專利名稱：一種多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于肥料工業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平日漸提高，公眾對(duì)賴以生存的糧食、食品，安全生產(chǎn)和質(zhì)量提出了更高的要求。生產(chǎn)無公害、綠色及有機(jī)食品以滿足市場(chǎng)需求是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需解決的問題，對(duì)與其生產(chǎn)相關(guān)的新型肥料的需求也隨之增多。目前，國內(nèi)外以氨基酸定向合成和以蛋白質(zhì)經(jīng)酶水解直接制取的各種功能多肽已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)界和營養(yǎng)學(xué)界。而這種生產(chǎn)出來的氨基酸種類為單一成分，用其生產(chǎn)液體肥料具有成本高、售價(jià)高的特點(diǎn)，由于其種類的單一丨I"生，對(duì)某些營養(yǎng)兀素螯合不夠徹底，肥效不夠理想。同時(shí)，該方法存在著占用場(chǎng)地大、發(fā)酵周期長(30-180d)、容易破壞有機(jī)質(zhì)、除臭不徹底、工藝復(fù)雜、投資大、環(huán)境差等弊端，如中國專利CN11370 30A和CN1077942A。因此，利用該方法生產(chǎn)氨基酸液體肥料的廠家較少。市場(chǎng)上也有用EDTA、EDDHA等化學(xué)螯合劑來螯合營養(yǎng)元素制備肥料，但也存在一個(gè)問題，就是螯合劑本身為化學(xué)制品，不能被植物吸收利用，降低了單位質(zhì)量肥料的生物肥效。制備氨基酸的另外一種方法是進(jìn)行酸水解動(dòng)物蛋白。動(dòng)物角蛋白是一種生物高分子，主要以動(dòng)物的毛、發(fā)、皮、角等形式存在，其主要特征是二硫鍵含量很高，蛋白質(zhì)含量及必需氨基酸種類多、含量高，分子結(jié)構(gòu)緊密，在自然環(huán)境中不易降解。我國每年廢棄的角蛋白有幾十萬噸。大量角蛋白的廢棄不但造成資源的浪費(fèi)，還造成環(huán)境污染。研究表明，角蛋白中含有3 4%的硫，5 7%氮，可以用來生產(chǎn)液體氨基酸復(fù)合肥，同時(shí)水解液殘?jiān)鳛閯?dòng)物性糞便的替代品，成為更廉價(jià)的肥料。但是，現(xiàn)有技術(shù)中只是利用一種或兩種酸對(duì)動(dòng)物蛋白進(jìn)行水解，所得肥料的氨基酸組分含量低。如中國專利申請(qǐng)?zhí)?01110161886. 4《植物營養(yǎng)素》、201010183263. 2《一種氨基酸生物漁肥及制備方法》、200410023063. 5《氨基酸液體套餐肥料》和94117725. 4《一種液體植物葉面肥料及其制備方法》所公開的工藝中使用鹽酸水解動(dòng)物蛋白；中國專利95102783. 2《氨基酸絡(luò)合肥及其制造方法》使用硫酸水解動(dòng)物蛋白；中國專利號(hào)201010553873. 7《一種構(gòu)樹葉面肥的制備方法》使用硫酸或鹽酸水解動(dòng)物角蛋白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明綜合了上述工藝的優(yōu)點(diǎn)并克服了其缺點(diǎn)，提供一種提取工藝簡(jiǎn)便易行，節(jié)省能源和原料，成本低，對(duì)環(huán)境污染少，氨基酸組分含量高的氨基酸液體肥料的制備方法。該方法以廢棄的動(dòng)物蛋白(毛、發(fā)、皮或角等)為原料，以合適質(zhì)量百分比濃度的鹽酸、磷酸和硫酸溶液按合適重量比依次加入動(dòng)物蛋白中，在動(dòng)物蛋白水解后，加入廉價(jià)的堿性物質(zhì)(氨水、石灰和氧化鎂)進(jìn)行中和，從而得到氨基酸液體肥料。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于包括以下步驟
(1)動(dòng)物蛋白預(yù)處理將動(dòng)物蛋白經(jīng)清洗、干燥、粉碎后制成動(dòng)物蛋白粉；
(2)酸解將鹽酸、硫酸和磷酸按照3.5^8 :3. 5^1 :3. 5^1的重量比加入反應(yīng)釜中與步驟
(1)中的動(dòng)物蛋白粉混合，動(dòng)物蛋白粉與硫酸、鹽酸和磷酸的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:1. 6 2，反應(yīng)條件為在常壓下于10(Tl2(rC酸解6 8h，得到酸解液；
所述硫酸、鹽酸和磷酸的質(zhì)量百分比濃度分別為20 40%、15 25%和30 45% ；
所述硫酸、鹽酸和磷酸的加入順序依次為鹽酸、磷酸和硫酸；
(3)堿中和將步驟(2)中的酸解液冷卻到7(T85°C，向反應(yīng)釜中依次加入15 25%氨水、石灰和氧化鎂進(jìn)行中和，調(diào)至PH為3. (T6. O，在7(T90°C螯合2 4h，得到中和后的酸解液；
(4)將步驟(3)中所述中和后的酸解液經(jīng)過濾、濃縮即可得到氨基酸液體肥料。在優(yōu)選方案中，步驟(I)中所述動(dòng)物蛋白為動(dòng)物的毛、發(fā)、皮或角；
在優(yōu)選方案中，步驟(2)中所述鹽酸、硫酸和磷酸的質(zhì)量比為8 1 1 ； 在優(yōu)選方案中，步驟(2)中所述動(dòng)物蛋白粉與硫酸、鹽酸和磷酸的總質(zhì)量的質(zhì)量比為I 2 ；
在優(yōu)選方案中，步驟(2)中所述硫酸、鹽酸、磷酸的質(zhì)量百分比濃度分別為20%、25%、30% ；
在優(yōu)選方案中，步驟(3)中所述氨水的加入量按照氨水質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=10 25 :100 ；
在優(yōu)選方案中，步驟(3)中所述石灰的加入量按照石灰質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=I 4 :100 ；
在優(yōu)選方案中，步驟(3)中所述氧化鎂的加入量按照氧化鎂質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=2 6 :100。本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明選用廢棄的動(dòng)物蛋白為原料，不僅可減少污染環(huán)境的廢棄物的排放，而且可降低氨基酸液體肥料的生產(chǎn)成本。2.本發(fā)明以多酸(鹽酸、磷酸和硫酸)水解動(dòng)物蛋白中，一方面提高了動(dòng)物蛋白的水解效率，另一方面水解后酸解液中含有N (氨基酸、氨水)、P (磷酸水解)、S (蛋白質(zhì)中二硫鍵水解)等營養(yǎng)成分。3.本發(fā)明通過探索發(fā)現(xiàn)25%的鹽酸、20%的硫酸和30%的磷酸是水解動(dòng)物蛋白的最佳濃度。25%的鹽酸、20%的硫酸和30%的磷酸按照8:1:1的質(zhì)量比分別加入到動(dòng)物蛋白后，可以保證混合溶液的沸點(diǎn)在10(T12(TC之間，有利于動(dòng)物蛋白充分徹底的水解，氨基酸
含量較高。4.本發(fā)明創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)多酸水解動(dòng)物蛋白中多酸的加入順序依次為鹽酸、磷酸和硫酸，這樣的加入順序除了實(shí)驗(yàn)安全考慮外，還有兩個(gè)原因(1)鹽酸是揮發(fā)性酸，如果直接加硫酸，由于硫酸的放熱，會(huì)導(dǎo)致鹽酸加入過程中的揮發(fā)，不利于動(dòng)物蛋白的水解，還可能造成危害，所以先加鹽酸。中間用磷酸可以起到緩沖作用，再加硫酸，即緩解了鹽酸的揮發(fā)，同時(shí)磷酸和氨基酸具有良好的配合作用，能減少氨基酸的進(jìn)一步水解、減少氮損失。
(2)硫酸具有強(qiáng)的水解放熱作用，硫酸最后加入，有利于提高反應(yīng)溫度，增加反應(yīng)熱量，這樣可減少下一步加熱過程中的能源消耗，使整個(gè)生產(chǎn)工藝更環(huán)保節(jié)能。
5.本發(fā)明在動(dòng)物蛋白水解后，向酸解液中加入氨水、石灰和氧化鎂進(jìn)行中和反應(yīng)。一方面，氨水、石灰和氧化鎂是廉價(jià)的堿性物質(zhì)，減少了生產(chǎn)成本；另一方面，水解后的銨態(tài)氮(氨基酸水解，氨水)、磷酸根(磷酸水解)、鈣和鎂是植物生長必需的養(yǎng)分，這些養(yǎng)分經(jīng)過與各種氨基酸螯合，有利于植物的吸收。


圖1是氨基酸液體肥料生產(chǎn)示意圖 圖2是12個(gè)配方氨基酸液體肥料產(chǎn)品圖 圖3是標(biāo)準(zhǔn)氨基酸圖譜
圖4是硫酸水解配方氨基酸圖譜
圖5是硫酸+磷酸水解配方氨基酸圖譜
圖6是硫酸+磷酸+鹽酸水解配方氨基酸圖譜
圖7是不同配方氨基酸液體肥料處理上海青小白菜實(shí)物圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，下述實(shí)施例中所使用的試驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所使用的材料、試劑等，如無特殊說明，為可從商業(yè)途徑得到的試劑和材料。實(shí)施例1
本實(shí)施例的具體步驟見圖1。

(I)動(dòng)物蛋白的預(yù)處理清理完廢棄豬毛中的塑料、木塊和金屬等雜質(zhì)后，于太陽下暴曬2天，然后用干燥鼓風(fēng)機(jī)于60°C干燥6小時(shí)，干燥好的豬毛經(jīng)毛發(fā)粉碎機(jī)制備成豬毛粉，即可用作氨基酸液體肥料的制備原料
(2)酸解按以下表I中指定的各組分的含量將質(zhì)量百分比濃度為25%鹽酸、30%磷酸、和20%硫酸按照質(zhì)量比依次加入反應(yīng)釜中與步驟(I)中的豬毛粉混合，豬毛粉與鹽酸、磷酸和硫酸的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:2 ;加熱到80°C，2h后溫度控制到110°C，酸解時(shí)間為7h，得到酸解液
(3)中和酸解完后，向反應(yīng)釜內(nèi)依次加入25%氨水、石灰、氧化鎂進(jìn)行中和，氨水的加入量按照氨水質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=10 100 ;石灰的加入量按照石灰質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=1 :100 ;氧化鎂加入量按照氧化鎂質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=2 100 ;pH值調(diào)到4，于75°C螯合，螯合時(shí)間為3h ；
(4)過濾中和后的酸解溶液靜置6h后，待冷卻后，用帶式壓榨過濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾渣用水清洗I次，即得到過濾后的氨基酸溶液。(5)濃縮用高效濃縮機(jī)對(duì)過濾后的氨基酸溶液進(jìn)行濃縮，溫度控制在60°C，濃縮2小時(shí)，濃縮比例為1:2。即得到氨基酸液體肥料如圖2中vn所示。實(shí)施例2
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，得到的氨基酸液體肥料如圖2中VDI所示。實(shí)施例3按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，得到的氨基酸液體肥料如圖2中K所示。實(shí)施例4
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，得到的氨基酸液體肥料如圖2中X所示。實(shí)施例5
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，得到的氨基酸液體肥料如圖2中XI所示。實(shí)施例6
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但是用頭發(fā)代替豬毛作為材料，得到的氨基酸液體肥料如圖2中XD所示。對(duì)比例I
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但是只用一種酸(鹽酸)來水解豬毛，用兩種中和劑(氨水和石灰)進(jìn)行中和，得到的氨基酸液體肥料如圖2中I所示。對(duì)比例2
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但是只用一種酸(硫酸)來水解豬毛，用兩種中和劑(氨水和石灰)進(jìn)行中和，得到的氨基酸液體肥料如圖2中II所示。對(duì)比例3
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但是只用一種酸(磷酸)來水解豬毛，用兩種中和劑(氨水和石灰)進(jìn)行中和，得到的氨基酸液體肥料如圖2中III所示。對(duì)比例4
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但是只用兩種酸(硫酸+鹽酸)來水解豬毛，用兩種中和劑(氨水和石灰)進(jìn)行中和，得到的氨基酸液體肥料如圖2中IV所
/Jn o對(duì)比例5
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但是只用兩種酸(鹽酸+磷酸)來水解豬毛，用兩種中和劑(氨水和石灰)進(jìn)行中和，得到的氨基酸液體肥料如圖2中V所
/Jn o對(duì)比例6
按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但是只用兩種酸(硫酸+磷酸)來水解豬毛，用兩種中和劑(氨水和石灰)進(jìn)行中和，得到的氨基酸液體肥料如圖2中VI所
/Jn o表I氨基酸液體肥料配方實(shí)施例(單位千克)
權(quán)利要求
1.一種多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)動(dòng)物蛋白預(yù)處理將動(dòng)物蛋白經(jīng)清洗、干燥、粉碎后制成動(dòng)物蛋白粉； (2)酸解將鹽酸、硫酸和磷酸按照3.5^8 :3. 5^1 :3. 5^1的質(zhì)量比加入反應(yīng)釜中與步驟(O中的動(dòng)物蛋白粉混合，動(dòng)物蛋白粉與硫酸、鹽酸和磷酸的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:1. 6 2，反應(yīng)條件為在常壓下于10(Tl2(rC酸解6 8h，得到酸解液； 所述硫酸、鹽酸和磷酸的質(zhì)量百分比濃度分別為20 40%、15 25%和3(Γ45% ； 所述硫酸、鹽酸和磷酸的加入順序依次為鹽酸、磷酸和硫酸； (3)堿中和將步驟(2)中的酸解液冷卻到7(T85°C，向反應(yīng)釜中依次加入15 25%氨水、石灰和氧化鎂進(jìn)行中和，調(diào)至PH為3. (Γ6. O，在7(T90°C螯合2 4h，得到中和后的酸解液； (4)將步驟(3)中所述中和后的酸解液經(jīng)過濾、濃縮即可得到氨基酸液體肥料。
2.如權(quán)利要求1所述的多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于步驟(I)中所述動(dòng)物蛋白為動(dòng)物的毛、發(fā)、皮或角。
3.如權(quán)利要求1所述的多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于步驟(2)中所述鹽酸、硫酸和磷酸的質(zhì)量比為8 1 :1。
4.如權(quán)利要求1所述的多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于步驟(2)中所述動(dòng)物蛋白粉與硫酸、鹽酸和磷酸的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:2。
5.如權(quán)利要求1所述的多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于步驟(2)中所述硫酸、鹽酸、磷酸的質(zhì)量百分比濃度分別為20%、25%和30%。
6.如權(quán)利要求1所述的多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于步驟(3)中所述氨水的加入量按照氨水質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=10^25 :100。
7.如權(quán)利要求1所述的多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于步驟(3)中所述石灰的加入量按照石灰質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=Γ4 :100。
8.如權(quán)利要求1所述的多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法，其特征在于步驟(3)中所述氧化鎂的加入量按照氧化鎂質(zhì)量鹽酸、磷酸和硫酸總質(zhì)量=2飛100。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多酸水解動(dòng)物蛋白制備氨基酸液體肥料的方法及應(yīng)用。本發(fā)明以廢棄的動(dòng)物蛋白(毛、發(fā)、皮或角等)為原料，以合適質(zhì)量百分比濃度的鹽酸、磷酸和硫酸溶液按合適質(zhì)量比依次加入動(dòng)物蛋白中，在動(dòng)物蛋白水解后，加入廉價(jià)的堿性物質(zhì)(氨水、石灰和氧化鎂)進(jìn)行中和，中和后的酸解液經(jīng)過濾、濃縮即可得到氨基酸液體肥料。該液體肥料含有17種氨基酸，且N、P、Ca、Mg含量高。肥效試驗(yàn)表明，氨基酸液體肥料葉面噴施能明顯增加小白菜產(chǎn)量，而且明顯提高蔬菜品質(zhì)，經(jīng)濟(jì)效益好。該發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，且易于實(shí)施，是生產(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)肥料。
文檔編號(hào)C05G3/00GK103058749SQ20121043260
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者沈宏, 傅友強(qiáng), 申守營 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)