一種利用谷氨酸廢水生產液體肥料的方法
【專利摘要】本發明屬于氨基酸發酵廢水處理領域，公開了一種利用谷氨酸廢水生產液體肥料的方法，包括如下步驟，步驟1）發酵液過濾，步驟2）脫色、濃縮和結晶，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酵廢水，大大降低肥料生產成本，實現了變廢為寶，而且肥料效果優于市場同類產品。
【專利說明】一種利用谷氨酸廢水生產液體肥料的方法
[0001]
【技術領域】
[0002] 本發明屬于氨基酸發酵廢水處理領域，具體涉及一種利用谷氨酸廢水生產液體肥 料的方法。
[0003]
【背景技術】
[0004] 谷氨酸，是一種酸性氨基酸。分子內含兩個羧基，化學名稱為α-氨基戊二酸。谷 氨酸是里索遜1856年發現的，為無色晶體，有鮮味，大量存在于谷類蛋白質中，動物腦中含 量也較多。谷氨酸在生物體內的蛋白質代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中 的許多重要化學反應。谷氨酸鈉俗稱味精，是重要的鮮味劑，對香味具有增強作用。谷氨酸 鈉廣泛用于食品調味劑，既可單獨使用，又能與其它氨基酸等并用。用于食品內，有增香作 用。
[0005] 隨著氨基酸發酵技術的不斷發展，我國已經成為味精的生產和消費大國，但是味 精生產過程中所排放的廢水量大，味精發酵液經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。是一種治理難度很大的工業廢水。由于不能有效地治理 味精廢水，不少味精廠被列入全國重點污染源單位之列，味精廢水的治理已經成為制約味 精生產企業發展的重大難題。廢水中含有的大量菌體，它是一種單細胞蛋白，含有豐富的蛋 白質。
[0006] 我國肥料的發展和應用歷程，是從農家肥到使用無機肥為主要階段，因農家肥污 染源多，運輸量大，在操作上費時費力并且效果不是特別明顯；而無機肥成份單一，利用率 較低，而且往往會造成土壤板結和伴隨水土流失污染水源，影響生態環境。目前，市場多采 用含氮磷鉀的無機復合肥等，該復合肥的肥效全面，但是也存在肥效不持久，容易流失等缺 陷；更重要的是，目前復合肥的價格較高，給農民帶來較大的負擔，如何降低肥料成本，提高 農民收入是現代化農業需要解決的技術問題。
[0007]
【發明內容】
[0008] 為了克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種利用谷氨酸廢水生產液體肥料的方 法，該方法使用了氨基酸發酵廢水，大大降低肥料生產成本，實現了變廢為寶，而且施肥效 果優于市場同類產品。
[0009] 為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案： 一種利用谷氨酸廢水生產液體肥料的方法，該方法包括如下步驟：步驟1)發酵液過 濾，步驟2)脫色、濃縮和結晶，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)發酵液過濾：谷氨酸發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然 后將濾過液繼續進行超濾膜過濾，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，微濾膜為無機陶瓷膜，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、濃縮和結晶：步驟1)所得滲透液泵入脫色罐進行脫色處理，脫色罐中添 加滲透液質量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內的溫度為45°C，脫色30min后，板框過濾去除活 性炭，然后濃縮，結晶，最后離心獲得谷氨酸晶體和母液；所述濃縮參數為：溫度60°C，真空 度為-0. Ikpa ; 步驟3)分離硫酸銨晶體：將步驟2)所得母液進行蒸發濃縮，溫度控制在65°C，同時流 加液氨，使得溶液PH控制在4. 0,蒸發濃縮至母液體積的1/3時，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，粉碎機粉碎成粉末狀，然后置于反應釜中，加入6-8mol/ L的鹽酸，以沒過原料為準，在60°C溫度下攪拌水解12-16小時，攪拌速度為100-200轉/ min，反應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，時間為30-40min，pH在7. 0 進行螯合反應，最后將螯合產物濃縮，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的質量比例添加到攪拌罐中， 100-200轉/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] 本發明還公開了按照上述方法制備的肥料。
[0011] 本發明取得的有益效果主要包括： 1.本發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 成土壤結板，也避免了硫酸根在水淹情況下還原成硫化氫，對農作物根造成傷害。
[0012] 2.谷氨酸發酵液的過濾截留物和濃縮液中含有大量的發酵菌體和蛋白，本發明在 生產氨基酸的同時利用了菌體蛋白和母液，省去了母液處理過程，降低生產成本，實現了變 廢為寶，大幅度提1? 了資源的利用率； 3. 本發明將利用菌體蛋白制備成螯合氨基酸，避免使用價格昂貴的蛋白原料，而且大 大提1? 了肥料； 4. 本發明添加氫氧化鉀作為中和劑，其產生的鉀鹽可作為復合肥鉀養份； 5. 本發明添加了合適量的腐植酸，以物理和化學鍵合方式絡合養分，延緩養分釋放快 慢，實現肥效速緩兼備，提高保肥、保水能力，鎖住養分控制流失； 6. 本發明制備方法簡單可行，適合大規模工業化生產。
[0013]
【具體實施方式】 為了使本【技術領域】的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請具體實 施例，對本發明進行更加清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實 施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造 性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0014] 實施例1 一種利用谷氨酸廢水生產液體肥料的方法，其包括如下步驟： 步驟1)發酵液過濾：谷氨酸發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然 后將濾過液繼續進行超濾膜過濾，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，微濾膜為無機陶瓷膜，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、濃縮和結晶：步驟（1)所得滲透液泵入脫色罐進行脫色處理，脫色罐中添 加滲透液質量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內的溫度為45 °C，脫色30min后，板框過濾去除活 性炭，然后濃縮，結晶，最后離心獲得谷氨酸晶體和母液；所述濃縮參數為：溫度60°C，真空 度為-0. Ikpa ; 步驟3)制備硫酸銨晶體：將母液進行蒸發濃縮，溫度控制在65°C，同時流加液氨，使得 溶液PH控制在4. 0,蒸發濃縮至原液體積的1/3時，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，粉碎機粉碎成粉末狀，然后置于反應釜中，加入8mol/L 的鹽酸，以沒過原料為準，在60°C溫度下攪拌水解12小時，攪拌速度為100轉/min，反應終 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，時間為30min，pH在7. 0進行螯合反應，最 后將螯合產物濃縮，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的質量比例添加到攪拌罐中，200轉/分鐘攪拌10分鐘， 即得。
[0015] 實施例2 一種利用谷氨酸廢水生產液體肥料的方法，其包括如下步驟： 步驟1)發酵液過濾：谷氨酸發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然 后將濾過液繼續進行超濾膜過濾，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，微濾膜為無機陶瓷膜，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、濃縮和結晶：步驟（1)所得滲透液泵入脫色罐進行脫色處理，脫色罐中添 加滲透液質量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內的溫度為45 °C，脫色30min后，板框過濾去除活 性炭，然后濃縮，結晶，最后離心獲得谷氨酸晶體和母液；所述濃縮參數為：溫度60°C，真空 度為-0. Ikpa ; 步驟3)制備硫酸銨晶體：將母液進行蒸發濃縮，溫度控制在65°C，同時流加液氨，使得 溶液PH控制在4. 0,蒸發濃縮至原液體積的1/3時，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，粉碎機粉碎成粉末狀，然后置于反應釜中，加入6mol/L 的鹽酸，以沒過原料為準，在60°C溫度下攪拌水解16小時，攪拌速度為200轉/min，反應終 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，時間為40min，pH在7. O進行螯合反應，最 后將螯合產物濃縮，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的質量比例添加到攪拌罐中，100轉/分鐘攪拌20分鐘， 即得。
[0016] 實施例3 本發明肥料的肥效試驗 一、 以番爺為例： 本發明實施例1制備的液體肥料對番茄產量及品質的影響。試驗組追加噴灑本發明制 齊IJ，對照組以噴等量清水，番茄品種為白果強豐，每畝地100kg，其他種植條件兩個組別完全 相同。結果如表1所示，施用本產品后能夠增加番茄產量，縮短上市時間，增強番茄抗病能 力，還能提高果實品質，增加番茄果實的經濟價值。
[0017] 表 1
【權利要求】
1. 種利用谷氨酸廢水生產液體肥料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：步 驟1)發酵液過濾，步驟2)脫色、濃縮和結晶，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. 根據權利要求1的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 步驟1)發酵液過濾：谷氨酸發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然 后將濾過液繼續進行超濾膜過濾，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，微濾膜為無機陶瓷膜，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、濃縮和結晶：步驟1)所得滲透液泵入脫色罐進行脫色處理，脫色罐中添 加滲透液質量〇. 5%的活性炭，控制脫色罐內的溫度為45 °C，脫色30min后，板框過濾去除活 性炭，然后濃縮，結晶，最后離心獲得谷氨酸晶體和母液；所述濃縮參數為：溫度60°C，真空 度為-0. Ikpa ; 步驟3)分離硫酸銨晶體：將步驟2)所得母液進行蒸發濃縮，溫度控制在65°C，同時流 加液氨，使得溶液PH控制在4. 0,蒸發濃縮至母液體積的1/3時，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，粉碎機粉碎成粉末狀，然后置于反應釜中，加入6-8mol/ L的鹽酸，以沒過原料為準，在60°C溫度下攪拌水解12-16小時，攪拌速度為100-200轉/ min，反應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，時間為30-40min，pH在7. 0 進行螯合反應，最后將螯合產物濃縮，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的質量比例添加到攪拌罐中， 100-200轉/分鐘攪拌10-20分鐘，即得。
3. 根據權利要求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. 按照權利要求1-3任其一所述的方法制備的肥料。
【文檔編號】C05G3/00GK104311337SQ201410558744
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月19日 優先權日:2014年10月19日
【發明者】張傳森, 盧松, 包鑫, 梁曉娟, 朱心雙, 徐彩鳳, 邵風慧 申請人:內蒙古阜豐生物科技有限公司