CN106045701A - 利用苏氨酸发酵废弃物制备的复混肥 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物发酵行业发酵废液处理领域，利用苏氨酸发酵废弃物制备的复混肥，其过滤废弃物，水解，制备发酵液以及冷冻干燥等步骤。本发明制备的复混肥具备固氮保水，肥效持久，不但能够使得农作物增产增收，还具备一定的除草功能，环保无污染。

Description

利用苏氨酸发酵废弃物制备的复混肥

技术领域

本发明属于生物发酵行业发酵废液处理领域，具体涉及一种利用苏氨酸发酵废弃物制备的肥料。

背景技术

苏氨酸是一种必需的氨基酸，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸，随着赖氨酸、蛋氨酸合成品在配合饲料中的广泛应用，苏氨酸逐渐成为影响畜禽生长的主要限制性因素。苏氨酸主要用做饲料添加剂，其生产步骤为浓缩、结晶、提取菌体蛋白，而其过程中产生的菌体蛋白和母液处理难度较大，成本较高，难以获得性价比较高的副产品。申请人之前的专利技术“一种利用苏氨酸发酵废弃物制备的肥料”采用水解菌体蛋白的方式制备氨基酸螯合肥，但是该方法含有金属离子不适合制备菌肥。

我国肥料的发展和应用历程，是从农家肥到使用无机肥为主要阶段，因农家肥污染源多，运输量大，在操作上费时费力并且效果不是特别明显；而无机肥成份单一，利用率较低，而且往往会造成土壤板结和伴随水土流失污染水源，影响生态环境。目前，市场多采用含氮磷钾的无机复合肥等，该复合肥的肥效全面，但是也存在肥效不持久，容易流失等缺陷；更重要的是，目前复合肥的价格较高，给农民带来较大的负担，如何降低肥料成本，提高农民收入是现代化农业需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了利用苏氨酸发酵废弃物制备的复混肥，该复混肥有效利用了氨基酸发酵废弃物，降低肥料生产成本，实现了变废为宝，而且肥料肥效持久，兼备除草功能。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

利用苏氨酸发酵废弃物制备的复混肥，其包括如下步骤：

步骤1）将生物发酵苏氨酸产生的苏氨酸发酵废弃物过滤，收集菌体蛋白和废水；

步骤2）将菌体蛋白烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.8-7.2；

步骤3）将黄绿木霉、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，然后按照3:2:2的体积比混合，即得复合菌剂A；

步骤4）将节杆菌、巨大芽孢杆菌、圆褐固氮菌分别培养至浓度为1×10⁸个/ml的菌液，然后按照2:2:1的体积比混合，即得复合菌剂 B；

步骤5）将小麦秸秆粉碎成小麦秸秆粉，添加到步骤2）的溶液中，搅拌均匀，静置12小时，然后依次添加豆粕、酒糟、贝壳粉、磷酸二氢钾以及葡萄糖，500转/分钟搅拌3分钟，再以5℃/min的升温速度加热至100℃，然后保温30min，自然冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂A，控制在pH6.8-7.2，温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液A；

步骤6）将小麦秸秆粉碎得到小麦秸秆粉，然后与麦麸、菜籽粕以及鱼骨粉混合搅拌均匀得到混合料，加入占混合料两倍质量的步骤1）的废水，浸泡12小时，再煮沸15min，冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量种复合菌剂B，在温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液B；

步骤7）将发酵液A、发酵液B以及腐殖酸钾按照3-5:5-9:1-2的质量比混合，搅拌均匀，然后冷冻干燥制备成干粉，即得。

优选地，

所述步骤5）中，所述小麦秸秆粉、步骤2）的溶液、豆粕、酒糟、贝壳粉、磷酸二氢钾以及葡萄糖的质量比为10-15:80-120:10-15:5-9:5-9:4-7:1-2。

所述步骤6）中，所述小麦秸秆粉、麦麸、菜籽粕以及鱼骨粉的质量比为7-10:4-7:2-3:2-3。

所述黄绿木霉为ACCC No.32248；铜绿假单胞菌为CGMCC No.5721；所述假丝酵母菌为ATCC No.22023。

所述节杆菌为CGMCC No.7779，所述巨大芽孢杆菌为CGMCC No.3770，所述圆褐固氮菌为ATCC4412。

上述菌株均可从保藏中心或者其他商业渠道购买获得。

本发明取得的有益效果包括以下几个方面：

本发明将发酵废弃物全部应用于肥料制备中，避免了对废液进行蒸发浓缩以及减污处理，减少了能源浪费，提高了利用率，并且制备了肥料，一举两得；本发明直接水解废弃的菌体蛋白作为发酵原料，提供了丰富的氯化铵以及氨基酸氮源，既可作为微生物发酵养料，也可作为肥料使用；菌株配伍合理，采用不同菌剂不同发酵处理方式，使得不同菌剂处于最佳的发酵条件，避免部分菌株不能在废水制备的培养液中存活；本发明通过有效利用自然存在的农作物废弃物，结合微生物技术，使得肥料成本低廉，肥效更加持久；腐植酸钾作为养料和载体，能够对养分释放调控功能具备保水保肥功能；本发明菌剂经过筛选和合理配伍，使得肥料具备固氮保水，农作物增产增收，还具备一定的除草功能，环保无污染。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

利用苏氨酸发酵废弃物制备的复混肥，其包括如下步骤：

1）将生物发酵苏氨酸产生的苏氨酸发酵废弃物（利用生物发酵法制备苏氨酸，收集苏氨酸后的废弃物，包括菌体蛋白、糖类以及氨氮等物质）过滤，收集菌体蛋白和废水；

2）将菌体蛋白烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.8-7.2；

3）将黄绿木霉、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，然后按照3:2:2的体积比混合，即得复合菌剂A；所述黄绿木霉为ACCC No.32248；铜绿假单胞菌为CGMCC No.5721（可见CN103361284A）；所述假丝酵母菌为ATCC No.22023；

4）将节杆菌、巨大芽孢杆菌、圆褐固氮菌分别培养至浓度为1×10⁸个/ml的菌液，然后按照2:2:1的体积比混合，即得复合菌剂 B；所述节杆菌为CGMCC No.7779(可见CN103333837A)，所述巨大芽孢杆菌为CGMCC No.3770（可见CN102021118A），所述圆褐固氮菌为ATCC4412；

5）将小麦秸秆粉碎成小麦秸秆粉，添加到步骤2）的溶液中，搅拌均匀，静置12小时，然后依次添加豆粕、酒糟、贝壳粉、磷酸二氢钾以及葡萄糖，500转/分钟搅拌3分钟，再以5℃/min的升温速度加热至100℃，然后保温30min，自然冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂A，控制在pH6.8-7.2，温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液A；其中，小麦秸秆粉、步骤2）的溶液、豆粕、酒糟、贝壳粉、磷酸二氢钾以及葡萄糖的质量比为10:80:10:5:5:4:1；

6）将小麦秸秆粉碎得到小麦秸秆粉，然后与麦麸、菜籽粕以及鱼骨粉混合搅拌均匀得到混合料，加入占混合料两倍质量的步骤1）的废水，浸泡12小时，再煮沸15min，冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量种复合菌剂B，在温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液B；其中，小麦秸秆粉、麦麸、菜籽粕以及鱼骨粉的质量比为7:4:2:2；

7）将发酵液A、发酵液B、腐殖酸钾按照3:5:1的质量比混合，搅拌均匀，然后冷冻干燥制备成干粉，即得。

实施例2

利用苏氨酸发酵废弃物制备的复混肥，其包括如下步骤：

1）将生物发酵苏氨酸产生的苏氨酸发酵废弃物过滤，收集菌体蛋白和废水；

2）将菌体蛋白烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.8-7.2；

3）将黄绿木霉、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，然后按照3:2:2的体积比混合，即得复合菌剂A；所述黄绿木霉为ACCC No.32248；铜绿假单胞菌为CGMCC No.5721；所述假丝酵母菌为ATCC No.22023；

4）将节杆菌、巨大芽孢杆菌、圆褐固氮菌分别培养至浓度为1×10⁸个/ml的菌液，然后按照2:2:1的体积比混合，即得复合菌剂 B；所述节杆菌为CGMCC No.7779，所述巨大芽孢杆菌为CGMCC No.3770，所述圆褐固氮菌为ATCC4412；

5）将小麦秸秆粉碎成小麦秸秆粉，添加到步骤2）的溶液中，搅拌均匀，静置12小时，然后依次添加豆粕、酒糟、贝壳粉、磷酸二氢钾以及葡萄糖，500转/分钟搅拌3分钟，再以5℃/min的升温速度加热至100℃，然后保温30min，自然冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂A，控制在pH6.8-7.2，温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液A；其中，小麦秸秆粉、步骤2）的溶液、豆粕、酒糟、贝壳粉、磷酸二氢钾以及葡萄糖的质量比为15:120:15:9:9:7:2；

6）将小麦秸秆粉碎得到小麦秸秆粉，然后与麦麸、菜籽粕以及鱼骨粉混合搅拌均匀得到混合料，加入占混合料两倍质量的步骤1）的废水，浸泡12小时，再煮沸15min，冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量种复合菌剂B，在温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液B；其中，小麦秸秆粉、麦麸、菜籽粕以及鱼骨粉的质量比为10:7:3:3；

7）将发酵液A、发酵液B、腐殖酸钾按照5:9:2的质量比混合，搅拌均匀，然后冷冻干燥制备成干粉，即得。

实施例3

本发明实施例2制备的复混肥的田间试验效果：以水稻为例。

对照组：普通复合肥（35%尿素，35%磷酸一铵，30%氯化钾）；

试验组：普通复合肥（35%尿素，35%磷酸一铵，30%氯化钾）+实施例2制备的复混肥。

实验方法：选试验田种植水稻，两组肥料分别处理的试验田面积均10亩地。

对照组：普通复合肥使用量为50kg，试验组：普通复合肥使用量为40kg+10kg实施例2制备的复混肥；种植条件完全相同，同时收获水稻，测定水稻亩产量以及增产率；同时检测水稻穗粒数、千粒重以及空秕粒数。

实验结果：参见表1

表1

组别	空秕粒数（粒/穗）	穗粒数（粒/穗）	千粒重（g）	亩产量(kg)
					对照组	5.3	67.8	26.63	466.2
试验组	3.4	70.1	30.97	513.4

同样的处理条件，第二年复种小麦，实验结果：参照表2。

表2

组别	空秕粒数（粒/穗）	穗粒数（粒/穗）	千粒重（g）	亩产量(kg)
					对照组	5.7	66.1	24.93	451.9
试验组	3.3	70.5	31.86	523.7

结论：通过表1-2比较发现，试验组水稻空秕粒数、穗粒数、千粒重以及亩产量明显高于对照组，具备统计学意义；而且第二年的丰产效果更佳，说明菌肥效果更持久，菌群和腐殖酸钾在土壤内起到了固氮保水增肥的效果。

除草效果：试验组与对照组相比，施肥1个月后：藜、马齿苋、稗草、马唐、铁苋草等杂草的数量明显减少，其中，马唐减少了68%，稗草、铁苋草减少了75%；除草效果好，可代替或减少除草剂的使用，并且对环境无污染。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.利用苏氨酸发酵废弃物制备的复混肥，其包括如下步骤：

步骤1）将生物发酵苏氨酸产生的苏氨酸发酵废弃物过滤，收集菌体蛋白和废水；

步骤2）将菌体蛋白烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.8-7.2；

步骤3）将黄绿木霉、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，然后按照3:2:2的体积比混合，即得复合菌剂A；

步骤4）将节杆菌、巨大芽孢杆菌、圆褐固氮菌分别培养至浓度为1×10⁸个/ml的菌液，然后按照2:2:1的体积比混合，即得复合菌剂 B；

步骤5）将小麦秸秆粉碎成小麦秸秆粉，添加到步骤2）的溶液中，搅拌均匀，静置12小时，然后依次添加豆粕、酒糟、贝壳粉、磷酸二氢钾以及葡萄糖，500转/分钟搅拌3分钟，再以5℃/min的升温速度加热至100℃，然后保温30min，自然冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂A，控制在pH6.8-7.2，温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液A；

步骤6）将小麦秸秆粉碎得到小麦秸秆粉，然后与麦麸、菜籽粕以及鱼骨粉混合搅拌均匀得到混合料，加入占混合料两倍质量的步骤1）的废水，浸泡12小时，再煮沸15min，冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂B，在温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液B；

步骤7）将发酵液A、发酵液B、腐殖酸钾按照3-5:5-9:1-2的质量比混合，搅拌均匀，然后冷冻干燥制备成干粉，即得。

2.根据权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述步骤5）中，所述小麦秸秆粉、步骤2）的溶液、豆粕、酒糟、贝壳粉、磷酸二氢钾以及葡萄糖的质量比为10-15:80-120:10-15:5-9:5-9:4-7:1-2。

3.根据权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述步骤6）中，所述小麦秸秆粉、麦麸、菜籽粕以及鱼骨粉的质量比为7-10:4-7:2-3:2-3。

4.根据权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述黄绿木霉为ACCC No.32248；铜绿假单胞菌为CGMCC No.5721；所述假丝酵母菌为ATCC No.22023。

5.根据权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述节杆菌为CGMCC No.7779，所述巨大芽孢杆菌为CGMCC No.3770，所述圆褐固氮菌为ATCC4412。