣；将所述固体海藻渣调PH至3.0~5.0，加热至80~90℃保温6~10h，然后过滤或甩干，所得液体调PH至7.0~8.0，即得海藻肥，所得固体为固体有机肥。

对固体部分调节pH和加热是为了大分子的快速降解，降解后再过滤得到的液体部分和干海藻处理产生的活性小分子部分合并构成液体海藻肥，剩下的固体直接用作有机肥的原料。对固体海藻渣进行处理能够进一步得到海藻肥，能增加本发明的海藻肥的产率。

一种温和条件生产海藻肥的方法，包括以下步骤：

（a）在反应器中边搅拌边加入纤维素酶和木瓜蛋白酶，待所述纤维素酶和木瓜蛋白酶溶解后加入海藻粉，搅拌均匀后进行酶解处理，得到酶解后的海藻粉溶液，即为物料A；

（b）向步骤（a）得到的物料A中加入磷酸氢二钾，同时通入压缩空气搅拌，保温处理后，破碎成海藻浆，然后边通入空气边进行发酵，得发酵后的海藻浆，即为物料B；

（c）将物料B上层的漂浮物分离出来，剩余的液体即为海藻肥。

作为优选，步骤（a）中，所述物料A中纤维素酶、木瓜蛋白酶和海藻粉的浓度分别为1~8g/L、1~8g/L和100~300g/L；步骤（b）中，所述磷酸氢二钾在物料A中的浓度为40~100g/L。

作为优选，步骤（a）中，所述酶解处理的温度为45~55℃，酶解处理的时间为2~6h。

作为优选，步骤（b）中，所述保温处理为将含有磷酸氢二钾的物料A在25~35℃搅拌18~48h，发酵温度为25~35℃。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明的主要原料为海带、浒苔、泡叶藻、马尾藻等藻类，采用物理方法、温和化学方法和生物酶法相结合的生产方法，在生产海藻肥的过程中无废水、废渣的排放，过滤剩余的固体部分可制作海藻有机肥，生产过程绿色环保。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。

实施例1

一种温和条件生产海藻肥的方法，包括以下步骤：

（1）称取干海带300kg，加干海带质量的8倍的水浸泡40min，粉碎至粒径为3mm，加热至48℃，搅拌下加入木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶，物料A中木瓜蛋白酶的浓度为5g/L、纤维素酶的浓度为5g/L和果胶酶的浓度为5g/L，调PH至6，通入压缩空气搅拌处理6h，得到物料A；

（2）向物料A中加入磷酸氢二钾，磷酸氢二钾在物料A中的浓度为50g/L，在30℃搅拌36h后，破碎成海藻浆，得到物料B；

（3）将物料B甩干，液体泵入储罐，调PH为7.5后，即得海藻肥。物料B甩干所得固体海藻渣调PH至4.0，在85℃条件下保温8h，过滤，液体调PH至7.5，即得海藻肥，固体为固体有机肥。

所得海藻肥与氨基酸和腐殖酸复配可得复合海藻肥，海藻肥液体与氨基酸和腐殖酸的重量配比为：海藻肥液体60%，氨基酸20%，腐殖酸20%。

实施例2

一种温和条件生产海藻肥的方法，包括以下步骤：

（1）称取干海带100kg，加干海带质量的4倍的水浸泡30min，粉碎至粒径为5mm，加热至55℃，搅拌下加入木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶，物料A中木瓜蛋白酶的浓度为1g/L、纤维素酶的浓度为8g/L和果胶酶的浓度为1g/L，调PH至5.5，通入压缩空气搅拌处理2h，得到物料A；

（2）向物料A中加入磷酸氢二钾，所述磷酸氢二钾在物料A中的浓度为40g/L，在25℃搅拌48h后，破碎成海藻浆，即为物料B；

（3）将物料B甩干，液体泵入储罐，调PH为7.0后，即得海藻肥。物料B甩干所得固体海藻渣调PH至3.0，在90℃条件下保温6h，过滤，液体调PH至7.0，即得海藻肥，固体为固体有机肥。

所得海藻肥与氨基酸和腐殖酸复配可得复合海藻肥，海藻肥液体与氨基酸和腐殖酸的重量配比为：海藻肥液体60%，氨基酸20%，腐殖酸20%。

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中，向物料A中加入100g/L的磷酸氢二钾，30℃保温处理6h后，破碎成海藻浆，得到物料B。其他均与实施例1相同。

实施例4

一种温和条件生产海藻肥的方法，包括以下步骤：

（a）将纤维素酶和木瓜蛋白酶溶解后加入海藻粉，搅拌均匀，加热至50℃，酶解处理4h，得到酶解后的海藻粉溶液，得物料A，物料A中，纤维素酶的浓度为5g/L，木瓜蛋白酶的浓度为5g/L，海藻粉的浓度为200g/L；

（b）向酶解后的海藻粉溶液中加入浓度为40g/L的磷酸氢二钾，同时通入压缩空气，在30℃搅拌24h后，破碎成海藻浆，然后送入发酵罐，通入空气，在30℃保温发酵后，得发酵后的海藻浆，得物料B；

（c）将物料B上层的漂浮物捞出，剩余的液体即为海藻肥，捞出的所述漂浮物为固体有机肥。

所得海藻肥与氨基酸和腐殖酸复配可得复合海藻肥，海藻肥液体与氨基酸和腐殖酸的重量配比为：海藻肥液体55%，氨基酸20%，腐殖酸25%。

实施例5

一种温和条件生产海藻肥的方法，包括以下步骤：

（a）将纤维素酶和木瓜蛋白酶溶解后加入海藻粉，搅拌均匀，加热至55℃，酶解处理6h，得到酶解后的海藻粉溶液，得物料A，物料A中，纤维素酶的浓度为2g/L，木瓜蛋白酶的浓度为8g/L，海藻粉的浓度为300g/L；

（b）向酶解后的海藻粉溶液中加入浓度为70g/L的磷酸氢二钾，同时通入压缩空气，在25℃搅拌18h后，破碎成海藻浆，然后送入发酵罐，通入空气，在25℃保温发酵后，得发酵后的海藻浆，得物料B；

（c）将物料B上层的漂浮物捞出，剩余的液体即为海藻肥，捞出的所述漂浮物为固体有机肥。

所得海藻肥与氨基酸和腐殖酸复配可得复合海藻肥，海藻肥液体与氨基酸和腐殖酸的重量配比为：海藻肥液体50%，氨基酸20%，腐殖酸30%。

对比例1

对比例1与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中，用等量的碳酸钠代替磷酸氢二钾。其他均与实施例1相同。

对比例2

对比例2与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中，用等量的氢氧化钾代替磷酸氢二钾。其他均与实施例1相同。

对比例3

对比例3与实施例4的不同之处在于：步骤（2）中，用等量的碳酸钠代替磷酸氢二钾。其他均与实施例4相同。

对比例4

对比例4与实施例4的不同之处在于：步骤（2）中，用等量的氢氧化钾代替磷酸氢二钾。其他均与实施例4相同。

对实施例1~5和对比例1~4中得到的海藻肥进行肥效测试，测试方法为：供试作物为：苹果。在山东烟台、沂蒙山各选取地势平坦，土壤肥力中等均匀，有排灌条件的地块50m²，在地块外设置保护行。试点地块在花期、果实膨大期和着色期各施加本发明的海藻肥一次，海藻肥料用量为每次施肥5公斤/亩，共施肥5次，合计每亩施加海藻肥25公斤/全生长季，其它栽培管理措施同大田一致。施用海藻肥后，苹果的硬度、甜度、外观和口感都得到了显著的提高，施用实施例1~5制得的海藻肥的地块出产的苹果的硬度、甜度、外观和口感等品质优于施用对比例1~4的地块出产的苹果，施用海藻肥的地块施肥费用减少50%。在实际操作中，对于成年果树建议用10公斤/亩。海藻肥的主要功效如下：

1）促进了果蔬营养根的生长，细根和根毛变多，增加了营养的吸收，使过去长势弱的果树恢复了正常生长，对今后几年的丰收打下了良好的基础。

2）减少的化肥的投入，以山东招远蚕庄镇灵山蒋家村的蒋某某的40亩苹果园为例，紧邻他家果园的邻居家的果园每亩果园肥料投入5000元，蒋某某的果园每亩使用25Kg海藻肥，加上其他肥料每亩投入2500元左右，每亩肥料成本节省50%，但亩产与邻居家基本相同，这表明海藻肥能提高肥料利用率，同时减少了肥料养分的流失。

3）苹果糖分有了明显提高，在施用海藻肥前，苹果糖分在13%左右；施用海藻肥后，苹果糖分接近15%。由于今年是苹果小年，今年比去年少套袋10万个，所以产量略有减少也是正常的，但由于苹果质量提高，今年的苹果批发价达到3.95元/500克，反而收入有所增加。

4）促进果实膨大。今年的苹果直径超过80mm的达到95%左右，单果重提高15%左右。

总之，用户对海藻肥的效果认可度和满意度高，明年计划加大使用次数。在2018年苹果收后，在秋冬施肥中就开始使用了一次，为下年的丰收奠定基础。

以上所述，仅是发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将干海藻浸泡后进行粉碎，加热搅拌下加入木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶，调节溶液pH，通入压缩空气，搅拌处理后得物料A；

（2）向步骤（1）得到的物料A中加入磷酸氢二钾，保温处理后，破碎成海藻浆，即为物料B；

（3）将物料B过滤或甩干，所得液体调PH后，得到海藻肥。

2.如权利要求1所述的一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述物料A的制备方法为：称取干海藻100~500kg，加干海藻质量的4~12倍的水浸泡30~50min，粉碎至粒径为2~5mm，加热至40~55℃，搅拌下加入木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶，物料A中木瓜蛋白酶的浓度为1~8g/L、纤维素酶的浓度为1~8g/L和果胶酶的浓度为1~8g/L，调PH至5.5~7.0，通入压缩空气搅拌处理2~10h，得到物料A；步骤（2）中，所述磷酸氢二钾的在物料A中的浓度为10~100g/L。

3.如权利要求1或2所述的一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于：所述干海藻为干海带、干浒苔、干泡叶藻和干马尾藻中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述保温处理为将含有磷酸氢二钾的物料A在25~35℃搅拌18~48h。

5.如权利要求1或2所述的一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述海藻肥的pH为7.0~8.0。

6.如权利要求1或2所述的一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述海藻浆过滤或甩干后得到的固体为固体海藻渣；将所述固体海藻渣调PH至3.0~5.0，加热至80~90℃保温6~10h，然后过滤或甩干，所得液体调PH至7.0~8.0，即得海藻肥，所得固体为固体有机肥。

7.一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于包括以下步骤：

（a）在反应器中边搅拌边加入纤维素酶和木瓜蛋白酶，待所述纤维素酶和木瓜蛋白酶溶解后加入海藻粉，搅拌均匀后，进行酶解处理，得到酶解后的海藻粉溶液，即为物料A；

（b）向步骤（a）得到的物料A中加入磷酸氢二钾，同时通入压缩空气搅拌，保温处理后，破碎成海藻浆，然后边通入空气边进行发酵，得发酵后的海藻浆，即为物料B；

（c）将物料B上层的漂浮物分离出来，剩余的液体即为海藻肥。

8.如权利要求7所述的一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于：步骤（a）中，所述物料A中纤维素酶、木瓜蛋白酶和海藻粉的浓度分别为1~8g/L、1~8g/L和100~300g/L；步骤（b）中，所述磷酸氢二钾在物料A中的浓度为40~100g/L。

9.如权利要求8所述的一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于：步骤（a）中，所述酶解处理的温度为45~55℃，酶解处理的时间为2~6h。

10.如权利要求9所述的一种温和条件生产海藻肥的方法，其特征在于：步骤（b）中，所述保温处理为将含有磷酸氢二钾的物料A在25~35℃搅拌18~48h，发酵温度为25~35℃。