CZ11501U1

CZ11501U1 - Liquid biotechnological fertilizer

Info

Publication number: CZ11501U1
Application number: CZ200112101U
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Doc. Ing. Csc. Beran
Original assignee: Zdeněk Doc. Ing. Csc. Beran
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2001-09-06
Also published as: WO2002102740A1

Abstract

For applications as nutrient for field plants, vegetables, fruit trees and vines, and for mass agriculture production as well as for small growers and garden keepers there is prepared a liquid fertiliser based on liquid residues from a separation of ferment spirit, citric acid and a sodium glutamate, the fertiliser in accordance with the invention comprising from 10 up to 50 % of mass of organic combustible substance matter of the liquid residues and up to 20 % of mass of potassium sulphate and/or potassium chloride, the content of potassium oxide in the fertiliser being within the range from 2 to 15 % of mass. Also according to the invention the said fertiliser may comprise at least 10 % of mass of urea, up to 50 % of mass of ammonium nitrate, the content of nitrogen in the fertiliser being within the range from 5 to 25 % of mass and/or up to 30% of magnesium nitrate, the content of magnesium oxide in the fertiliser being within the range from 0,2 to 8,0 % of mass.

Description

Technické řešení se týká kapalného hnojivá na bázi vedlejších produktů průmyslových fermentací, využívajících jako živný substrát pro mikroorganismy řepnou nebo třtinovou melasu, zejména na bázi kapalných zbytků po separaci kvasného lihu, kyseliny citrónové a glutamátu sodného.The invention relates to a liquid fertilizer based on by-products of industrial fermentations using beet or cane molasses as a nutrient substrate for microorganisms, in particular based on liquid residues from the separation of fermented alcohol, citric acid and sodium glutamate.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Vedlejší produkty průmyslových fermentací, při nichž je využívána řepná nebo třtinová melasa jako živný substrát pro produkční mikroorganismy lze recyklovat zpět do půdy jako výživu rostlin. Patří k nim kapalné zbytky po separaci kvasného lihu, kyseliny citrónové, glutamátu sodného a dalších biotechnologických produktů. Tyto kapaliny mají formu koloidního roztoku s vysokým obsahem sušiny, až 70 % hmotn. Asi 85 % hmotn. sušiny představují organické spalitelné látky. Z hlediska použití pro výživu rostlin jako hnojivá se jedná o živný roztok s organickým charakterem vazeb rostlinných živin, obsahující všechny potřebné minerální látky pro výživu rostlin. Výzkumy prokázaly, že tento živný roztok vykazuje z hlediska rostlinné výživy velmi příznivé vlastnosti. Typické složení roztoku je 40,0 % hmotn. sušiny, 2,50 % hmotn. dusíku, 0,015 % hmotn. fosforu ve formě oxidu fosforečného, 4,00 % hmotn. draslíku ve formě oxidu draselného, 0,15 % hmotn. hořčíku ve formě oxidu hořečnatého, 1,00% hmotn. vápníku ve formě oxidu vápenatého, 0,10 % hmotn. síry, 0,015 % hmotn. železa, 0,003 % hmotn. manganu, 0,002 % hmotn. zinku, %, 0,005 % hmotn. mědi, 0,0003 % hmotn. boru a 0,00003 % hmotn. molybdenu. Živiny jsou vesměs přírodního původu ave formě, která je pro rostliny velmi snadno přijatelná, takže rostliny dokáží všechny živiny beze zbytku využít. To je důležité, pokud se týká dusíku, rovněž z ekologického hlediska. Naproti tomu u běžných hnojiv zůstává značná část dusíku nevyužita. Nevyužitý dusík je potom vyluhován do spodních vod, které jsou tak znečišťovány oxidy dusíku. V současné době se fermentační zbytky s obsahem sušiny zpravidla 40 až 50 % hmotn. používají k přímému hnojení jako pomocná látka zlepšující parametry půdy co do její úrodnosti.By-products of industrial fermentations using beet or cane molasses as a nutrient substrate for producing microorganisms can be recycled back into the soil as plant nutrition. These include liquid residues from the separation of fermented alcohol, citric acid, sodium glutamate and other biotechnological products. These liquids are in the form of a high solids colloidal solution, up to 70 wt. About 85 wt. dry matter represents organic combustible substances. From the viewpoint of plant nutrient use, it is a nutrient solution with the organic nature of the plant nutrient linkages containing all the necessary plant nutrients. Research has shown that this nutrient solution has very favorable plant nutritional properties. A typical composition of the solution is 40.0 wt. % solids, 2.50 wt. % nitrogen, 0.015 wt. % phosphorus in the form of phosphorus pentoxide, 4.00 wt. % potassium in the form of potassium oxide, 0.15 wt. % magnesium in the form of magnesium oxide, 1.00 wt. % calcium in the form of calcium oxide, 0.10 wt. % sulfur, 0.015 wt. % iron, 0.003 wt. % manganese, 0.002 wt. % zinc, 0.005 wt. % copper, 0.0003 wt. % boron and 0.00003 wt. molybdenum. Nutrients are mostly of natural origin and in a form that is very easily accepted by plants, so that plants can fully utilize all nutrients. This is also important from an environmental point of view as regards nitrogen. In contrast to conventional fertilizers, a considerable part of the nitrogen remains unused. Unused nitrogen is then leached to groundwater, which is thus polluted by nitrogen oxides. At present, fermentation residues with a dry matter content of 40 to 50 wt. used for direct fertilization as an auxiliary substance improving soil parameters in its fertility.

Nevýhodou přímého hnojení je poměrně nízký obsah dusíku a draslíku, při vysokém obsahu mikroživin. Při intenzivním hnojení může dojít kpřehnojení rostlin a půdy draslíkem a mikroživinami.The disadvantage of direct fertilization is the relatively low content of nitrogen and potassium, with a high content of micronutrients. Intensive fertilization can over-fertilize plants and soil with potassium and micronutrients.

Kapalné zbytky po separaci kvasného lihu byly dříve spalovány na výpalkové uhlí, ze kterého se vyluhováním a odpařovací krystalizací vyráběla směs krystalických draselných solí, vhodná ke hnojení. Modernější technologie výroby krystalického hnojivá zmelasových výpalků, vysolováním kyselinou citrónovou a fosforečnou a poté vakuovou krystalizací, je předmětem patentu US 4 604 125. Společnou nevýhodou uvedených postupů je energeticky a technologicky náročná výroba, zdražující výsledný produkt. Navíc, při výrobě vysolováním, zůstávají jako odpad zbytky organických látek, které je třeba následně likvidovat. Dále jsou známa hnojivá popsaná v spisech JP 53 044 367 a JP 47 029 155. Jedná se hnojivá ve formě husté, netekuté pasty až gumy, připravená přídavkem řady komponent s obsahem dusíku, fosforu a draslíku do lihových fermentačních zbytků. Výsledný produkt je jako takový obtížně aplikovatelný, neboť nedovoluje využít běžnou zemědělskou techniku a navíc je stálý pouze po několik týdnů. V užitném vzoru CZ 6905 je popsáno hnojivo, tvořené suchými granulemi, vyrobenými fluidním granulačním sušením husté pasty, vzniklé smísením neústrojných agrochemikálií a kapalných fermentačních zbytků. Nevýhodou je technologicky a energeticky náročná výroba a tudíž drahý výsledný produkt. Podle řešení popsaného v patentu CZ 278603, který je prioritním dokumentem spisů DE 4324823 a WO 97/262228, se složení fermentačních kapalných zbytků z výroby kvasného lisu, tzv. melasových výpalků, upravuje přídavkem vodného roztoku amonných solí kyseliny fosforečné nebo dusičnanu amonného nebo síranu amonného. Účinnost tohoto postupuje výrazně omezena,Previously, the liquid residue from the separation of fermented alcohol was burned to a lignite, from which a mixture of crystalline potassium salts suitable for fertilization was produced by leaching and evaporative crystallization. A more modern technology for producing crystalline fertilizer of stillage, salting out with citric acid and phosphoric acid and then vacuum crystallization is the subject of U.S. Pat. No. 4,604,125. Moreover, in the production by salting-out, residues of organic substances remain as waste and must be disposed of subsequently. Further, fertilizers described in JP 53 044 367 and JP 47 029 155 are known. They are fertilizers in the form of a thick, non-flowable paste to rubber, prepared by adding a number of nitrogen, phosphorus and potassium components to alcoholic fermentation residues. As a result, the resulting product is difficult to apply as it does not allow the use of conventional agricultural technology and, moreover, is stable for only a few weeks. Utility model CZ 6905 describes a fertilizer consisting of dry granules produced by fluid granulation drying of a thick paste resulting from the mixing of uncontrolled agrochemicals and liquid fermentation residues. The disadvantage is the technologically and energy intensive production and hence the expensive final product. According to the solution described in patent CZ 278603, which is a priority document of DE 4324823 and WO 97/262228, the composition of fermentation liquid residues from the production of fermentation press, so-called molasses stillage, is adjusted by adding an aqueous solution of ammonium salts of phosphoric acid or ammonium nitrate or ammonium sulfate. . The effectiveness of this procedure is significantly reduced,

- 1 CZ 11501 Ul jelikož větší koncentrace iontů těchto rozpustných anorganických solí způsobuje rozpad koloidního systému. Vznikají sraženiny, které ztěžují, až zamezují aplikaci pomocí běžné zemědělské techniky pro kapalná hnojivá. Výrazného zlepšení je dosaženo řešením popsaným v užitném vzoru CZ 8534, podle nějž je koloidní roztok fermentačních zbytků obohacen dusíkem obsaženým v organické látce, močovině. Močovina vytváří nepolární roztok a nenarušuje koloidní stabilitu a tekutost výsledného produktu.Since a higher ion concentration of these soluble inorganic salts causes the colloidal system to disintegrate. Precipitates are formed which make it difficult to prevent application by conventional agricultural techniques for liquid fertilizers. Significant improvement is achieved by the solution described in utility model CZ 8534, according to which the colloidal solution of fermentation residues is enriched with nitrogen contained in the organic substance, urea. Urea forms a non-polar solution and does not interfere with the colloidal stability and flowability of the resulting product.

Účelem tohoto technického řešení je kapalné hnojivo, kde jsou ještě jednodušeji a účinněji využity koloidní vlastnosti fermentačních zbytků, které jsou tak lépe a účelněji využity.The purpose of this technical solution is a liquid fertilizer, where the colloidal properties of fermentation residues are utilized even more simply and efficiently, which are thus better and more efficiently utilized.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedeného účelu je dosaženo u kapalného hnojivá na bázi vedlejších produktů průmyslových fermentací, zejména na bázi kapalných zbytků po separaci kvasného lihu, kyseliny citrónové a glutamátu sodného, v provedení podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že hnojivo obsahuje 10 až 50 % hmotn. organických spalitelných látek z kapalných zbytků a až 20 % hmotn. síranu draselného a/nebo chloridu draselného, přičemž celkový obsah draslíku v hnojivu, vyjádřeny jako obsah oxidu draselného, je v rozmezí 2 až 15 % hmotn. Rovněž podle tohoto technického řešení může toto kapalné hnojivo obsahovat nejméně 10% hmotn. močoviny. Dále podle tohoto technického řešení může hnojivo vedle močoviny obsahovat až 50 % hmotn. dusičnanu amonného, přičemž obsah dusíku v hnojivu bude v rozmezí 5 až 25 % hmotn. Navíc podle tohoto technického řešení může hnojivo obsahovat do 30 % hmotn. dusičnanu hořečnatého, při celkovém obsahu hořčíku v hnojivu, vyjádřeném jako obsah oxidu hořečnatého, v rozmezí 0,2 až 8,0 % hmotn.The aforementioned purpose is achieved in liquid fertilizer based on by-products of industrial fermentations, in particular based on liquid residues after separation of fermentation alcohol, citric acid and sodium glutamate, according to an embodiment of the present invention which comprises 10 to 50% wt. % of organic combustible substances from liquid residues and up to 20 wt. % of potassium sulfate and / or potassium chloride, wherein the total potassium content in the fertilizer, expressed as potassium oxide content, is in the range of 2 to 15 wt. Also according to the present invention, the liquid fertilizer may contain at least 10 wt. urea. Further, according to the present invention, the fertilizer may contain up to 50 wt. ammonium nitrate, the nitrogen content of the fertilizer being in the range of 5 to 25 wt. In addition, according to the present invention, the fertilizer may contain up to 30 wt. % of magnesium nitrate, with a total magnesium content in the fertilizer, expressed as magnesium oxide content, in the range of 0.2 to 8.0 wt.

V kapalném hnojivu připraveném podle tohoto technického řešení je přídavkem volných draselných iontů a organického amidického dusíku stabilizována organická vazba původního rostlinného draslíku tak, že je možno ve velkém rozsahu upravovat koncentraci dusíku a hořčíku, aniž by došlo k tvorbě sraženin a ztrátě tekutosti hotového hnojivá. Výchozí látka, kapalný fermentační zbytek ve formě koloidního roztoku, je podle tohoto řešení dále obohacena minerálním dusíkem z dusičnanu amonného a hořčíkem z dusičnanu hořečnatého. Hnojivo má při vysokém obsahu sušiny vlastnosti kapaliny, která je stálá při teplotách až hluboko pod 0 °C a je možno je dlouhodobě skladovat. Výsledné hnojivo je velmi snadno aplikovatelné běžnými prostředky zemědělské techniky. Výhodný je postřik ve formě jemného rozprachu, zaručující rovnoměrné hnojení půdní plochy. Hnojivo podle předmětného řešení vykazuje z hlediska agrochemické účinnosti podstatně lepší vlastnosti než mají samostatně jeho výchozí složky. Obsah organické složky působí příznivě na biosorpci živin z agrochemikálií, které představují podstatnou část sušiny hnojivá. Organické vazby živin hnojivá ovlivňují příznivě výnos i kvalitu zemědělských plodin, zlepšují rovněž parametry půdy a regeneraci organických substancí v půdě. Při použití předmětného kapalného hnojivá dochází ke snížení obsahu rizikových prvků v půdě i plodinách a zvýšení obsahu makroživin jak v půdě, tak v sušině pěstovaných plodin.In the liquid fertilizer prepared according to this invention, the addition of free potassium ions and organic amide nitrogen stabilizes the organic binding of the original plant potassium so that the nitrogen and magnesium concentrations can be adjusted to a large extent without precipitating and losing the finished fertilizer. The starting material, the liquid fermentation residue in the form of a colloidal solution, is further enriched in this solution with mineral ammonium nitrate and magnesium nitrate magnesium. With a high dry matter content, the fertilizer has the properties of a liquid that is stable at temperatures as low as 0 ° C and can be stored for a long time. The resulting fertilizer is very easy to apply by conventional means of agricultural technology. Spraying in the form of a fine spray is preferred, ensuring even fertilization of the soil surface. The fertilizer according to the present invention exhibits substantially better properties in terms of agrochemical efficiency than the starting components alone. The organic content has a favorable effect on the biosorption of nutrients from agrochemicals, which represent a substantial part of the fertilizer dry matter. Organic fertilizer nutrient bonds favorably affect the yield and quality of agricultural crops, they also improve soil parameters and the regeneration of organic substances in the soil. Using the present liquid fertilizer reduces the content of risk elements in the soil and crops and increases the content of macro-nutrients both in the soil and in the dry matter of the crops.

Příklady provedeníExamples

Předmětné technické řešení je dále popsáno na příkladech praktického provedení.The present invention is further described by way of examples.

Příklad 1Example 1

Přídavkem vodného roztoku síranu draselného do kapalného fermentačního zbytku bylo připraveno hnojivo obsahující 33 % hmotn. organických spalitelných látek z kapalného fermentačního zbytku a 2 % hmotn. síranu draselného. Celkový obsah draslíku, vyjádřený jako obsah oxidu draslíku, v takto připraveném hnojivu byl 5 % hmotn. Hnojivo je vhodné rovněž pro ekologické zemědělství.By adding an aqueous potassium sulfate solution to the liquid fermentation residue, a fertilizer containing 33 wt. % of organic combustible substances from the liquid fermentation residue and 2 wt. potassium sulfate. The total potassium content, expressed as the potassium oxide content, of the fertilizer thus prepared was 5% by weight. Fertilizer is also suitable for organic farming.

-2 CZ 11501 Ul-2 CZ 11501 Ul

Příklad 2Example 2

V základní směsi výchozích surovin připravené podle příkladu 1, bylo rozpuštěním močoviny a následnou homogenizací vzniklé směsi připraveno hnojivo s obsahem 25 % hmotn. organických spalitelných látek z kapalného fermentačního zbytku a 25 % hmotn. močoviny. Celkový obsah dusíku byl 13% hmotn. a obsah draslíku, vyjádřený jako obsah oxidu draselného byl 3,5% hmotn.In the master feedstock mixture prepared according to Example 1, a 25% by weight fertilizer was prepared by dissolving urea and then homogenizing the resulting mixture. % organic combustible substances from the liquid fermentation residue and 25 wt. urea. The total nitrogen content was 13 wt. and the potassium content, expressed as potassium oxide content, was 3.5 wt.

Příklad 3Example 3

V základní směsi výchozích surovin připravené podle příkladu 1, byla rozpuštěna močovina a dusičnan amonný a směs byla zhomogenizována. Bylo připraveno hnojivo s obsahem 17% ío hmotn. organických spalitelných látek z kapalného fermentačního zbytku a 28 % hmotn. močoviny a 15 % hmotn. dusičnanu amonného. Celkový obsah dusíku byl 20 % hmotn. a obsah draslíku, vyjádřený jako obsah oxidu draselného, byl 2,0 % hmotn.Urea and ammonium nitrate were dissolved in the starting material mixture prepared according to Example 1 and the mixture was homogenized. Fertilizer with a content of 17% by weight was prepared. % organic combustible substances from the liquid fermentation residue and 28 wt. % urea and 15 wt. ammonium nitrate. The total nitrogen content was 20 wt. and the potassium content, expressed as potassium oxide content, was 2.0 wt.

Příklad 4Example 4

Rozpuštěním a homogenizací dusičnanu hořečnatého ve směsi podle příkladu 1, bylo připraveno hnojivo obsahující 24,0% hmotn. organických spalitelných látek z kapalného fermentačního zbytku a 20,0 % hmotn. močoviny a 8,0 % hmotn. dusičnanu amonného. Celkový obsah dusíku byl 12,0 % hmotn., obsah draslíku, vyjádřený jako obsah oxidu draselného, byl 3,0 % hmotn. a obsah hořčíku, vyjádřený jako obsah oxidu hořečnatého, byl 2,0 % hmotn.By dissolving and homogenizing the magnesium nitrate in the mixture of Example 1, a fertilizer containing 24.0 wt. % organic combustibles from the liquid fermentation residue and 20.0 wt. % urea and 8.0 wt. ammonium nitrate. The total nitrogen content was 12.0 wt%, the potassium content, expressed as potassium oxide content, was 3.0 wt%. and the magnesium content, expressed as magnesium oxide content, was 2.0 wt.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Kapalné hnojivo podle tohoto užitného vzoru je určeno k výživě polních rostlin, zeleniny, ovocných stromů a vinné révy a je vhodné jak pro zemědělskou výrobu, tak drobné pěstitele a zahrádkáře. Hnojivo lze též použít k rozkladům organických hmot, jako jsou sláma a komposty.The liquid fertilizer according to this utility model is intended for the feeding of field plants, vegetables, fruit trees and vines and is suitable for both agricultural production and small growers and gardeners. Fertilizer can also be used to decompose organic matter such as straw and compost.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Liquid fertilizer based on by-products of industrial fermentations using as nutrient substrate for microorganisms beet or cane molasses, in particular based on liquid residues from the separation of fermenting alcohol, citric acid and sodium glutamate, characterized in that it contains 10 to 50% by weight . % of organic combustible substances from liquid residues and up to 20 wt. potassium sulphate and / or potassium chloride, the potassium content of the fertilizer expressed as potassium oxide being in the range of

2 to 15 wt.

Liquid fertilizer according to claim 1, characterized in that it contains at least 10 wt. urea.

t

Liquid fertilizer according to claim 2, characterized in that it contains up to 50 wt. % ammonium nitrate, wherein the nitrogen content of the fertilizer is 5 to 25 wt.

Liquid fertilizer according to one of the preceding claims, characterized in that it contains up to 30 wt. % of magnesium nitrate, the magnesium content of the fertilizer, expressed as magnesium oxide content, 0.2 to 8.0 wt.