CN109180230A - 一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，以鱼粉加工蒸煮水为原料，采用电渗析除钠盐、低温减压浓缩、复合适度酶解等系列方法，有效降低了鱼粉加工蒸煮水中的钠盐，更保持了鱼蛋白小肽及功能性左旋氨基酸的活性，使鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料成为可能。

Description

一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的 方法
技术领域
本发明属于废弃物资源综合加工技术领域，具体涉及一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法。
背景技术
舟山是目前国内三大主要鱼粉加工生产地之一，有数家鱼粉生产企业，原料主要来自近海捕捞的低值鱼类和水产加工下脚料，全行业年均加工原料约50万吨，生产鱼粉10万吨左右，占据国内约四分之一的产能。鱼粉加工给企业带来经济效益同时也产生了不少环境问题，蒸煮过程中产生的大量高COD废水，这些废弃物都困扰着企业，限制了产业可持续发展，如何突破加工产业链，如何合理高效处理这类废弃资源成为鱼粉加工业得以延续的限制因子。据测算，目前经过技术革新后，每生产1吨鱼粉产品，仍将产生1吨蒸煮废水，产生量十分巨大。然而这些废水COD高达100000mg/L，其中蛋白质含量可达到15％左右，如果直接将蒸煮废水排入污水处理***，一方面***将不堪重负，另一方面优质的蛋白资源被浪费，十分可惜。如果能合理高效回收其中的蛋白质，一方面可有效降低废水中COD使其得以进入污水处理***，另一方面可将蛋白质开发成适合现代农业发展所必须的新型高生物活性有机肥料(即功能性肥料)。高效化、功能化、环保化是我国肥料发展的新动向，该种肥料可以有效弥补传统肥料过度使用带来的弊端，提高化肥利用率。
虽然鱼粉加工蒸煮水蛋白质含量较高可达18％以上，是一种较好的蛋白质资源，但是往往又含4％左右的钠盐，这对蒸煮水蛋白资源的农业利用造成了较为不利的影响，因为植物不能吸收钠离子，施入土壤后能长期残留于土壤，容易造成土壤盐碱化，长久以往会对植物及土壤造成不可逆的破坏。同时在利用鱼蛋白资源进行农业开发时，传统的方式均为利用酸碱简单降解，造成了氨基酸生物有效性不高，左旋结构被破坏，鱼蛋白小肽及部分左旋结构的氨基酸功能不能得到有效发挥。
因此，如何降低蒸煮水中的钠盐以及如何提高鱼蛋白降解的生物有效性，是利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的关键因素。
发明内容
本发明目的是：提供一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，以解决上述问题。
本发明的技术方案是：
一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，该方法包括如下步骤：
(1)在获得鱼粉加工蒸煮水后，利用蝶式离心机将蒸煮水进行油水分离，得到脱油液体；
(2)利用均相膜电渗析技术对所述脱油液体进行除盐处理，得到脱盐液体；
(3)利用低温减压浓缩技术对所述脱盐液体进行浓缩，得到浓缩液；
(4)添加EDTA、碳源及维生素C利用复合酶解技术对所述浓缩液进行酶解，得到酶解液；
(5)对酶解液进行杀酶处理，得到低盐高生物活性有机肥料。
进一步的，步骤(1)中所述脱油液体的脱油率大于90％-95％。
进一步的，步骤(2)中所述除盐处理中的钠离子去除率大于90％-95％。
进一步的，步骤(3)中所述浓缩的温度低于40℃-50℃。
进一步的，步骤(4)中所述复合酶为木瓜蛋白酶和活性酵母的复合物，所述木瓜蛋白酶和活性酵母的重量比为1:1。
进一步的，步骤(4)中所述木瓜蛋白酶和活性酵母复合物的浓度为液体中固形物的0.5％-1％。
进一步的，步骤(4)中所述酶解的反应温度为40℃-50℃，所述酶解的反应体系pH值控制在5-8。
进一步的，步骤(4)中所述EDTA的添加量为所述酶解的反应体系总重量的0.1％-0.2％，所述碳源为糖蜜，所述碳源的添加量为所述酶解的反应体系总重量的1％-2％，所述维生素C的添加量为所述酶解的反应体系总重量的0.01％-0.02％。
进一步的，步骤(5)中所述杀酶处理的添加剂为柠檬酸，所述添加剂的添加量为所述酶解液进行杀酶处理的反应体系总质量的0.05％-0.1％。
进一步的，步骤(5)中所述杀酶处理的温度为50℃-65℃。
本发明提供了一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，采用该方法所得的高活性有机肥料，具有较高的小肽及左旋结构氨基酸活性，与传统的制备氨基酸工艺不同的是，本产品是进行农业综合利用，不需要对鱼蛋白进行彻底降解，不需要对蒸煮水进行脱腥脱苦工艺处理，降低了处理成本，只需适度降解保持肽及左旋氨基酸的活性；创新性地利用电渗析技术对蒸煮水进行除钠盐处理，使得鱼粉加工废水的农业利用价值得到较大程度提升，使得鱼粉加工蒸煮水进行农业利用开发获得了较好的基础，能解决鱼粉加工废水污染环境的问题，避免了废水对环境的污染。相比于鱼粉加工废水进行污水生化处理相比，本方法的生产成本远低于污水生化处理的设备投资及运行成本，且能增加蒸煮加工废水的商业价值。
具体实施方式
本发明提供一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，以鱼粉加工蒸煮水为原料，采用电渗析除钠盐、低温减压浓缩、复合适度酶解等系列方法，有效降低了鱼粉加工蒸煮水中的钠盐，更保持了鱼蛋白小肽及功能性左旋氨基酸的活性，提高了其农业资源化利用的水平，提高了养分资源的利用水平，可以实现鱼粉加工废水的零排放。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，包括：
步骤一：在获得鱼粉加工蒸煮水后，利用蝶式离心机将蒸煮水进行油水分离，得到脱油液体；
该步骤可以具体如下执行：蒸煮小杂鱼，获得蒸煮小杂鱼后的水，即为鱼粉加工蒸煮水。在获得鱼粉加工蒸煮水后，利用蝶式离心机在转速为6000-8000r/min的条件下将蒸煮水进行油水分离，脱油率大于90％-95％，得到脱油液体，脱油是因为鱼肉中有油分，需要脱油。
步骤二：利用均相膜电渗析技术对所述脱油液体进行除盐处理，得到脱盐液体；
该步骤可以具体如下执行：利用均相膜电渗析技术对所述脱油液体进行除盐处理，其中，钠离子去除率大于90％-95％，得到脱盐液体。
步骤三：利用低温减压浓缩技术对所述脱盐液体进行浓缩，得到浓缩液；
该步骤可以具体如下执行：利用低温减压浓缩技术对所述脱盐液体进行浓缩，浓缩的温度低于40℃-50℃，压强为600-800mmHg，得到浓缩液。
步骤四：添加EDTA、碳源及维生素C利用复合酶解技术对所述浓缩液进行酶解，得到酶解液；
该步骤可以具体如下执行：添加酶解的反应体系总重量的0.1％-0.2％的EDTA、酶解的反应体系总重量的1％-2％的碳源及酶解的反应体系总重量的0.01％-0.02％的维生素C，利用木瓜蛋白酶和活性酵母复合物在反应温度为40℃-50℃，pH值为5-8的条件下对浓缩液进行酶解，木瓜蛋白酶和活性酵母的重量比为1：1，所述木瓜蛋白酶和活性酵母复合物的浓度为液体中固形物的0.5％-1％，得到酶解液。
步骤五：对酶解液进行杀酶处理，得到低盐高生物活性有机肥料。
该步骤可以具体如下执行：添加酶解液进行杀酶处理的反应体系总质量的0.05％-0.1％的柠檬酸，对酶解液在温度为50℃-65℃的条件下进行杀酶处理，得到低盐高生物活性有机肥料。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。但是本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其他任何公知的改变。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
本实施案例按如下步骤展示一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法：
(1)在获得鱼粉加工蒸煮水后，利用蝶式离心机将蒸煮水进行除油(油水分离)，脱油率达到95％以上，得到脱油液体；
(2)利用均相膜电渗析技术对脱油液体进行除盐处理，钠离子去除率达到95％以上，得到脱盐液体；
(3)利用低温减压浓缩技术对脱盐液体进行浓缩，温度控制在45℃以下，得到浓缩液；
(4)添加部分EDTA、碳源及维生素C利用复合酶解技术对浓缩液进行适度酶解，得到酶解液，所述复合酶为木瓜蛋白酶、活性酵母等的复合物，浓度为液体中固形物的0.5％，反应温度控制在45℃，反应体系pH控制在6。EDTA的添加量为体系总中量的0.1％，碳源为糖蜜，添加量为1％，维生素C添加量为0.01％。
(5)对酶解液进行杀酶处理，得到低盐高生物活性有机肥料，所述步骤中杀酶添加剂为柠檬酸，添加量为反应体系总质量的0.05％，温度控制在60℃。
实施例2
本实施案例按如下步骤展示一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法：
(1)在获得鱼粉加工蒸煮水后，利用蝶式离心机将蒸煮水进行除油(油水分离)，脱盐率达到95％以上，得到脱油液体；
(2)利用均相膜电渗析技术对脱油液体进行除盐处理，钠离子去除率达到95％以上，得到脱盐液体；
(3)利用低温减压浓缩技术对脱盐液体进行浓缩，温度控制在50℃以下，得到浓缩液；
(4)添加部分EDTA、碳源及维生素C利用复合酶解技术对浓缩液进行适度酶解，得到酶解液，所述复合酶为木瓜蛋白酶、活性酵母等的复合物，浓度为液体中固形物的0.8％，反应温度控制在50℃，反应体系pH控制在7。EDTA的添加量为体系总中量的0.2％，碳源为糖蜜，添加量为1.2％，维生素C添加量为0.04％。
(5)对酶解液进行杀酶处理，得到低盐高生物活性有机肥料，所述步骤中杀酶添加剂为柠檬酸，添加量为反应体系总质量的0.06％，温度控制在55℃。
实施例3
本实施案例按如下步骤展示一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法：
(1)在获得鱼粉加工蒸煮水后，利用蝶式离心机将蒸煮水进行除油(油水分离)，脱盐率达到95％以上，得到脱油液体；
(2)利用均相膜电渗析技术对脱油液体进行除盐处理，钠离子去除率达到95％以上，得到脱盐液体；
(3)利用低温减压浓缩技术对脱盐液体进行浓缩，温度控制在50℃以下，得到浓缩液；
(4)添加部分EDTA、碳源及维生素C利用复合酶解技术对浓缩液进行适度酶解，得到酶解液，所述复合酶为木瓜蛋白酶、活性酵母等的复合物，浓度为液体中固形物的1％，反应温度控制在50℃，反应体系pH控制在8。EDTA的添加量为体系总中量的0.2％，碳源为糖蜜，添加量为2％，维生素C添加量为0.02％。
(5)对酶解液进行杀酶处理，得到低盐高生物活性有机肥料，所述步骤中杀酶添加剂为柠檬酸，添加量为1％，温度控制在65℃。
下述表1为三个实施例与现在技术的对比，具体如下：
表1
由表1可知，由于蒸煮水鱼蛋白降解后未进行除盐处理含盐量基本在4％以上，而肥料的农业部行业标准要求含钠离子及氯离子不能超过3％，超过3％必须标注，不能再忌氯作物上施用，含钠盐高的肥料产品不能长期施用，长期施用后会引起土壤结构破坏。而本工艺生产的产品钠离子及氯离子含量可以做到1％以下甚至更低，农业应用就相对安全。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：降低了蒸煮水中的钠盐、提高鱼蛋白降解的生物有效性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在获得鱼粉加工蒸煮水后，利用蝶式离心机将蒸煮水进行油水分离，得到脱油液体；
(2)利用均相膜电渗析技术对所述脱油液体进行除盐处理，得到脱盐液体；
(3)利用低温减压浓缩技术对所述脱盐液体进行浓缩，得到浓缩液；
(4)添加EDTA、碳源及维生素C利用复合酶解技术对所述浓缩液进行酶解，得到酶解液；
(5)对酶解液进行杀酶处理，得到低盐高生物活性有机肥料。
2.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(1)中所述脱油液体的脱油率大于90％-95％。
3.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(2)中所述除盐处理中的钠离子去除率大于90％-95％。
4.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(3)中所述浓缩的温度低于40℃-50℃。
5.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(4)中所述复合酶为木瓜蛋白酶和活性酵母的复合物，所述木瓜蛋白酶和活性酵母的重量比为1:1。
6.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(4)中所述木瓜蛋白酶和活性酵母复合物的浓度为液体中固形物的0.5％-1％。
7.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(4)中所述酶解的反应温度为40℃-50℃，所述酶解的反应体系pH值控制在5-8。
8.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(4)中所述EDTA的添加量为所述酶解的反应体系总重量的0.1％-0.2％，所述碳源为糖蜜，所述碳源的添加量为所述酶解的反应体系总重量的1％-2％，所述维生素C的添加量为所述酶解的反应体系总重量的0.01％-0.02％。
9.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(5)中所述杀酶处理的添加剂为柠檬酸，所述添加剂的添加量为所述酶解液进行杀酶处理的反应体系总质量的0.05％-0.1％。
10.根据权利要求1所述的一种利用鱼粉加工蒸煮水制取低盐高生物活性有机肥料的方法，其特征在于：步骤(5)中所述杀酶处理的温度为50℃-65℃。
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