專利名稱：利用煙草提取液制造有機肥的方法
技術領域：
本發明涉及有機肥料領域，特別涉及一種利用煙草提取液制造有機肥的方法。
背景技術：
我國是世界上煙葉和卷煙生產大國，在煙草生產過程中產生大量的廢棄物，這些廢棄物主要包括廢煙梗、廢煙葉、煙渣和煙桿、煙末等。而煙梗和煙末中含有大量的N、P、K、微量元素和有機質，是十分寶貴的農業資源，合理利用這種資源是農業可持續發展的一項重要任務。有關資料表明，僅煙梗中的有機化合物約占90% — 95% (占干物質總量)，礦物質元素為5% —10% ;其中氮含量O. 5%— I. 2%,磷含量O. 1%—O. 25%,鉀含量O. 8% — I. 8%,可為有機肥生產提供豐富的生物資源。在煙草加工生產過程中，會產生煙草提取液。這里所說的煙草提取液是指通過溶劑(水、乙醇等)對煙草(煙梗、煙葉等)萃取后形成的提取液，由于煙草本身含有上述化學物質，通過萃取將水溶性的化學物質提取出來，所以煙草提取液中就包含了上述水溶性物質。目前對煙草提取液的常規處理方法是通過污水處理系統、采用生物方法進行降解處理。這種方法的缺陷是(I)投資過大，運行費用高。一般10000噸/年造紙法煙草薄片污水處理站投資達1000萬元以上，且運行費用較高，每噸污水處理成本達6元以上，整個污水負荷中，提取液約占50%以上。(2)資源利用程度低。生物降解法將有機質進行降解，資源難以得到充分利用和循環。(3)運行管理難度大。污水處理需要均衡穩定的污水負荷，而因提取液排放不均衡，往往對污水處理造成沖擊，導致處理效果不理想。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用煙草提取液制造有機肥的方法，可對煙草提取液進行廢物利用，將其制成有機肥，替代了目前投入大量設備對提取液進行降解處理的方式。本發明提供了一種利用煙草提取液制造有機肥的方法，包括以下步驟凈化步驟，分離所述煙草提取液中的固形物，得到凈化煙草提取液和所述固形物；濃縮步驟，將所述凈化煙草提取液濃縮至預定濃度；發酵步驟，在所述濃縮后的煙草提取液中添加微生物菌劑，所述微生物菌劑在所述煙草提取液中進行發酵，形成液態有機肥。作為本發明一實施方式，所述方法還包括在發酵后的煙草提取液中添加增效劑的步驟，以增加所述液態有機肥的肥力。所述增效劑添加的比例為O. 1% 30%，所述增效劑可為尿素、硝酸銨、碳酸銨、硫酸銨、硝酸鈉、過磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸銨、鈣鎂磷肥、磷酸氫鈣、沉淀磷肥、鋼渣磷肥、磷礦粉、硝酸鉀、硫酸鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸錳、硼酸、磷酸、硫酸鎂、二氫化硒、亞硒酸鈉中的一種或多種混合物。
作為本發明一實施方式，所述發酵步驟中的微生物菌劑包括細菌、放線菌、真菌中的一種或多種的混合。作為本發明一實施方式，所述煙草提取液中包括蛋白質、淀粉、纖維素、多糖和有機質，所述微生物菌劑產生的酶制劑作用于所述蛋白質、淀粉、纖維素、多糖和有機質，進行發酵。作為本發明一實施方式，所述濃縮步驟中，所述濃縮方式為多效濃縮，所述凈化煙草提取液濃縮至20% 65%濃度。作為本發明一實施方式，所述發酵步驟中，添加的微生物菌劑為所述提取液重量比例的O. 1% 10%，發酵環境溫度為25°C 50°C，發酵PH值為4. 5 7. 5，發酵時間為I 7天。作為本發明一實施方式，所述方法還包括在所述發酵步驟后進行的干燥步驟對所述液態有機肥進行干燥脫水，形成固態有機肥。作為本發明一實施方式，所述干燥步驟中通過噴霧干燥、噴漿造粒的方式形成所述固態有機肥。作為本發明一實施方式，所述方法還包括將所述凈化步驟中形成的固形物和所述固態有機肥按預定比例混合形成有機肥的步驟。本發明可對煙草提取液進行廢物利用，將其制成有機肥。由于煙草中，比如煙梗中的有機化合物約占90% — 95% (占干物質總量)，礦物質元素為5% —10% ;其中氮含量O. 5%—
I.2%，磷含量O. 1% — O. 25%，鉀含量O. 8% — I. 8%，可為有機肥生產提供豐富的生物資源。所以煙草的提取液中有能夠構成有機肥的成分，尤其氮素和鉀素遠高于普通堆肥。本發明通過微生物菌劑在煙草提取液中進行發酵，微生物菌劑是與煙草提取液中的多種成分發生較為復雜的化學反應，微生物菌劑產生的酶制劑還能水解煙草提取液中包括蛋白質、淀粉、纖維素、多糖和有機質等物質，發酵后形成的有機肥包含多種有機酸、肽類以及包括氮、磷、鉀在內的豐富營養元素，平均有效成分含30% 55%水、13% 54. 7%有機質、2% 5%N、
O.3% 3% P2O5>3% 8% K20,10% 15%腐殖酸，可為農作物提供全面的營養，利于植物的吸收，而且可增加和更新土壤有機質，促進微生物繁殖，改善土壤的理化性質和生物活性。同時，由于煙草提取液含有煙堿，在發酵過程中提取液中的煙堿大部分可保留下來，煙堿具有殺蟲作用，本發明的處理過程使煙堿保留在最后生成的有機肥中，也使有機肥在使用的時候具有殺蟲的功效。
圖I是本發明一實施方式的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施方式進一步說明本發明的技術方案。參見圖1，本發明提供了一種利用煙草提取液制造有機肥的方法，包括以下步驟凈化步驟，分離所述煙草提取液中的固形物，得到凈化煙草提取液和所述固形物；濃縮步驟，將所述凈化煙草提取液濃縮至預定濃度；
發酵步驟，在所述濃縮后的煙草提取液中添加微生物菌劑，所述微生物菌劑在所述煙草提取液中進行發酵，形成液態有機肥。作為本發明一實施方式，所述方法還包括在發酵后的煙草提取液中添加增效劑的步驟，以增加所述液態有機肥的肥力。所述增效劑添加的比例為O. 1% 30%，所述增效劑可為尿素、硝酸銨、碳酸銨、硫酸銨、硝酸鈉、過磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸銨、鈣鎂磷肥、磷酸氫鈣、沉淀磷肥、鋼渣磷肥、磷礦粉、硝酸鉀、硫酸鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸錳、硼酸、磷酸、硫酸鎂、二氫化硒、亞硒酸鈉中的一種或多種混合物。作為本發明一實施方式，所述發酵步驟中的微生物菌劑包括細菌、放線菌、真菌中的一種或多種的混合。所述煙草提取液中包括蛋白質、淀粉、纖維素、多糖和一些有機質等物質，所述微生物菌劑產生的酶制劑作用于蛋白質、淀粉、纖維素、多糖和一些有機質等物質進行發酵。由于微生物菌劑中包括的一些種類的放線菌、細菌、真菌能產生各種酶制劑，如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、維生素(B12)和有機酸等。在這個發酵過程中，如蛋白酶能催化蛋白質和多肽鍵水解，而游離出氨基酸；淀粉酶能水解淀粉、糖原和有關多糖中的O-葡萄糖鍵，水解產生的游離半縮醛羥基發生轉位作用，最終產生葡萄糖；纖維素酶作用于還原性和非還原性的纖維素多糖鏈的末端，釋放葡萄糖或纖維二糖。發酵后形成的有機肥包含多種有機酸、肽類以及包括氮、磷、鉀在內的豐富營養元素，平均有效成分含30% 55%水、13% 54. 7% 有機質、2% 5%Ν、0· 3% 3% P2O5,3% 8% K20,10% 15% 腐殖酸。本發明中的發酵工藝環節所采用的液體發酵技術，是指在生化反應器中，模仿自然界將菌株在生育過程中所必須的糖類、有機和無機含有氮素的化合物、無機鹽等一些微量元素以及其他營養物質溶解在水中作為培養基，滅菌后接入菌種，通過無菌空氣并加以攪拌，提供適于菌體呼吸代謝所需要的氧氣，并控制適宜的外界條件，進行菌大量培養繁殖的過程。其優點菌體生長快速、生產周期短、能有效降低菌種污染率、不受季節性限制，遠優于固體發酵工藝。微生物菌劑是與煙草提取液中的多種成分發生較為復雜的化學反應，并且本專利中的有機肥在作用于農作物土壤后仍會發生一系列的物理及化學反應。作為本發明一實施方式，所述濃縮步驟中，所述濃縮方式為多效濃縮，所述凈化煙草提取液濃縮至20% 65%濃度。所述發酵步驟中，添加的微生物菌劑為所述提取液重量比例的O. 1% 10%，發酵環境溫度為25°C 50°C，發酵PH值為4. 5 7. 5，發酵時間為I 7天。所述的工藝參數可以達到較好的發酵效果，參見具體實施例。作為本發明一實施方式，所述方法還包括在所述發酵步驟后進行的干燥步驟對所述液態有機肥進行干燥脫水，形成固態有機肥。作為本發明一實施方式，所述干燥步驟中通過噴霧干燥、噴漿造粒的方式形成所述固態有機肥。作為本發明一實施方式，所述方法還包括將所述凈化步驟中形成的固形物和所述固態有機肥按預定比例混合形成有機肥的步驟。實施例一取上海廢棄烤煙梗IOOkg進行本次試驗。提取將IOOkg煙梗放入攪拌罐，在罐中注入600kg (60°C)熱水，保溫攪拌2小時后泵出提取液450kg。
凈化將450kg提取液泵入臥螺離心機進行沉降離心處理，分離出O. 3kg左右的固型渣。濃縮將450kg凈化后提取液泵入負壓單效濃縮器，溫度60°C進行濃縮。濃縮2小時后出煙梗液120kg，檢測梗液濃度為39%。發酵濃縮后的梗液進行滅菌處理，再泵入生化反應器，同時將配制好的O. 2kg微生物菌劑混入梗液中。調節PH值為6. 5，發酵溫度為50°C，開啟通氣裝置，發酵時間48小時。摻配增效劑48小時后在發酵后的梗液有機肥中加入6kg的過磷酸鈣、2kg磷礦粉、2kg磷酸二氫鉀、Ikg硫酸銨混合攪拌均勻，即制得本發明實施的煙梗提取液有機復合肥130kg。為深褐色液體，流動性較好，無煙草氣味，有明顯發酵及肥料氣味。實施例二 取上海廢棄烤煙切后梗絲150kg進行本次試驗。提取將150kg梗絲放入攪拌罐，在罐中注入1500kg (70°C )熱水，保溫攪拌30分鐘后使用單螺旋擠汁機擠干，得到提取液1100kg。凈化將IlOOkg提取液泵入臥螺離心機中進行沉降凈化，分離出O. 8kg固型渣。濃縮將IlOOkg凈化提取液泵入負壓單效濃縮器，溫度60°C進行濃縮。濃縮4小時后出煙梗液200kg，檢測梗液濃度為45%。發酵濃縮后的梗液再泵入生化反應器，同時將配制好的2kg微生物菌劑混入梗液中。調節PH值為7，發酵溫度為65°C，開啟通氣裝置，發酵時間72小時。摻配增效劑72小時后在發酵后的梗液有機肥中加入IOkg的磷酸二氫鉀、200g硫酸銅、200g硫酸鋅、200g硫酸錳、4kg沉淀磷肥混合攪拌均勻，即制得本發明實施的煙梗提取液有機復合肥215kg。為深褐色液體，流動性較好，無煙草氣味，有明顯發酵及肥料氣味。干燥脫水將以上的液態肥料泵入噴漿造粒系統中，進行干燥造粒，得到水分10%左右固型顆粒有機肥115kg。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上實施方式的變化、變型都將落在本發明的權利要求書范圍內。
權利要求
1.一種利用煙草提取液制造有機肥的方法，其特征在于，包括以下步驟凈化步驟，分離所述煙草提取液中的固形物，得到凈化煙草提取液和所述固形物；濃縮步驟，將所述凈化煙草提取液濃縮至預定濃度；發酵步驟，在所述濃縮后的煙草提取液中添加微生物菌劑，所述微生物菌劑在所述煙草提取液中進行發酵，形成液態有機肥。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在發酵后的煙草提取液中添加增效劑的步驟，以增加所述液態有機肥的肥力。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述增效劑添加的比例為O.1% 30%，所述增效劑可為尿素、硝酸銨、碳酸銨、硫酸銨、硝酸鈉、過磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸銨、鈣鎂磷肥、磷酸氫鈣、沉淀磷肥、鋼渣磷肥、磷礦粉、硝酸鉀、硫酸鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸錳、硼酸、磷酸、硫酸鎂、二氫化硒、亞硒酸鈉中的一種或多種混合物。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述發酵步驟中的微生物菌劑包括細菌、放線菌、真菌中的一種或多種的混合。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述煙草提取液中包括蛋白質、淀粉、纖維素、多糖和有機質，所述微生物菌劑產生的酶制劑作用于所述蛋白質、淀粉、纖維素、多糖和有機質，進行發酵。
6.如權利要求I至5任一項所述的方法，其特征在于，所述濃縮步驟中，所述濃縮方式為多效濃縮，所述凈化煙草提取液濃縮至20% 65%濃度。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述發酵步驟中，添加的微生物菌劑為所述提取液重量比例的O. 1% 10%，發酵環境溫度為25V 50°C，發酵PH值為4. 5 7. 5，發酵時間為I 7天。
8.如權利要求I至5任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述發酵步驟后進行的干燥步驟對所述液態有機肥進行干燥脫水，形成固態有機肥。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述干燥步驟中通過噴霧干燥、噴漿造粒的方式形成所述固態有機肥。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將所述凈化步驟中形成的固形物和所述固態有機肥按預定比例混合形成有機肥的步驟。
全文摘要
本發明揭示了一種利用煙草提取液制造有機肥的方法，本發明可對煙草提取液進行廢物利用，將其制成有機肥，替代了目前投入大量設備對提取液進行降解處理的方式。本發明通過微生物菌劑在煙草提取液中進行發酵，最終形成的有機肥包含多種有機酸、肽類以及包括氮、磷、鉀在內的豐富營養元素，可為農作物提供全面的營養，利于植物的吸收，而且可增加和更新土壤有機質，促進微生物繁殖，改善土壤的理化性質和生物活性。同時，由于煙草提取液含有煙堿，煙堿具有殺蟲作用，本發明的處理過程使煙堿保留在最后生成的有機肥中，這樣也使有機肥具有殺蟲的功效。
文檔編號C05G3/04GK102924183SQ201210333128
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者王紹宗, 段煌, 王鴻銘 申請人:上海聚華科技股份有限公司