一種油菜渣製備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法
2023-12-05 03:01:26 1
專利名稱：一種油菜渣製備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種新型土壤保水劑保肥劑及其生產方法。特別是利用油料生產加工廢棄資源(油菜渣)為原料製備的土壤擴蓄增容劑及其製備方法，該方法為面向節水農業、綜合利用城鄉廢棄資源，變廢為寶開闢了一條新途徑。
背景技術：
1.我國油菜籽粕現狀油菜是我國第一大油料作物，年產油菜籽1000多萬噸，菜籽粕產量達600萬噸以上。菜籽粕的營養價值很高，粗蛋白含量達40％左右，胺基酸比較齊全，鈣、磷、鎂、鐵、錳等元素含量豐富，同時，它也是維生素的良好來源，因此，菜籽粕是一種價廉易得的優質蛋白資源。目前，國內外主要利用菜籽粕作飼料，但是由於菜籽粕中含有多種毒素和抗營養因子如硫代葡萄糖甙(以下簡稱硫甙)、芥酸、植酸、單寧等，以及由於制油加工時不脫除皮殼造成菜籽粕粗纖維含量較高而影響了它作為飼料的利用價值，極大地限制了菜籽蛋白的合理利用。幾十年來，為了提高菜籽粕的利用價值，降低有毒有害因子的含量，國內外許多科技工作者進行了大量的基礎研究和應用研究，提出了許多脫毒工藝或方法，包括物理的、化學的、生物的等，取得了不少成果，但用這些方法處理菜籽粕，儘管各有特點，由於其加工成本較高，易使蛋白質變性，而且營養成分的損失較大，影響其飼料價值，加之理化處理也難於徹底避免其危害，造成三廢汙染等，難以在生產上推廣普及。因此，隨著我國對於資源利用和環境保護的各項法律法規的頒布和實施，如何合理及充分利用菜籽粕已經成為當前一個重要的課題。
2.國內外油菜籽粕研究利用現狀2.1油菜籽粕限制因素及綜合利用菜籽餅粕是優良的蛋白質資源，這一優良的蛋白質資源未能得到充分利用的主要原因是由於餅粕中存在著一些有害成分(硫代葡萄糖苷、植酸等)，對動物的生長發育有很強的抑制與毒害作用，而使它的營養價值大大降低。此外，油菜餅粕中含有約25％的殼，主要是纖維素、多酚等非營養性成分，適口性差。
由於以上原因，極大地限制了菜籽蛋白的合理利用。國內外為了解決油菜餅粕的利用問題，作了不懈的努力。主要從解決硫苷問題著手，培育低硫苷新品種。國外從七十年年代開始，成功地培育和推廣了低硫苷新品種。我國將培育低硫苷新品種作為國家重點攻關項目，得到了一些低硫苷新品種，並已在全國推廣應用。而對於高硫苷油菜籽餅粕，採用各種方法除去硫苷，目前有蒸煮脫毒，酶解脫毒，坑埋、堆放等方法。但是，經用這些方法脫除了硫苷的飼料，顏色發黑，蛋白質變性，營養價值已大大降低。然而不論育種方法或脫毒方法只能解決單一的問題，即除去有毒物質硫苷，而對其它抗營養物質植酸、酚類等，均沒有觸及或極少觸及。因此，不是理想的畜禽飼料，更不可能作為人類食用的蛋白質資源。目前的研究還表明，食用含硫苷的菜籽餅粕，硫苷能積累於禽畜的內臟中，亦不能在飼料中隨意使用。
此外，國內油菜籽制油工藝幾乎都是高溫帶殼預榨後浸出，得到的菜籽餅粕中蛋白質的變性大。如賴氨酸經熱榨後，損失30％以上，有效生物效價已大大降低。必須要徹底改變目前制油工藝為脫殼低溫制油工藝，這樣得到的不帶殼餅粕才是理想的飼用蛋白原料和製備食用蛋白的原料。國內外亦有利用目前帶殼油菜籽經預榨一浸出工藝所得到的帶殼菜籽餅粕作為原料，或去除有害物質硫苷後，提取製備食用蛋白和胺基酸的研究報導。此研究工藝上是可行的，產品中硫苷已基本除盡。缺點是由於植酸和單寧與蛋白的緊密結合，濃縮蛋白產品中含有更高量的植酸(5-6％，甚至8-10％)和酚類物質(單寧等)。同時蛋白質轉化為濃縮蛋白的轉化率只有55-62％。其餘作飼料蛋白，由於雜質較多，純化困難，產率低，成本高，產業化生產較為困難。
2.2油菜餅粕產業化研究情況目前我國的油菜籽加工都是帶殼菜籽的預榨-浸出工藝，所得到帶殼菜籽餅粕的增值利用主要是作為禽、畜飼料。經研究利用酶解技術製備飼用蛋白、提取植酸鈉製備無毒飼用蛋白、對脫殼低溫制油工藝所獲得的無殼菜籽餅粕製備食用蛋白能得到質量和性能更好的濃縮蛋白或分離蛋白。
(1)利用酶解技術製備飼用蛋白。研究了將目前預榨-浸出工藝所得到的雙低帶殼菜籽餅粕，除去大部分植酸、多酚類、硫苷等特質後，作為禽、畜、魚配合飼料中粗蛋白的主要來源的酶解技術。經研究表明，酶解處理的優點在於設備簡單，酶解技術易於操作，投資少，見效快。年處理一萬噸餅粕的酶解決設備只需50萬元左右。建設周期只需三個月左右。適合於現有飼料工廠的技術改造。此酶解技術去除有害物質硫苷和抗營養物質效果好。經酶解後，帶殼餅粕中有害物質和抗營養物質消除率達80％以上；用此餅粕作配合飼料，飼養效果好。
(2)提取植酸(鈉)製備無毒飼用蛋白。菜籽餅粕中的植酸和單寧都是極重要的精細化工產品。在食品，醫藥，化工等行業中有廣泛的用途。可以將它們提取出來，綜合利用。經研究，帶殼餅粕為原料時，植酸(鈉)產率為2％，餅粕產率為70％。經提取植酸後，菜籽餅粕中的硫苷已降至20umol/g以下，變成了無毒飼料。而餅粕中的蛋白質含量相應提高2-5％。無毒餅粕的性能與上述酶解產物相同。
(3)製備食用蛋白。利用脫殼低溫制油技術得到的不帶殼、幾乎不變性的菜籽餅粕作原料，製備食用濃縮蛋白或分離蛋白是可行的，菜籽分離蛋白的氮溶解指數低，吸油性好，乳化性和乳化穩定性優，有同時具有良好的起泡性和起泡穩定性，凝膠性較差，綜合性成本低，蛋白質回收率高。此工藝可望在近期內產業化。
雖然已有技術使菜籽粕綜合利用變得較為現實，但還有許多技術難關需要克服。因此如何更為合理地利用油菜籽粕是目前亟待解決的問題。我國是農業大國，水資源緊缺且肥料水分利用率低下，水肥高效利用是農業生產的關鍵，因此，如何減少水肥損失，提高水肥利用效率是當前農業生產中面臨的重大問題。同時，隨著科學技術的不斷進步，如何有效地利用油菜籽粕，變廢為寶，減輕環境汙染，是當前全世界共同關注的話題。目前，油菜籽粕再利用的科技越來越多，但是這些大多用於飼料，而將其作為保水保肥劑用於農業上的研究相對較少且不成熟。
發明內容
本發明目的在於提供一種油菜渣製備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法，主要原料採用油菜籽粕、農作物混合秸稈，生產出有利生態農業的新型土壤擴蓄增容劑產品，該產品可廣泛應用於生態農業節水工程中，有利於充分利用天然降水，保水保肥，增產增收。
本發明的指導思想就是利用外來介質即油菜籽粕，生產土壤擴蓄增容劑，施入土壤後提高土壤持水保水能力，減少農業發展中用水量同時其還可提高土壤的肥力，這樣既促進農業發展，又變廢為寶保護了環境。
為實現上述目的，本發明採取如下技術方案一種油菜渣製備的土壤擴蓄增容劑，其特徵在於，製得的該土壤擴蓄增容劑由以下原料及其重量百分比組成油菜渣粉末45％～60％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、農作物混合秸稈10％～18％，上述原料的百分比之和為100％。
上述土壤擴蓄增容劑的製備方法，其特徵在於，該方法選用經篩選分級的油菜渣為主要原料，並加入磷酸二氫鉀、磷酸二銨、秸稈、尿素、高脂膜，
具體包括下列步驟首先將油菜渣粉末剔除雜物，分級，經粉碎後研磨至1mm以下，過20目篩，得到煤矸石粉末；將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，農作物混合秸稈風乾，分別粉碎並研磨至1mm以下，過20目篩備用；將油菜渣粉末45％～60％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈10％～18％混合，攪拌均勻，經制粒、包裝即得。
採用本發明製備的油菜渣土壤擴蓄增容劑，可充分提高油菜渣的綜合利用效率，變廢為寶。用其製備的土壤擴蓄增容劑，可提高水分利用率10％以上，更能增產增收。經實驗研究證明，本發明製備的土壤擴蓄增容劑，施用於棉花等作物，離地表面20cm-30cm的土壤層含水量增高2％，每公頃節水900m3～1000m3，可增產12％以上，農民節約投資2250元/hm2～3000元/hm2。日產100噸的企業，年可生產30000餘噸土壤擴蓄增容劑產品，產值3000餘萬元，節約天然雨水1800萬m3～3000萬m3。可安排農村剩餘勞動力300-500人，農民增收300-500萬元，每年產品可施用土地面積200萬公頃，增產增收7500萬元。因此具有良好的社會效益，環境效益和生態效益。
圖1是本發明的製備方法工藝流程圖；圖2是基礎材料吸水效果圖；圖3是基礎材料保水效果圖；圖4是保水保肥劑對苗乾重的影響圖。
以下結合附圖和發明人給出的實施例對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式
本發明所述的土壤擴蓄增容劑是指能有效改善土壤團粒結構、增加土壤有效孔隙的擴蓄增容，抑制土壤表面無效蒸發、有效改善土壤持水保水能力的複合材料。
以下是發明人給出的實施例，需要說明的是這些實施例均為本發明較優的實例，本發明並不限於這些實施例，本領域的技術人員按照本發明公開的方案，對其中的技術特徵所作的等效替換、添加，均屬於本發明的保護範圍。
實施例1本實施例的油菜渣製備的土壤擴蓄增容劑，由以下原料及其重量百分比組成油菜渣粉末50％、磷酸二氫鉀10％、磷酸二銨20％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈18％。
製作上述土壤擴蓄增容劑方法，具體包括下列步驟(1)將原料油菜渣剔除其中雜物另作他用。將煤矸石等原料分級，然後粉碎研磨至1mm(20目)以下，研磨後過篩備用。
(2)再將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，混合作物秸稈等風乾，粉碎，研磨，過1毫米(20目)篩備用。
(3)將油菜渣粉末50％、磷酸二氫鉀10％、磷酸二銨20％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈18％混合，攪拌均勻。
經常規的制粒機制粒(採用山東青山市制粒機)、包裝(25公斤/袋)即可得到油菜渣土壤擴蓄增容劑。
實施例2本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其製備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為油菜渣粉末50％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、尿素2％，高脂膜1.5％、作物混合秸稈16.5％。
實施例3本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其製備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為油菜渣粉末50％、磷酸二氫鉀18％、磷酸二銨15％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈15％。
實施例4本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其製備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為油菜渣粉末55％、磷酸二氫鉀16％、磷酸二銨15％、尿素1％，高脂膜2％、作物混合秸稈11％。
實施例5本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其製備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為油菜渣粉末52％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、尿素3％，高脂膜1％、作物混合秸稈14％。
實施例6本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其製備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為油菜渣粉末55％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、尿素2％，高脂膜1％、作物混合秸稈12％。
採用本發明的油菜渣製備的土壤擴蓄增容劑，每公頃用量為750kg-1500kg。實驗表明，棉花等作物可增產12％以上，提高水分利用效率10％以上，在乾旱半乾旱地區，能充分利用天然降雨，保水保肥提高土壤肥力，有利於生態保護。
上述實施例中的高脂膜是20年前由北京農業大學韓金聲教授研究成功，在果樹等作物上應用有一定效果。高脂膜是一種油性物質，實驗證明加入適量的高脂膜對保水保墒有一定的促進作用。
保水、失水實驗實施例保水保肥劑的基礎材料的選擇最重要，所有合成劑所使用的原料及輔料均有吸水、保水、失水等功能。據此，發明人設計了不同質地基礎材料的吸水、保水、失水實驗，實驗結果見表1、表2、圖1、圖2。
表1基礎材料吸水效果表(g)
表2基礎材料失水效果表
由表1、表2、圖2、圖3可知小麥和玉米秸稈吸水性最強，為本身重量的20倍以上；油菜籽粕吸水性明顯高於土壤(對照)；經六天(溫度50℃、溼度30％)失水後，含水量比對照(土壤)高97個百分點，因此，具有一定保水性；且是磷酸二銨、磷酸二氫鉀的良好載體。因此，以上基礎材料是合成保水保肥劑的優質材料。
保水保肥劑的實驗研究結果本發明利用基礎材料合成的油菜渣土壤擴蓄增容劑，經實驗研究，對作物(棉花等)苗期鮮、乾重具有良好的促進作用，詳見表3、圖4。
表3土壤擴蓄增容劑不同水平對棉苗乾重的影響(g/株)
由表3、圖4可知，利用油菜渣生產的土壤擴蓄增容劑，在棉花苗期實驗結果顯示，比土壤(對照)高3個百分點，說明油菜渣土壤擴蓄增容劑不僅節水保墒，而且能提高土壤肥力，促進棉苗生長，增加乾物質積累，因此，利用油菜渣廢棄資源生產土壤保水保肥劑，無疑是節水農業，生態農業的一項創新技術。
本發明帶來的技術效果是(1)環境效益利用油菜渣、作物秸稈等廢棄物生產的油菜渣土壤擴蓄增容劑，大大減少蚊蠅等的滋生機會，降低病原菌存活時間，切斷了病原菌傳播到人類的途徑，避免了城市汙水汙泥二次汙染和城市垃圾的潛在威脅。將城市固體廢物回用到自然中，在保護城市環境的同時，又解決了農業上造成的偏施無機肥，使土壤養分比例失調、土壤退化等問題，有利於農業生態環境良性循環和農業經濟的可持續發展。
(2)社會效益把油菜渣、作物秸稈等廢棄資源充分綜合利用，生產農用油菜渣土壤擴蓄增容劑，為農業部門提供了優質、價廉、高效的生態肥料，也使作物增產增收，同時變廢為寶，既發展了環保產業，同時也為城市、鄉村增加了新的就業機會。
(3)經濟效益若按年產3000萬噸的生產能力進行經濟核算，按照本研究的方法生產出的土壤擴蓄增容劑成本價為800～850元/噸，而市售高效三元複合肥市場售價一般為1100～1200元/噸，每年可增加3000萬元產值。因此本發明的土壤擴蓄增容劑有較好的經濟效益，市場應用前景廣泛。
權利要求
1.一種油菜渣製備的土壤擴蓄增容劑，其特徵在於，製得的該土壤擴蓄增容劑由以下原料及其重量百分比組成油菜渣45％～60％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈10％～18％，上述原料的百分比之和為100％。
2.權利要求1所述的油菜渣土壤擴蓄增容劑的生產方法，其特徵在於，該方法選用經篩選分級的油菜渣為主要原料，並加入磷酸二氫鉀、磷酸二銨、秸稈、尿素、高脂膜，具體包括下列步驟首先將油菜渣剔除雜物，分級，經粉碎後研磨至1mm以下，過20目篩，得到油菜渣粉末；將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，作物混合秸稈風乾，分別粉碎並研磨至1mm以下，過20目篩備用；將油菜渣粉末45％～60％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈10％～18％混合，攪拌均勻，經制粒、包裝即得。
全文摘要
本發明公開了一種利用油菜渣製備的土壤擴蓄增容劑，製得的該土壤擴蓄增容劑由以下原料及其重量百分比組成油菜渣45％～60％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈10％～18％。其製備方法是先將油菜渣剔除雜物，經粉碎後研磨至1mm以下，過20目篩，將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，作物混合秸稈風乾，分別粉碎並研磨至1mm以下，過20目篩，然後混合，攪拌均勻，經制粒、包裝即得。每公頃施用750kg－1500kg。棉花等作物可增產12％以上，提高水分利用效率10％以上，在乾旱半乾旱地區，能充分利用天然降雨，保水保肥提高土壤肥力，有利於生態保護。
文檔編號C05F11/00GK101045660SQ200710017800
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月30日 優先權日2007年4月30日
發明者趙西寧, 吳普特, 馮浩, 杜健, 許曉平, 杜璇, 張燕 申請人:西北農林科技大學, 中國科學院水利部水土保持研究所