本發(fā)明涉及1,3-丙二醇發(fā)酵領(lǐng)域，具體地，涉及一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法、一種1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法、由前述處理方法得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體以及菌體降解清液在制備水溶肥中的應(yīng)用、一種水溶肥的制備方法和由該方法得到的水溶肥。
背景技術(shù)：
：1,3-丙二醇(1,3-propanediol)是一種重要的化工原料，可用于材料、溶劑、潤滑劑和抗凍劑等行業(yè)，尤其是在材料行業(yè)，1,3-丙二醇可用于合成聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。PTT是一種性能優(yōu)異的生物可降解的聚酯材料，具有良好的延展性和水洗性，在紡織、塑料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，市場需求巨大。1,3-丙二醇可以通過多種方式制備得到。其中，微生物法發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的方法條件溫和且高效，受到越來越多的關(guān)注。微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的過程中，除了生成1,3-丙二醇外，還會生成乳酸、乙酸和琥珀酸等有機酸副產(chǎn)物。因此，需要使用中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH。目前的微生物發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇的方法，使用的中和劑多為氫氧化鈉(CN1763210A；CN101182552A；CN102443608A)。使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，會使發(fā)酵液中的有機酸生成有機酸鈉鹽，其濃度一般為20-50g/L。從發(fā)酵液中提取1,3-丙二醇后，發(fā)酵廢液中會剩余大量的副產(chǎn)物有機酸鈉鹽。目前處理有機酸鈉鹽的方法主要有兩種：第一種方法是制作融雪劑，但是噴灑的有機酸鈉鹽會隨融雪進入水體，對環(huán)境造成二次污染；第二種方法是對有機酸鈉鹽進行填埋或焚燒，耗資巨大，不夠環(huán)保。這兩種方法都不符合可持續(xù)發(fā)展的需求，目前，還沒有環(huán)保清潔的有機酸鈉鹽處理方法。另外，微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的過程中，還會得到另一種副產(chǎn)物-菌體，其干重一般為2-10g/L。從發(fā)酵液中提取1,3-丙二醇后，會得到大量的菌體濃漿。由于缺少有效的處理和利用方法，菌體濃漿的處理成為微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇工藝中的另一個難題。副產(chǎn)物有機酸鈉鹽和菌體的處理困難且能耗大，增加了1,3-丙二醇生產(chǎn)的成本，也成為1,3-丙二醇生產(chǎn)的環(huán)保制約因素，目前的生產(chǎn)工藝，難以實現(xiàn)1,3-丙二醇的清潔生產(chǎn)。因此，開發(fā)一種綠色環(huán)保高效的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法是非常必要的。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有1,3-丙二醇生產(chǎn)技術(shù)中發(fā)酵液的處理方法不夠環(huán)保和徹底的缺陷，提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法、一種1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法、一種水溶肥的制備方法和由該方法得到的水溶肥。第一方面，本發(fā)明提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法，該發(fā)酵液通過微生物發(fā)酵甘油得到，在發(fā)酵過程中，使用中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，所述中和劑含有50重量％以上的氫氧化鉀。第二方面，本發(fā)明提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的處理方法，該方法包括以下步驟：1)將上述得到的1,3-丙二醇的發(fā)酵液進行第一固液分離，得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液的步驟；2)從步驟1)得到的發(fā)酵上清液中分離得到1,3-丙二醇以及含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體的步驟；3)將步驟1)得到的菌體濃漿進行降解，得到菌體降解濃漿的步驟；4)將步驟3)得到的所述菌體降解濃漿進行第二固液分離，得到菌體降解清液和濾渣的步驟；5)將步驟2)得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與步驟4)得到的所述濾渣混合，用于固態(tài)有機肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)的步驟。第三方面，本發(fā)明提供了一種由上述處理方法得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體以及菌體降解清液在制備水溶肥中的應(yīng)用。第四方面，本發(fā)明提供了一種水溶肥的制備方法，該方法包括使用本發(fā)明的處理方法中的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體以及菌體降解清液作為水溶肥的制備原料，按照水溶肥的生產(chǎn)配方制備水溶肥。第五方面，本發(fā)明提供了由上述制備方法制備得到的水溶肥。本發(fā)明在傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的工藝中，使用氫氧化鉀替代氫氧化鈉作為中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，使得生產(chǎn)1,3-丙二醇過程中生成的副產(chǎn)物由有機酸鈉鹽改變?yōu)橛袡C酸鉀鹽，有機酸鉀鹽含有豐富的鉀、磷和水溶性有機物等養(yǎng)分，可作為生產(chǎn)固態(tài)有機肥和酸性土壤改良劑的原輔料，在減少化學(xué)鉀肥使用的同時，降低了生產(chǎn)成本，增加了肥效，對喜鉀作物品質(zhì)的提高具有明顯效果，可提高農(nóng)民收益；有機酸鉀鹽的堿性，可以在一定程度上降低酸性土壤的酸性或減緩酸度的增加；雖然有機酸鈉鹽可用作融雪劑，獲得一定的經(jīng)濟收益，但會對環(huán)境造成二次污染；采用新工藝后，將不會產(chǎn)生二次污染。另一種副產(chǎn)物菌體通過酶解或酸解處理和過濾新工藝后，可得到富含可溶性氨基酸的菌體降解清液和富含菌體蛋白的濾渣；菌體降解清液能將有機酸鉀鹽和磷酸鹽溶解，用作生產(chǎn)水溶肥的原輔料，除可大幅減少化學(xué)鉀肥和高價格氨基酸的使用外，其完全的水溶性，還可防止水溶肥噴灑過程中堵塞噴孔；富含菌體蛋白的濾渣可以單獨或與有機酸鉀鹽一起，作為生產(chǎn)固態(tài)有機肥和酸性土壤改良劑的原輔料。綜上所述，本發(fā)明在保障微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的條件下，消除了副產(chǎn)物對環(huán)境的直接或間接的污染，減少了有機肥、酸性土壤改良肥及水溶肥生產(chǎn)對化學(xué)鉀肥的需求，大幅度的降低了肥料的生產(chǎn)成本，提高了土壤肥力、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和農(nóng)民收益。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法的一種優(yōu)選的實施方式。具體實施方式以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。本發(fā)明提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法，該發(fā)酵液通過微生物發(fā)酵甘油得到，其中，在發(fā)酵過程中，使用中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，所述中和劑含有50重量％以上的氫氧化鉀。在本發(fā)明中，所述中和劑可以為本領(lǐng)域的常規(guī)含義，指的是用于調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中發(fā)酵液pH值的物質(zhì)。由于在微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的過程中，除了生成1,3-丙二醇外，還會生成乳酸、乙酸和琥珀酸等有機酸副產(chǎn)物，所以需要中和劑來調(diào)節(jié)pH以利于發(fā)酵的順利進行。為了使有機酸鹽更有利地進行后續(xù)的綠色環(huán)保的處理，優(yōu)選地，所述中和劑含有50-100重量％的氫氧化鉀和0-50重量％的氫氧化鈉。在本發(fā)明中，所述微生物發(fā)酵甘油的步驟和條件可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，將微生物接種至甘油發(fā)酵培養(yǎng)基中，在發(fā)酵罐中進行發(fā)酵，使用中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，當發(fā)酵液中的1,3-丙二醇濃度不再上升時停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇的發(fā)酵液。所述微生物發(fā)酵甘油的條件包括：溫度可以為30-37℃，發(fā)酵液pH可以為6-7，攪拌速度可以為150-250rpm，通氣量可以為0.5-2.0VVM。在發(fā)酵生產(chǎn)中，一般以通氣比來表示通氣量，通常以每分鐘內(nèi)通過單位體積培養(yǎng)液的空氣體積比來表示(V/V·min)，簡寫為VVM。在本發(fā)明中，所述甘油發(fā)酵培養(yǎng)基的組成可以為本領(lǐng)域的各種發(fā)酵制備1,3-丙二醇的發(fā)酵培養(yǎng)基，例如可以為CN1763210A、CN101182552A、CN102443608A等專利申請所公開的發(fā)酵培養(yǎng)基。根據(jù)本發(fā)明一種具體的實施方式，本發(fā)明中所使用的發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為：甘油40g，K2HPO4·3H2O3.20g，KH2PO41.20g，NH4Cl2.85g，Na2SO40.28g，MgSO4·7H2O0.10g，檸檬酸0.42g，酵母膏2.00g，微量元素0.3mL，使用蒸餾水補足至1L。微量元素的組成為：ZnCl27.56g，F(xiàn)eCl3·6H2O15.65g，MnCl2·4H2O6.28g，CuCl2·2H2O1.32g，CoCl2·6H2O6.42g，H3BO30.48g，Na2MoO4·2H2O3.22g，使用蒸餾水補足至1L。在本發(fā)明中，進行發(fā)酵的微生物可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述微生物可以為克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)、弗氏檸檬菌(Citrobacter)和丁酸梭狀芽孢桿菌(Clostridium)中的一種或多種。本發(fā)明還提供了一種1,3-丙二醇的發(fā)酵液的處理方法，其中，該方法包括以下步驟：1)將上述得到的1,3-丙二醇的發(fā)酵液進行第一固液分離，得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液的步驟；2)從步驟1)得到的發(fā)酵上清液中分離得到1,3-丙二醇以及含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體的步驟；3)將步驟1)得到的菌體濃漿進行降解，得到菌體降解濃漿的步驟；4)將步驟3)得到的所述菌體降解濃漿進行第二固液分離，得到菌體降解清液和濾渣的步驟；5)將步驟2)得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與步驟4)得到的所述濾渣混合，用于固態(tài)有機肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)的步驟。根據(jù)本發(fā)明，所述第一固液分離和第二固液分離的方式可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。所述第一固液分離和所述第二固液分離的方式可以相同或不同，所述第一固液分離的方式可以為過濾和/或離心，所述第二固液分離的方式可以為過濾和/或離心。所述過濾可以通過陶瓷膜過濾器進行，所述離心可以使用碟片式離心機進行。根據(jù)本發(fā)明，在步驟2)中，從發(fā)酵上清液中分離得到1,3-丙二醇以及含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體的分離方法可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如可以為依次進行濃縮、除鹽和精餾。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，所述發(fā)酵上清液進行分離的方法包括以下步驟：通過將所述發(fā)酵上清液進行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體。將上述含有1,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體進行精餾，得到1,3-丙二醇。在本發(fā)明中，所述無機鹽可以為氮鹽和/或磷鹽，具體的種類和含量可以根據(jù)發(fā)酵培養(yǎng)基的組分進行確定。在本發(fā)明中，所述步驟3)中的降解方式?jīng)]有特別的限定，只要能夠?qū)⒕w濃漿降解并能夠被利用即可。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，步驟3)中的降解方式為酸解和/或酶解。所述酸解包括將所述菌體濃漿與酸進行接觸，所述酶解包括將所述菌體濃漿與酶進行接觸。根據(jù)本發(fā)明，所述酸解和酶解的方式可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，例如，所述酸解所使用的酸可以為硫酸、鹽酸和硝酸中的一種或多種。優(yōu)選地，酸解所使用的酸為濃硫酸。更優(yōu)選地，酸解所使用的酸為80-98重量％的濃硫酸。所述濃硫酸的用量沒有特別的限定，只要能夠?qū)⒕w濃漿降解即可。為了得到更好的降解效果，優(yōu)選地，相對于100重量份的菌體濃漿，以H2SO4計的濃硫酸的用量為3-5重量份。所述酸解的條件沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述酸解的條件包括：溫度可以為60-120℃，優(yōu)選為80-100℃；時間可以為10-60小時，優(yōu)選為26-48小時。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，所述酶解在攪拌的條件下進行。所述攪拌的轉(zhuǎn)速沒有特別的限定，例如可以為50-200rpm，優(yōu)選為100-200rpm。本發(fā)明對于所述酶解所使用的酶的種類沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域中各種用來降解菌體的酶。例如，酶解所使用的酶可以為蛋白酶，具體可以為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶中的一種或多種，優(yōu)選為木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、木瓜蛋白酶、水解蛋白酶Alcalase(諾維信)、中性蛋白酶Neutrase(諾維信)和復(fù)合蛋白酶Protamex(諾維信)中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述蛋白酶的用量沒有特別的限定，只要能夠?qū)⒕w充分酶解即可。例如，相對于1kg的菌體濃漿，所述蛋白酶的用量可以為50萬-500萬U，優(yōu)選為100萬-300萬U。其中，“U”是酶活性單位，具體含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。具體地，酶活性單位的定義為：在特定的條件下，1min能轉(zhuǎn)化1μg底物的酶量，即1U＝1μg/min。本發(fā)明對于酶解的條件沒有特別的限定，可以為常規(guī)的蛋白酶酶解的各種條件。例如，所述酶解的條件包括：pH可以為6.5-7.5，優(yōu)選為6.5-7；溫度可以為40-60℃，優(yōu)選為50-55℃，時間可以為24-48小時，優(yōu)選為24-36小時。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，所述酶解在攪拌的條件下進行。所述攪拌的轉(zhuǎn)速沒有特別的限定，例如可以為50-200rpm，優(yōu)選為100-200rpm。在本發(fā)明中，步驟4)得到的所述菌體降解清液中富含可溶性氨基酸，所述可溶性氨基酸可以包括但不限于，天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、α-氨基己二酸、甘氨酸、丙氨酸、瓜氨酸、纈氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、胱硫醚、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、β-丙氨酸、β-氨基異丁酸、γ-氨基丁酸、色氨酸、鳥氨酸、賴氨酸、組氨酸和精氨酸中的一種或多種。上述氨基酸的種類和濃度可以通過氨基酸檢測儀(例如可以購自日立，牌號為L-8900)進行檢測。在本發(fā)明中，步驟4)得到的所述濾渣富含菌體蛋白。根據(jù)本發(fā)明的步驟5)，將含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與步驟4)得到的所述濾渣混合。所述混合的方式和條件沒有特別的限定，只要能夠?qū)烧呋旌暇鶆蚣纯伞＠?，可以在加熱或?或攪拌的條件下混合，混合之后得到混合濃漿。該混合濃漿可以作為生產(chǎn)固態(tài)有機肥或者土壤改良劑的原輔材料，用于固態(tài)有機肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)。具體的其他原料和配比按照固態(tài)有機肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)工藝進行，在此不再贅述。其中，由于含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體含有鉀、磷和水溶性有機物等營養(yǎng)成分，可以作為生產(chǎn)固態(tài)有機肥和土壤改良劑的原輔料，在減少化學(xué)鉀肥使用的同時，降低了成本。另外，有機酸鉀鹽的堿性，可以在一定程度上降低酸性土壤的酸性或緩解酸度的增加。故所述土壤改良劑優(yōu)選為酸性土壤改良劑。本發(fā)明還提供了由上述處理方法得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體以及菌體降解清液在制備水溶肥中的應(yīng)用。本發(fā)明還提供了一種水溶肥的制備方法，該方法包括使用上述的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體以及菌體降解清液作為水溶肥的制備原料，按照水溶肥的生產(chǎn)配方制備水溶肥。根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，將含有有機酸鉀鹽和無機鹽固體與菌體降解清液混合得到混合溶液，該混合溶液作為生產(chǎn)水溶肥的原輔材料，用于水溶肥的生產(chǎn)。所述混合的方式和條件沒有特別的限定，只要能夠?qū)烧呋旌暇鶆蚣纯?。例如，可以在加熱或?或攪拌的條件下混合。水溶肥的具體的其他原料和配比按照水溶肥的生產(chǎn)工藝進行。下面根據(jù)圖1描述本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法的一種優(yōu)選的實施方式。如圖1所示，發(fā)酵培養(yǎng)基進行發(fā)酵得到1,3-丙二醇的發(fā)酵液，發(fā)酵過程中使用氫氧化鉀作為中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH。所述1,3-丙二醇發(fā)酵液通過第一固液分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。所述發(fā)酵上清液進行濃縮除鹽和精餾過程得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體和1,3-丙二醇。將菌體濃漿進行降解，得到菌體降解濃漿。將菌體降解濃漿進行第二固液分離，得到菌體降解清液和濾渣。將含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體和濾渣混合，用于固態(tài)有機肥或者土壤改良劑的生產(chǎn)。將含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與菌體降解清液混合，用于水溶肥的生產(chǎn)。本發(fā)明還提供了由上述方法制備得到的水溶肥。以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。在以下實施例中，所述含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體的成分采用國家或行業(yè)公布的相關(guān)標準進行分析測定。其中，氮含量采用標準HJ535-2009中的方法測定；磷含量采用標準GB/T17767.2-2010中的方法測定；鉀含量采用標準NY/T1977-2010中的方法測定；有機物總量采用標準NY/T304-1995中的方法測定。需要說明的是，分析測定的過程是對元素進行檢測，除了氮含量是以氮元素計之外，其他元素含量計算則是按照元素的具體化合物的形態(tài)計，磷含量以五氧化二磷計，鉀含量以氧化鉀計。陶瓷膜過濾器購自諾華賽；碟片式離心機購自阿法拉伐，牌號為LAPX404；蛋白酶購自南寧龐博生物，具體為木瓜蛋白酶；氨基酸檢測儀購自日立，牌號為L-8900。實施例中所使用的發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為：甘油(丙三醇)40g，K2HPO4·3H2O3.20g，KH2PO41.20g，NH4Cl2.85g，Na2SO40.28g，MgSO4·7H2O0.10g，檸檬酸0.42g，酵母膏2.00g，微量元素0.3mL，使用蒸餾水補足至1L。微量元素的組成為：ZnCl27.56g，F(xiàn)eCl3·6H2O15.65g，MnCl2·4H2O6.28g，CuCl2·2H2O1.32g，CoCl2·6H2O6.42g，H3BO30.48g，Na2MoO4·2H2O3.22g，使用蒸餾水補足至1L。發(fā)酵培養(yǎng)基于121℃滅菌20分鐘。所有試劑均為商購獲得。實施例1本實施例用于說明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥(1-1)1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法將克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)在無菌條件下接種至盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為30℃，攪拌速度為250rpm，通氣量為2.0VVM。使用氫氧化鉀全部(100重量％)代替氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH為6.5，當發(fā)酵液中1,3-丙二醇的濃度不再上升時，停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇發(fā)酵液，其組成列于表1中。(1-2)1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法將上一步得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液使用陶瓷膜過濾器進行過濾，分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。將該發(fā)酵上清液進行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體。將得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體進行成分分析，具體操作步驟為：取1kg上述的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體溶于20kg水中，將得到的鹽溶液進行分析測定，得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體中氮、磷、鉀和有機物總量的含量，具體列于表2中。將上一步中得到的菌體濃漿進行成分分析，具體列于表3中。將菌體濃漿進行酶解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：100萬U的比例加入蛋白酶，反應(yīng)條件包括：pH為7.0，溫度為55℃，攪拌轉(zhuǎn)速100rpm，時間為24小時，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測儀檢測菌體降解清液中的氨基酸的種類和濃度，具體列于表4中。將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(1-3)水溶肥的制備方法和水溶肥將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體和菌體降解清液加熱混合，得到混合溶液，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照水溶肥的生產(chǎn)配方用于水溶肥的生產(chǎn)。表1成分(g/L)實施例1對比例1菌體干重3.23.01,3-丙二醇80.780.22,3-丁二醇15.215.7乙醇2.12.3甘油5.56.3乳酸鹽18.816.5乙酸鹽5.44.4琥珀酸鹽3.63.0表2成分氮磷鉀有機物總量濃度(g/g)0.00530.04320.280.4315表3成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重98甘油6.21,3-丙二醇82.5乳酸鹽18.52,3-丁二醇16.1乙酸鹽5.1乙醇1.9琥珀酸鹽3.8表4對比例1按照實施例1的步驟(1-1)進行，不同的是，中和劑全部使用氫氧化鈉。所得的1,3-丙二醇發(fā)酵液的組成列于表1中。從表1中可以看出，無論使用氫氧化鉀還是氫氧化鈉作為中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，所得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液中菌體干重、1,3-丙二醇、2,3-丁二醇和乙醇等產(chǎn)物濃度相近。而由于鉀的相對原子質(zhì)量高于鈉，因此使用氫氧化鉀完全替代氫氧化鈉得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液中的有機酸鹽的濃度略高于使用氫氧化鈉作為中和劑得到的有機酸鹽的濃度。從對比例1的結(jié)果可以看出，由于使用的中和劑為氫氧化鈉，所以得到為有機酸鈉鹽。按照本發(fā)明
背景技術(shù)：
中的記載可知，有機酸鈉鹽的后續(xù)處理不夠環(huán)保有效。實施例2本實施例用于說明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥(2-1)1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法將克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)在無菌條件下接種至盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為37℃，攪拌速度為150rpm，通氣量為1.0VVM。使用氫氧化鉀部分(氫氧化鉀占中和劑75重量％)代替氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH為6，當發(fā)酵液中1,3-丙二醇的濃度不再上升時，停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇發(fā)酵液，其組成列于表5中。(2-2)1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法將上一步得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液使用碟片式離心機離心，分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。將該發(fā)酵上清液進行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體。將得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體進行成分分析，具體操作步驟為：取1kg上述的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體溶于20kg水中，將得到的鹽溶液進行分析測定，得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體中氮、磷、鉀和有機物總量的含量，具體列于表6中。將上一步中得到的菌體濃漿進行成分分析，具體列于表7中。將菌體濃漿進行酶解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：200萬U的比例加入蛋白酶，反應(yīng)條件包括：pH為6.5，溫度為50℃，攪拌轉(zhuǎn)速120rpm，時間為36小時，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測儀檢測菌體降解清液中的氨基酸的種類和濃度，具體列于表8中。將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(2-3)水溶肥的制備方法和水溶肥將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體和菌體降解清液加熱混合，得到混合溶液，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照水溶肥的生產(chǎn)配方用于水溶肥的生產(chǎn)。表5成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重4.0甘油10.21,3-丙二醇75.3乳酸鹽15.22,3-丁二醇18.5乙酸鹽4.7乙醇1.6琥珀酸鹽4.0表6成分氮磷鉀有機物總量濃度(g/g)0.00510.04130.220.4290表7成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重120甘油11.31,3-丙二醇79.1乳酸鹽15.02,3-丁二醇18.8乙酸鹽5.2乙醇1.7琥珀酸鹽4.5表8實施例3本實施例用于說明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥按照實施例1的方法進行，不同的是，菌體濃漿進行酶解的條件不同，具體地，將菌體濃漿進行酶解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：300萬U的比例加入蛋白酶，反應(yīng)條件包括：pH為7.5，溫度為40℃，攪拌轉(zhuǎn)速200rpm，時間為48小時，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測儀檢測菌體降解清液中的氨基酸的種類和濃度，具體列于表9中。將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(3-3)水溶肥的制備方法和水溶肥按照實施例1中的方法進行。表9實施例4本實施例用于說明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥(4-1)1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法將克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)在無菌條件下接種至盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為33℃，攪拌速度為200rpm，通氣量為0.5VVM。使用氫氧化鉀部分(氫氧化鉀占中和劑50重量％)代替氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH為7，當發(fā)酵液中1,3-丙二醇的濃度不再上升時，停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇發(fā)酵液，其組成列于表10中。(4-2)1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法將上一步得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液使用碟片式離心機離心，分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。將該發(fā)酵上清液進行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體。將得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體進行成分分析，具體操作步驟為：取1kg上述的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體溶于20kg水中，將得到的鹽溶液進行分析測定，得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體中氮、磷、鉀和有機物總量的含量，具體列于表11中。將上一步中得到的菌體濃漿進行成分分析，具體列于表12中。將菌體濃漿進行酸解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：0.04kg酸的比例加入98重量％的濃硫酸，反應(yīng)條件包括：溫度為95℃，攪拌轉(zhuǎn)速100rpm，時間為24小時，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測儀檢測菌體降解清液中的氨基酸的種類和濃度，具體列于表13中。將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(4-3)水溶肥的制備方法和水溶肥將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體和菌體降解清液加熱混合，得到混合溶液，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照水溶肥的生產(chǎn)配方用于水溶肥的生產(chǎn)。表10成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重3.5甘油13.51,3-丙二醇70.3乳酸鹽14.12,3-丁二醇16.6乙酸鹽3.8乙醇2.0琥珀酸鹽3.3表11成分氮磷鉀有機物總量濃度(g/g)0.00550.04350.130.4420表12成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重115甘油13.51,3-丙二醇71.0乳酸鹽14.52,3-丁二醇16.8乙酸鹽4.1乙醇1.9琥珀酸鹽3.5表13實施例5本實施例用于說明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥(5-1)1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備方法將克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella)在無菌條件下接種至盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為30℃，攪拌速度為250rpm，通氣量為2.0VVM。使用氫氧化鉀全部(100％)代替氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH為6.5，當發(fā)酵液中1,3-丙二醇的濃度不再上升時，停止發(fā)酵，得到1,3-丙二醇發(fā)酵液，其組成列于表14中。(5-2)1,3-丙二醇發(fā)酵液的處理方法將上一步得到的1,3-丙二醇發(fā)酵液使用陶瓷膜過濾器進行過濾，分離得到菌體濃漿和發(fā)酵上清液。將該發(fā)酵上清液進行濃縮，然后給料于刮板薄膜蒸發(fā)器，從塔頂?shù)玫胶?,3-丙二醇以及2,3-丁二醇、甘油和水的液體，從塔底得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體。將得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體進行成分分析，具體操作步驟為：取1kg上述的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體溶于20kg水中，將得到的鹽溶液進行分析測定，得到含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體中氮、磷、鉀和有機物總量的含量，具體列于表15中。將上一步中得到的菌體濃漿進行成分分析，具體列于表16中。將菌體濃漿進行酸解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：0.05kg酸的比例加入80重量％的濃硫酸，反應(yīng)條件包括：溫度為80℃，攪拌轉(zhuǎn)速200rpm，時間為48小時，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測儀檢測菌體降解清液中的氨基酸的種類和濃度，具體列于表17中。將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體與濾渣加熱混合，得到混合濃漿，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)配方，用于固態(tài)有機肥或酸性土壤改良劑的生產(chǎn)。(1-3)水溶肥的制備方法和水溶肥將上述步驟得到的含有有機酸鉀鹽和無機鹽的固體和菌體降解清液加熱混合，得到混合溶液，將其作為原輔材料與其他原料混合，按照水溶肥的生產(chǎn)配方用于水溶肥的生產(chǎn)。表14成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重3.8甘油6.51,3-丙二醇79.6乳酸鹽16.22,3-丁二醇15.6乙酸鹽4.8乙醇1.8琥珀酸鹽3.5表15成分氮磷鉀有機物總量濃度(g/g)0.00510.04220.270.4290表16成分濃度(g/L)成分濃度(g/L)菌體干重112甘油7.11,3-丙二醇81.4乳酸鹽18.52,3-丁二醇16.1乙酸鹽5.1乙醇1.9琥珀酸鹽3.8表17實施例6本實施例用于說明本發(fā)明提供的1,3-丙二醇的發(fā)酵液的制備和處理方法和應(yīng)用以及水溶肥的制備方法和水溶肥按照實施例4的方法進行，不同的是，菌體濃漿酸解的條件不同，具體地，將菌體濃漿進行酸解：在菌體濃漿中按照1kg菌體濃漿：0.03kg酸的比例加入90重量％的濃硫酸，反應(yīng)條件包括：溫度為100℃，攪拌轉(zhuǎn)速50rpm，時間為36小時，得到菌體降解濃漿。將上一步得到的菌體降解濃漿過濾，得到菌體降解清液和濾渣。使用氨基酸檢測儀檢測菌體降解清液中的氨基酸的種類和濃度，具體列于表18中。其余步驟按照實施例4的方法進行。表18從實施例的結(jié)果可以看出，在傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的工藝中，使用氫氧化鉀代替氫氧化鈉作為中和劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH，使得生產(chǎn)1,3-丙二醇過程中生成的副產(chǎn)物有機酸鈉鹽變成有機酸鉀鹽，有機酸鉀鹽可以作為固態(tài)有機肥和酸性土壤改良劑的原輔料，可以充分變廢為寶。而另一副產(chǎn)物菌體可以通過酸解或酶解的降解方式進行處理，得到富含可溶性氨基酸的菌體降解清液和富含菌體蛋白的濾渣，菌體降解清液能將有機酸鉀鹽和磷酸鹽溶解，用作生產(chǎn)水溶肥的原輔料，降低肥料生產(chǎn)成本。富含菌體蛋白的濾渣與有機酸鉀鹽一起可以作為生產(chǎn)固態(tài)有機肥和酸性土壤改良劑的原輔料。以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。當前第1頁1 2 3