本發(fā)明涉及1,3-丙二醇發(fā)酵領(lǐng)域，具體地，涉及一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法、一種1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法、由前述處理方法得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體以及菌體降解清液在制備水溶肥中的應(yīng)用、一種水溶肥的制備方法和由該方法得到的水溶肥。
背景技術(shù)：
：1,3-丙二醇(1,3-propanediol)是一種重要的化工原料，可用于材料、溶劑、潤(rùn)滑劑和抗凍劑等行業(yè)，尤其是在材料行業(yè)，1,3-丙二醇可用于合成聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。PTT是一種性能優(yōu)異的生物可降解的聚酯材料，具有良好的延展性和水洗性，在紡織、塑料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，市場(chǎng)需求巨大。1,3-丙二醇可以通過(guò)多種方式制備得到。其中，微生物法發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的方法條件溫和且高效，受到越來(lái)越多的關(guān)注。微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的過(guò)程中，除了生成1,3-丙二醇外，還會(huì)生成乳酸、乙酸和琥珀酸等有機(jī)酸副產(chǎn)物。因此，需要使用中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH。目前的微生物發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇的方法，使用的中和劑多為氫氧化鈉(CN1763210A；CN101182552A；CN102443608A)。使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，會(huì)使發(fā)酵液中的有機(jī)酸生成有機(jī)酸鈉鹽，其濃度一般為20-50g/L。從發(fā)酵液中提取1,3-丙二醇后，發(fā)酵廢液中會(huì)剩余大量的副產(chǎn)物有機(jī)酸鈉鹽。目前處理有機(jī)酸鈉鹽的方法主要有兩種：第一種方法是制作融雪劑，但是噴灑的有機(jī)酸鈉鹽會(huì)隨融雪進(jìn)入水體，對(duì)環(huán)境造成二次污染；第二種方法是對(duì)有機(jī)酸鈉鹽進(jìn)行填埋或焚燒，耗資巨大，不夠環(huán)保。這兩種方法都不符合可持續(xù)發(fā)展的需求，目前，還沒(méi)有環(huán)保清潔的有機(jī)酸鈉鹽處理方法。另外，微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的過(guò)程中，還會(huì)得到另一種副產(chǎn)物-菌體，其干重一般為2-10g/L。從發(fā)酵液中提取1,3-丙二醇后，會(huì)得到大量的菌體濃漿。由于缺少有效的處理和利用方法，菌體濃漿的處理成為微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇工藝中的另一個(gè)難題。副產(chǎn)物有機(jī)酸鈉鹽和菌體的處理困難且能耗大，增加了1,3-丙二醇生產(chǎn)的成本，也成為1,3-丙二醇生產(chǎn)的環(huán)保制約因素，目前的生產(chǎn)工藝，難以實(shí)現(xiàn)1,3-丙二醇的清潔生產(chǎn)。因此，開(kāi)發(fā)一種綠色環(huán)保高效的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法是非常必要的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有1,3-丙二醇生產(chǎn)技術(shù)中發(fā)酵液的處理方法不夠環(huán)保和徹底的缺陷，提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法、一種1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法、一種水溶肥的制備方法和由該方法得到的水溶肥。第一方面，本發(fā)明提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法，該發(fā)酵液通過(guò)微生物發(fā)酵甘油得到，在發(fā)酵過(guò)程中，使用中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，所述中和劑含有50重量％以上的氫氧化鉀。第二方面，本發(fā)明提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的處理方法，該方法包括以下步驟：1)將上述得到的1,3-丙二醇的發(fā)酵液進(jìn)行第一固液分離，得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液的步驟；2)從步驟1)得到的發(fā)酵上清液中分離得到1,3-丙二醇以及含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體的步驟；3)將步驟1)得到的菌體濃漿進(jìn)行降解，得到菌體降解濃漿的步驟；4)將步驟3)得到的所述菌體降解濃漿進(jìn)行第二固液分離，得到菌體降解清液和濾渣的步驟；5)將步驟2)得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與步驟4)得到的所述濾渣混合，用于固態(tài)有機(jī)肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)的步驟。第三方面，本發(fā)明提供了一種由上述處理方法得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體以及菌體降解清液在制備水溶肥中的應(yīng)用。第四方面，本發(fā)明提供了一種水溶肥的制備方法，該方法包括使用本發(fā)明的處理方法中的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體以及菌體降解清液作為水溶肥的制備原料，按照水溶肥的生產(chǎn)配方制備水溶肥。第五方面，本發(fā)明提供了由上述制備方法制備得到的水溶肥。本發(fā)明在傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的工藝中，使用氫氧化鉀替代氫氧化鈉作為中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，使得生產(chǎn)1,3-丙二醇過(guò)程中生成的副產(chǎn)物由有機(jī)酸鈉鹽改變?yōu)橛袡C(jī)酸鉀鹽，有機(jī)酸鉀鹽含有豐富的鉀、磷和水溶性有機(jī)物等養(yǎng)分，可作為生產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥和酸性土壤改良劑的原輔料，在減少化學(xué)鉀肥使用的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本，增加了肥效，對(duì)喜鉀作物品質(zhì)的提高具有明顯效果，可提高農(nóng)民收益；有機(jī)酸鉀鹽的堿性，可以在一定程度上降低酸性土壤的酸性或減緩酸度的增加；雖然有機(jī)酸鈉鹽可用作融雪劑，獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益，但會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染；采用新工藝后，將不會(huì)產(chǎn)生二次污染。另一種副產(chǎn)物菌體通過(guò)酶解或酸解處理和過(guò)濾新工藝后，可得到富含可溶性氨基酸的菌體降解清液和富含菌體蛋白的濾渣；菌體降解清液能將有機(jī)酸鉀鹽和磷酸鹽溶解，用作生產(chǎn)水溶肥的原輔料，除可大幅減少化學(xué)鉀肥和高價(jià)格氨基酸的使用外，其完全的水溶性，還可防止水溶肥噴灑過(guò)程中堵塞噴孔；富含菌體蛋白的濾渣可以單獨(dú)或與有機(jī)酸鉀鹽一起，作為生產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥和酸性土壤改良劑的原輔料。綜上所述，本發(fā)明在保障微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的條件下，消除了副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的直接或間接的污染，減少了有機(jī)肥、酸性土壤改良肥及水溶肥生產(chǎn)對(duì)化學(xué)鉀肥的需求，大幅度的降低了肥料的生產(chǎn)成本，提高了土壤肥力、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和農(nóng)民收益。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。附圖說(shuō)明附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法的一種優(yōu)選的實(shí)施方式。具體實(shí)施方式以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。本發(fā)明提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法，該發(fā)酵液通過(guò)微生物發(fā)酵甘油得到，其中，在發(fā)酵過(guò)程中，使用中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，所述中和劑含有50重量％以上的氫氧化鉀。在本發(fā)明中，所述中和劑可以為本領(lǐng)域的常規(guī)含義，指的是用于調(diào)節(jié)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液pH值的物質(zhì)。由于在微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的過(guò)程中，除了生成1,3-丙二醇外，還會(huì)生成乳酸、乙酸和琥珀酸等有機(jī)酸副產(chǎn)物，所以需要中和劑來(lái)調(diào)節(jié)pH以利于發(fā)酵的順利進(jìn)行。為了使有機(jī)酸鹽更有利地進(jìn)行后續(xù)的綠色環(huán)保的處理，優(yōu)選地，所述中和劑含有50-100重量％的氫氧化鉀和0-50重量％的氫氧化鈉。在本發(fā)明中，所述微生物發(fā)酵甘油的步驟和條件可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，將微生物接種至甘油發(fā)酵培養(yǎng)基中，在發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，使用中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，當(dāng)發(fā)酵液中的1,3-丙二醇濃度不再上升時(shí)停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇的發(fā)酵液。所述微生物發(fā)酵甘油的條件包括：溫度可以為30-37℃，發(fā)酵液pH可以為6-7，攪拌速度可以為150-250rpm，通氣量可以為0.5-2.0VVM。在發(fā)酵生產(chǎn)中，一般以通氣比來(lái)表示通氣量，通常以每分鐘內(nèi)通過(guò)單位體積培養(yǎng)液的空氣體積比來(lái)表示(V/V·min)，簡(jiǎn)寫(xiě)為VVM。在本發(fā)明中，所述甘油發(fā)酵培養(yǎng)基的組成可以為本領(lǐng)域的各種發(fā)酵制備1,3-丙二醇的發(fā)酵培養(yǎng)基，例如可以為CN1763210A、CN101182552A、CN102443608A等專(zhuān)利申請(qǐng)所公開(kāi)的發(fā)酵培養(yǎng)基。根據(jù)本發(fā)明一種具體的實(shí)施方式，本發(fā)明中所使用的發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為：甘油40g，K2HPO4·3H2O3.20g，KH2PO41.20g，NH4Cl2.85g，Na2SO40.28g，MgSO4·7H2O0.10g，檸檬酸0.42g，酵母膏2.00g，微量元素0.3mL，使用蒸餾水補(bǔ)足至1L。微量元素的組成為：ZnCl27.56g，F(xiàn)eCl3·6H2O15.65g，MnCl2·4H2O6.28g，CuCl2·2H2O1.32g，CoCl2·6H2O6.42g，H3BO30.48g，Na2MoO4·2H2O3.22g，使用蒸餾水補(bǔ)足至1L。在本發(fā)明中，進(jìn)行發(fā)酵的微生物可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述微生物可以為克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)、弗氏檸檬菌(Citrobacter)和丁酸梭狀芽孢桿菌(Clostridium)中的一種或多種。本發(fā)明還提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的處理方法，其中，該方法包括以下步驟：1)將上述得到的1,3-丙二醇的發(fā)酵液進(jìn)行第一固液分離，得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液的步驟；2)從步驟1)得到的發(fā)酵上清液中分離得到1,3-丙二醇以及含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體的步驟；3)將步驟1)得到的菌體濃漿進(jìn)行降解，得到菌體降解濃漿的步驟；4)將步驟3)得到的所述菌體降解濃漿進(jìn)行第二固液分離，得到菌體降解清液和濾渣的步驟；5)將步驟2)得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與步驟4)得到的所述濾渣混合，用于固態(tài)有機(jī)肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)的步驟。根據(jù)本發(fā)明，所述第一固液分離和第二固液分離的方式可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。所述第一固液分離和所述第二固液分離的方式可以相同或不同，所述第一固液分離的方式可以為過(guò)濾和/或離心，所述第二固液分離的方式可以為過(guò)濾和/或離心。所述過(guò)濾可以通過(guò)陶瓷膜過(guò)濾器進(jìn)行，所述離心可以使用碟片式離心機(jī)進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明，在步驟2)中，從發(fā)酵上清液中分離得到1,3-丙二醇以及含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體的分離方法可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如可以為依次進(jìn)行濃縮、除鹽和精餾。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述發(fā)酵上清液進(jìn)行分離的方法包括以下步驟：通過(guò)將所述發(fā)酵上清液進(jìn)行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體。將上述含有1,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體進(jìn)行精餾，得到1,3-丙二醇。在本發(fā)明中，所述無(wú)機(jī)鹽可以為氮鹽和/或磷鹽，具體的種類(lèi)和含量可以根據(jù)發(fā)酵培養(yǎng)基的組分進(jìn)行確定。在本發(fā)明中，所述步驟3)中的降解方式?jīng)]有特別的限定，只要能夠?qū)⒕w濃漿降解并能夠被利用即可。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟3)中的降解方式為酸解和/或酶解。所述酸解包括將所述菌體濃漿與酸進(jìn)行接觸，所述酶解包括將所述菌體濃漿與酶進(jìn)行接觸。根據(jù)本發(fā)明，所述酸解和酶解的方式可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，例如，所述酸解所使用的酸可以為硫酸、鹽酸和硝酸中的一種或多種。優(yōu)選地，酸解所使用的酸為濃硫酸。更優(yōu)選地，酸解所使用的酸為80-98重量％的濃硫酸。所述濃硫酸的用量沒(méi)有特別的限定，只要能夠?qū)⒕w濃漿降解即可。為了得到更好的降解效果，優(yōu)選地，相對(duì)于100重量份的菌體濃漿，以H2SO4計(jì)的濃硫酸的用量為3-5重量份。所述酸解的條件沒(méi)有特別的限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述酸解的條件包括：溫度可以為60-120℃，優(yōu)選為80-100℃；時(shí)間可以為10-60小時(shí)，優(yōu)選為26-48小時(shí)。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述酶解在攪拌的條件下進(jìn)行。所述攪拌的轉(zhuǎn)速?zèng)]有特別的限定，例如可以為50-200rpm，優(yōu)選為100-200rpm。本發(fā)明對(duì)于所述酶解所使用的酶的種類(lèi)沒(méi)有特別的限定，可以為本領(lǐng)域中各種用來(lái)降解菌體的酶。例如，酶解所使用的酶可以為蛋白酶，具體可以為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶中的一種或多種，優(yōu)選為木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、木瓜蛋白酶、水解蛋白酶Alcalase(諾維信)、中性蛋白酶Neutrase(諾維信)和復(fù)合蛋白酶Protamex(諾維信)中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述蛋白酶的用量沒(méi)有特別的限定，只要能夠?qū)⒕w充分酶解即可。例如，相對(duì)于1kg的菌體濃漿，所述蛋白酶的用量可以為50萬(wàn)-500萬(wàn)U，優(yōu)選為100萬(wàn)-300萬(wàn)U。其中，“U”是酶活性單位，具體含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。具體地，酶活性單位的定義為：在特定的條件下，1min能轉(zhuǎn)化1μg底物的酶量，即1U＝1μg/min。本發(fā)明對(duì)于酶解的條件沒(méi)有特別的限定，可以為常規(guī)的蛋白酶酶解的各種條件。例如，所述酶解的條件包括：pH可以為6.5-7.5，優(yōu)選為6.5-7；溫度可以為40-60℃，優(yōu)選為50-55℃，時(shí)間可以為24-48小時(shí)，優(yōu)選為24-36小時(shí)。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述酶解在攪拌的條件下進(jìn)行。所述攪拌的轉(zhuǎn)速?zèng)]有特別的限定，例如可以為50-200rpm，優(yōu)選為100-200rpm。在本發(fā)明中，步驟4)得到的所述菌體降解清液中富含可溶性氨基酸，所述可溶性氨基酸可以包括但不限于，天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、α-氨基己二酸、甘氨酸、丙氨酸、瓜氨酸、纈氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、胱硫醚、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、β-丙氨酸、β-氨基異丁酸、γ-氨基丁酸、色氨酸、鳥(niǎo)氨酸、賴(lài)氨酸、組氨酸和精氨酸中的一種或多種。上述氨基酸的種類(lèi)和濃度可以通過(guò)氨基酸檢測(cè)儀(例如可以購(gòu)自日立，牌號(hào)為L(zhǎng)-8900)進(jìn)行檢測(cè)。在本發(fā)明中，步驟4)得到的所述濾渣富含菌體蛋白。根據(jù)本發(fā)明的步驟5)，將含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與步驟4)得到的所述濾渣混合。所述混合的方式和條件沒(méi)有特別的限定，只要能夠?qū)烧呋旌暇鶆蚣纯?。例如，可以在加熱或?或攪拌的條件下混合，混合之后得到混合濃漿。該混合濃漿可以作為生產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥或者土壤改良劑的原輔材料，用于固態(tài)有機(jī)肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)。具體的其他原料和配比按照固態(tài)有機(jī)肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)工藝進(jìn)行，在此不再贅述。其中，由于含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體含有鉀、磷和水溶性有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)成分，可以作為生產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥和土壤改良劑的原輔料，在減少化學(xué)鉀肥使用的同時(shí)，降低了成本。另外，有機(jī)酸鉀鹽的堿性，可以在一定程度上降低酸性土壤的酸性或緩解酸度的增加。故所述土壤改良劑優(yōu)選為酸性土壤改良劑。本發(fā)明還提供了由上述處理方法得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體以及菌體降解清液在制備水溶肥中的應(yīng)用。本發(fā)明還提供了一種水溶肥的制備方法，該方法包括使用上述的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體以及菌體降解清液作為水溶肥的制備原料，按照水溶肥的生產(chǎn)配方制備水溶肥。根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，將含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽固體與菌體降解清液混合得到混合溶液，該混合溶液作為生產(chǎn)水溶肥的原輔材料，用于水溶肥的生產(chǎn)。所述混合的方式和條件沒(méi)有特別的限定，只要能夠?qū)烧呋旌暇鶆蚣纯伞＠?，可以在加熱或?或攪拌的條件下混合。水溶肥的具體的其他原料和配比按照水溶肥的生產(chǎn)工藝進(jìn)行。下面根據(jù)圖1描述本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法的一種優(yōu)選的實(shí)施方式。如圖1所示，發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵得到1,3-丙二醇的發(fā)酵液，發(fā)酵過(guò)程中使用氫氧化鉀作為中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH。所述1,3-丙二醇發(fā)酵液通過(guò)第一固液分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。所述發(fā)酵上清液進(jìn)行濃縮除鹽和精餾過(guò)程得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體和1,3-丙二醇。將菌體濃漿進(jìn)行降解，得到菌體降解濃漿。將菌體降解濃漿進(jìn)行第二固液分離，得到菌體降解清液和濾渣。將含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體和濾渣混合，用于固態(tài)有機(jī)肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)。將含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與菌體降解清液混合，用于水溶肥的生產(chǎn)。本發(fā)明還提供了由上述方法制備得到的水溶肥。以下將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在以下實(shí)施例中，所述含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體的成分采用國(guó)家或行業(yè)公布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析測(cè)定。其中，氮含量采用標(biāo)準(zhǔn)HJ535-2009中的方法測(cè)定；磷含量采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T17767.2-2010中的方法測(cè)定；鉀含量采用標(biāo)準(zhǔn)NY/T1977-2010中的方法測(cè)定；有機(jī)物總量采用標(biāo)準(zhǔn)NY/T304-1995中的方法測(cè)定。需要說(shuō)明的是，分析測(cè)定的過(guò)程是對(duì)元素進(jìn)行檢測(cè)，除了氮含量是以氮元素計(jì)之外，其他元素含量計(jì)算則是按照元素的具體化合物的形態(tài)計(jì)，磷含量以五氧化二磷計(jì)，鉀含量以氧化鉀計(jì)。陶瓷膜過(guò)濾器購(gòu)自諾華賽；碟片式離心機(jī)購(gòu)自阿法拉伐，牌號(hào)為L(zhǎng)APX404；蛋白酶購(gòu)自南寧龐博生物，具體為木瓜蛋白酶；氨基酸檢測(cè)儀購(gòu)自日立，牌號(hào)為L(zhǎng)-8900。實(shí)施例中所使用的發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為：甘油(丙三醇)40g，K2HPO4·3H2O3.20g，KH2PO41.20g，NH4Cl2.85g，Na2SO40.28g，MgSO4·7H2O0.10g，檸檬酸0.42g，酵母膏2.00g，微量元素0.3mL，使用蒸餾水補(bǔ)足至1L。微量元素的組成為：ZnCl27.56g，F(xiàn)eCl3·6H2O15.65g，MnCl2·4H2O6.28g，CuCl2·2H2O1.32g，CoCl2·6H2O6.42g，H3BO30.48g，Na2MoO4·2H2O3.22g，使用蒸餾水補(bǔ)足至1L。發(fā)酵培養(yǎng)基于121℃滅菌20分鐘。所有試劑均為商購(gòu)獲得。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥(1-1)1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法將克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)在無(wú)菌條件下接種至盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為30℃，攪拌速度為250rpm，通氣量為2.0VVM。使用氫氧化鉀全部(100重量％)代替氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH為6.5，當(dāng)發(fā)酵液中1,3-丙二醇的濃度不再上升時(shí)，停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇發(fā)酵液，其組成列于表1中。(1-2)1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法將上一步得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液使用陶瓷膜過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。將該發(fā)酵上清液進(jìn)行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體。將得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體進(jìn)行成分分析，具體操作步驟為：取1kg上述的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體溶于20kg水中，將得到的鹽溶液進(jìn)行分析測(cè)定，得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體中氮、磷、鉀和有機(jī)物總量的含量，具體列于表2中。將上一步中得到的菌體濃漿進(jìn)行成分分析，具體列于表3中。將菌體濃漿進(jìn)行酶解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：100萬(wàn)U的比例加入蛋白酶，反應(yīng)條件包括：pH為7.0，溫度為55℃，攪拌轉(zhuǎn)速100rpm，時(shí)間為24小時(shí)，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過(guò)濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測(cè)儀檢測(cè)菌體降解清液中的氨基酸的種類(lèi)和濃度，具體列于表4中。將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(1-3)水溶肥的制備方法和水溶肥將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體和菌體降解清液加熱混合，得到混合溶液，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照水溶肥的生產(chǎn)配方用于水溶肥的生產(chǎn)。表1成分(g/L)實(shí)施例1對(duì)比例1菌體干重3.23.01,3-丙二醇80.780.22,3-丁二醇15.215.7乙醇2.12.3甘油5.56.3乳酸鹽18.816.5乙酸鹽5.44.4琥珀酸鹽3.63.0表2成分氮磷鉀有機(jī)物總量濃度(g/g)0.00530.04320.280.4315表3成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重98甘油6.21,3-丙二醇82.5乳酸鹽18.52,3-丁二醇16.1乙酸鹽5.1乙醇1.9琥珀酸鹽3.8表4對(duì)比例1按照實(shí)施例1的步驟(1-1)進(jìn)行，不同的是，中和劑全部使用氫氧化鈉。所得的1,3-丙二醇發(fā)酵液的組成列于表1中。從表1中可以看出，無(wú)論使用氫氧化鉀還是氫氧化鈉作為中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，所得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液中菌體干重、1,3-丙二醇、2,3-丁二醇和乙醇等產(chǎn)物濃度相近。而由于鉀的相對(duì)原子質(zhì)量高于鈉，因此使用氫氧化鉀完全替代氫氧化鈉得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液中的有機(jī)酸鹽的濃度略高于使用氫氧化鈉作為中和劑得到的有機(jī)酸鹽的濃度。從對(duì)比例1的結(jié)果可以看出，由于使用的中和劑為氫氧化鈉，所以得到為有機(jī)酸鈉鹽。按照本發(fā)明
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中的記載可知，有機(jī)酸鈉鹽的后續(xù)處理不夠環(huán)保有效。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥(2-1)1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法將克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)在無(wú)菌條件下接種至盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為37℃，攪拌速度為150rpm，通氣量為1.0VVM。使用氫氧化鉀部分(氫氧化鉀占中和劑75重量％)代替氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH為6，當(dāng)發(fā)酵液中1,3-丙二醇的濃度不再上升時(shí)，停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇發(fā)酵液，其組成列于表5中。(2-2)1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法將上一步得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液使用碟片式離心機(jī)離心，分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。將該發(fā)酵上清液進(jìn)行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體。將得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體進(jìn)行成分分析，具體操作步驟為：取1kg上述的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體溶于20kg水中，將得到的鹽溶液進(jìn)行分析測(cè)定，得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體中氮、磷、鉀和有機(jī)物總量的含量，具體列于表6中。將上一步中得到的菌體濃漿進(jìn)行成分分析，具體列于表7中。將菌體濃漿進(jìn)行酶解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：200萬(wàn)U的比例加入蛋白酶，反應(yīng)條件包括：pH為6.5，溫度為50℃，攪拌轉(zhuǎn)速120rpm，時(shí)間為36小時(shí)，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過(guò)濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測(cè)儀檢測(cè)菌體降解清液中的氨基酸的種類(lèi)和濃度，具體列于表8中。將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(2-3)水溶肥的制備方法和水溶肥將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體和菌體降解清液加熱混合，得到混合溶液，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照水溶肥的生產(chǎn)配方用于水溶肥的生產(chǎn)。表5成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重4.0甘油10.21,3-丙二醇75.3乳酸鹽15.22,3-丁二醇18.5乙酸鹽4.7乙醇1.6琥珀酸鹽4.0表6成分氮磷鉀有機(jī)物總量濃度(g/g)0.00510.04130.220.4290表7成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重120甘油11.31,3-丙二醇79.1乳酸鹽15.02,3-丁二醇18.8乙酸鹽5.2乙醇1.7琥珀酸鹽4.5表8實(shí)施例3本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行，不同的是，菌體濃漿進(jìn)行酶解的條件不同，具體地，將菌體濃漿進(jìn)行酶解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：300萬(wàn)U的比例加入蛋白酶，反應(yīng)條件包括：pH為7.5，溫度為40℃，攪拌轉(zhuǎn)速200rpm，時(shí)間為48小時(shí)，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過(guò)濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測(cè)儀檢測(cè)菌體降解清液中的氨基酸的種類(lèi)和濃度，具體列于表9中。將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(3-3)水溶肥的制備方法和水溶肥按照實(shí)施例1中的方法進(jìn)行。表9實(shí)施例4本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥(4-1)1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法將克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)在無(wú)菌條件下接種至盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為33℃，攪拌速度為200rpm，通氣量為0.5VVM。使用氫氧化鉀部分(氫氧化鉀占中和劑50重量％)代替氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH為7，當(dāng)發(fā)酵液中1,3-丙二醇的濃度不再上升時(shí)，停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇發(fā)酵液，其組成列于表10中。(4-2)1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法將上一步得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液使用碟片式離心機(jī)離心，分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。將該發(fā)酵上清液進(jìn)行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體。將得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體進(jìn)行成分分析，具體操作步驟為：取1kg上述的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體溶于20kg水中，將得到的鹽溶液進(jìn)行分析測(cè)定，得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體中氮、磷、鉀和有機(jī)物總量的含量，具體列于表11中。將上一步中得到的菌體濃漿進(jìn)行成分分析，具體列于表12中。將菌體濃漿進(jìn)行酸解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：0.04kg酸的比例加入98重量％的濃硫酸，反應(yīng)條件包括：溫度為95℃，攪拌轉(zhuǎn)速100rpm，時(shí)間為24小時(shí)，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過(guò)濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測(cè)儀檢測(cè)菌體降解清液中的氨基酸的種類(lèi)和濃度，具體列于表13中。將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(4-3)水溶肥的制備方法和水溶肥將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體和菌體降解清液加熱混合，得到混合溶液，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照水溶肥的生產(chǎn)配方用于水溶肥的生產(chǎn)。表10成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重3.5甘油13.51,3-丙二醇70.3乳酸鹽14.12,3-丁二醇16.6乙酸鹽3.8乙醇2.0琥珀酸鹽3.3表11成分氮磷鉀有機(jī)物總量濃度(g/g)0.00550.04350.130.4420表12成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重115甘油13.51,3-丙二醇71.0乳酸鹽14.52,3-丁二醇16.8乙酸鹽4.1乙醇1.9琥珀酸鹽3.5表13實(shí)施例5本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥(5-1)1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法將克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)在無(wú)菌條件下接種至盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為30℃，攪拌速度為250rpm，通氣量為2.0VVM。使用氫氧化鉀全部(100％)代替氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH為6.5，當(dāng)發(fā)酵液中1,3-丙二醇的濃度不再上升時(shí)，停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇發(fā)酵液，其組成列于表14中。(5-2)1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法將上一步得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液使用陶瓷膜過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。將該發(fā)酵上清液進(jìn)行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體。將得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體進(jìn)行成分分析，具體操作步驟為：取1kg上述的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體溶于20kg水中，將得到的鹽溶液進(jìn)行分析測(cè)定，得到含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體中氮、磷、鉀和有機(jī)物總量的含量，具體列于表15中。將上一步中得到的菌體濃漿進(jìn)行成分分析，具體列于表16中。將菌體濃漿進(jìn)行酸解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：0.05kg酸的比例加入80重量％的濃硫酸，反應(yīng)條件包括：溫度為80℃，攪拌轉(zhuǎn)速200rpm，時(shí)間為48小時(shí)，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過(guò)濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測(cè)儀檢測(cè)菌體降解清液中的氨基酸的種類(lèi)和濃度，具體列于表17中。將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機(jī)肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(1-3)水溶肥的制備方法和水溶肥將上述步驟得到的含有有機(jī)酸鉀鹽和無(wú)機(jī)鹽的固體和菌體降解清液加熱混合，得到混合溶液，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照水溶肥的生產(chǎn)配方用于水溶肥的生產(chǎn)。表14成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重3.8甘油6.51,3-丙二醇79.6乳酸鹽16.22,3-丁二醇15.6乙酸鹽4.8乙醇1.8琥珀酸鹽3.5表15成分氮磷鉀有機(jī)物總量濃度(g/g)0.00510.04220.270.4290表16成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重112甘油7.11,3-丙二醇81.4乳酸鹽18.52,3-丁二醇16.1乙酸鹽5.1乙醇1.9琥珀酸鹽3.8表17實(shí)施例6本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥按照實(shí)施例4的方法進(jìn)行，不同的是，菌體濃漿酸解的條件不同，具體地，將菌體濃漿進(jìn)行酸解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：0.03kg酸的比例加入90重量％的濃硫酸，反應(yīng)條件包括：溫度為100℃，攪拌轉(zhuǎn)速50rpm，時(shí)間為36小時(shí)，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過(guò)濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測(cè)儀檢測(cè)菌體降解清液中的氨基酸的種類(lèi)和濃度，具體列于表18中。其余步驟按照實(shí)施例4的方法進(jìn)行。表18從實(shí)施例的結(jié)果可以看出，在傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的工藝中，使用氫氧化鉀代替氫氧化鈉作為中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，使得生產(chǎn)1,3-丙二醇過(guò)程中生成的副產(chǎn)物有機(jī)酸鈉鹽變成有機(jī)酸鉀鹽，有機(jī)酸鉀鹽可以作為固態(tài)有機(jī)肥和酸性土壤改良劑的原輔料，可以充分變廢為寶。而另一副產(chǎn)物菌體可以通過(guò)酸解或酶解的降解方式進(jìn)行處理，得到富含可溶性氨基酸的菌體降解清液和富含菌體蛋白的濾渣，菌體降解清液能將有機(jī)酸鉀鹽和磷酸鹽溶解，用作生產(chǎn)水溶肥的原輔料，降低肥料生產(chǎn)成本。富含菌體蛋白的濾渣與有機(jī)酸鉀鹽一起可以作為生產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥和酸性土壤改良劑的原輔料。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3