CN112125717A - 一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，属于肥料生产技术领域，包括步骤：将香蕉茎叶与棉籽壳粉碎过筛，加入生物反应器中混匀，并加入复合微生物菌剂与水进行微发酵，发酵结束后通过板框压滤，收集滤液和滤渣，向滤渣中加入复合酶进行酶解发酵，将发酵后的物料通过板框压滤，收集滤液和滤渣，并将滤渣进行进一步提取，将提取后的物料通过板框压滤，收集滤液和滤渣，滤渣用作固体肥料基料，合并上述收集的滤液，进行浓缩、干燥处理，并检测上述干燥后的浓缩液中氮、磷、钾元素的含量，将干燥后的浓缩液按一定比例稀释，喷于固体肥料基料或者加入其他液体叶面肥料产品中，混匀，配制成高氨基酸磷钾肥。

Description

一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法
技术领域
本发明涉及肥料生产技术领域，具体涉及一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法。
背景技术
香蕉茎叶中的碳水化合物含量高(个别品种碳水化合物含量高达干物质的82％)，新鲜香蕉茎叶中有粗蛋白7.605％、EE 1.00％、CF 25.45％、NDF 52.28％、ADL 37.57％、NFE 32.33％、Ca 1.43％、P 0.2％和K11.29％。目前我国亚热带地区香蕉种植面积大，大量的香蕉茎叶被丢弃田头或河流，既不能作肥料，也不能作燃料，只能作垃圾处理，不仅造成茎叶中养分资源的浪费，也使香蕉残体中的病菌传播成为农田环境的潜在危害。
此外，香蕉茎叶纤维素含量高，短期内分解困难，直接利用率低，目前最先进的技术为将其粉碎，混入微生物菌剂，与其他基质混合后进行发酵后制成肥料，此工艺需要较长的发酵时间，且植物组织发酵不完全，田间利用率低，对菌剂选用提出较高要求，且最终产品定型，类型单一，工业化时无法灵活变动。
棉籽壳是棉籽经过剥壳机分离后剩下的外壳，棉籽壳含粗蛋白质8％左右，相当于50％左右的含氮量，此外还含有11％左右的磷、20％左右的钾及其他植物生长所需营养成分。我国棉花种植面积大，棉籽壳资源蕴藏量很高，主要用于养殖食药用菌，由于含有棉酚，饲用加工困难，此外，棉籽壳纤维素含量高，微生物分解困难，发酵时间将近30天左右，不是有机肥基料的较好选择，因而其用量较少，大部分棉籽壳被焚烧或掩埋，造成严重的资源浪费和环境破坏。
因此，香蕉茎叶和棉籽壳的资源再生利用技术简单，仅局限于发酵基料，而发酵技术和物料本身的特性，又使得两种生物资源利用率低，产品单一，剂型改变困难，应用范围小，技术含量和附加值低，且可替代性强。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，将香蕉茎叶和棉籽壳中的营养元素提取出来用于生产高氨基酸磷钾肥料，可直接与其他原料复配成多款肥料产品，工艺简单，提高了香蕉茎叶和棉籽壳的利用率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的经过预处理的香蕉茎叶与棉籽壳，粉碎过筛；
(2)将上述粉碎的物料加入生物反应器中混匀，并加入复合微生物菌剂与水进行微发酵，发酵结束后通过板框压滤，收集滤液和滤渣；
(3)向上述滤渣中加入复合酶进行酶解发酵；
(4)将上述发酵后的物料通过板框压滤，收集滤液和滤渣，并将滤渣进行进一步提取，将提取后的物料通过板框压滤，收集滤液和滤渣，滤渣用作固体肥料基料；
(5)合并上述步骤(2)与步骤(4)收集的滤液，进行浓缩处理，得到含氨基酸磷钾的溶液；
(6)将上述浓缩液进行干燥处理；
(7)检测上述干燥后的浓缩液中氮、磷、钾元素的含量；
(8)将干燥后的浓缩液按一定比例稀释，喷于固体肥料基料或者加入其他液体叶面肥料产品中，混匀，配制成高氨基酸磷钾肥。
优选的，所述步骤(1)中，棉籽壳与香蕉茎叶的质量比为0：1-1：0，粉碎过50-60目筛，所述预处理是指将田间收集的香蕉茎叶与棉籽壳进行挑选、清洗、除杂处理。
优选的，所述步骤(2)中，微发酵的具体工艺为：加入质量分数为5％的复合微生物菌剂，再加入水，使物料含水量为20wt％，控制温度在30-42℃，搅拌、通气12-24h。
优选的，所述步骤(3)中，酶解的具体工艺为：加入质量分数为0.1-1％的复合酶，用稀盐酸调节pH为4.5，控制温度在40-55℃，搅拌，发酵4-6h，所述复合酶由纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶组成，且纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶的质量比为1：0.5-1：0.5-1：0.5-1。
优选的，所述步骤(4)中，提取为多级逆流提取，多级逆流提取的溶剂为75％的乙醇，在60℃提取4-6h。
优选的，所述步骤(5)中，浓缩为采用真空旋转蒸发仪浓缩，使浓缩液中物料含量在40％-80％。
优选的，所述步骤(6)中，采用喷雾干燥机进行干燥处理，所述喷雾干燥机进口温度为160-180℃，出口温度为78-90℃。
本发明的有益技术效果为：
(1)原料经过发酵和提取处理，对香蕉茎叶和棉籽壳中营养元素提取率高，避免常规发酵过程中的超长时间和较大的场地铺设，工艺简单，成本低，原料利用率高，可消化大量原料；
(2)原料经提取后，各营养元素可利用率高，施用效果好；
(3)原料提取物使用方便，可直接与其他原料复配成多款产品，使用方便，应用范围广；
(4)可直接制备成固体肥料和叶面肥料，施用灵活。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的经过预处理的香蕉茎叶与棉籽壳，粉碎过筛；
(2)将上述粉碎的物料加入生物反应器中混匀，并加入复合微生物菌剂与水进行微发酵，发酵结束后通过板框压滤，收集滤液和滤渣；
(3)向上述滤渣中加入复合酶进行酶解发酵；
(4)将上述发酵后的物料通过板框压滤，收集滤液和滤渣，并将滤渣进行进一步提取，将提取后的物料通过板框压滤，收集滤液和滤渣，滤渣用作固体肥料基料；
(5)合并上述步骤(2)与步骤(4)收集的滤液，进行浓缩处理，得到含氨基酸磷钾的溶液；
(6)将上述浓缩液进行干燥处理；
(7)检测上述干燥后的浓缩液中氮、磷、钾元素的含量；
(8)将干燥后的浓缩液按一定比例稀释，喷于固体肥料基料或者加入其他液体叶面肥料产品中，混匀，配制成高氨基酸磷钾肥。
所述步骤(1)中，棉籽壳与香蕉茎叶的质量比为1：0，粉碎过50-60目筛，所述预处理是指将田间收集的香蕉茎叶与棉籽壳进行挑选、清洗、除杂处理。
所述步骤(2)中，微发酵的具体工艺为：加入质量分数为5％的复合微生物菌剂，再加入水，使物料含水量为20wt％，控制温度在30-42℃，搅拌、通气12-24h。
所述步骤(3)中，酶解的具体工艺为：加入质量分数为0.1-1％的复合酶，用稀盐酸调节pH为4.5，控制温度在40-55℃，搅拌，发酵4-6h，所述复合酶由纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶组成，且纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶的质量比为1：0.5-1：0.5-1：0.5-1。
所述步骤(4)中，提取为多级逆流提取，多级逆流提取的溶剂为75％的乙醇，在60℃提取4-6h。
所述步骤(5)中，浓缩为采用真空旋转蒸发仪浓缩，使浓缩液中物料含量在40％-80％。
所述步骤(6)中，采用喷雾干燥机进行干燥处理，所述喷雾干燥机进口温度为160-180℃，出口温度为78-90℃。
检测结果：本实施例中，取棉籽壳质量100kg，所得浓缩液中氨基酸、磷、钾的含量分别为0.36kg，0.063kg，6.3kg。
实施例2
实施例2与实施例1的具体制备工艺相同，不同的是，棉籽壳与香蕉茎叶的质量不同，本实施例中棉籽壳与香蕉茎叶的质量比为1：1。
检测结果：本实施例中，取棉籽壳与香蕉茎叶各50kg，所得浓缩液中氨基酸、磷、钾的含量分别为1.77kg，3.53kg，4.96kg。
实施例3
实施例3与实施例1的具体制备工艺相同，不同的是，棉籽壳与香蕉茎叶的质量不同，本实施例中棉籽壳与香蕉茎叶的质量比为0：1。
检测结果：本实施例中，取香蕉茎叶100kg，所得浓缩液中氨基酸，磷，钾的含量为2.38kg，3.27kg，5.95kg。
为了验证本发明肥料的施用效果，进行以下对比实验：
实验一：本发明高氨基酸磷钾肥在番茄上的施用效果
具体施肥过程：取本发明实施例3所得的浓缩液，经过干燥处理后按一定比例稀释，与固体肥料基料棒土、膨润土和磷酸二氢钾混合均匀后得到氨基酸磷钾肥，简称为NPK肥，经检测，NPK肥的粒度为0.1％，总养分含量为60.46wt％，总氮含量为20.21wt％，有效磷含量为20.16wt％，有效钾含量21.17wt％。普通肥为常用氮磷钾复合肥，由山东玖十玖化工有限公司生产，其中总氮含量≥20wt％，有效磷含量≥20wt％，有效钾含量≥20wt％，总养分含量≥60wt％,经检测，其总氮含量为22.15wt％，有效磷含量20.12wt％，有效钾含量22.01wt％，总养分含量62.17wt％。
供试土壤分析：普通潮土，土壤肥力中上，长势均匀，前茬芹菜，茬灌秋耕。生产上一年二熟，通常地下水位60cm，耕层厚度20cm，土壤测试PH为7.5，有机质51g/kg、全氮4.30g/kg、有效磷7.13mg/kg、速效钾79mg/kg，栽培密度亩密度3500株。
本实验在沧州农科院示范田完成，施肥方法为沟施灌水，施肥时间按番茄种植常规管理进行，在番茄定植、果实膨大期和成熟期各施一次，施用量15kg/亩，实验结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0002702755290000051
上述实验结果表明本发明高氨基酸磷钾肥在番茄上的施用效果好，较普通肥增产率＞7.60％。
实验二：本发明高氨基酸磷钾肥在山药上的施用效果
具体施肥过程：取本发明实施例3所得的浓缩液，经过干燥处理后按一定比例稀释，与固体肥料基料棒土、膨润土和磷酸二氢钾混合均匀后得到氨基酸磷钾肥，简称为NPK肥，经检测，NPK肥的粒度为0.1％，总养分含量为60.46wt％，总氮含量为20.21wt％，有效磷含量为20.16wt％，有效钾含量21.17wt％。普通肥为常用氮磷钾复合肥，由山东玖十玖化工有限公司生产，其中总氮含量≥20wt％，有效磷含量≥20wt％，有效钾含量≥20wt％，总养分含量≥60wt％,经检测，其总氮含量为22.15wt％，有效磷含量20.12wt％，有效钾含量22.01wt％，总养分含量62.17wt％。
供试土壤为分析：沙壤土，土壤肥力较弱，头茬地前茬地玉米。土壤测试pH为8.6，有机质6.57g/kg、全氮0.485g/kg、全钾14.18mg/kg、全磷0.08％。
本实验在河南温县怀山药种植基地完成，施肥方法为沟施灌水，施肥时间按番茄种植常规管理进行，在苗期、茎叶快速生长期、块根迅速膨大期各施用一次，施用量15kg/亩，实验结果如下表2所示：
Figure BDA0002702755290000052
Figure BDA0002702755290000061
上述实验结果表明本发明高氨基酸磷钾肥在山药上的施用效果好，头茬地较普通肥增产率为9.93％，此外，由于山药种植存在严重的连坐障碍，重茬地山药产量大大降低，重茬地较普通肥增产率为3.44％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取一定量的经过预处理的香蕉茎叶与棉籽壳，粉碎过筛；
(2)将上述粉碎的物料加入生物反应器中混匀，并加入复合微生物菌剂与水进行微发酵，发酵结束后通过板框压滤，收集滤液和滤渣；
(3)向上述滤渣中加入复合酶进行酶解发酵；
(4)将上述发酵后的物料通过板框压滤，收集滤液和滤渣，并将滤渣进行进一步提取，将提取后的物料通过板框压滤，收集滤液和滤渣，滤渣用作固体肥料基料；
(5)合并上述步骤(2)与步骤(4)收集的滤液，进行浓缩处理，得到含氨基酸磷钾的溶液；
(6)将上述浓缩液进行干燥处理；
(7)检测上述干燥后的浓缩液中氮、磷、钾元素的含量；
(8)将干燥后的浓缩液按一定比例稀释，喷于固体肥料基料或者加入其他液体叶面肥料产品中，混匀，配制成高氨基酸磷钾肥。
2.根据权利要求1所述的一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，棉籽壳与香蕉茎叶的质量比为0：1-1：0，粉碎过50-60目筛，所述预处理是指将田间收集的香蕉茎叶与棉籽壳进行挑选、清洗、除杂处理。
3.根据权利要求1所述的一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，微发酵的具体工艺为：加入质量分数为5％的复合微生物菌剂，再加入水，使物料含水量为20wt％，控制温度在30-42℃，搅拌、通气12-24h。
4.根据权利要求1所述的一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，酶解的具体工艺为：加入质量分数为0.1-1％的复合酶，用稀盐酸调节pH为4.5，控制温度在40-55℃，搅拌，发酵4-6h，所述复合酶由纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶组成，且纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶的质量比为1：0.5-1：0.5-1：0.5-1。
5.根据权利要求1所述的一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，提取为多级逆流提取，多级逆流提取的溶剂为75％的乙醇，在60℃提取4-6h。
6.根据权利要求1所述的一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，浓缩为采用真空旋转蒸发仪浓缩，使浓缩液中物料含量在40％-80％。
7.根据权利要求1所述的一种利用棉籽壳和香蕉茎叶生产高氨基酸磷钾肥料的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，采用喷雾干燥机进行干燥处理，所述喷雾干燥机进口温度为160-180℃，出口温度为78-90℃。
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CN114949915B (zh) * 2022-05-31 2023-11-03 浙江百山祖生物科技有限公司 一种猴头菇复合提取物及其制备方法

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