一種利用秸稈制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用秸稈制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法，屬于農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，是以秸稈為原料通過微生物的發(fā)酵處理和堿解獲得半纖維素原液、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法。主要包括以下步驟：秸稈粉碎后經(jīng)微生物發(fā)酵處理法降解秸稈表面蠟質(zhì)；壓濾后，向固體中加入堿液，采用熱浸提法處理，得到半纖維素上清液；向剩余固體中加堿液，蒸熟后壓濾所的固體為飼料添加劑；而濾液中含有豐富腐殖酸鹽，濃縮過濾得到腐殖酸鹽固體。本發(fā)明通過生物發(fā)酵和化學(xué)處理方法相結(jié)合，降低了工藝化學(xué)品總量的消耗，本生產(chǎn)工藝簡單，可應(yīng)用性強，提高了農(nóng)作物秸稈的經(jīng)濟附加值，也更好的解決了秸稈利用難題。
【專利說明】一種利用秸稈制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種利用秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是農(nóng)業(yè)大國，近年來每年農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量都可8億噸以上，農(nóng)作物秸桿中含有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等組分，都具有良好的經(jīng)濟利用價值。
[0003]木質(zhì)素在堿液蒸煮中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)變化可生成生化腐殖酸鹽，其在各個領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用如:農(nóng)業(yè)上可用作肥料和植物生長刺激素，能刺激作物生長發(fā)育，幫助營養(yǎng)元素的吸收，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高作物抗旱能力，促進固氮菌活化作用；在工業(yè)上可用于增加酵母能力，提高乙醇產(chǎn)量，也可作潤滑劑、鉆井泥漿處理劑、陶瓷泥料添加劑、浮選選礦抑制齊U，與純堿合用作鍋爐防垢劑等；醫(yī)藥上可用作浴療藥劑。新型腐殖酸鹽原料的研發(fā)，不僅可代替部分煤炭的使用，減少不可再生資源的消耗，提高農(nóng)作物秸桿的附加值。
[0004]近些年來隨著低聚木糖和木糖醇在功能性食品行業(yè)中的應(yīng)用越來越多，其市場年需求量分別達1500噸和8萬多噸，作為生產(chǎn)低聚木糖和木糖醇的原料——半纖維素，在農(nóng)作物秸桿中含量較高，據(jù)相關(guān)科學(xué)研究顯示小麥、水稻、油菜秸桿中半纖維素的含量分別達到28.41%,24.81%、18.34%。由于農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量大且循環(huán)周期短，因此，為半纖維素的生產(chǎn)提供了豐富的原料。目前還未有關(guān)于秸桿提取半纖維產(chǎn)業(yè)化的相關(guān)報道，因此開發(fā)秸桿半纖維素的生產(chǎn)工藝，可推動我國秸桿資源的利用和半纖維素生產(chǎn)的原料來源問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種利用秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法，原料來自農(nóng)林副產(chǎn)物，原料量大，成本低，不僅提高了農(nóng)作物產(chǎn)品的附加值，同時也解決了秸桿利用難的環(huán)保問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明聯(lián)合利用了生物發(fā)酵預(yù)處理、弱堿浸提半纖維素和強堿分解木質(zhì)素生成腐殖酸鹽等技術(shù)，一種利用秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法，包括以下工藝步驟:
(1)原料預(yù)處理:農(nóng)作物秸桿經(jīng)揉絲機處理至長度為3?5cm，按1:5?1:10的比例添加水潤濕秸桿細絲；
(2)生物發(fā)酵:秸桿濕度保持70°/Γ95%，添加0.1°/Γ5%的發(fā)酵劑，堆慪發(fā)酵0.5^10天，秸桿壓濾，收集發(fā)酵黑液；
(3)半纖維提取:向步驟(2)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿濃度為絕干物質(zhì)的49T10%，50°C?80°C條件下攪拌lhlh，靜置至固液分離后，收集含有半纖維素的上清液，將其PH調(diào)至7，并濃縮至原體積的1/10 ；
(4)飼料添加劑提取:向步驟(3)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿濃度為絕干物質(zhì)的5°/Γ30%，攪拌均勻，將所得漿液在100°C?120°C的條件下蒸煮6(Tl30min，物料壓濾，收集壓濾黑液，所得固體物質(zhì)按質(zhì)量比1:3?1:5的比例加入水洗滌過濾，所得固體即為飼料添加劑，收集過濾黑液；
(5)腐殖酸鹽和原液分離:將步驟(4)中所得黑液濃縮，加入稀酸至溶液pH為:Γ5，過濾，所得固體即為腐殖酸鹽；
(6)黑液收集利用:收集步驟(2)和(5)中的廢液，濃縮干燥作為有機肥的生產(chǎn)原料。
[0007]所述步驟⑵中發(fā)酵劑為黑曲霉、青霉、白腐真菌或酵母菌中的一種或多種混合秸桿粉碎秸桿經(jīng)微生物發(fā)酵處理能有效降解秸桿表面蠟質(zhì)。
[0008]本發(fā)明的利用農(nóng)作物秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法效益顯著:飼料添加劑中的大量纖維經(jīng)過堿處理，有利于禽畜的消化；所獲得的半纖維素和腐殖酸鹽純度較高；生產(chǎn)工藝簡單，實用性強，不僅提高了農(nóng)作物秸桿的經(jīng)濟附加值，也更好的解決了秸桿利用難題，減少資源浪費。
【具體實施方式】
[0009]實施例1
一種利用秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法，以玉米秸桿為原料，包括以下步驟:
(1)原料預(yù)處理:玉米秸桿經(jīng)揉絲機處理至長度為3cm，按0.8:10的比例添加水潤濕秸桿細絲；
(2)生物發(fā)酵:秸桿濕度保持85%，添加0.5%的黑曲霉、青霉、白腐真菌或酵母菌，堆慪發(fā)酵10天，秸桿壓濾，收集發(fā)酵黑液；
(3)半纖維提取:向步驟(2)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿濃度為絕干物質(zhì)的6%，60°C條件下攪拌7h，靜置至固液分離后，收集含有半纖維素的上清液，將其pH調(diào)至7，并濃縮至原體積的1/10 ；
(4)飼料添加劑提取:向步驟(3)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿濃度為絕干物質(zhì)的6%，攪拌均勻，將所得漿液在120°C的條件下蒸煮60min，物料壓濾，收集壓濾黑液，所得固體物質(zhì)按質(zhì)量比1:3的比例加入水洗滌過濾，所得固體即為飼料添加劑，收集過濾黑液；
(5)腐殖酸鹽和原液分離:將步驟(4)中所得黑液濃縮，加入稀酸至溶液pH為3，過濾，所得固體即為腐殖酸鹽；
(6)黑液收集利用:收集步驟(2)和(5)中的廢液，濃縮干燥作為有機肥的生產(chǎn)原料。
[0010]所得半纖維發(fā)酵液中半纖維含量達到40%，腐殖酸鹽的純度為80%，黑液經(jīng)濃縮干燥后有機質(zhì)含量可達40%以上。
[0011]實施例2
一種利用秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法，以玉米秸桿為原料，包括以下步驟:
(1)原料預(yù)處理:農(nóng)作物秸桿經(jīng)揉絲機處理至長度為4cm，按0.5:8的比例添加水潤濕秸桿細絲；
(2)生物發(fā)酵:秸桿濕度保持70%，添加2%的黑曲霉、青霉、白腐真菌或酵母菌，堆慪發(fā)酵5天，秸桿壓濾，收集發(fā)酵黑液；
(3)半纖維提取:向步驟(2)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿濃度為絕干物質(zhì)的10%，50°C條件下攪拌2h，靜置至固液分離后，收集含有半纖維素的上清液，將其PH調(diào)至7，并濃縮至原體積的1/10 ；
(4)飼料添加劑提取:向步驟(3)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿濃度為絕干物質(zhì)的5%，攪拌均勻，將所得漿液在100°C的條件下蒸煮130min，物料壓濾，收集壓濾黑液，所得固體物質(zhì)按質(zhì)量比1:5的比例加入水洗滌過濾，所得固體即為飼料添加劑，收集過濾黑液；
(5)腐殖酸鹽和原液分離:將步驟(4)中所得黑液濃縮，加入稀酸至溶液pH為5，過濾，所得固體即為腐殖酸鹽；
(6)黑液收集利用:收集步驟(2)和(5)中的廢液，濃縮干燥作為有機肥的生產(chǎn)原料。
[0012]所得半纖維發(fā)酵液中半纖維含量達到40%，腐殖酸鹽的純度為85%，黑液經(jīng)濃縮干燥后有機質(zhì)含量可達45%以上。
[0013]實施例3
一種利用秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法，以玉米秸桿為原料，包括以下步驟:
(1)原料預(yù)處理:農(nóng)作物秸桿經(jīng)揉絲機處理至長度為5cm，按0.9:10的比例添加水潤濕秸桿細絲；
(2)生物發(fā)酵:秸桿濕度保持95%，添加5%的黑曲霉、青霉、白腐真菌或酵母菌，堆慪發(fā)酵2天，秸桿壓濾，收集發(fā)酵黑液；
(3)半纖維提取:向步驟(2)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿濃度為絕干物質(zhì)的5%，80°C條件下攪拌7h，靜置至固液分離后，收集含有半纖維素的上清液，將其pH調(diào)至7，并濃縮至原體積的1/10 ；
(4)飼料添加劑提取:向步驟(3)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿濃度為絕干物質(zhì)的30%，攪拌均勻，將所得漿液在110°C的條件下蒸煮lOOmin，物料壓濾，收集壓濾黑液，所得固體物質(zhì)按質(zhì)量比廣1.5的比例加入水洗滌過濾，所得固體即為飼料添加齊U，收集過濾黑液；
(5)腐殖酸鹽和原液分離:將步驟(4)中所得黑液濃縮，加入稀酸至溶液pH為4，過濾，所得固體即為腐殖酸鹽；
(6)黑液收集利用:收集步驟(2)和(5)中的廢液，濃縮干燥作為有機肥的生產(chǎn)原料。
[0014]此外，本發(fā)明并不局限于上述實施方式，基于相同手段所達到的技術(shù)效果，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法，其特征在于:包括以下工藝步驟: (1)原料預(yù)處理:農(nóng)作物秸桿經(jīng)揉絲機處理至長度為3?5cm，按1:5?1:10的比例添加水潤濕秸桿細絲； (2)生物發(fā)酵:秸桿濕度保持70°/Γ95%，添加0.1°/Γ5%的發(fā)酵劑，堆慪發(fā)酵0.5^10天，秸桿壓濾，收集發(fā)酵黑液； (3)半纖維提取:向步驟(2)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使最終堿含量達到壓濾所得固體物質(zhì)干重的49Tl0%，50°C?80°C條件下攪拌lhlh，靜置至固液分離后，收集含有半纖維素的上清液，濃縮至原體積的1/10 ； (4)飼料添加劑提取:向步驟(3)中所得固體物中添加KOH溶液或NaOH溶液，使堿含量達到壓濾所得固體物質(zhì)干重的59Γ30%，攪拌均勻，將所得漿液在100°C ?120°C的條件下蒸煮6(Tl30min，物料壓濾，收集壓濾黑液，所得固體物質(zhì)按質(zhì)量比1:3?1:5的比例加入水洗滌過濾，所得固體即為飼料添加劑，收集過濾黑液； (5)腐殖酸鹽和原液分離:將步驟(4)中所得黑液濃縮，加入稀酸至溶液pH為:Γ5，過濾，所得固體即為腐殖酸鹽； (6)黑液收集利用:收集步驟(2)和(5)中的廢液，濃縮干燥作為有機肥的生產(chǎn)原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸桿制備半纖維素、腐殖酸鹽和飼料添加劑的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的發(fā)酵劑為黑曲霉、青霉、白腐真菌和酵母菌的一種或多種混合。
【文檔編號】C08B37/14GK104231116SQ201410444781
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】董桂秀, 梁愛新, 周述慧, 范自龍, 楊海征 申請人:稼禾生物股份有限公司