一种利用秸秆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法
【专利摘要】本发明提供一种利用秸秆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法，属于农副产品综合利用【技术领域】，是以秸秆为原料通过微生物的发酵处理和碱解获得半纤维素原液、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法。主要包括以下步骤：秸秆粉碎后经微生物发酵处理法降解秸秆表面蜡质；压滤后，向固体中加入碱液，采用热浸提法处理，得到半纤维素上清液；向剩余固体中加碱液，蒸熟后压滤所的固体为饲料添加剂；而滤液中含有丰富腐殖酸盐，浓缩过滤得到腐殖酸盐固体。本发明通过生物发酵和化学处理方法相结合，降低了工艺化学品总量的消耗，本生产工艺简单，可应用性强，提高了农作物秸秆的经济附加值，也更好的解决了秸秆利用难题。
【专利说明】一种利用秸秆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农副产品综合利用【技术领域】，涉及一种利用秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法。
【背景技术】
[0002]中国是农业大国，近年来每年农作物秸杆产量都可8亿吨以上，农作物秸杆中含有纤维素、半纤维素、木质素等组分，都具有良好的经济利用价值。
[0003]木质素在碱液蒸煮中经过复杂的化学变化可生成生化腐殖酸盐，其在各个领域具有较大的应用如:农业上可用作肥料和植物生长刺激素，能刺激作物生长发育，帮助营养元素的吸收，改善土壤结构，提高作物抗旱能力，促进固氮菌活化作用；在工业上可用于增加酵母能力，提高乙醇产量，也可作润滑剂、钻井泥浆处理剂、陶瓷泥料添加剂、浮选选矿抑制齐U，与纯碱合用作锅炉防垢剂等；医药上可用作浴疗药剂。新型腐殖酸盐原料的研发，不仅可代替部分煤炭的使用，减少不可再生资源的消耗，提高农作物秸杆的附加值。
[0004]近些年来随着低聚木糖和木糖醇在功能性食品行业中的应用越来越多，其市场年需求量分别达1500吨和8万多吨，作为生产低聚木糖和木糖醇的原料——半纤维素，在农作物秸杆中含量较高，据相关科学研究显示小麦、水稻、油菜秸杆中半纤维素的含量分别达到28.41%,24.81%、18.34%。由于农作物秸杆产量大且循环周期短，因此，为半纤维素的生产提供了丰富的原料。目前还未有关于秸杆提取半纤维产业化的相关报道，因此开发秸杆半纤维素的生产工艺，可推动我国秸杆资源的利用和半纤维素生产的原料来源问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种利用秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法，原料来自农林副产物，原料量大，成本低，不仅提高了农作物产品的附加值，同时也解决了秸杆利用难的环保问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明联合利用了生物发酵预处理、弱碱浸提半纤维素和强碱分解木质素生成腐殖酸盐等技术，一种利用秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法，包括以下工艺步骤:
(1)原料预处理:农作物秸杆经揉丝机处理至长度为3?5cm，按1:5?1:10的比例添加水润湿秸杆细丝；
(2)生物发酵:秸杆湿度保持70°/Γ95%，添加0.1°/Γ5%的发酵剂，堆怄发酵0.5^10天，秸杆压滤，收集发酵黑液；
(3)半纤维提取:向步骤(2)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱浓度为绝干物质的49T10%，50°C?80°C条件下搅拌lhlh，静置至固液分离后，收集含有半纤维素的上清液，将其PH调至7，并浓缩至原体积的1/10 ；
(4)饲料添加剂提取:向步骤(3)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱浓度为绝干物质的5°/Γ30%，搅拌均匀，将所得浆液在100°C?120°C的条件下蒸煮6(Tl30min，物料压滤，收集压滤黑液，所得固体物质按质量比1:3?1:5的比例加入水洗涤过滤，所得固体即为饲料添加剂，收集过滤黑液；
(5)腐殖酸盐和原液分离:将步骤(4)中所得黑液浓缩，加入稀酸至溶液pH为:Γ5，过滤，所得固体即为腐殖酸盐；
(6)黑液收集利用:收集步骤(2)和(5)中的废液，浓缩干燥作为有机肥的生产原料。
[0007]所述步骤⑵中发酵剂为黑曲霉、青霉、白腐真菌或酵母菌中的一种或多种混合秸杆粉碎秸杆经微生物发酵处理能有效降解秸杆表面蜡质。
[0008]本发明的利用农作物秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法效益显著:饲料添加剂中的大量纤维经过碱处理，有利于禽畜的消化；所获得的半纤维素和腐殖酸盐纯度较高；生产工艺简单，实用性强，不仅提高了农作物秸杆的经济附加值，也更好的解决了秸杆利用难题，减少资源浪费。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
一种利用秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法，以玉米秸杆为原料，包括以下步骤:
(1)原料预处理:玉米秸杆经揉丝机处理至长度为3cm，按0.8:10的比例添加水润湿秸杆细丝；
(2)生物发酵:秸杆湿度保持85%，添加0.5%的黑曲霉、青霉、白腐真菌或酵母菌，堆怄发酵10天，秸杆压滤，收集发酵黑液；
(3)半纤维提取:向步骤(2)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱浓度为绝干物质的6%，60°C条件下搅拌7h，静置至固液分离后，收集含有半纤维素的上清液，将其pH调至7，并浓缩至原体积的1/10 ；
(4)饲料添加剂提取:向步骤(3)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱浓度为绝干物质的6%，搅拌均匀，将所得浆液在120°C的条件下蒸煮60min，物料压滤，收集压滤黑液，所得固体物质按质量比1:3的比例加入水洗涤过滤，所得固体即为饲料添加剂，收集过滤黑液；
(5)腐殖酸盐和原液分离:将步骤(4)中所得黑液浓缩，加入稀酸至溶液pH为3，过滤，所得固体即为腐殖酸盐；
(6)黑液收集利用:收集步骤(2)和(5)中的废液，浓缩干燥作为有机肥的生产原料。
[0010]所得半纤维发酵液中半纤维含量达到40%，腐殖酸盐的纯度为80%，黑液经浓缩干燥后有机质含量可达40%以上。
[0011]实施例2
一种利用秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法，以玉米秸杆为原料，包括以下步骤:
(1)原料预处理:农作物秸杆经揉丝机处理至长度为4cm，按0.5:8的比例添加水润湿秸杆细丝；
(2)生物发酵:秸杆湿度保持70%，添加2%的黑曲霉、青霉、白腐真菌或酵母菌，堆怄发酵5天，秸杆压滤，收集发酵黑液；
(3)半纤维提取:向步骤(2)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱浓度为绝干物质的10%，50°C条件下搅拌2h，静置至固液分离后，收集含有半纤维素的上清液，将其PH调至7，并浓缩至原体积的1/10 ；
(4)饲料添加剂提取:向步骤(3)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱浓度为绝干物质的5%，搅拌均匀，将所得浆液在100°C的条件下蒸煮130min，物料压滤，收集压滤黑液，所得固体物质按质量比1:5的比例加入水洗涤过滤，所得固体即为饲料添加剂，收集过滤黑液；
(5)腐殖酸盐和原液分离:将步骤(4)中所得黑液浓缩，加入稀酸至溶液pH为5，过滤，所得固体即为腐殖酸盐；
(6)黑液收集利用:收集步骤(2)和(5)中的废液，浓缩干燥作为有机肥的生产原料。
[0012]所得半纤维发酵液中半纤维含量达到40%，腐殖酸盐的纯度为85%，黑液经浓缩干燥后有机质含量可达45%以上。
[0013]实施例3
一种利用秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法，以玉米秸杆为原料，包括以下步骤:
(1)原料预处理:农作物秸杆经揉丝机处理至长度为5cm，按0.9:10的比例添加水润湿秸杆细丝；
(2)生物发酵:秸杆湿度保持95%，添加5%的黑曲霉、青霉、白腐真菌或酵母菌，堆怄发酵2天，秸杆压滤，收集发酵黑液；
(3)半纤维提取:向步骤(2)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱浓度为绝干物质的5%，80°C条件下搅拌7h，静置至固液分离后，收集含有半纤维素的上清液，将其pH调至7，并浓缩至原体积的1/10 ；
(4)饲料添加剂提取:向步骤(3)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱浓度为绝干物质的30%，搅拌均匀，将所得浆液在110°C的条件下蒸煮lOOmin，物料压滤，收集压滤黑液，所得固体物质按质量比广1.5的比例加入水洗涤过滤，所得固体即为饲料添加齐U，收集过滤黑液；
(5)腐殖酸盐和原液分离:将步骤(4)中所得黑液浓缩，加入稀酸至溶液pH为4，过滤，所得固体即为腐殖酸盐；
(6)黑液收集利用:收集步骤(2)和(5)中的废液，浓缩干燥作为有机肥的生产原料。
[0014]此外，本发明并不局限于上述实施方式，基于相同手段所达到的技术效果，都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种利用秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法，其特征在于:包括以下工艺步骤: (1)原料预处理:农作物秸杆经揉丝机处理至长度为3?5cm，按1:5?1:10的比例添加水润湿秸杆细丝； (2)生物发酵:秸杆湿度保持70°/Γ95%，添加0.1°/Γ5%的发酵剂，堆怄发酵0.5^10天，秸杆压滤，收集发酵黑液； (3)半纤维提取:向步骤(2)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使最终碱含量达到压滤所得固体物质干重的49Tl0%，50°C?80°C条件下搅拌lhlh，静置至固液分离后，收集含有半纤维素的上清液，浓缩至原体积的1/10 ； (4)饲料添加剂提取:向步骤(3)中所得固体物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使碱含量达到压滤所得固体物质干重的59Γ30%，搅拌均匀，将所得浆液在100°C ?120°C的条件下蒸煮6(Tl30min，物料压滤，收集压滤黑液，所得固体物质按质量比1:3?1:5的比例加入水洗涤过滤，所得固体即为饲料添加剂，收集过滤黑液； (5)腐殖酸盐和原液分离:将步骤(4)中所得黑液浓缩，加入稀酸至溶液pH为:Γ5，过滤，所得固体即为腐殖酸盐； (6)黑液收集利用:收集步骤(2)和(5)中的废液，浓缩干燥作为有机肥的生产原料。
2.根据权利要求1所述的一种利用秸杆制备半纤维素、腐殖酸盐和饲料添加剂的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的发酵剂为黑曲霉、青霉、白腐真菌和酵母菌的一种或多种混合。
【文档编号】C08B37/14GK104231116SQ201410444781
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】董桂秀, 梁爱新, 周述慧, 范自龙, 杨海征 申请人:稼禾生物股份有限公司