CN109776238A

CN109776238A - 一种利用头孢菌素c滤渣生产功能性有机肥的方法

Info

Publication number: CN109776238A
Application number: CN201910251270.2A
Authority: CN
Inventors: 于海勤; 吴桂平; 乔久生; 孟中英; 李辉
Original assignee: Shandong Ruizhi Pharmaceutical Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Ruizhi Pharmaceutical Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明涉及肥料生产技术领域，特别公开了一种利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法。该利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，以头孢菌素C滤渣为原料，其特征为往原料中加入强酸水解，得到水解液；往水解液中加碱中和后保温，得到有机肥母料；将有机肥母料进行真空浓缩，并添加中微量元素，经精滤，得到的滤液为功能性有机肥产品。本发明方法彻底解决了头孢菌素C滤渣的出路问题，工艺简单¸成本低廉¸产品功能性强，市场前景好，具有良好的社会效益和经济效益，具备工业化推广前景。

Description

一种利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法

（一）技术领域

本发明涉及肥料生产技术领域，特别涉及一种利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法。

（二）背景技术

头孢类药物占到抗感染类药物市场份额的40%左右，其生产所用的两种主要原料母核--7-氨基头孢烷酸（7-ACA）、脱乙酰基-7-氨基头孢烷酸（D-7-ACA）是由头孢菌素C经化学法或酶法裂解而生产的。头孢菌素C是通过顶头孢霉菌生物发酵生产的，生产过程中产生大量头孢菌素C滤渣，其成分主要包括菌丝体¸培养基残渣¸有机代谢废弃物等，据不完全统计，我国每年的头孢菌素C滤渣产生量达到50万吨左右。

头孢菌素C滤渣中含有头孢菌素C残留，属于抗生素滤渣，被国家列为危险废弃物，其处置受到环保部门的严格监管。头孢菌素C滤渣中水分含量高达85%左右，如果直接用于生产传统有机肥料，需要加入大量生物秸秆进行发酵基料的水分调节，不具有生产可行性；利用板框压滤机进行脱水，脱水效果不十分理想，且会造成一定的二次污染，因此目前一般是采用滚筒干燥方法将头孢菌素C滤渣烘干成粉，再进行二次处理，但干燥成本已经成为企业沉重的经济负担。授权号CN102392008B、公开号CN101935682A、公开号CN108048519A的三个专利分别提供了将头孢菌素C滤渣直接或经过酶法或化学法分解后，代替部分发酵培养基成分进行循环套用的技术内容，虽然较好地解决了部分滤渣的环保处理问题，但不能够将全部的滤渣彻底处理，仍有60%以上的菌渣需要经过干燥处理。

另一方面，腐殖酸、氨基酸、海藻提取物、糖醇、甲壳素等功能性有机肥以其良好的促进作物根系发育、改善土壤结构、提高水分和养分资源的利用率、提高作物抗逆性、改善作物品质、提高作物产量等功效，受到市场的普遍认可，销量逐年增加，尤其是在经济作物及设施农业生产中。氨基酸生产的最好原料当然是动植物蛋白质，但我国是蛋白质资源缺乏大国，原料来源和原料成本成为制约其应用的一道严重障碍，因此目前农用氨基酸的主要原料来源是食品发酵废液和动物皮毛下脚料的酸水解液；食品发酵废液存在一定的供应量瓶颈，动物皮毛下脚料是一种角蛋白水解液，氨基酸成分不全面，使用效果受到一定的影响。头孢菌素C滤渣中蛋白质含量占干物质含量的42%左右，氨基酸组成合理、全面，可作为生产农用氨基酸的优良原料，其次滤渣中还含有3%-4%的几丁质以及大量的糖类物质，经水解为小分子物质后，可为植物提供能够直接被吸收的氨基酸、壳寡糖、腐殖酸、糖醇、核酸、杂单糖等功能性养分。

头孢菌素C滤渣中含有抗生素残留，如果在功能性有机肥生产中不能够被有效灭活，或产品中残留头孢菌素C降解的结构近似物，都会对环境带来安全隐患。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种步骤简单、生产成本低廉、环保价值高的利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，以头孢菌素C提取工序中产生的头孢菌素C滤渣或其二次处理产品为原料，包括如下步骤：

（1）往原料中加入占其质量20-40%的强酸，于80-121℃下水解20-60h，控制蛋白质转化率≥40%，得到水解液；

（2）往水解液中加碱中和至pH6.0-7.5，在80-100℃下保温0-20h，得到有机肥母料；该步骤对可能残留的微量头孢菌素C、7-氨基头孢烷酸（7-ACA）、脱乙酰基-7-氨基头孢烷酸（D-7-ACA）进行彻底灭活，该步骤的控制标准是上述残留的检出量为零；

（3）将有机肥母料进行真空浓缩，并添加中微量元素，经精滤，得到的滤液为功能性有机肥产品。

本发明利用强酸对头孢菌素C滤渣进行水解，头孢菌素C残留基本在水解阶段被破坏，可能存在的微量残留在中和后的高温保温阶段得到彻底灭活；水解产品中以氨基酸、寡肽、杂单糖为主，另外还含有壳寡糖、腐殖酸、糖醇、核酸等小分子有机质。

本发明的更优技术方案为：

所述原料包括液体的头孢菌素C滤渣、头孢菌素C压榨滤饼和干燥的头孢菌素C滤渣粉。

步骤（1）中，强酸为浓硫酸或浓盐酸。

蛋白质转化率=水解液氨基酸含量/水解液中原始蛋白质含量×100%。

步骤（2）中，碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、碳酸钙和碳酸铵中的一种。

步骤（3）中，中微量元素为含有钙、镁、铁、锰、锌、铜、硼、钼中任意一种或多种元素的化合物。

功能性有机肥产品的蛋白质转化率≥90%，其中氨基酸≥100g/L，中量元素≥30g/L或微量元素≥20g/L；本发明的功能性有机肥产品符合含氨基酸水溶肥料行业标准NY1429-2010。

功能性有机肥产品经浓缩、真空或喷雾干燥，得到固体功能性有机肥产品。

本发明使头孢菌素C滤渣得到全部、彻底的环保处理，头孢菌素C残留得到彻底的灭活，消除了安全隐患，解决了抗生素滤渣环保化处理的技术瓶颈。

本发明利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥，工艺简单、加工成本低廉，产品市场前景好，具备工业化生产的可行性和经济性，彻底打通了滤渣环保化处理到产品市场出路的关键环节，不仅节省了之前处理头孢菌素C滤渣而带来的环保处理费用，而且还可以为企业带来可观的产品销售利润。

本发明提供的功能性产品，来源于生物蛋白，其氨基酸组成全面、配比合理，而且还含有部分腐殖酸、壳寡糖、糖醇等功能性物质，以及大量的小分子杂单糖，产品功效大大高于目前市场上的农用氨基酸液体产品，生产过程中没有产生二次废渣、废液，具有明显的经济效益和社会效益。

（四）具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

（1）头孢菌素C发酵结束后，酸化，超滤，超滤结束后收集头孢菌素C滤渣1kg；取样检测，水分含量84.6%，头孢菌素C残留684ug/ml，蛋白质含量41.7%（以干物质计），pH为3.14；

（2）向滤渣中加入36.5%的浓盐酸222.3g，98℃左右水浴水解22h；

（3）取样检测，电位滴定法检测氨基酸含量4.0%，蛋白质转化率=水解液氨基酸含量/水解液原使蛋白质理论含量×100%=76.4%；HPLC检测头孢菌素C¸7-氨基头孢烷酸（7-ACA）¸脱乙酰基-7-氨基头孢烷酸（D-7-ACA），检出量均为0；

（4）水解液加入氨水调pH为6.24，不需进一步进行头孢菌素C高温灭活，直接降温即为本发明提供的功能性有机肥Ⅰ，共1405.6g ，氨基酸含量3.45%。

本产品可以作为非水溶性冲施肥直接使用，也可浓缩后使用。

实施例2：

（1）按照实施例1中步骤（1）至步骤（5）的操作方法，加入头孢菌素C滤渣32.7%的浓盐酸，98℃左右水解45h，用氨水中和至pH为6.75；

（2）检测，蛋白质转化率96.4%，氨基酸含量4.17%；

（3）HPLC检测头孢菌素C¸7-氨基头孢烷酸（7-ACA）¸脱乙酰基-7-氨基头孢烷酸（D-7-ACA），检出量为0；

（4）取上述功能性有机肥Ⅰ1200g，用旋转蒸发仪浓缩，浓缩温度65℃左右，得到浓缩液426.8g，浓缩液氨基酸含量11.72%；

（5）浓缩液中加入无水氯化钙36.4g，溶解后用120目滤网过滤，收集滤液413.3g，滤渣收集后用于固态有机肥发酵原料,滤液即为本发明提供的功能性有机肥Ⅱ；

（6）检测，产品氨基酸含量127.2g/L，钙含量32.8g/L，该产品符合含氨基酸水溶肥料行业标准NY1429-2010。

实施例3：

（1）取实施例1中得到的功能性有机肥Ⅰ1200g，用旋转蒸发仪真空浓缩，浓缩温度65℃左右，浓缩至原质量的40%左右，得到浓缩液468.4g；

（2）浓缩液于真空干燥箱内干燥，干燥温度65℃左右，真空度≥0.095MPa，得到固体产品262.4g，即本发明功能性有机肥Ⅲ。

检测产品含量，水分9.84%，总氨基酸含量16.0%，有机质含量51.0%。

Claims

1.一种利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，以头孢菌素C提取工序中产生的头孢菌素C滤渣或其二次处理产品为原料，其特征为，包括如下步骤：（1）往原料中加入占其质量20-40%的强酸，于80-121℃下水解20-60h，控制蛋白质转化率≥40%，得到水解液；（2）往水解液中加碱中和至pH6.0-7.5，在80-100℃下保温0-20h，得到有机肥母料；（3）将有机肥母料进行真空浓缩，并添加中微量元素，经精滤，得到的滤液为功能性有机肥产品。

2.根据权利要求1所述的利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，其特征在于：所述原料包括液体的头孢菌素C滤渣、头孢菌素C压榨滤饼和干燥的头孢菌素C滤渣粉。

3.根据权利要求1所述的利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，其特征在于：步骤（1）中，强酸为浓硫酸或浓盐酸。

4.根据权利要求1所述的利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，其特征在于：步骤（1）中，蛋白质转化率=水解液氨基酸含量/水解液中原始蛋白质含量×100%。

5.根据权利要求1所述的利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，其特征在于：步骤（2）中，碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、碳酸钙和碳酸铵中的一种。

6.根据权利要求1所述的利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，其特征在于：步骤（3）中，中微量元素为含有钙、镁、铁、锰、锌、铜、硼、钼中任意一种或多种元素的化合物。

7.根据权利要求1所述的利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，其特征在于：步骤（3）中，功能性有机肥产品的蛋白质转化率≥90%，其中氨基酸≥100g/L，中量元素≥30g/L或微量元素≥20g/L。

8.根据权利要求1所述的利用头孢菌素C滤渣生产功能性有机肥的方法，其特征在于：步骤（3）中，功能性有机肥产品经浓缩、真空或喷雾干燥，得到固体功能性有机肥产品。