专利名称：谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机－无机复混)肥工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于氨基酸发酵技术领域，涉及谷氨酸发酵废液处理及肥料生产相关行业。
背景技术：
目前，谷氨酸发酵企业大多通过生物发酵方法制取谷氨酸，与氢氧化钠反应生成谷氨酸钠(味精)。主要工艺流程为淀粉→葡萄糖→(发酵)→谷氨酸→(精制)→谷氨酸钠。发酵液提取谷氨酸成为发酵废液，发酵废液中含大量菌体、多种发酵中间产物及微量元素。发酵废液从中提取菌体蛋白后，其溶液的pH1.7～3.5之间、CODcr浓度20000mg/L左右、NH3-N浓度约为8000mg/L左右，SO42-浓度约18000mg/L左右。
由于发酵废液具有CODcr、SO42-和NH3-N含量高及pH值低的特性，如果把其废液按废物处理，投资巨大，也不符合循环经济发展的要求。国内外谷氨酸生产厂家大多采用喷浆造粒技术生产生物发酵(有机-无机复混)肥的方法来处理此废液，其工艺流程如说明书附1所示。
其工艺具有以下不足1.造成二次污染。
喷浆造粒是在造粒机内，将浓缩废液在500-600℃的高温热空气下喷成雾滴，瞬间蒸发成固体颗粒状。但是在蒸发大量水蒸气的过程中，发酵液中的有机物在高温条件下也一同挥发出来，形成难扩散的烟气，造成空气的严重二次污染。在当今环保要求的压力下，此污染已经严重制约着谷氨酸工厂的发展。
2.肥料不易达标。
在喷浆造粒形成肥料的过程中，是将浓缩废液直接喷成雾滴状，在高温的条件下，蒸干雾滴中的水分形成的固形物，此工艺获得的肥料比较单一，只能是发酵废液中的物质，不易改变其组成成分。肥料行业具有国家标准，通过喷浆造粒形成的生物发酵(有机-无机复混)肥难以达到肥料行业标准的要求。
3.能耗较大。
喷浆造粒是通过高温热风把浓缩废液中的水分全部蒸发掉，浓缩废液的含水量为50-60％，其热能消耗巨大。
4.设备投资大。
喷浆造粒通过高压气体把浓缩废液形成雾滴状，并通过瞬间蒸发干燥的过程，对喷浆量有严格的限定，故设备使用的数量足够多时才能满足处理发酵废液的要求。一般一个年产6万吨的谷氨酸发酵工厂，要完全处理掉发酵废液，需要有3台φ4.25×14米的喷浆造粒机，才能满足对发酵废液处理的要求。设备投资较大。
由于喷浆造粒工艺以上的缺点，特别是烟气的二次污染，已严重制约着谷氨酸发酵工厂的发展，有些工厂被迫限产或停产。
发明内容
本发明在上述背景技术的基础上，进行了自主研发，发明了利用谷氨酸发酵废液通过滚筒造粒技术生产生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，经本工艺生产的生物发酵(有机-无机复混)肥完全达到国家肥料标准，并且无烟气二次污染的问题。本发明利用谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥，其工艺流程包括谷氨酸发酵废液经过浓缩、提取硫酸铵、拌料混合、滚筒造粒、烘干为成品的过程。
优选的浓缩工艺分为四步浓缩，第一步在四效蒸发器浓缩3-6倍，第二步在二效蒸发器浓缩1-3倍，第三步在一效蒸发器(结晶锅)中浓缩1-3倍，第四步继续在一效蒸发器(结晶锅)中浓缩1-3倍。
优选的在第二步二效蒸发器浓缩之后提取硫酸铵。
优选的在第三步一效蒸发器(结晶锅)浓缩之后继续提取硫酸铵。
优选的在浓缩之后，根据不同的肥料标准加入不同的拌合料(填充料)。
优选的采用滚筒造粒技术。
本发明的工艺流程如说明书附2所示。其工艺流程为1.浓缩和提取(NH4)2SO4在谷氨酸发酵过程中，需要连续同入NH3，通过微生物代谢将α-酮戊二酸转变为谷氨酸。谷氨酸提取的方法首先通过等电点法，将发酵液使用H2SO4调pH为3.2-3.4到谷氨酸的等电点，使谷氨酸在等电点发生沉降；其次残留在等电上清液中的谷氨酸通过离子交换柱回收。首先使用H2SO4调等电上清液pH为1.8，上阳离子交换柱交换吸附后，使用NH3调节为pH为8-9的前流液上柱进行洗脱，形成高流液送回等电罐。提取谷氨酸后的离交尾液为发酵废液，其中含有9％左右的(NH4)2SO4，发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥首先经过浓缩、提取(NH4)2SO4途径。
浓缩阶段分为四步第一步通过四效蒸发器浓缩，对(NH4)2SO4含量来说，经过四效浓缩后成为(NH4)2SO4的饱和溶液。第二步经过二效蒸发器浓缩，蒸发出水分中的(NH4)2SO4以结晶的形式出现，通过离心机将结晶的(NH4)2SO4离出。第三步经过单效蒸发器(结晶锅)浓缩，同样蒸出水分中的(NH4)2SO4以结晶形式出现，通过离心将(NH4)2SO4离出。第四步再经过单效蒸发器(结晶锅)提纯。
2、拌合混料根据不同的肥料标准，添加不同的填充料。
3、滚筒造粒把混合均匀的拌合料，在滚筒造粒机中造粒。
4、烘干和成品通过滚筒造粒机形成颗粒状的肥料，传送到烘干机中干燥，得到成品的生物发酵(有机-无机复混)肥，进行包装销售。
本处理工艺完全利用了发酵废液中的有机-无机成分，一方面保护了环境，另一方面还能生产出较好的生物发酵(有机-无机复混)肥，主要特点是经济效益、社会效益和环境效益相当明显。
而且，本发明还有下列突出的有益效果1、无烟(雾)气的二次污染现象。
由于整个工艺过程中没有喷浆造粒阶段，故没有大量水分需要蒸发。本工艺运用滚筒造粒技术，造粒物料含水量小于10％，并且在自然温度下形成颗粒，对周围环境没有烟(雾)气的二次污染问题。
2、肥料品种多。
本工艺的造粒原物料是以含有大量有机质和(NH4)2SO4的浓缩发酵废液为基础添加填充料构成，填充料可以根据需要选用，所以能生产不同要求的肥料类型。
3、生产的生物发酵(有机-无机复混)肥完全达到国家的肥料标准。
本工艺可以根据肥料标准要求来配置造粒原物料。
4、能耗较少。
喷浆造粒是将含水量为50-60％的浓缩发酵废液在500-600℃条件下蒸发掉，形成固体颗粒。而本工艺运用滚筒造粒技术在常温下，将含水量小于10％的混合料自然造粒，需要的能耗远远小于喷浆造粒的能耗。
本工艺是经小试，中试，工业化的成熟工艺。采用本工艺生产生物发酵(有机-无机复混)肥，一方面可以把发酵废液全部利用；另一方面无烟(雾)气二次污染的问题。
图1为喷浆造粒工艺流程图。
谷氨酸发酵液提取谷氨酸后形成的发酵废液(离交尾液)(1)提取菌体蛋白形成初级母液，通入液氨(2)调pH到4-5，通过四效蒸发器(3)蒸发浓缩为浓缩母液(4)，在热风炉(5)形成高温热风(6)的作用下喷浆造粒，形成生物发酵肥(有机-无机复混肥)(7)，同时在喷浆造粒过程中产生二次烟(雾)气(8)的污染。
图2为滚筒造粒工艺流程图。
谷氨酸发酵液提取谷氨酸后形成的发酵废液(离交尾液)(1)提取菌体蛋白形成初级母液，通入液氨(2)调pH到4-5，通过四效蒸发器(3)蒸发浓缩为一次母液，经过二效蒸发器(4)继续蒸发浓缩后，固液分离提取(NH4)2SO4(5)，同时形成二次母液，再经过单效蒸发器(结晶锅)(6)蒸发浓缩后，固液分离提取(NH4)2SO4(7)，同时形成三次母液，再经过单效蒸发器(结晶锅)(8)蒸发浓缩形成末次母液(9)，填充料(10)和末次母液(9)共同形成拌合料(11)，经过滚筒造粒(12)形成肥料颗粒，最后经烘干(13)成为生物发酵(有机-无机复混)肥。
具体实施例方式
工艺流程如说明书附2所示。
谷氨酸发酵液提取谷氨酸后形成的发酵废液(离交尾液)(1)提取菌体蛋白形成初级母液，通入液氨(2)调pH到4-5，通过四效蒸发器(3)蒸发浓缩3-6倍为一次母液，经过二效蒸发器(4)继续蒸发浓缩1-3倍后，固液分离提取(NH4)2SO4(5)，同时形成二次母液，再经过单效蒸发器(结晶锅)(6)蒸发浓缩1-3倍后，固液分离提取(NH4)2SO4(7)，同时形成三次母液，再经过单效蒸发器(结晶锅)(8)蒸发浓缩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)，经过滚筒造粒(12)形成肥料颗粒，最后经烘干(13)成为生物发酵(有机-无机复混)肥。
本工艺首先应用于内蒙阜丰发酵生物科技有限公司，该公司是以淀粉为原料发酵生产谷氨酸产品。年产量谷氨酸6万吨，实施本工艺与喷浆造粒工艺相比减少投资600多万元，减少煤耗17000吨/年左右，直接经济效益明显。重要的是无烟(雾)气的二次污染问题，社会效益、环境效益更为显著。
权利要求
1.一种谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其工艺流程包括谷氨酸发酵废液经过浓缩、提取硫酸铵、拌料混合、滚筒造粒、烘干为成品的过程。
2.一种如权利要求1所述的谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其特征是，浓缩工艺分为四步浓缩，第一步在四效蒸发器浓缩3-6倍，第二步在二效蒸发器浓缩1-3倍，第三步在一效蒸发器(结晶锅)中浓缩1-3倍，第四步继续在一效蒸发器(结晶锅)中浓缩1-3倍。
3.一种如权利要求1所述的谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其特征是，在第二步二效蒸发器浓缩之后提取硫酸铵。
4.一种如权利要求1所述的谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其特征是，在第三步一效蒸发器(结晶锅)浓缩之后继续提取硫酸铵。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其特征是，在浓缩之后，根据不同的肥料标准加入不同的拌合料(填充料)。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其特征是，采用滚筒造粒技术。
7.一种如权利要求1至5任一项所述的谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其特征是，采用挤压造粒技术。
8.一种如权利要求1至5任一项所述的谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其特征是，采用圆盘造粒技术。
9.一种如权利要求1至8任一项所述的谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机-无机复混)肥工艺，其特征是，所述的工艺也可用于造纸行业、其它氨基酸发酵废液的处理和复合肥的生产。
全文摘要
目前，谷氨酸发酵企业大多通过生物发酵方法制取谷氨酸，与氢氧化钠反应生成谷氨酸钠(味精)。在工艺过程中形成的发酵废液含有大量菌体、多种发酵中间产物及微量元素。国内外谷氨酸生产厂家大多采用喷浆造粒技术生产生物发酵(有机－无机复混)肥的方法来处理此废液，最大的问题是在喷浆造粒过程中造成烟(雾)气的二次污染和设备投资较大。本工艺通过自主研发，改变工艺路线，发明了谷氨酸发酵废液制造生物发酵(有机－无机复混)肥工艺，工艺流程主要包括蒸发浓缩、提取硫酸铵、拌料混合、滚筒造粒、烘干为成品的过程，运用此工艺完全克服了上述的缺点，经济效益、环境效益、社会效益都十分明显。
文档编号C05F7/00GK1900022SQ20061004432
公开日2007年1月24日 申请日期2006年5月29日 优先权日2006年5月29日
发明者徐国华, 葛秀旭, 李海燕, 臧立华 申请人:山东阜丰发酵有限公司