一种用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法与流程

1.本发明属于玉米淀粉生产技术领域，具体涉及一种用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法。


背景技术：

2.肌醇(inositol)化学名：环己六醇，是高等动物体内所需的重要维生素。肌醇能促进脂肪的代谢，降低血液中胆固醇的含量，也用作抗脂肪肝药物，用于治疗肝硬化、肝炎、胆固醇过高、脂肪过多及血管硬化症。肌醇除直接作为药物使用外，如肌醇片、肝醇、舒肝片等，还作为医药中间体，制成许多药物，如烟酸肌醇脂、脉通、抗癌药紫杉醇等。
3.液体肥料由于其即用性、无需搅拌溶解、均匀的优点，非常适合自动化灌溉设备施肥。在灌溉技术及自动化施肥普及的国家，液体肥料得到广泛的应用。与固体肥料相比，液体肥料更容易被植物吸收，吸收利用速度高；营养成份均一，不会产生固体肥料质量不均匀，营养元素失衡的现象；与固体肥料生产工艺相比，液体肥生产工艺更简单，设备投入少，经济效益更好。
4.玉米浸泡水是湿法生产玉米淀粉过程中产生的下脚料，其中含有丰富的钾、磷、蛋白等资源。从玉米浸泡水中回收磷资源不仅可以避免磷矿开采造成的环境破坏，同时还能缓解我国磷矿资源紧张的局面，具有显著的经济效益和社会效益。目前，利用玉米浸泡水生产肌醇及磷酸盐的工艺已有报道，所提及的磷酸盐多为固体，需经过脱色、结晶、重结晶、离心、干燥等工序，工序多，设备投入大，生产成本高。所以需要开发新的回收利用磷资源的工艺方法，以克服现有技术存在的缺陷。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，克服了现有技术中的缺陷，提出一个利用玉米浸泡水中磷资源新方法，同时生产肌醇与液体肥，工艺简单，设备投资低，生产成本低，肌醇和液体肥产率高，经济效益好。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
7.一种用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，包括以下步骤：
8.a.玉米浸泡水预处理：玉米浸泡水去除固体杂质后，以流速2～3bv/h通过螯合阳离子树脂；
9.此步骤旨在选择性去除二价阳离子；
10.b.植酸钾吸附：将步骤a处理过后的玉米浸泡水以流速2～3bv/h通过弱碱性阴离子交换树脂，其中步骤a的螯合阳离子树脂与阴离子交换树脂的体积比例为1:1～2；
11.此步骤旨在使植酸被树脂吸附，而蛋白、淀粉等有机杂质随玉米浸泡水流出；
12.c.植酸钾解析：将步骤b吸附饱和的树脂用水清洗(1-2bv清水)，洗去树脂表面杂质，然后用koh溶液解析树脂上吸附的植酸，其中koh溶液浓度为5～10％(w/v)，用量为树脂体积的1.5～2.5bv，得到植酸钾溶液；
13.相比kcl，以koh作为解析液，不会引入氯离子，不会对后续水解、浓缩、结晶等设备产生腐蚀，大幅度降低设备投资；同时，不会影响之后制备的液体肥的质量；
14.d.植酸钾浓缩：将步骤c得到的植酸钾溶液先通过陶瓷膜，去除不溶物；然后利用纳滤膜进行浓缩，得到植酸钾浓缩液；
15.e.植酸钾水解：将步骤d得到的植酸钾浓缩液投入到水解釜中，通蒸汽，加热到温度150～180℃、压力0.5～0.8mpa后，保温保压8～12h至水解结束；
16.f.分离：将步骤e中的水解液经过闪蒸降温，然后板框过滤，滤液经模拟移动床色谱分离，分离得到肌醇和磷酸盐相；其中闪蒸后温度50～70℃，真空度-0.07～-0.09mpa；过滤方式为板框，滤布孔径300～400目；
17.g.肌醇制备：将步骤f中分离的到肌醇溶液先经多效浓缩器浓缩，然后加活性炭脱色，过滤后进结晶罐冷却结晶，温度降低至35℃后离心机离心，离心湿品经干燥、粉碎、包装等工序后即可得到肌醇产品；
18.h.液体肥制备：将步骤f中分离的到磷酸盐相，加入0.05～0.2
‰
的螯合剂后，进入多效浓缩器，浓缩真空-0.07～-0.09mpa，温度80～90℃，浓缩至固含量40～50％后即得到液体肥。
19.优选的，所述的步骤a中螯合树脂为含有氨基甲磷酸基团的聚苯乙烯系大孔阳离子交换树脂，流速为2.5bv/h。
20.优选的，所述的步骤b中螯合阳离子树脂与阴离子交换树脂的体积比例为1:1.5，玉米浸泡水以流速2.5bv/h通过弱碱性阴离子交换树脂。
21.优选的，所述的步骤c中koh溶液浓度为8％(w/v)，用量为树脂体积的2.0bv。
22.优选的，所述的步骤c解析时分段收集，前半段为合格稀植酸钾溶液，后半段ph值升高，植酸钾含量低，作为套用碱液进行下一批次解析。
23.优选的，所述的步骤d中陶瓷膜孔径0.5μm，纳滤膜截留分子量1000d,浓缩后植酸钾溶液浓度为25～40％(w/v)。
24.进一步的，所述的步骤e中加热到温度165℃、压力0.65mpa后，保温保压10h至水解结束。
25.优选的，所述的步骤f中闪蒸后温度60℃，过滤方式为板框，滤布孔径350目。
26.优选的，所述的步骤f中模拟移动床色谱填料为强酸性阳离子交换树脂，流动相为纯化水。分离条件为：温度为50～60℃，压力为0.1～0.4mpa，阀门切换时间为10min，料液的流速为5～8m3/h，流动相的流速为10～20m3/h。
27.优选的，所述的步骤g中活性炭用量为料液量的3～5％(w/v)，过滤设备为烛式过滤器。
28.优选的，所述的步骤h中螯合剂为dtpmp-nax(二亚乙基三胺五亚甲基磷酸钠)，偏硅酸钠或次氮基三乙酸三钠，用量为液体量的0.05～0.2
‰
；多效浓缩器为板式四效浓缩器，浓缩真空-0.07～-0.09mpa，温度80～90℃，至浓缩液固含量40～50％。
29.进一步的，所述的步骤h中螯合剂为dtpmp-nax，用量为液体量的0.1
‰
；浓缩真空-0.08mpa，温度85℃，浓缩液固含量45％。
30.得到的液体肥主要成分为磷酸氢二钾、磷酸钾、氨基酸及镁、钙等离子。
31.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
32.1.本发明玉米浸泡水中的二价金属离子，如钙、镁等，容易残留在植酸解析液中，水解后，碱性条件下易与磷酸根生成沉淀，影响液体肥溶解度，因此玉米浸泡水在进行植酸吸附之前，先经过螯合树脂，选择性去除二价金属离子，避免液体肥浑浊沉淀；同时，利用koh做解析液也克服了kcl解析时氯离子对设备和液体肥带来的影响；
33.2.本发明色谱分离肌醇与其它组份：植酸钾水解液经闪蒸降温，过滤后进色谱树脂分离得到肌醇相与磷酸盐相均为本发明特有的工艺过程；
34.3.本发明液体肥浓缩时，将磷酸盐相加入特定的螯合剂，与钙、镁等二价金属离子螯合反应，避免浓缩过程中产生沉淀，堵塞浓缩器及影响液体肥澄清度。
35.总之，本发明工艺简单，运行稳定，肌醇和液体肥产率高，经济效益好；设备投入少，运行成本低，避免结晶母液再处理带来的消耗。
具体实施方式
36.下面结合实施例对本发明的技术方案进一步描述：
37.实施例1:
38.a.玉米浸泡水预处理：将70m3玉米浸泡水去除固体杂质后，以流速2bv/h通过螯合阳离子树脂；
39.b.植酸钾吸附：将步骤a处理过后的玉米浸泡水以流速2bv/h通过弱碱性阴离子交换树脂，其中步骤a的螯合阳离子树脂与阴离子交换树脂的体积比例为1:1；
40.c.植酸钾解析：将步骤b吸附饱和的树脂用1bv水清洗，洗去树脂表面杂质，然后用koh溶液解析树脂上吸附的植酸，其中koh溶液浓度为5％(w/v)，用量为树脂体积的2.5bv，得到植酸钾含量10.7％植酸钾溶液(解析液)12m3；
41.d.植酸钾浓缩：将步骤c得到的植酸钾溶液先通过孔径0.5μm陶瓷膜，去除不溶物；然后利用截留分子量1000d纳滤膜进行浓缩，得到植酸钾含量33.6％植酸钾浓缩液3.8m3；
42.e.植酸钾水解：将步骤d得到的植酸钾浓缩液投入到水解釜中，通蒸汽，加热到温度150℃、压力0.5mpa后，保温保压12h至水解结束；
43.f.分离：将步骤e中的水解液经过闪蒸降温(真空度-0.07mpa，闪蒸后温度70℃)，然后板框过滤(滤布孔径300目)，滤液经模拟移动床色谱分离，分离条件为温度为50℃，压力为0.1mpa，阀门切换时间为10min，料液的流速为5m3/h，流动相的流速为10m3/h；分离得到肌醇和磷酸盐相；
44.g.肌醇制备：步骤f中分离的到肌醇溶液先经板式四效浓缩器浓缩，浓缩真空-0.07mpa，温度75℃，得到的浓缩液固含量35％；然后加3％(w/v)活性炭脱色，利用烛式过滤器过滤后进结晶罐冷却结晶，温度降低至35℃后离心机离心，离心湿品经干燥、粉碎、包装等工序后即可得到肌醇产品190kg，收率73.6％；
45.h.液体肥制备：步骤f中分离的到磷酸盐相，加入0.05
‰
的偏硅酸钠后，进入板式四效浓缩器，浓缩真空-0.07mpa，温度80℃，浓缩至固含量40％后即得到液体肥2.6m3。
46.实施例2:
47.a.玉米浸泡水预处理：将70m3玉米浸泡水去除固体杂质后，以流速3bv/h通过螯合阳离子树脂；
48.b.植酸钾吸附：将步骤a处理过后的玉米浸泡水以流速3bv/h通过弱碱性阴离子交
换树脂，其中步骤a的螯合阳离子树脂与阴离子交换树脂的体积比例为1:2；
49.c.植酸钾解析：将步骤b吸附饱和的树脂用2bv水清洗，洗去树脂表面杂质，然后用koh溶液解析树脂上吸附的植酸，其中koh溶液浓度为10％(w/v)，用量为树脂体积的1.5bv，得到植酸钾含量16.9％植酸钾溶液(解析液)7.5m3；
50.d.植酸钾浓缩：将步骤c得到的植酸钾溶液先通过孔径0.5μm陶瓷膜，去除不溶物；然后利用截留分子量1000d纳滤膜进行浓缩，得到植酸钾含量29.6％植酸钾浓缩液4.2m3；
51.e.植酸钾水解：将步骤d得到的植酸钾浓缩液投入到水解釜中，通蒸汽，加热到温度180℃、压力0.8mpa后，保温保压8h至水解结束；
52.f.分离：将步骤e中的水解液经过闪蒸降温(真空度-0.09mpa，闪蒸后温度50℃)，然后板框过滤(滤布孔径400目)，滤液经模拟移动床色谱分离，分离条件为温度为60℃，压力为0.4mpa，阀门切换时间为10min，料液的流速为8m3/h，流动相的流速为20m3/h；分离得到肌醇和磷酸盐相；
53.g.肌醇制备：步骤f中分离的到肌醇溶液先经多效浓缩器浓缩，浓缩真空-0.09mpa，温度85℃，得到的浓缩液固含量45％；然后加5％(w/v)活性炭脱色，利用烛式过滤器过滤后进结晶罐冷却结晶，温度降低至35℃后离心机离心，离心湿品经干燥、粉碎、包装等工序后即可得到肌醇产品195kg，收率75.8％；
54.h.液体肥制备：步骤f中分离的到磷酸盐相，加入0.2
‰
的次氮基三乙酸三钠后，进入板式四效浓缩器，浓缩真空-0.09mpa，温度90℃，浓缩至固含量50％后即得到液体肥2m3。
55.实施例3:
56.a.玉米浸泡水预处理：将70m3玉米浸泡水去除固体杂质后，以流速2.5bv通过螯合阳离子树脂；
57.b.植酸钾吸附：将步骤a处理过后的玉米浸泡水以流速2.5bv/h通过弱碱性阴离子交换树脂，其中步骤a的螯合阳离子树脂与阴离子交换树脂的体积比例为1:1.5；
58.c.植酸钾解析：将步骤b吸附饱和的树脂用1.5bv水清洗，洗去树脂表面杂质，然后用koh溶液解析树脂上吸附的植酸，其中koh溶液浓度为7.5％(w/v)，用量为树脂体积的2.0bv，得到植酸钾含量13.4％植酸钾溶液(解析液)10m3；
59.d.植酸钾浓缩：将步骤c得到的植酸钾溶液先通过孔径0.5μm陶瓷膜，去除不溶物；然后利用截留分子量1000d纳滤膜进行浓缩，得到植酸钾含量33.5％植酸钾浓缩液4m3；
60.e.植酸钾水解：将步骤d得到的植酸钾浓缩液投入到水解釜中，通蒸汽，加热到温度165℃、压力0.65mpa后，保温保压10h至水解结束；
61.f.分离：将步骤e中的水解液经过闪蒸降温(真空度-0.08mpa，闪蒸后温度60℃)，然后板框过滤(滤布孔径350目)，滤液经模拟移动床色谱分离，分离条件为温度为55℃，压力为0.25mpa，阀门切换时间为10min，料液的流速为6.5m3/h，流动相的流速为15m3/h；分离得到肌醇和磷酸盐相；
62.g.肌醇制备：步骤f中分离的到肌醇溶液先经多效浓缩器浓缩，浓缩真空-0.08mpa，温度80℃，得到的浓缩液固含量40％；然后加4％(w/v)活性炭脱色，利用烛式过滤器过滤后进结晶罐冷却结晶，温度降低至35℃后离心机离心，离心湿品经干燥、粉碎、包装等工序后即可得到肌醇产品210kg；计算收率77.5％；
63.h.液体肥制备：步骤f中分离的到磷酸盐相，加入0.1
‰
的dtpmp-nax后，进入板式
四效浓缩器，浓缩真空-0.08mpa，温度85℃，浓缩至固含量45％后即得到液体肥2.3m3。
64.对比例1:
65.将实施例1中的步骤a去除，其它条件不变。得到肌醇产品185kg；计算收率71.7％；得到液体肥2.6m3。
66.对比例2：
67.将实施例2步骤c中的koh改为等量的kcl，其它条件不变。得到肌醇产品188kg；计算收率73.0％；得到液体肥2.2m3。
68.对比例3：
69.将实施例3步骤h中的dtpmp-nax去除，其它条件不变。得到肌醇产品211kg；计算收率77.9％；得到液体肥2.3m3。
70.实施例1-3及对比例1-3所得肌醇及液体肥检测结果见表1及表2。
71.表1实施例及对比例肌醇检测数据
[0072][0073][0074]
注：肌醇检测按照《中华人民共和国药典》2015年版四部方法检测
[0075]
表2实施例及对比例液体肥检测数据
[0076][0077]
注：检测依据为gb/t 15063—2020
[0078]
应用例
[0079]
利用实施例3所得液体肥及市售的磷钾液体肥(潍坊康恩地生物技术有限公司生产)产品进行田间试验。试验品种为番茄，试验地点为寿光市台头镇，实验时间为2022年4月至8月。试验土壤ph6.5，有机质15.5g/kg,全氮1.1g/kg，速效钾55mg/kg。试验样品及对照各
设3个重复，每个重复100株。在定植、花期、第一次采果后分别施用试验样品和对照液体肥，使用量0.1kg/m2。试验结果见表3。
[0080]
表3.田间试验结果
[0081][0082][0083]
结果分析:
[0084]
通过对实施例及对比例的产品分析得出如下结论：对比例1取消螯合树脂去除钙镁工序后，所得肌醇产品中炽灼残渣明显升高，液体肥中不溶物及钙、镁含量均升高；对比例2将koh替换为等量kcl后，所得肌醇产品和液体肥中氯离子含量显著升高，采用kcl解析，植酸钾液ph4-5，水解后生成产物为磷酸二氢钾居多，浓缩后容易析出；对比例3取消螯合剂后，液体肥浓缩后不溶物增加明显，为浓缩过程中析出的钙镁盐。综合各项数据，实施例3为最佳工艺条件，以实施例3得到的液体肥与市售液体肥做田间试验表明：本发明所得的液体肥能够显著提高座果率，提高单果重，果实色泽好、着色均匀，畸形果、烂果少。
[0085]
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：包括以下步骤：a.玉米浸泡水预处理：玉米浸泡水去除固体杂质后，以流速2～3bv/h通过螯合阳离子树脂；b.植酸钾吸附：将步骤a处理过后的玉米浸泡水以流速2～3bv/h通过弱碱性阴离子交换树脂，其中步骤a的螯合阳离子树脂与阴离子交换树脂的体积比例为1:1～2；c.植酸钾解析：将步骤b吸附饱和的树脂用水清洗，洗去树脂表面杂质，然后用koh溶液解析树脂上吸附的植酸，其中koh溶液浓度为5～10％w/v，用量为树脂体积的1.5～2.5bv，得到植酸钾溶液；d.植酸钾浓缩：将步骤c得到的植酸钾溶液先通过陶瓷膜，然后利用纳滤膜进行浓缩，得到植酸钾浓缩液；e.植酸钾水解：将步骤d得到的植酸钾浓缩液投入到水解釜中，通蒸汽，加热到温度150～180℃、压力0.5～0.8mpa后，保温保压8～12h至水解结束；f.分离：将步骤e中的水解液经过闪蒸降温，然后板框过滤，滤液经模拟移动床色谱分离，分离得到肌醇和磷酸盐相；其中闪蒸后温度50～70℃，真空度-0.07～-0.09mpa，过滤方式为板框，滤布孔径300～400目；g.肌醇制备：将步骤f中分离的到肌醇溶液先经多效浓缩器浓缩，然后加活性炭脱色，过滤后进结晶罐冷却结晶，温度降低至35℃后离心机离心，离心湿品经干燥、粉碎、包装等工序后即可得到肌醇产品；h.液体肥制备：将步骤f中分离的到磷酸盐相，加入0.05～0.2
‰
的螯合剂后，进入多效浓缩器，浓缩真空-0.07～-0.09mpa，温度80～90℃，浓缩至固含量40～50％后即得到液体肥。2.如权利要求1所述的用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：所述步骤a中螯合树脂为含有氨基甲磷酸基团的聚苯乙烯系大孔阳离子交换树脂，流速为2.5bv/h。3.如权利要求1所述的用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：所述步骤b中螯合阳离子树脂与阴离子交换树脂的体积比例为1:1.5，玉米浸泡水以流速2.5bv/h通过弱碱性阴离子交换树脂。4.如权利要求1所述的用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：所述步骤c中koh溶液浓度为8％w/v，用量为树脂体积的2.0bv。5.如权利要求1所述的用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：所述步骤d中陶瓷膜孔径0.5μm，纳滤膜截留分子量1000d,浓缩后植酸钾溶液浓度为25～40％w/v。6.如权利要求1所述的用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：所述步骤e中加热到温度165℃、压力0.65mpa后，保温保压10h至水解结束。7.如权利要求1所述的用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：所述步骤f中闪蒸后温度60℃，过滤方式为板框，滤布孔径350目；模拟移动床色谱的分离条件为：温度为50～60℃，压力为0.1～0.4mpa，阀门切换时间为10min，料液的流速为5～8m3/h，流动相的流速为10～20m3/h。8.如权利要求1所述的用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：所述步骤g中活性炭用量为料液量的3～5％w/v。9.如权利要求1所述的用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法，其特征在于：所述步骤
h中螯合剂为dtpmp-nax、偏硅酸钠或次氮基三乙酸三钠，用量为液体量的0.05～0.2
‰
；多效浓缩器为板式四效浓缩器，浓缩真空-0.07～-0.09mpa，温度80～90℃，至浓缩液固含量40～50％。

技术总结
本发明属于玉米淀粉生产技术领域，公开了一种用玉米浸泡水联产肌醇与液体肥的方法,该方法将玉米浸泡水除杂后先通过螯合阳离子树脂去除二价阳离子，再通过弱碱性阴离子交换树脂将植酸吸附，用KOH溶液解析掉树脂上吸附的植酸后，将得到的植酸钾溶液依次通过陶瓷膜、纳滤膜进行浓缩得到植酸钾浓缩液，然后加温加压水解植酸钾浓缩液，将水解液依次进行闪蒸降温、板框过滤、模拟移动床色谱分离得到肌醇和磷酸盐相，其中肌醇经过浓缩、脱色、过滤、冷却结晶、离心干燥后得到成品肌醇，磷酸盐相加入螯合剂后浓缩得到液体肥。本发明能同时生产肌醇与液体肥，肌醇和液体肥产率高，工艺简单，设备投资低，生产成本低，经济效益好。经济效益好。


技术研发人员：朱理平 杜国营 崔鑫 李平 何报春 王洪霞 李亚静
受保护的技术使用者：诸城市浩天药业有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/10/5