利用粉丝生产过程中产生的副产物制备微生物肥料的方法

利用粉丝生产过程中产生的副产物制备微生物肥料的方法
【专利摘要】本发明一种利用粉丝生产过程中产生的副产物制备微生物肥料的方法。工艺为：现将粉丝生产副产物的收集和预处理，得到一定含水量的浆液和固体副产物；然后添加一定比例辅料到浆液中，灭菌处理后加入微生物，制备微生物种子液；最后将微生物种子液添加到固体副产物中发酵得到微生物肥料。该方法具有生产成本低、环境友好的特点，产品能明显改善土壤环境质量、提高作物产量和品质，而且能够防治多种植物病害。同时为高效处理粉丝生产过程中产生的大量高浓度废水、废渣找到有效的资源化处理方法，减少了污染物的排放，也提高粉丝生产企业的经济效益，具有良好的经济和社会效益。
【专利说明】
利用粉丝生产过程中产生的副产物制备微生物肥料的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种粉丝生产的副产品综合利用的方法，尤其是利用粉丝生产产生的 副产品制备微生物饲料的方法和应用，属于资源综合利用，环境保护以及农副产品深加工
技术领域。 技术背景
[0002] 粉丝生产作为我国的一个传统产业，历史悠久，其产品品种丰富，生产企业众多。 既包括机械化程度很高的现代化加工企业，也存在手工操作制作粉丝的作坊式加工点。但 无论规模大小，大多粉丝生产企业只是利用生产原料中的淀粉制造粉丝，而原料中的其他 营养物质并没有被充分利用，大多被随着废水、废渣排放。部分生产企业经过简单处理用做 肥料、饲料，被廉价销售。
[0003] 粉丝生产的原料中含有大量的营养物质。尤其是豆类原料的淀粉、纤维素、蛋白 质、矿物质和维生素含量充足，营养价值较高，其中蛋质含量往往大于20 %，脂肪含量较低， 一般在0.5%~2.0%，粗纤维含量8%~10%。传统粉丝生产工艺废水废渣中含有大量的蛋 白质等营养物质，目如大部分厂家将蛋白质废水(其中含有原料中90%左右的蛋白质)直接 排掉。由于在粉丝的生产过程中，平均每吨原料要产15~30吨蛋白废水，因此这造成了极大 的资源浪费。蛋白质废水里面营养丰富，除了蛋白质之外，还有一部分的淀粉，纤维素等物 质，是一种偏酸性的有机废水，直接排放既浪费了宝贵的蛋白质等资源，又造成了水和土 壤的污染，其污染物主要是有机物质，污染负荷高，增加了后续环境处理的成本和难度。近 年来，出现了从豆类粉丝废水废渣中提取蛋白的应用技术，大大提高了经济效益和利用价 值。但工艺复杂、操作上有困难，而且投资大，场地规模要求高，因此普及率低，目前只有少 数的大型企业在使用。目前大多数的中小型粉丝生产企业依然采用粗放的方法，没有充分 利用。这不仅造成了环境的污染，也影响到企业的经济效益。粉丝生产过程产生的豆渣中淀 粉含量为30 %~35 %，蛋白质含量为12 %~15 %，粗纤维含量为40，灰分含量3 %，并含有丰 富的矿物质，如铁、钙、磷、以及维生素、硫胺素、核黄素、尼克酸和胡萝卜素等。一般情况下， 每加工1吨绿豆可产生至少700公斤湿渣、折合干物质约100公斤。由于渣中含有丰富的有机 物，所以可以作为微生物的营养液，是很好的营养基。
[0004] 我国经济经过几十年快速粗放式发展，资源消耗、环境破坏非常严重，灰霾、地下 水污染、土壤污染等问题已经开始影响国民生活，受到国家政府高度重视，所以国家组织制 定了大气、水、土壤等方面治理计划，加大环境治理的力度，实行最严格的环境保护制度和 法律法规。政府计划将转变经济发展方式，由粗放型发展向绿色、环境节约型转变，这是未 来中国经济发展的必然趋势。发展绿色经济作为经济转型的一个重要方向，提高资源的综 合利用率，减少污染物的排放，发展绿色环保产业自然成为转型中优先受益的行业。
[0005] 现阶段我国的耕地随着化肥的大量使用，其利用率和增产效益不断降低。我国单 位面积施用的化肥是日本的2倍，美国的2.4倍，加拿大的4.4倍，澳大利亚的8.2倍，俄罗斯 的9倍。仅靠大量增施化肥来提高作物产量是有限的，目前我国化肥的使用率仅为30%，还 引起了水质污染、土壤肥力下降和土壤生态环境恶化等一系列的问题。微生物肥料在解决 这方面问题上有独到的作用。微生物肥料一方面可以增加土壤肥力：如固氮、解磷、解钾微 生物的应用，可进行固氮、将土壤中难溶的磷、钾分解出来，从而提高化学肥料的有效利用 率、土壤肥力和作物营养水平。另一方面，微生物肥料对起到防治有害微生物的作用:微生 物在作物根部大量生长繁殖，作为根际优势菌，通过对病原微生物的拮抗作用及抑制其生 长繁殖，达到减轻作物病害的功效，提高农作物的品质和产量以及抗重茬的能力。微生物肥 料可以在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中发 挥重要作用。根据中国作物种类和土壤条件，采用微生物肥料与化肥配合施用，既能保证增 产，又减少了化肥使用量，降低成本，同时还能改善土壤及作物品质，减少污染。目前，微生 物肥料正逐步成为中国国家生态示范区、绿色和有机农产品基地的主力军，正在农业生产 中发挥着越来越明显的经济效益、社会效益和生态效益。
[0006] 而粉丝生产加工中主要利用的是原料中的淀粉，而植物的种子、果实、根、茎中含 有的化学成分并不是单一的。从粉丝的加工工艺来看，其生产过程中产生了浆液和粉渣等 副产物，其中含有大量的纤维素、蛋白质、矿物质和维生素等营养物质。如果将它们弃掉或 者直接排放到环境中去，不仅造成了资源的浪费，还能造成环境污染。

【发明内容】
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[0007] 为了解决粉丝生产过程中浪费和污染问题，本发明提供了一种综合利用的方法， 通过微生物处理粉丝生产过程中产生的副产品得到微生物肥料。提出利用浆液中的营养成 分作为天然培养基培养得到微生物种子液的方法，粉丝浆液中的营养成分与粉丝固体副产 物中的营养成分来源一致，培养得到的微生物更容易分解和吸收粉丝固体副产物，可以降 低肥料发酵的培养微生物种子液的成本，更加全面的利用粉丝副产物(浆液和固体副产物 都能得到利用），更加高效的将粉丝生产的副产物达到环境保护和提高粉丝企业效益的双 重目的。
[0008] 本发明的技术方案为：利用粉丝生产过程中产生的副产物制备微生物肥料的方 法，该方法具体包括如下步骤：
[0009] 步骤一.将粉丝生产过程产生的副产物进行收集和预处理，得到一定含水量的浆 液和固体副产物；
[0010] 步骤二.将步骤一制备的浆液中添加一定量的辅料，灭菌后加入微生物菌剂，培养 得到微生物种子液；
[0011] 步骤三.步骤二制备得到微生物种子液与步骤一所得的固体副产物质量比例1:6 ~15混合后发酵得到粉丝副产物制备的微生物肥料，所述微生物肥料的活菌数量>0.2亿/ ~0.15wt%)、MgS04(0.01~0.12wt%)、NaCl(0.02~0.17wt%)、KCl(0.05~0.2wt%)、 卩6304(0.05~0.25*1:%)、小苏打（0.02~0.5￥1:%)、葡萄糖（0.1~0.8￥1:%)或鹿糖（0.1~ 0.8wt % )中的一种或多种混合。
[0016] 进一步，所述步骤二中灭菌过程采用巴氏灭菌法、高温灭菌法、湿热蒸汽灭菌法、 辐照灭菌法、高压高温灭菌、膜过滤除菌法中的一种或多种灭菌。
[0017]进一步，所述步骤二发酵所加入的微生物菌剂采用枯草芽孢杆菌、花生根瘤菌、大 豆根瘤菌、紫云英根瘤菌、圆褐固氮菌、拜氏固氮菌、巴西固氮螺菌、粪产碱菌、有机磷细菌、 无机磷细菌、巨大芽孢杆菌、氧化硫硫杆菌、青霉菌、黑曲菌、米曲霉、菌根、胶质芽孢杆菌、 环状芽孢杆菌、醋杆菌、柠檬节杆菌、自生固氮菌、多粘类芽孢杆菌、阴沟肠杆菌、荧光假单 胞菌、黄褐假单胞菌、嗜热脂肪地热芽胞杆菌、多是鞘氨醇杆菌、戊糖片球菌、地衣芽孢杆 菌、凝固芽孢杆菌、粘连芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳杆菌、解淀粉芽孢杆 菌、施氏假单胞菌、放线菌、霉菌、粉状毕赤酵母、酿酒酵母、热带假丝酵母、扣囊拟内孢霉、 乳酸可鲁维酵母等中的一种或多种。
[0018] 进一步，所述步骤二所采用的培养条件为:温度为20°c~60°C，100~350转/分振 荡培养20~160小时，得到微生物种子液。所述步骤三中采用的微生物种子液是步骤二中制 得的微生物种子液、合成培养基培养的微生物种子液的一种。
[0019] 进一步，所述步骤一中得到的固体副产物由黑粉和粉渣按1:3~10的质量比组成。
[0020] 本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明利用粉丝生产过程中产生 的副产物为原料，充分利用了粉丝生产过程中产生的副产物，将废水处理后作为微生物种 子培养液，粉渣和黑粉作为微生物肥料载体，经过微生物发酵充分利用了副产物中的淀粉、 蛋白质、氨基酸等有价值成分实现资源的综合利用，生产过程绿色环保，不仅可以得到微生 物肥料，增强耕地肥力，减少作物发病率，还降低了粉丝生产过程中的有机污染物的排放， 减少了环境污染并且微生物肥料生产过程绿色环保，提高粉丝企业效益，应用价值大，市场 前景广阔;本发明场地要求低，设备要求简单，投资小，降低企业的成本。
【附图说明】
[0021] 图1利用利用粉丝生产过程中产生的副产物制备微生物肥料的流程图。 具体实施方案
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
[0023] 实施例1:
[0024]步骤一:使用带式脱水机将粉丝生产过程中的废浆液进行脱水得到含水量90% 的浆液，含水量25 %的固体副产物。步骤二:将步骤一得到的浆液中加入0.05 % K2HPO4后进 行高压蒸汽灭菌，在粉丝浆液中添加3%的枯草芽抱杆菌，保持温度35°C，不停的通入无菌 空气，160r/min震荡培养30h，得到有效活菌数2 5.0亿/mL的微生物种子液。步骤三:将步骤 二得到的微生物种子溶液按16%接种量加入含水量25%的粉丝固体副产物混合均匀后堆 成条垛，每隔2天翻堆一次，发酵温度保持在45°C，发酵周期为40天，最终检验得到的微生物 肥料的有效活菌数2 1.0亿/g，不达标的继续进行发酵处理。将发酵料经过粉碎、分筛后最 后经过造粒、包装后制得成品。
[0025]为进一步验证本发明所述微生物肥料的在农作物中的应用效果，增设了如下试验 例:设计大田试验，处理组施用上述实施例得到的微生物复合肥200kg，常规田间管理，对照 组施用普通肥200kg。
[0028] 上述表格中可以看出，本发明的肥料用于小麦这类农作物上时，植株更小，产量更 高；用于白菜这种叶类农作物时，增加了其株高、叶片质量等。可见本发明充分发挥了微生 物肥料的长处，而微生物肥符合循环经济减量化原则，具有改良土壤、增效提质、节能环保 等特点。
[0029] 实施例二
[0030]使用离心脱水的方法将粉丝生产过程中的废浆液进行脱水得到含水量88%的浆 液，含水量30%的固体副产物(黑粉，粉渣质量比1:4)。步骤二:将步骤一得到的浆液中加入 0.05 % K2HPO4、0.08 % FeSO4，0.3 % NaCU 0.5 %蔗糖后进行高压蒸汽灭菌，在粉丝浆液中添 加2%的圆褐固氮菌，1%的紫云英根瘤菌，保持温度26°C，不停的通入无菌空气，120r/min 震荡培养60h，得到有效活菌数2 2亿/mL的微生物种子液。步骤三:将步骤二得到的微生物 种子溶液按10%接种量加入含水量30%的固体副产物混合均匀后堆成条垛，每隔0.5天翻 堆一次，发酵温度保持在30°C，发酵周期为7天，最终检验得到的微生物肥料的有效活菌数 2 0.5亿/g，不达标的继续进行发酵处理。将发酵料经过粉碎、分筛后最后经过造粒、包装后 制得成品。
[0031] 实施例三
[0032] 使用重力脱水的方法将粉丝生产过程中的废浆液进行脱水得到含水量15%的固 体副产物(黑粉，粉渣质量比1:6)。采用合成培养基培养巨大芽胞杆菌，合成培养基的经典 组成：IL蒸馏水，20g葡萄糖，15g蛋白胨，5g氯化钠，0.5g牛肉膏，20g琼脂，0.5 %巨大芽胞杆 菌培养条件35 °C，5小时，得到有效活菌数2 0.6亿/mL的巨大芽胞杆菌微生物种子液，以 8 %的接种量与含水量15 %的固体副产物在固体发酵罐中混合后进行发酵培养，发酵温度 设置在35°C，不断通入无菌空气的条件下发酵50小时，最终得到微生物肥料中有效活菌数 2 0.2亿/g，不达标的继续进行发酵处理，将发酵料经过粉碎、分筛后最后经过造粒、包装后 制得成品。
[0033] 实施例四
[0034]使用离心脱水的方法将粉丝生产过程中的废浆液进行脱水得到含水量85%的浆 液，含水量10%的固体副产物(黑粉，粉渣质量比1:6.5)。在液体菌种发酵罐中，含水量85% 的浆液中添加1%葡萄糖，0.15%(冊4)2304,0.01%酵母膏，0.2%1( 2册04,0.01%]^304· 7H20，0 · 1 % Ca⑶3，调节pH值为7 · 5，121°C灭菌2h，添加1 · 2 %胶质芽孢杆菌粉，30 °C发酵， 200r/min震荡培养20h，得到微生物种子液(有效活菌数2 3亿/g)。然后以6%的接种量在固 体发酵罐中与含水量10 %的粉丝黑粉废渣混合，30 °C培养20~30天，最终得到微生物肥料 中有效活菌数2 0.8亿/g，不达标的继续进行发酵处理。经过粉碎、分筛后最后经过造粒、包 装后制得成品。
【主权项】
1. 一种利用粉丝生产过程中产生的副产物制备微生物肥料的方法，其特征在于，该方 法具体包括以下步骤： 步骤一.将粉丝生产过程产生的副产物进行收集和预处理，得到一定含水量的浆液和 固体副广物； 步骤二.将步骤一制备的浆液中添加一定量的辅料，灭菌后加入微生物菌剂，培养得到 微生物种子液； 步骤三.步骤二制备得到微生物种子液与步骤一所得的固体副产物混合后发酵得到 粉丝副产物以质量比例1:6~15混合，进行发酵，最终得到微生物肥料，所述微生物肥料的 活菌数量>0.2亿/g。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中采用的微生物种子液还可以 为合成培养基培养的微生物种子液。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粉丝生产过程中排放的副产物包 括:头合浆、二合浆、三合浆、黄浆水、黑粉和粉渣中的至少一种或者几种的混合物。4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤一中预处理的方法是对粉丝 生产过程产生的副产物分离处理，得到含水量75~90%的浆液和含水量15~30%的固体副产 物。5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述制备方法步骤二中微生物菌剂添 加量为0.5~3wt %。6. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的辅料为K2HP〇4 (0.01 ~0.1wt%)、KH2P04(0.01~0.15wt%)、MgS04(0.01~0.12wt%)、NaCl(0.02~0.17wt %)、KC1 (0.05~0.2 wt %)、FeS〇4(0.05~0.25 wt %)、小苏打（0.02~0.5 wt %)、葡萄糖 (0.1~0.8 wt %)或鹿糖(0.1~0.8 wt %)中的一种或多种混合。7. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤二中灭菌过程采用巴氏灭菌 法、高温灭菌法、湿热蒸汽灭菌法、辐照灭菌法、高压高温灭菌或膜过滤除菌法中的至少一 种或多种灭菌。8. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的微生物菌剂为枯草芽 孢杆菌、花生根瘤菌、大豆根瘤菌、紫云英根瘤菌、圆褐固氮菌、拜氏固氮菌、巴西固氮螺菌、 粪产碱菌、有机磷细菌、无机磷细菌、巨大芽孢杆菌、氧化硫硫杆菌、青霉菌、黑曲菌、米曲 霉、菌根、胶质芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、醋杆菌、柠檬节杆菌、自生固氮菌、多粘类芽孢杆 菌、阴沟肠杆菌、荧光假单胞菌、黄褐假单胞菌、嗜热脂肪地热芽胞杆菌、多是鞘氨醇杆菌、 戊糖片球菌、地衣芽孢杆菌、凝固芽孢杆菌、粘连芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、植物乳杆菌、乳 酸乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、施氏假单胞菌、放线菌、霉菌、粉状毕赤酵母、酿酒酵母、热带假 丝酵母、扣囊拟内孢霉或乳酸可鲁维酵母等中的一种或多种。9. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤二中培养条件为:温度为20 °C~60°C，100~350转/分振荡培养20~160小时，得到微生物种子液，活菌数量2 0.5亿/ mL〇10. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤一中得到的固体副产物由 黑粉和粉渣按1:3~10的质量比组成。
【文档编号】C05G1/00GK105859357SQ201610289845
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】温永强, 李延生
【申请人】北京科技大学