一种以鱼类为原料生产水溶性鱼蛋白有机肥料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机肥料生产技术领域，具体是自一种以鱼类为原料生产水溶性鱼蛋白有机肥料的方法。
【背景技术】
[0002]有机肥料是农业肥料的发展趋势，除基肥外，高效的有机肥料通常用于叶面喷施和滴灌使用，因此要求有机肥料必须有很高的水溶性。从营养角度要求，有机肥料不仅需要较高的营养成份，还应保留有机物中活性因子对植物增产提质的效果，并且不能含有重金属等有害农作物的杂质。目前有机肥料的生产原料主要有1、农业废弃物:比如秸杆、豆柏、棉柏等；2、畜禽粪便:比如鸡粪、牛羊马粪、兔粪；3、工业废弃物:比如酒糟、醋糟、木薯渣、糖渣、糠醛渣等；4、生活垃圾:比如餐厨垃圾等；5、城市污泥:比如河道淤泥、下水道淤泥等。目前随着水产捕捞量及加工量的逐年递增，我国鱼类加工后的下脚料达500多万吨，这些下脚料中含有丰富的营养物质，如果对这些下脚料予以利用加工成有机肥料其品质相对于现有的有机肥料原料具有不可比拟的优势。但鱼类下脚料其含盐高、重金属和药残不好控制，虽然市场上有鱼蛋白肥料的销售，但这些产品采用的工艺基本是简单的蒸煮、酶解、分离，其产品中盐分、油分及重金属含量较高，并且具有较重的腥味，产品含氮量低，尤其产品保质困难，必须添加酸性物质将其pH值调到4.0左右，才能进行保质。如此，产品已经脱离了有机肥料的范畴，在绿色和有机农业的发展中使用受到限制。
【发明内容】
[0003]为充分利用低值鱼以及鱼类进行加工后所产生的下脚料中的营养物质，本发明提供一种以鱼类为原料生产水溶性鱼蛋白有机肥料的方法。
[0004]为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为:一种以鱼类为原料生产水溶性鱼蛋白粉有机肥料的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤:
一、原料处理
原料选择为完整的低值鱼个体或鱼体加工后剩余的废弃物，废弃物包括鱼头、鱼鳞、鱼皮、鱼排或内脏，将上述原料破碎为0.5-1.5cm的碎块；
二、发酵及酶水解
2.1、将上述破碎的原料碎块送至发酵釜中进行细菌发酵，发酵条件为25-40°C下发酵20-24小时，细菌采用复合细菌，使用量为底物质量的0.2-0.4%，所述的复合细菌为地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌中的2种或3种，发酵过程充分搅拌，发酵结束得发酵鱼溶浆；
2.2、对发酵鱼溶浆进行酶水解
在发酵鱼溶浆中加入其重量2-4倍的水，温度升至60-65°C，加入复合酶制剂酶解8-12小时，复合酶制剂的加入量为底物重量的0.1-0.2%，所述的复合酶制剂为木瓜蛋白酶、纤维素酶、中性蛋白酶、动物蛋白酶、胰蛋白酶中的4种，经过酶水解后得到酶解液； 三、物理分离
3.1、二道离心分离
将酶解液送入平板式离心机中，转速800-1200转/分，第一道离心选用滤布40-100目，第二道离心选用滤布600-1000目；
3.2油脂分离
将上述经过二道离心分离后的酶解液送入碟式离心机中将酶解液中的油脂分离出来得到无油脂酶解液；
3.3精滤
将上述的无油脂酶解液经过一道5-15微米的滤膜过滤设备，将料液中的悬浮物质进一步分离出来，得到水溶性酶解液；
四、水溶性酶解液净化处理
将上述的水溶性酶解液送入离子交换树脂柱进行净化处理，所述的离子交换树脂柱包括酸性离子交换树脂柱及碱性离子交换树脂柱，所述的酸性离子交换树脂柱所用树脂为在DllO树脂中加入5-20%的螯合树脂；所述碱性离子交换树脂柱所用树脂为在D401树脂中5-20%的螯合树脂；进过净化处理后得到无残留水溶性酶解液；
五、浓缩
将上述净化处理后得到无残留水溶性酶解液进行三效真空蒸发，所述的三效真空蒸发是对酶解液进行三阶段真空蒸发，第一阶段温度为90-95°C，真空度为-0.02-0.04MPa，料液停留时间20-25分钟；第二阶段温度为80-85°C，真空度为-0.02-0.06MPa，料液停留时间10-20分钟；第三阶段温度为60-65°C，真空度为-0.06-0.09MPa，料液停留时间为20-30分钟；经过三效真空蒸发得到浓度为45?65%的浓缩液；
六、干燥和包装
将浓缩液送入高速离心喷雾干燥器中进行干燥形成超微鱼蛋白粉，超微鱼蛋白粉的含水量小于5%，然后进行冷却、包装作为水溶性鱼蛋白有机肥料。
[0005]进一步的，所述经过步骤一形成的原料碎块向步骤二发酵釜中转移通过密封的渣浆泵进行输送。
[0006]进一步的，所述原料为鳕鱼加工后形成的下脚料，所述步骤二中的发酵细菌为底物重量0.1%的地衣芽孢杆菌、0.05%的枯草芽孢杆菌及0.15%的苏云金芽孢杆菌；所述步骤二中的复合酶制剂为在底物中添加底物重量0.03%的纤维素酶、0.04%的木瓜蛋白酶、0.02%的动物蛋白酶和0.02%的胰蛋白酶。
[0007]进一步的，所述原料为海捕鲳鱼完整个体，所述步骤二中的发酵细菌为底物重量
0.2%的枯草芽孢杆菌和0.2%的苏云金芽孢杆菌；所述步骤二中的复合酶制剂为在底物中添加底物重量0.04%的木瓜蛋白酶、0.02%的纤维素酶、0.03%的动物蛋白酶和0.04%的中性蛋白酶。
[0008]进一步的，所述原料为淡水罗非鱼经加工后的下脚料，所述步骤二中的发酵细菌为底物重量0.2%的枯草芽孢杆菌和0.2%的苏云金芽孢杆菌；所述步骤二中的复合酶制剂为在底物中添加底物重量0.02%的纤维素酶、0.08%的木瓜蛋白酶、0.06%的动物蛋白酶和
0.01%的胰蛋白酶。
[0009]通过上述方法生产的鱼蛋白有机肥料无盐分、油分及重金属残留、氮含量高、水溶性好、保质期长，可广泛应用于植物的叶面及根系施肥操作中，对农作物的生长起到积极的促进作用。该生产方法步骤严谨，参数设置科学，既能防止鱼类下脚料产生的环境污染，同时将下脚料变废为宝，能够对各水产加工企业产生的下脚料做到集中收集处理。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0011]一种以鱼类为原料生产水溶性鱼蛋白粉有机肥料的方法，其具体操作步骤如下:
1、原料
1.1原料选择
确定用于加工的原料鱼包括海洋捕捞的经济鱼经加工的废弃物鱼头、鱼鳞、鱼皮、鱼排、内脏或低值的整条鲳鱼，也包括淡水养殖的整条鱼如青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼等四大家鱼、鲤鱼、罗非鱼、鲶鱼等经过加工废弃鱼头、鱼鳞、鱼皮、鱼排、内脏。在本实施例中选择的原料包括三种，第一种以鳕鱼加工后产生的鱼头、鱼鳞、鱼排及内脏作为鱼加工下脚料的代表；第二种以海捕鲳鱼的完整个体作为海鱼个体的代表；第三种取淡水罗非鱼经加工下脚料作为淡水鱼的代表。在下面的操作中，对三种原料展开同步加工予以说明。
[0012]1.2原料破碎
将上述三种原料分别采用高剪切力的破碎机将原料破碎为0.5-1.5cm的碎块，原料不管为新鲜的或冷冻成方的，直接送入破碎机中进行破碎，选择高剪切力的破碎机是为将原料破碎成更小的碎块以便提高下道工序的蛋白质水解度、杂质的分离做好准备。
[0013]2、发酵与酶水解
2.1发酵
将上述三种破碎后的原料分别通过密封的渣浆泵送入到发酵釜中进行发酵，采用渣浆泵的优点是:第一可以利用渣浆泵的离心力使原料中的鱼骨与鱼肉进行预分离，同时原料通过渣浆泵的叶轮甩出后原料的组织结构得到进一步破坏，缩短了后续的发酵及酶解时间；第二、采用密封的渣浆泵进行输送，可避免原料与外部环境之间产生的双向污染，相对于普通的皮带或绞龙输送其传输速度快，不与空气接触，占地面积小，易于清洗，避免了原料输送过程中的污染、腐败和变质。
[0014]三种原料的发酵过程分别为:
A、第一种原料鳕鱼加工下脚料
在真空发酵釜中加入底物重量0.1%的地衣芽孢杆菌、0.05%的枯草芽孢杆菌及0.15%的苏云金芽孢杆菌，40°C下经连续搅拌发酵24小时，鱼骨和鱼肉彻底分离，形成发酵鱼溶浆。
[0015]B、第二种原料完整的海捕鲳鱼个体破解后的碎块
在真空发酵釜中加入底物重量0.2%的枯草芽孢杆菌和0.2%的苏云金芽孢杆菌，在25°C下经连续搅拌20小时发酵，鱼骨和鱼肉彻底分离，形成发酵鱼溶浆。
[0016]C、第三种原料完整的罗非鱼经加工后的下脚料经粉碎后的碎块
在真空发酵釜中加入底物重量0.2%的枯草芽孢杆菌和0.2%的苏云金芽孢杆菌，在35°C下经连续搅拌发酵24小时，鱼骨和鱼肉彻底分离，形成发酵鱼溶浆。
[0017]2.2酶水解三种原料的酶水解过程分别为:
A、鳕鱼中含有较多的纤维素类物质，在鳕鱼加工下脚料形成的发酵鱼溶浆中加入其重量2-4倍的水，添加底物重量0.03%的纤维素酶、0.04%的木瓜蛋白酶、0.02%的动物蛋白酶和0.02%的胰蛋白酶，60-65°C下搅拌酶解10小时，得到酶解液，酶解液中游离氨基酸含量达到40%以上(总蛋白质含量百分比)，该酶解液能够保证鱼蛋白能被植物叶面和根系迅速吸收。
[0018]B、在鲳鱼形成的发酵鱼溶浆中加入其重量2-4倍的水，添加底物重量0.04%的木瓜蛋白酶、0.02%的纤维素酶、0.03%的动物蛋白酶和0.04%的中性蛋白酶，60-65°C下搅拌酶解12小时，得到酶解液，酶解液中游离氨基酸含量达到50%(总蛋白质含量百分比)，该酶解液能够保证鱼蛋白能被植物叶面和根系迅速吸收。该原料酶解时间延长是因为海捕鲳鱼中的盐分较高，高的盐分影响酶解的效率，通过实验得出酶解时间控制为12小时能够使原料达到充分酶解。
[0019]C、淡水罗非鱼中的鱼头含很厚的鱼皮，鱼鳍和鱼鳞中的胶原含量也很高，在罗非鱼形成的发酵鱼溶浆中加入其重量2-4倍的水，添加底物重量添加0.02%的纤维素酶、0.08%的木瓜蛋白酶、0.06%的动物蛋白酶和0.01%的胰蛋白酶，经60-65°C，在搅拌下酶解12小时，得到酶解液，酶解液中游离氨基酸含量达到45% (总蛋白质含量百分比)，该酶解液能够保证鱼蛋白能被植物叶面和根系迅速吸收。
[0020]上述酶水解的关键在于根据不同的原料对酶制剂的选择组合及重量份的使用，通过实验，在本实施例中所