一種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥料的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于氨基酸發(fā)酵廢水處理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥料的方法，包括如下步驟，步驟1）發(fā)酵液過(guò)濾，步驟2）脫色、濃縮和結(jié)晶，步驟3）分離硫酸銨晶體，步驟4）水解，以及步驟5）制備肥料。該方法使用了谷基酸發(fā)酵廢水，大大降低肥料生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，而且肥料效果優(yōu)于市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥料的方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明屬于氨基酸發(fā)酵廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥 料的方法。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004] 谷氨酸，是一種酸性氨基酸。分子內(nèi)含兩個(gè)羧基，化學(xué)名稱(chēng)為α-氨基戊二酸。谷 氨酸是里索遜1856年發(fā)現(xiàn)的，為無(wú)色晶體，有鮮味，大量存在于谷類(lèi)蛋白質(zhì)中，動(dòng)物腦中含 量也較多。谷氨酸在生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝過(guò)程中占重要地位，參與動(dòng)物、植物和微生物中 的許多重要化學(xué)反應(yīng)。谷氨酸鈉俗稱(chēng)味精，是重要的鮮味劑，對(duì)香味具有增強(qiáng)作用。谷氨酸 鈉廣泛用于食品調(diào)味劑，既可單獨(dú)使用，又能與其它氨基酸等并用。用于食品內(nèi)，有增香作 用。
[0005] 隨著氨基酸發(fā)酵技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成為味精的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但是味 精生產(chǎn)過(guò)程中所排放的廢水量大，味精發(fā)酵液經(jīng)等電提取谷氨酸后排放的母液具有CODCr 高、B0D5高、菌體含量高、硫酸根（改用硫酸調(diào)pH前為氯離子）含量高、氨氮含量高及pH值 (1.5-3. 2)低"五高一低"的特點(diǎn)。是一種治理難度很大的工業(yè)廢水。由于不能有效地治理 味精廢水，不少味精廠被列入全國(guó)重點(diǎn)污染源單位之列，味精廢水的治理已經(jīng)成為制約味 精生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的重大難題。廢水中含有的大量菌體，它是一種單細(xì)胞蛋白，含有豐富的蛋 白質(zhì)。
[0006] 我國(guó)肥料的發(fā)展和應(yīng)用歷程，是從農(nóng)家肥到使用無(wú)機(jī)肥為主要階段，因農(nóng)家肥污 染源多，運(yùn)輸量大，在操作上費(fèi)時(shí)費(fèi)力并且效果不是特別明顯；而無(wú)機(jī)肥成份單一，利用率 較低，而且往往會(huì)造成土壤板結(jié)和伴隨水土流失污染水源，影響生態(tài)環(huán)境。目前，市場(chǎng)多采 用含氮磷鉀的無(wú)機(jī)復(fù)合肥等，該復(fù)合肥的肥效全面，但是也存在肥效不持久，容易流失等缺 陷；更重要的是，目前復(fù)合肥的價(jià)格較高，給農(nóng)民帶來(lái)較大的負(fù)擔(dān)，如何降低肥料成本，提高 農(nóng)民收入是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥料的方 法，該方法使用了氨基酸發(fā)酵廢水，大大降低肥料生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，而且施肥效 果優(yōu)于市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥料的方法，該方法包括如下步驟：步驟1)發(fā)酵液過(guò) 濾，步驟2)脫色、濃縮和結(jié)晶，步驟3)分離硫酸銨晶體，步驟4)水解，以及步驟5)制備肥 料； 具體地，所述方法包括如下步驟： 步驟1)發(fā)酵液過(guò)濾：谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過(guò)濾除菌，分別收集截留物和濾過(guò)液；然 后將濾過(guò)液繼續(xù)進(jìn)行超濾膜過(guò)濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為料 液A備用；其中，微濾膜為無(wú)機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C;超濾膜截留 分子量為300MW，超濾溫度為40°C ; 步驟2)脫色、濃縮和結(jié)晶：步驟1)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添 加滲透液質(zhì)量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為45°C，脫色30min后，板框過(guò)濾去除活 性炭，然后濃縮，結(jié)晶，最后離心獲得谷氨酸晶體和母液；所述濃縮參數(shù)為：溫度60°C，真空 度為-0. Ikpa ; 步驟3)分離硫酸銨晶體：將步驟2)所得母液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，溫度控制在65°C，同時(shí)流 加液氨，使得溶液PH控制在4. 0,蒸發(fā)濃縮至母液體積的1/3時(shí)，降溫至40°C析出硫酸銨晶 體，離心分離得到硫酸銨晶體和濃縮母液； 步驟4)水解：將料液A烘干，粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，然后置于反應(yīng)釜中，加入6-8mol/ L的鹽酸，以沒(méi)過(guò)原料為準(zhǔn)，在60°C溫度下攪拌水解12-16小時(shí)，攪拌速度為100-200轉(zhuǎn)/ min，反應(yīng)終止后用氫氧化鉀中和殘余鹽酸，得到氨基酸水溶液，然后按照氨基酸與金屬離 子的摩爾比為3 :1的比例添加金屬離子，控制溫度為40-50°C，時(shí)間為30-40min，pH在7. 0 進(jìn)行螯合反應(yīng)，最后將螯合產(chǎn)物濃縮，干燥以及粉碎，得到氨基酸螯合物； 步驟5)制備肥料：將氨基酸螯合物、殼聚糖、腐殖酸、尿素、磷酸二氫鉀和步驟3)所 得濃縮母液按照1-2 :5-9 :8-15 :30-50 :35-50 :100-150的質(zhì)量比例添加到攪拌罐中， 100-200轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10-20分鐘，即得； 所述金屬離子由銅離子、鈣離子以及鋅離子按照1 :1 :1的摩爾比混合而成。
[0010] 本發(fā)明還公開(kāi)了按照上述方法制備的肥料。
[0011] 本發(fā)明取得的有益效果主要包括： 1.本發(fā)明將母液中的硫酸銨分離出去，避免硫酸根離子與石灰性土壤形成硫酸鈣，造 成土壤結(jié)板，也避免了硫酸根在水淹情況下還原成硫化氫，對(duì)農(nóng)作物根造成傷害。
[0012] 2.谷氨酸發(fā)酵液的過(guò)濾截留物和濃縮液中含有大量的發(fā)酵菌體和蛋白，本發(fā)明在 生產(chǎn)氨基酸的同時(shí)利用了菌體蛋白和母液，省去了母液處理過(guò)程，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了變 廢為寶，大幅度提1? 了資源的利用率； 3. 本發(fā)明將利用菌體蛋白制備成螯合氨基酸，避免使用價(jià)格昂貴的蛋白原料，而且大 大提1? 了肥料； 4. 本發(fā)明添加氫氧化鉀作為中和劑，其產(chǎn)生的鉀鹽可作為復(fù)合肥鉀養(yǎng)份； 5. 本發(fā)明添加了合適量的腐植酸，以物理和化學(xué)鍵合方式絡(luò)合養(yǎng)分，延緩養(yǎng)分釋放快 慢，實(shí)現(xiàn)肥效速緩兼?zhèn)洌岣弑７?、保水能力，鎖住養(yǎng)分控制流失； 6. 本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單可行，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0013]

【具體實(shí)施方式】 為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí) 施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí) 施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造 性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014] 實(shí)施例1 一種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥料的方法，其包括如下步驟： 步驟1)發(fā)酵液過(guò)濾：谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過(guò)濾除菌，分別收集截留物和濾過(guò)液；然 后將濾過(guò)液繼續(xù)進(jìn)行超濾膜過(guò)濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為料 液A備用；其中，微濾膜為無(wú)機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C;超濾膜截留 分子量為300MW，超濾溫度為40°C ; 步驟2)脫色、濃縮和結(jié)晶：步驟（1)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添 加滲透液質(zhì)量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為45 °C，脫色30min后，板框過(guò)濾去除活 性炭，然后濃縮，結(jié)晶，最后離心獲得谷氨酸晶體和母液；所述濃縮參數(shù)為：溫度60°C，真空 度為-0. Ikpa ; 步驟3)制備硫酸銨晶體：將母液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，溫度控制在65°C，同時(shí)流加液氨，使得 溶液PH控制在4. 0,蒸發(fā)濃縮至原液體積的1/3時(shí)，降溫至40°C析出硫酸銨晶體，離心分離 得到硫酸銨晶體和濃縮母液； 步驟4)水解：將料液A烘干，粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，然后置于反應(yīng)釜中，加入8mol/L 的鹽酸，以沒(méi)過(guò)原料為準(zhǔn)，在60°C溫度下攪拌水解12小時(shí)，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/min，反應(yīng)終 止后用氫氧化鉀中和殘余鹽酸，得到氨基酸水溶液，然后按照氨基酸與金屬離子的摩爾比 為3 :1的比例添加金屬離子，控制溫度為40°C，時(shí)間為30min，pH在7. 0進(jìn)行螯合反應(yīng)，最 后將螯合產(chǎn)物濃縮，干燥以及粉碎，得到氨基酸螯合物；所述金屬離子由銅離子（Cu + 2)、鈣 離子（Ca +2)以及鋅離子（Zn +2)按照1 :1 :1的摩爾比混合而成； 步驟5)制備肥料：將氨基酸螯合物、殼聚糖、腐殖酸、尿素、磷酸二氫鉀和步驟3)所得 濃縮母液按照I :5 :8 :30 :35 :100的質(zhì)量比例添加到攪拌罐中，200轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘， 即得。
[0015] 實(shí)施例2 一種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥料的方法，其包括如下步驟： 步驟1)發(fā)酵液過(guò)濾：谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過(guò)濾除菌，分別收集截留物和濾過(guò)液；然 后將濾過(guò)液繼續(xù)進(jìn)行超濾膜過(guò)濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為料 液A備用；其中，微濾膜為無(wú)機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C;超濾膜截留 分子量為300MW，超濾溫度為40°C ; 步驟2)脫色、濃縮和結(jié)晶：步驟（1)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添 加滲透液質(zhì)量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為45 °C，脫色30min后，板框過(guò)濾去除活 性炭，然后濃縮，結(jié)晶，最后離心獲得谷氨酸晶體和母液；所述濃縮參數(shù)為：溫度60°C，真空 度為-0. Ikpa ; 步驟3)制備硫酸銨晶體：將母液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，溫度控制在65°C，同時(shí)流加液氨，使得 溶液PH控制在4. 0,蒸發(fā)濃縮至原液體積的1/3時(shí)，降溫至40°C析出硫酸銨晶體，離心分離 得到硫酸銨晶體和濃縮母液； 步驟4)水解：將料液A烘干，粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，然后置于反應(yīng)釜中，加入6mol/L 的鹽酸，以沒(méi)過(guò)原料為準(zhǔn)，在60°C溫度下攪拌水解16小時(shí)，攪拌速度為200轉(zhuǎn)/min，反應(yīng)終 止后用氫氧化鉀中和殘余鹽酸，得到氨基酸水溶液，然后按照氨基酸與金屬離子的摩爾比 為3 :1的比例添加金屬離子，控制溫度為50°C，時(shí)間為40min，pH在7. O進(jìn)行螯合反應(yīng)，最 后將螯合產(chǎn)物濃縮，干燥以及粉碎，得到氨基酸螯合物；所述金屬離子由銅離子（Cu + 2)、鈣 離子（Ca +2)以及鋅離子（Zn +2)按照1 :1 :1的摩爾比混合而成； 步驟5)制備肥料：將氨基酸螯合物、殼聚糖、腐殖酸、尿素、磷酸二氫鉀和步驟3)所得 濃縮母液按照2 :9 :15 :50 :50 :150的質(zhì)量比例添加到攪拌罐中，100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌20分鐘， 即得。
[0016] 實(shí)施例3 本發(fā)明肥料的肥效試驗(yàn) 一、 以番爺為例： 本發(fā)明實(shí)施例1制備的液體肥料對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。試驗(yàn)組追加噴灑本發(fā)明制 齊IJ，對(duì)照組以噴等量清水，番茄品種為白果強(qiáng)豐，每畝地100kg，其他種植條件兩個(gè)組別完全 相同。結(jié)果如表1所示，施用本產(chǎn)品后能夠增加番茄產(chǎn)量，縮短上市時(shí)間，增強(qiáng)番茄抗病能 力，還能提高果實(shí)品質(zhì)，增加番茄果實(shí)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0017] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 種利用谷氨酸廢水生產(chǎn)液體肥料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：步 驟1)發(fā)酵液過(guò)濾，步驟2)脫色、濃縮和結(jié)晶，步驟3)分離硫酸銨晶體，步驟4)水解，以及 步驟5)制備肥料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 步驟1)發(fā)酵液過(guò)濾：谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過(guò)濾除菌，分別收集截留物和濾過(guò)液；然 后將濾過(guò)液繼續(xù)進(jìn)行超濾膜過(guò)濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為料 液A備用；其中，微濾膜為無(wú)機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C;超濾膜截留 分子量為300MW，超濾溫度為40°C ; 步驟2)脫色、濃縮和結(jié)晶：步驟1)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添 加滲透液質(zhì)量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為45 °C，脫色30min后，板框過(guò)濾去除活 性炭，然后濃縮，結(jié)晶，最后離心獲得谷氨酸晶體和母液；所述濃縮參數(shù)為：溫度60°C，真空 度為-0. Ikpa ; 步驟3)分離硫酸銨晶體：將步驟2)所得母液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，溫度控制在65°C，同時(shí)流 加液氨，使得溶液PH控制在4. 0,蒸發(fā)濃縮至母液體積的1/3時(shí)，降溫至40°C析出硫酸銨晶 體，離心分離得到硫酸銨晶體和濃縮母液； 步驟4)水解：將料液A烘干，粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，然后置于反應(yīng)釜中，加入6-8mol/ L的鹽酸，以沒(méi)過(guò)原料為準(zhǔn)，在60°C溫度下攪拌水解12-16小時(shí)，攪拌速度為100-200轉(zhuǎn)/ min，反應(yīng)終止后用氫氧化鉀中和殘余鹽酸，得到氨基酸水溶液，然后按照氨基酸與金屬離 子的摩爾比為3 :1的比例添加金屬離子，控制溫度為40-50°C，時(shí)間為30-40min，pH在7. 0 進(jìn)行螯合反應(yīng)，最后將螯合產(chǎn)物濃縮，干燥以及粉碎，得到氨基酸螯合物； 步驟5)制備肥料：將氨基酸螯合物、殼聚糖、腐殖酸、尿素、磷酸二氫鉀和步驟3)所 得濃縮母液按照1-2 :5-9 :8-15 :30-50 :35-50 :100-150的質(zhì)量比例添加到攪拌罐中， 100-200轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10-20分鐘，即得。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2任其一的方法，其特征在于， 所述金屬離子由銅離子、鈣離子以及鋅離子按照1 :1 :1的摩爾比混合而成。
4. 按照權(quán)利要求1-3任其一所述的方法制備的肥料。
【文檔編號(hào)】C05G3/00GK104311337SQ201410558744
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月19日
【發(fā)明者】張傳森, 盧松, 包鑫, 梁曉娟, 朱心雙, 徐彩鳳, 邵風(fēng)慧 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司