CN111018593A - 一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，采用双氧水、尿素对其进行变性，然后采用氢氧化钠、亚硫酸氢钠对其进行水解，随后用乙酸调节水解液的pH呈中性并进行过滤、浓缩，采用复合生物菌种进行发酵，而后通过与土进行造粒，得到一种基于废弃动物毛水解产物的有机肥料。本发明方法变废为宝实现资源化利用，扩大了废弃动物毛的范围，符合可持续发展理念。该肥料可用于各种农作物的施肥，起到改善土壤结构并提升其肥效的作用，实现废弃动物毛的资源化利用。

Description

一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法

技术领域

本发明涉及废弃生物质的资源化利用领域，具体为一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法。

背景技术

畜牧业在我国国民经济中具有重要的地位和作用。畜牧业在给人们提供肉、蛋、奶等生活必需品的同时，也产生了皮、毛等副产品。其中最为常见的毛有猪毛、羊毛、牛毛、鸡毛、骆驼毛、鸭毛(绒)和鹅毛(绒)，年产量达到上百万吨(刘元军,王雪燕.羽毛角蛋白在纺织染整中的应用.针织工业,2012,(11):50-53.)。若全部能得到合理利用，将更多地造福于人类。羊毛、猪毛(鬃)、鸭毛(绒)和鹅毛(绒)等分别已经用于毛纺行业、服装行业及日常生活中。但还有毛纺行业的废弃动物毛、清洁化制革技术实施所得的动物毛及生活中存在的大量的动物毛作为废弃的动物毛而未能得到充分利用，这样不仅造成生物质资源的浪费，而且给环境带来污染。

动物毛含有丰富的角蛋白，可用于医药行业提取氨基酸、制革行业合成蛋白鞣剂和涂饰剂、纺织行业制备再生蛋白纤维、农业上制备蛋白饲料及有机肥料等。

Izabela Sinkiewicz等用各种还原剂2-巯基乙醇、二硫苏糖醇、间亚硫酸氢钠和亚硫酸氢钠以及氢氧化钠的热化学处理对鸡羽毛进行处理提取角蛋白(IzabelaSinkiewicz,Agata S′liwin′ska,Hanna St aroszczyk.Alternative Methods ofPreparation of Soluble Keratin fr om Chicken Feathers.Waste Biomass Valor,DOI10.1007/s12649-016-9678-y.)。刘萌等采用氢氧化钠水解法、盐酸水解法、双氧水水解法、硫化钠水解法和尿素-巯基乙醇水解法对废弃牛毛的水解进行了研究(刘萌,程海明.牛毛的水解及水解产物性能分析.中国皮革,2012,41(17):27-31.)。罗海波等用尿素-焦亚硫酸钠还原体系降解制革废弃猪毛制备角蛋白(罗海波,柴玉叶,兰云军.利用制革废弃猪毛提取角蛋白.精细化工,2013,30(7):745-747,760.)。李闻欣等在前人的基础上研究了利用废弃羊毛提取胱氨酸的工艺(李闻欣,魏俊发,廖君.利用废弃羊毛提取胱氨酸的研究.食品科学,2007,28(7):260-263.)。此研究的水解法比工业合成法成本低，方法简单，且比发酵法提取率高，是一种比较经济适用的方案。

以动物毛为原料制备蛋白填料即可减轻制革行业的环境压力，又可增加经济效益，是一种取之于皮用之于皮的方法，简单有效。用无机酸浸泡经过水洗前处理的动物毛一定时间，接着用水洗净，测pH为中性，晾干。再用还原剂溶液浸泡并晾干，用碱溶液水解一定时间，室温调节pH后过滤，浓缩干燥得到成品。该产品性能优良，能达到相应蛋白填料的指标(李国英,刘文涛,黄海光,等.一种以动物毛为原料制备制革用蛋白填料的方法.ZL200810044317.X)。魏鹏勃等用碱液水解羽毛得到羽毛水解液，采用丙烯酸对其进行改性，制备出了性能优良的蛋白型复鞣剂。将该复鞣剂应用于铬鞣革复鞣工序，可明显提高成品革的厚度、丰满度和伸长率。

何奕中等将棉纺设备与毛纺设备进行组合，采用毛纺织造和染整工艺流程，针对原料适纺性、转杯纺、后整理洗呢、起毛、缩绒等加工过程的关键步骤进行研究，探索出一套适合废弃羊毛纤维批量生产的工艺技术及质量控制方法，并对生产出的纱线及织物力学性能进行了测试，各项性能完全可以满足服用要求，此法有效利用了生物质资源，对毛纺行业的可持续发展有重要意义(何奕中,王怀芳.废弃羊毛纤维再利用生产工艺.毛纺科技,2012,40(9):14-17.)。

羊毛水解液中的蛋白成分含有大量氨基，可与油酰氯发生缩合反应，反应机理为：氨基酸或多肽的端氨基与酰氯缩合生成肽键。强西怀等用碱水解羊毛得到羊毛水解液，浓缩后与油酰氯反应制备的蛋白型阴离子表面活性剂，表面活性优良(强西怀,冯洪燕,张辉.利用废弃羊毛制备蛋白型表面活性剂.皮革与化工,2010,27(6):6-8,12.)。

另外，由于动物毛富含角蛋白，利用废弃动物毛制备有机肥料，通过碱处理对其表面适当破坏，再经过干燥，机械粉碎，制备了一种新型有机肥料，使植株长势旺盛(张本民,单志华,陈治军.毛粉新型有机肥的制造.皮革科学与工程,2016,26(2):50-55)。

因此，就废弃动物毛的处理方法，前人的方法均取得了很好的效果。但迄今为止，这些方法由于多方面原因还未达到要求，无法做到资源化利用的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，使其得到资源化利用的要求和目的。

本发明采用双氧水、尿素对其进行变性，然后采用氢氧化钠、亚硫酸氢钠对其进行水解，随后用乙酸调节水解液的pH呈中性并进行过滤、浓缩，采用复合生物菌种进行发酵，而后通过与土进行造粒，得到一种基于废弃动物毛水解产物的有机肥料。

该有机肥料可以用于各种农作物的施肥，起到改善土壤结构并提升其肥效的作用，实现废弃动物毛的资源化利用。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，包括以下步骤：

1)废弃动物毛的变性

将废弃动物毛置于水中加热至70～80℃，加入双氧水和尿素反应60～90min；

2)水解

将变性后废弃动物毛加热至70～80℃，加入氢氧化钠反应60～90分钟，随后加入亚硫酸氢钠反应60～90分钟，最后用乙酸调节其pH为6～7，过滤；

3)水解

将水解滤液浓缩为浓度为60％～80％；

4)生物发酵

将浓缩液加热至40℃，按重量加入其固含量0.15％的中性蛋白酶和0.15％的胰酶，反应150～180分钟；

5)造粒

取生物发酵浓缩液加入黄土搅拌均匀并用造粒机进行造粒，得到基于废弃动物毛的有机肥料。

进一步的，步骤(1)中各组分按重量份计为：废弃动物毛100份、水800～1000份、双氧水40～60份、尿素20～30份。

所述的双氧水为含量为30％的工业双氧水，所述的尿素含氮量为40％～46％。

进一步的，步骤(2)中各组分按重量份计为：氢氧化钠10～20份、亚硫酸氢钠10～20份、乙酸20～30份。

进一步的，步骤(3)中利用外循环真空浓缩器采用外加热式自然循环式与负压蒸发方法进行浓缩。

进一步的，步骤(4)中中性蛋白酶和胰酶的活力均为10万u/g。

进一步的，步骤(5)中按重量份计为：生物发酵浓缩液1000份、黄土400～600份。

本发明所述的废弃动物毛为毛纺工业、制革工业及其它行业废弃动物毛的任何一种。

本发明的有益效果为：

1)将毛纺行业、制革行业及其它行业企业和生活中的废弃动物毛进行处理并制造成有机肥料，变废为宝实现资源化利用，扩大了废弃动物毛的范围，符合当前“创新、协调、绿色、开放、共享”新的发展理念。

2)采用双氧水、尿素对废弃动物毛进行处理，实现废弃动物毛的变性，有利于后继的水解操作。

3)采用三效节能外循环真空浓缩器采用外加热式自然循环式与负压蒸发方法将其浓缩为浓度为60％～80％；。

4)采用复合酶对废弃动物毛水解液进行发酵，释放出更多的有机氮。

具体实施方式

下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1)废弃动物毛的变性

取废弃动物毛100份并置于容量为1.0T的反应釜中，然后加入水800份，并加热至70℃，然后加入双氧水40份、尿素20份，反应60分钟；

2)水解

将装有变性后废弃动物毛的反应釜加热至70℃，然后加入氢氧化钠10份，反应60分钟。随后加入亚硫酸氢钠10份，反应60分钟，最后用乙酸20份调节其pH为6，过滤；

3)浓缩

取水解滤液1000份，用外循环真空浓缩器采用外加热式自然循环式与负压蒸发方法将其浓缩为浓度为60％；

4)生物发酵

取浓缩液1000份并加热至40℃，加入其固含量的0.15％的中性蛋白酶和0.15％的胰酶，反应150分钟；

5)造粒

取生物发酵浓缩液1000份，加入黄土400份搅拌均匀并用造粒机进行造粒，而得到基于废弃动物毛的有机肥料。

实施例2

1)废弃动物毛的变性

取废弃动物毛100份并置于容量为1.0T的反应釜中，然后加入水1000份，并加热至80℃，然后加入双氧水60份、尿素30份，反应90分钟；

4)水解

将装有变性后废弃动物毛的反应釜加热至80℃，然后加入氢氧化钠20份，反应90分钟。随后加入亚硫酸氢钠20份，反应90分钟，最后用乙酸30份调节其pH为7，过滤；

3)浓缩

取水解滤液1000份，用外循环真空浓缩器采用外加热式自然循环式与负压蒸发方法将其浓缩为浓度为80％；

4)生物发酵

取浓缩液1000份并加热至40℃，加入其固含量的0.15％的中性蛋白酶和0.15％的胰酶，反应180分钟；

5)造粒

取生物发酵浓缩液1000份，加入黄土600份搅拌均匀并用造粒机进行造粒，而得到基于废弃动物毛的有机肥料。

实施例3

1)废弃动物毛的变性

取废弃动物毛100份并置于容量为1.0T的反应釜中，然后加入水900份，并加热至75℃，然后加入双氧水50份、尿素25份，反应75分钟；

水解

将装有变性后废弃动物毛的反应釜加热至75℃，然后加入氢氧化钠15份，反应75分钟。随后加入亚硫酸氢钠150份，反应75分钟，最后用乙酸25份调节其pH为6.5，过滤；

3)浓缩

取水解滤液1000份，用外循环真空浓缩器采用外加热式自然循环式与负压蒸发方法将其浓缩为浓度为70％；

4)生物发酵

取浓缩液1000份并加热至40℃，加入其固含量的0.15％的中性蛋白酶和0.15％的胰酶，反应165分钟；

5)造粒

取生物发酵浓缩液1000份，加入黄土500份搅拌均匀并用造粒机进行造粒，而得到基于废弃动物毛的有机肥料。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将废弃动物毛置于水中加热至70～80℃，加入双氧水和尿素反应进行变性；

2)将变性后废弃动物毛加热至70～80℃，加入氢氧化钠反应，随后加入亚硫酸氢钠反应，最后用乙酸调节其pH为6～7，过滤；

3)将滤液进行浓缩，浓缩浓度为60％～80％；

4)将浓缩液加热至40℃，按重量加入其固含量0.15％的中性蛋白酶和0.15％的胰酶，反应150～180分钟；

5)取生物发酵浓缩液加入黄土搅拌均匀并用造粒机进行造粒，得到基于废弃动物毛的有机肥料。

2.根据权利要求1所述的一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中各组分按重量份计为：废弃动物毛100份、水800～1000份、双氧水40～60份、尿素20～30份。

3.根据权利要求2所述的一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，其特征在于，所述的双氧水为含量为30％的工业双氧水，所述的尿素含氮量为40％～46％。

4.根据权利要求1所述的一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中各组分按重量份计为：氢氧化钠10～20份、亚硫酸氢钠10～20份、乙酸20～30份。

5.根据权利要求1所述的一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中利用外循环真空浓缩器采用外加热式自然循环式与负压蒸发方法进行浓缩。

6.根据权利要求1所述的一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中中性蛋白酶和胰酶的活力均为10万u/g。

7.根据权利要求1所述的一种基于废弃动物毛的有机肥料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中按重量份计为：生物发酵浓缩液1000份、黄土400～600份。