專利名稱：谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)－無機(jī)復(fù)混)肥工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氨基酸發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，涉及谷氨酸發(fā)酵廢液處理及肥料生產(chǎn)相關(guān)行業(yè)。
背景技術(shù)：
目前，谷氨酸發(fā)酵企業(yè)大多通過生物發(fā)酵方法制取谷氨酸，與氫氧化鈉反應(yīng)生成谷氨酸鈉(味精)。主要工藝流程為淀粉→葡萄糖→(發(fā)酵)→谷氨酸→(精制)→谷氨酸鈉。發(fā)酵液提取谷氨酸成為發(fā)酵廢液，發(fā)酵廢液中含大量菌體、多種發(fā)酵中間產(chǎn)物及微量元素。發(fā)酵廢液從中提取菌體蛋白后，其溶液的pH1.7～3.5之間、CODcr濃度20000mg/L左右、NH3-N濃度約為8000mg/L左右，SO42-濃度約18000mg/L左右。
由于發(fā)酵廢液具有CODcr、SO42-和NH3-N含量高及pH值低的特性，如果把其廢液按廢物處理，投資巨大，也不符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。國內(nèi)外谷氨酸生產(chǎn)廠家大多采用噴漿造粒技術(shù)生產(chǎn)生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥的方法來處理此廢液，其工藝流程如說明書附1所示。
其工藝具有以下不足1.造成二次污染。
噴漿造粒是在造粒機(jī)內(nèi)，將濃縮廢液在500-600℃的高溫?zé)峥諝庀聡姵伸F滴，瞬間蒸發(fā)成固體顆粒狀。但是在蒸發(fā)大量水蒸氣的過程中，發(fā)酵液中的有機(jī)物在高溫條件下也一同揮發(fā)出來，形成難擴(kuò)散的煙氣，造成空氣的嚴(yán)重二次污染。在當(dāng)今環(huán)保要求的壓力下，此污染已經(jīng)嚴(yán)重制約著谷氨酸工廠的發(fā)展。
2.肥料不易達(dá)標(biāo)。
在噴漿造粒形成肥料的過程中，是將濃縮廢液直接噴成霧滴狀，在高溫的條件下，蒸干霧滴中的水分形成的固形物，此工藝獲得的肥料比較單一，只能是發(fā)酵廢液中的物質(zhì)，不易改變其組成成分。肥料行業(yè)具有國家標(biāo)準(zhǔn)，通過噴漿造粒形成的生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥難以達(dá)到肥料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
3.能耗較大。
噴漿造粒是通過高溫?zé)犸L(fēng)把濃縮廢液中的水分全部蒸發(fā)掉，濃縮廢液的含水量為50-60％，其熱能消耗巨大。
4.設(shè)備投資大。
噴漿造粒通過高壓氣體把濃縮廢液形成霧滴狀，并通過瞬間蒸發(fā)干燥的過程，對噴漿量有嚴(yán)格的限定，故設(shè)備使用的數(shù)量足夠多時(shí)才能滿足處理發(fā)酵廢液的要求。一般一個(gè)年產(chǎn)6萬噸的谷氨酸發(fā)酵工廠，要完全處理掉發(fā)酵廢液，需要有3臺φ4.25×14米的噴漿造粒機(jī)，才能滿足對發(fā)酵廢液處理的要求。設(shè)備投資較大。
由于噴漿造粒工藝以上的缺點(diǎn)，特別是煙氣的二次污染，已嚴(yán)重制約著谷氨酸發(fā)酵工廠的發(fā)展，有些工廠被迫限產(chǎn)或停產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在上述背景技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了自主研發(fā)，發(fā)明了利用谷氨酸發(fā)酵廢液通過滾筒造粒技術(shù)生產(chǎn)生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，經(jīng)本工藝生產(chǎn)的生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥完全達(dá)到國家肥料標(biāo)準(zhǔn)，并且無煙氣二次污染的問題。本發(fā)明利用谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥，其工藝流程包括谷氨酸發(fā)酵廢液經(jīng)過濃縮、提取硫酸銨、拌料混合、滾筒造粒、烘干為成品的過程。
優(yōu)選的濃縮工藝分為四步濃縮，第一步在四效蒸發(fā)器濃縮3-6倍，第二步在二效蒸發(fā)器濃縮1-3倍，第三步在一效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)中濃縮1-3倍，第四步繼續(xù)在一效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)中濃縮1-3倍。
優(yōu)選的在第二步二效蒸發(fā)器濃縮之后提取硫酸銨。
優(yōu)選的在第三步一效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)濃縮之后繼續(xù)提取硫酸銨。
優(yōu)選的在濃縮之后，根據(jù)不同的肥料標(biāo)準(zhǔn)加入不同的拌合料(填充料)。
優(yōu)選的采用滾筒造粒技術(shù)。
本發(fā)明的工藝流程如說明書附2所示。其工藝流程為1.濃縮和提取(NH4)2SO4在谷氨酸發(fā)酵過程中，需要連續(xù)同入NH3，通過微生物代謝將α-酮戊二酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼?。谷氨酸提取的方法首先通過等電點(diǎn)法，將發(fā)酵液使用H2SO4調(diào)pH為3.2-3.4到谷氨酸的等電點(diǎn)，使谷氨酸在等電點(diǎn)發(fā)生沉降；其次殘留在等電上清液中的谷氨酸通過離子交換柱回收。首先使用H2SO4調(diào)等電上清液pH為1.8，上陽離子交換柱交換吸附后，使用NH3調(diào)節(jié)為pH為8-9的前流液上柱進(jìn)行洗脫，形成高流液送回等電罐。提取谷氨酸后的離交尾液為發(fā)酵廢液，其中含有9％左右的(NH4)2SO4，發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥首先經(jīng)過濃縮、提取(NH4)2SO4途徑。
濃縮階段分為四步第一步通過四效蒸發(fā)器濃縮，對(NH4)2SO4含量來說，經(jīng)過四效濃縮后成為(NH4)2SO4的飽和溶液。第二步經(jīng)過二效蒸發(fā)器濃縮，蒸發(fā)出水分中的(NH4)2SO4以結(jié)晶的形式出現(xiàn)，通過離心機(jī)將結(jié)晶的(NH4)2SO4離出。第三步經(jīng)過單效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)濃縮，同樣蒸出水分中的(NH4)2SO4以結(jié)晶形式出現(xiàn)，通過離心將(NH4)2SO4離出。第四步再經(jīng)過單效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)提純。
2、拌合混料根據(jù)不同的肥料標(biāo)準(zhǔn)，添加不同的填充料。
3、滾筒造粒把混合均勻的拌合料，在滾筒造粒機(jī)中造粒。
4、烘干和成品通過滾筒造粒機(jī)形成顆粒狀的肥料，傳送到烘干機(jī)中干燥，得到成品的生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥，進(jìn)行包裝銷售。
本處理工藝完全利用了發(fā)酵廢液中的有機(jī)-無機(jī)成分，一方面保護(hù)了環(huán)境，另一方面還能生產(chǎn)出較好的生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥，主要特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益相當(dāng)明顯。
而且，本發(fā)明還有下列突出的有益效果1、無煙(霧)氣的二次污染現(xiàn)象。
由于整個(gè)工藝過程中沒有噴漿造粒階段，故沒有大量水分需要蒸發(fā)。本工藝運(yùn)用滾筒造粒技術(shù)，造粒物料含水量小于10％，并且在自然溫度下形成顆粒，對周圍環(huán)境沒有煙(霧)氣的二次污染問題。
2、肥料品種多。
本工藝的造粒原物料是以含有大量有機(jī)質(zhì)和(NH4)2SO4的濃縮發(fā)酵廢液為基礎(chǔ)添加填充料構(gòu)成，填充料可以根據(jù)需要選用，所以能生產(chǎn)不同要求的肥料類型。
3、生產(chǎn)的生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥完全達(dá)到國家的肥料標(biāo)準(zhǔn)。
本工藝可以根據(jù)肥料標(biāo)準(zhǔn)要求來配置造粒原物料。
4、能耗較少。
噴漿造粒是將含水量為50-60％的濃縮發(fā)酵廢液在500-600℃條件下蒸發(fā)掉，形成固體顆粒。而本工藝運(yùn)用滾筒造粒技術(shù)在常溫下，將含水量小于10％的混合料自然造粒，需要的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于噴漿造粒的能耗。
本工藝是經(jīng)小試，中試，工業(yè)化的成熟工藝。采用本工藝生產(chǎn)生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥，一方面可以把發(fā)酵廢液全部利用；另一方面無煙(霧)氣二次污染的問題。


圖1為噴漿造粒工藝流程圖。
谷氨酸發(fā)酵液提取谷氨酸后形成的發(fā)酵廢液(離交尾液)(1)提取菌體蛋白形成初級母液，通入液氨(2)調(diào)pH到4-5，通過四效蒸發(fā)器(3)蒸發(fā)濃縮為濃縮母液(4)，在熱風(fēng)爐(5)形成高溫?zé)犸L(fēng)(6)的作用下噴漿造粒，形成生物發(fā)酵肥(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥)(7)，同時(shí)在噴漿造粒過程中產(chǎn)生二次煙(霧)氣(8)的污染。
圖2為滾筒造粒工藝流程圖。
谷氨酸發(fā)酵液提取谷氨酸后形成的發(fā)酵廢液(離交尾液)(1)提取菌體蛋白形成初級母液，通入液氨(2)調(diào)pH到4-5，通過四效蒸發(fā)器(3)蒸發(fā)濃縮為一次母液，經(jīng)過二效蒸發(fā)器(4)繼續(xù)蒸發(fā)濃縮后，固液分離提取(NH4)2SO4(5)，同時(shí)形成二次母液，再經(jīng)過單效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)(6)蒸發(fā)濃縮后，固液分離提取(NH4)2SO4(7)，同時(shí)形成三次母液，再經(jīng)過單效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)(8)蒸發(fā)濃縮形成末次母液(9)，填充料(10)和末次母液(9)共同形成拌合料(11)，經(jīng)過滾筒造粒(12)形成肥料顆粒，最后經(jīng)烘干(13)成為生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥。
具體實(shí)施例方式
工藝流程如說明書附2所示。
谷氨酸發(fā)酵液提取谷氨酸后形成的發(fā)酵廢液(離交尾液)(1)提取菌體蛋白形成初級母液，通入液氨(2)調(diào)pH到4-5，通過四效蒸發(fā)器(3)蒸發(fā)濃縮3-6倍為一次母液，經(jīng)過二效蒸發(fā)器(4)繼續(xù)蒸發(fā)濃縮1-3倍后，固液分離提取(NH4)2SO4(5)，同時(shí)形成二次母液，再經(jīng)過單效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)(6)蒸發(fā)濃縮1-3倍后，固液分離提取(NH4)2SO4(7)，同時(shí)形成三次母液，再經(jīng)過單效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)(8)蒸發(fā)濃縮1-3倍形成末次母液(9)，填充料(10)和末次母液(9)共同形成拌合料(11)，經(jīng)過滾筒造粒(12)形成肥料顆粒，最后經(jīng)烘干(13)成為生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥。
本工藝首先應(yīng)用于內(nèi)蒙阜豐發(fā)酵生物科技有限公司，該公司是以淀粉為原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸產(chǎn)品。年產(chǎn)量谷氨酸6萬噸，實(shí)施本工藝與噴漿造粒工藝相比減少投資600多萬元，減少煤耗17000噸/年左右，直接經(jīng)濟(jì)效益明顯。重要的是無煙(霧)氣的二次污染問題，社會效益、環(huán)境效益更為顯著。
權(quán)利要求
1.一種谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其工藝流程包括谷氨酸發(fā)酵廢液經(jīng)過濃縮、提取硫酸銨、拌料混合、滾筒造粒、烘干為成品的過程。
2.一種如權(quán)利要求1所述的谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其特征是，濃縮工藝分為四步濃縮，第一步在四效蒸發(fā)器濃縮3-6倍，第二步在二效蒸發(fā)器濃縮1-3倍，第三步在一效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)中濃縮1-3倍，第四步繼續(xù)在一效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)中濃縮1-3倍。
3.一種如權(quán)利要求1所述的谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其特征是，在第二步二效蒸發(fā)器濃縮之后提取硫酸銨。
4.一種如權(quán)利要求1所述的谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其特征是，在第三步一效蒸發(fā)器(結(jié)晶鍋)濃縮之后繼續(xù)提取硫酸銨。
5.一種如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其特征是，在濃縮之后，根據(jù)不同的肥料標(biāo)準(zhǔn)加入不同的拌合料(填充料)。
6.一種如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其特征是，采用滾筒造粒技術(shù)。
7.一種如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其特征是，采用擠壓造粒技術(shù)。
8.一種如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其特征是，采用圓盤造粒技術(shù)。
9.一種如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)-無機(jī)復(fù)混)肥工藝，其特征是，所述的工藝也可用于造紙行業(yè)、其它氨基酸發(fā)酵廢液的處理和復(fù)合肥的生產(chǎn)。
全文摘要
目前，谷氨酸發(fā)酵企業(yè)大多通過生物發(fā)酵方法制取谷氨酸，與氫氧化鈉反應(yīng)生成谷氨酸鈉(味精)。在工藝過程中形成的發(fā)酵廢液含有大量菌體、多種發(fā)酵中間產(chǎn)物及微量元素。國內(nèi)外谷氨酸生產(chǎn)廠家大多采用噴漿造粒技術(shù)生產(chǎn)生物發(fā)酵(有機(jī)－無機(jī)復(fù)混)肥的方法來處理此廢液，最大的問題是在噴漿造粒過程中造成煙(霧)氣的二次污染和設(shè)備投資較大。本工藝通過自主研發(fā)，改變工藝路線，發(fā)明了谷氨酸發(fā)酵廢液制造生物發(fā)酵(有機(jī)－無機(jī)復(fù)混)肥工藝，工藝流程主要包括蒸發(fā)濃縮、提取硫酸銨、拌料混合、滾筒造粒、烘干為成品的過程，運(yùn)用此工藝完全克服了上述的缺點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會效益都十分明顯。
文檔編號C05F7/00GK1900022SQ20061004432
公開日2007年1月24日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者徐國華, 葛秀旭, 李海燕, 臧立華 申請人:山東阜豐發(fā)酵有限公司