本发明涉及中药药渣的资源化利用技术领域，具体涉及利用含脂肪、蛋白及淀粉类中药渣废弃物制备生物肥料的方法。
背景技术：
植物中药制剂的提取是中药的核心部分，中药制剂的工业化提取显得尤为重要。我国中药提取行业规模大，中药渣是中药制药过程中产生的固体废弃物，每年的产量高达数百万吨，中药渣中含有纤维素、半纤维素、木质素、脂肪、蛋白以及药物活性组分等物质，大量的中药渣如果不进行处理直接丢弃，尤其在高温潮湿的地方，很容易酸败变质，严重影响周边环境的安全，还会造成巨大的浪费。如能将中药渣加以资源化利用，可以改善中药提取企业面临的废弃物困境，还能变废为宝。因此探索中药药渣的高值利用，开发具有高附加值的资源性产品极具研究意义与研究价值。
现有技术中，中药渣主要采用堆放发酵的方法处理，其缺陷是：(1)发酵不彻底，营养未能彻底释放，只能将药渣中的部分纤维素，脂肪分解成小分子的碳源、氨基酸及脂肪酸等，发酵后外观上还是有很多药渣，木质素纤维降解率基本上维持在30％左右；(2)诸如木质素纤维类秸秆还田的模式中，植物药材在生长过程中的病害，很容易通过施肥的方式重新传播到土壤中；(3)发酵时间长，至少一个月左右，导致生产周期过长；(2)中药渣消毒后发酵不实际，而且杂菌率高。故，现有的中药渣处理方法难以解决资源化综合利用的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用含脂肪、蛋白及淀粉类中药渣废弃物制备生物肥料的方法，以解决目前中药渣制备成生物肥料的周期长，发酵不彻底以及肥料二次污染的问题，该方法所制备的生物肥料起到药肥兼顾的作用，真正做到植物中药渣全部被吸收利用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
提供利用含脂肪、蛋白及淀粉类中药渣废弃物制备生物肥料的方法，包括以下步骤：
步骤一、将中药渣进行湿式粉碎；
步骤二、向粉碎后的药渣中加入低浓度的无机酸或有机酸作为催化剂，并在水解罐内进行恒温低压水解；
步骤三、将水解后的水解料投入酶解罐，加入第一复合酶制剂进行酶解；
步骤四、将酶解后的酶解液进行固液分离，分离得到第一过滤液和少量的固体药渣；
步骤五、将步骤四得到的固体药渣返回至步骤二的水解罐，重复步骤二进行二次水解，然后重复步骤三并向酶解罐内投放第二复合酶制剂进行二次酶解；
步骤六、将二次酶解后的酶解液进行固液分离，得到第二过滤液；
步骤七、合并第一过滤液和第二过滤液，然后进行膜浓缩，得到浓缩液，然后添加一定量的氮、磷、钾，即得到生物肥料。
优选的，步骤二中，恒温低压水解的压力为0.7～1.0mpa，恒定温度为110～120℃，水解时间为7.5～8.5h。
优选的，骤二中，所述催化剂为质量浓度为18～22％的稀硫酸溶液，加入所述稀硫酸溶液使水解药渣中的水分体积百分比为55～65％。
优选的，步骤三中，酶解温度为45～55℃，时间为70～73h。
优选的，所述第一复合酶制剂包括木酶和纤维素酶，所述第一复合酶制剂的用量为450～550g/t水解料；木酶和纤维素酶把大分子健能打开，酶解成小分子碳源物质。
优选的，步骤五中，所述第二复合酶制剂包括蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，所述第二复合酶制剂的用量为450～550g/t水解料；第二复合酶制剂可将中药渣中的蛋白质酶解成为氨基酸和小肽；脂肪酶将中药渣中的脂肪酶解成为脂肪酸及酯酸等有机酸类；淀粉酶能将植物中药渣中的淀粉类酶解成为部分还原糖(葡萄糖、麦芽糖等)；这些小分子营养物质能很容易被植物吸收，是很好的肥料营养组成。
优选的，步骤七中，氮、磷、钾的总添加量占浓缩液总质量的4～6％。
本发明整个工艺的构思原理如下：
虽然现有的中药渣提取工艺提取了大部分的有效成分，但是还有约30％的有效成分留在药渣中，药渣的形式还是粗纤维类，这样对后续酶解工艺不利，故本发明的步骤一中，首先进行湿式粉碎，物理式切断木质素纤维类的药渣，不仅中药药性没有被破坏，而且湿式粉碎后中药渣的表面积增大，对于下一步的水解工艺有利于节省能耗，缩短水解时间。考虑到中药厂药渣的复杂综合成份，湿式粉碎后的药渣中木质素含量非常大，如果直接投放酶制剂，酶分解时间长、不彻底、小分子营养物少、肥效差，故本发明先经过步骤二采用恒温低压水解，用稀硫酸做催化剂，并严格控制水解条件，从而使80％左右的木质纤维素彻底降解成为小分子糖类碳源，催化剂在一定温度下能加快木质纤维素高分子被裂解成小分子碳源短链的速度，同时原有植物药渣中的病原全部杀灭掉，完全避免了病害传播。经过水解后的余渣经过步骤三先投入木酶、脂肪酶，将最难打开的纤维类的健打开，酶解腐熟产生的小分子碳源经步骤四的固液分离而分离出，酶解形成的少量固体药渣通过步骤五再次返回水解罐中，依次进行二次水解和二次酶解，二次酶解时物料再投放蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的腐熟酶解成小分子糖类碳源及多糖类、脂肪酸及其酯类，植物蛋白质在碱性蛋白酶的作用下酶解成为活性小肽，二次酶解后的酶解液经步骤六再次进行固液分离，这样经过重复上述工艺后植物中药的药渣被彻底变成小分子营养物质，做到无剩余药渣，最后步骤七将2次的离心液经膜过滤浓缩所制成生物有机肥，无二次污染，并且含有丰富的营养物质，以上工艺过程时间短，一整套工艺流程只需要50小时左右，大大缩短了生产周期。
由此实现了本发明的有益效果：
本发明的利用含脂肪、蛋白及淀粉类中药渣废弃物制备生物肥料的方法，包括湿式粉碎、两次恒温低压水解、两次酶解、两次固液分离等步骤，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明采用物理方法将中药渣先进行湿式粉碎，切断纤维使变成粉末式纤维状态，不仅中药药性没有被破坏，而且湿式粉碎后中药渣的表面积增大，对于下一步的水解工艺有利于节省能耗，缩短水解时间；
(2)经过湿式粉碎后的药渣，基本上就剩木质素，自然界分解率极低，那么本工艺采用恒温低压水解技术，添加低浓度的稀硫酸做催化剂，中药渣(大量木质素)进行低压恒温水解，并严格控制反应条件，经过水解后，近90％的药渣中的木质素被彻底分解，这样大大节省了中药渣木质素的分解时间；相比传统的微生物单独发酵工艺，单独发酵的中药渣木质素的发酵时间至少20多天，并且这种发酵只能降解30％左右的木质素，剩余的木质素还是得不到分解，而本发明的恒温低压降解彻底，效率得到大大提高，这是目前传统木质素发酵无可比拟的优势；
(3)本发明在一次水解和固液分离后，最难分解降解的药渣会有小部分未分解，故本发明将余渣再经过二次水解和二次酶解工艺，并采用不同的复合酶制剂，这样二次水解、二次酶解的工艺过程基本上将全部药渣彻底分解成为小分子的碳源如壳寡糖、小肽、氨基酸、有机酸、脂肪酸以及离子状态的钾、磷、其他微量元素等，这些水溶性营养便于植物吸收利用，改善土壤结构，改善土壤板结外，还能起到预防、治疗植物的病害作用；
(4)本发明的中药渣经过恒温低压水解后，植物的病害及虫害完全被杀灭干净，避免因传统堆放发酵后病害、虫害随着施肥再次进入种植区，后一种相当于把病害、虫害扩大培养，可以进一步传播疾病，这种情况逐渐被农业种植领域重视，本发明可以完全解决二次污染的问题；
(5)采用本发明的方法处理中药渣，处理效率高，比传统的堆放式发酵及设备化单纯发酵的效率高出很多，发酵彻底，营养丰富，药肥兼顾；所制备的生物肥料如果经过过滤，基本上颗粒物极小，大面积使用的喷淋头要求喷淋液中的杂质浓度极低，这样过滤后完全满足大面积喷淋使用，从而使生物药肥的利用空间更大，因此本发明非常好的产业化应用前景。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1。
本实施例的利用含脂肪、蛋白及淀粉类中药渣废弃物制备生物肥料的方法，包括以下步骤：
步骤一、将中药渣进行湿式粉碎；
步骤二、向粉碎后的药渣中加入质量浓度为20％的稀硫酸溶液作为催化剂，并在水解罐内进行恒温低压水解，控制压力为0.13mpa，恒定温度为90℃，水解时间为8h。
步骤三、将水解后的水解料(即余渣)投入酶解罐，加入第一复合酶制剂，在50℃下进行酶解72h；第一复合酶制剂包括木酶和纤维素酶，二者质量比为1:1，第一复合酶制剂的总用量为500g/t水解料。
步骤四、将酶解后的酶解液进行固液分离，分离得到第一过滤液和少量的固体药渣；
步骤五、将步骤四得到的固体药渣返回至步骤二的水解罐，重复步骤二进行二次水解，然后重复步骤三并向酶解罐内投放第二复合酶制剂进行二次酶解；第二复合酶制剂包括蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，三者质量比为1:1:1，第二复合酶制剂的总用量为480g/t水解料
步骤六、将二次酶解后的酶解液进行固液分离，得到第二过滤液；
步骤七、合并第一过滤液和第二过滤液，然后进行膜浓缩，得到浓缩液，然后添加占浓缩液总质量5％的氮、磷、钾，即得到生物肥料。
实施例2。
步骤一、将中药渣进行湿式粉碎；
步骤二、向粉碎后的药渣中加入质量浓度为18％的稀硫酸溶液作为催化剂，并在水解罐内进行恒温低压水解，控制压力为0.1mpa，恒定温度为85℃，水解时间为8.5h。
步骤三、将水解后的水解料(即余渣)投入酶解罐，加入第一复合酶制剂，在45℃下进行酶解73h；第一复合酶制剂包括木酶和纤维素酶，二者质量比为2:1，第一复合酶制剂的总用量为500g/t水解料。
步骤四、将酶解后的酶解液进行固液分离，分离得到第一过滤液和少量的固体药渣；
步骤五、将步骤四得到的固体药渣返回至步骤二的水解罐，重复步骤二进行二次水解，然后重复步骤三并向酶解罐内投放第二复合酶制剂进行二次酶解；第二复合酶制剂包括蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，三者质量比为1:2:1，第二复合酶制剂的总用量为500g/t水解料
步骤六、将二次酶解后的酶解液进行固液分离，得到第二过滤液；
步骤七、合并第一过滤液和第二过滤液，然后进行膜浓缩，得到浓缩液，然后添加占浓缩液总质量4％的氮、磷、钾，即得到生物肥料。
实施例3。
步骤一、将中药渣进行湿式粉碎；
步骤二、向粉碎后的药渣中加入质量浓度为22％的稀硫酸溶液作为催化剂，并在水解罐内进行恒温低压水解，控制压力为0.15mpa，恒定温度为95℃，水解时间为7.5h。
步骤三、将水解后的水解料(即余渣)投入酶解罐，加入第一复合酶制剂，在55℃下进行酶解70h；第一复合酶制剂包括木酶和纤维素酶，二者质量比为1:2，第一复合酶制剂的总用量为550g/t水解料。
步骤四、将酶解后的酶解液进行固液分离，分离得到第一过滤液和少量的固体药渣；
步骤五、将步骤四得到的固体药渣返回至步骤二的水解罐，重复步骤二进行二次水解，然后重复步骤三并向酶解罐内投放第二复合酶制剂进行二次酶解；第二复合酶制剂包括蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，三者质量比为2:1:1，第二复合酶制剂的总用量为450g/t水解料
步骤六、将二次酶解后的酶解液进行固液分离，得到第二过滤液；
步骤七、合并第一过滤液和第二过滤液，然后进行膜浓缩，得到浓缩液，然后添加占浓缩液总质量6％的氮、磷、钾，即得到生物肥料。
实施例4。
步骤一、将中药渣进行湿式粉碎；
步骤二、向粉碎后的药渣中加入质量浓度为21％的稀硫酸溶液作为催化剂，并在水解罐内进行恒温低压水解，控制压力为0.12mpa，恒定温度为92℃，水解时间为8.2h。
步骤三、将水解后的水解料(即余渣)投入酶解罐，加入第一复合酶制剂，在52℃下进行酶解72h；第一复合酶制剂包括木酶和纤维素酶，二者质量比为1:1，第一复合酶制剂的总用量为520g/t水解料。
步骤四、将酶解后的酶解液进行固液分离，分离得到第一过滤液和少量的固体药渣；
步骤五、将步骤四得到的固体药渣返回至步骤二的水解罐，重复步骤二进行二次水解，然后重复步骤三并向酶解罐内投放第二复合酶制剂进行二次酶解；第二复合酶制剂包括蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，三者质量比为1:1:2，第二复合酶制剂的总用量为550g/t水解料
步骤六、将二次酶解后的酶解液进行固液分离，得到第二过滤液；
步骤七、合并第一过滤液和第二过滤液，然后进行膜浓缩，得到浓缩液，然后添加占浓缩液总质量5.5％的氮、磷、钾，即得到生物肥料。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。