制备有机液态肥的浓缩方法
技术领域
本发明涉及液态肥制备技术领域，特别涉及制备有机液态肥的浓缩方法。
背景技术
有机肥料是指由动物的排泄物或动植物残体等富含有机质的副产品资源为主要原料，经发酵腐熟后而成的肥料。有机肥有改良土壤、培肥地力、提高土壤养分活力、净化土壤生态环境、保障蔬菜优质高产高效益等特点，是优质蔬菜栽培不可替代的肥料。目前有机肥料的生产原料主要有：秸秆、豆粕、鸡粪、牛羊马粪、酒糟、醋糟、餐厨垃圾、河道淤泥、下水道淤泥等。
目前随着水产捕捞量及加工量的逐年递增，我国鱼类加工后的下脚料达500多万吨，这些下脚料中含有丰富的营养物质，如果对这些下脚料予以利用加工成有机肥料其品质相对于现有的有机肥料原料具有不可比拟的优势。
在生产时，鱼类原料经破碎、发酵、酶解和过滤之后，需要对过滤的酶解液进行浓缩处理，由于我司新研发的有机液态肥中含有驯化后的富集镉菌种，因此需要在酶解液中加入该菌种，而常用的三效蒸发，其工作温度通常在50℃以上，该温度下如果直接放入菌种，会使得菌种的成活率降低，因此就需要设计一种能够满足菌种与浓缩液混合的浓缩方法，以满足菌种混合的条件。
发明内容
本发明提供了制备有机液态肥的浓缩方法，给菌种与浓缩液的混合提供适合的温度条件。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
制备有机液态肥的浓缩方法，将过滤后的酶解液采用三效蒸发器进行浓缩，包括一级浓缩阶段、二级浓缩阶段和三级浓缩阶段，将三级浓缩阶段得到的三级浓缩液通入尾部混合器中，将三级浓缩液与富集镉菌种进行混合，两者混合的温度为30～35℃。
本技术方案的技术原理和效果在于：
本方案通过一级浓缩阶段、二级浓缩阶段和三级浓缩阶段将过滤后的酶解液逐渐的浓缩，后通过尾部混合器将浓缩液与菌种混合，由于混合的温度控制在30～35℃，该温度下富集镉菌种的活性提高，保证了其在浓缩液中的成活率，同时通过多段浓缩能够防止过滤后的酶解液浓缩不均的问题。
进一步，所述一级浓缩阶段的温度为93～98℃，真空度小于0.01MPa。
有益效果：一级浓缩阶段是温度最高，也是溶液蒸发量最大的阶段，由于过滤后的酶解液中含大量的水解蛋白，因此将该阶段温度控制在93～98℃，能够保证过滤后酶解液中水分快速蒸发，同时其中的水解蛋白不会因温度过高而出现变质的问题。
进一步，过滤后的酶解液在一级浓缩阶段停留的时间为25～30min，得一级浓缩液。
有益效果：将过滤后酶解液在一级浓缩阶段停留25～30min，使其内部大量水分被蒸发。
进一步，所述二级浓缩阶段的温度为70～75℃，真空度小于0.02MPa。
有益效果：该温度下能确保一级浓缩液中的水分逐渐蒸发。
进一步，所述一级浓缩液在二级浓缩阶段停留的时间为20～25min，得二级浓缩液。
有益效果：一级浓缩液在二级浓缩阶段停留一定的时间，使水分继续被蒸发。
进一步，所述三级浓缩阶段的温度为50～55℃，真空度小于0.03MPa。
有益效果：三级浓缩阶段的温度降低至50～55℃，一方面使二级浓缩液中的水分继续蒸发，二是浓缩液此时已经比较粘稠，高温蒸发会影响水解蛋白的质量。
进一步，所述二级浓缩液在三级浓缩阶段停留的时间为25～30min。
有益效果：二级浓缩液在三级浓缩阶段停留一定的时间，使其内部水分进一步蒸发。
进一步，所述尾部混合器包括保温罐，保温罐的顶部设有进水口，保温罐的底部设有出水口，保温罐内固定有菌种箱，保温罐上还固定有进液管，所述进液管的顶部贯穿保温罐的顶部与三级蒸发器的出液口连接，所述进液管的底部贯穿菌种箱和保温罐底部连接有储液罐，所述进液管上设有位于菌种箱内的缩口段，缩口段上设有进料孔，进料孔内设有进料单向阀。
有益效果：通过尾部混合器对浓缩液进行降温的同时与菌种混合，冷却水与浓缩液换热后包裹在菌种箱外部，使得菌种箱内的菌种活性提高，保证菌种与浓缩液混合的温度条件。由于流体在管道内流动时，受管内壁的影响，越是靠近管壁的流体其流速越低，因此缩口段的设置相当于将进液管内壁的面积缩小，减小层流的出现，使浓缩液靠近缩口段内壁与中心处的流速相当，另外受负压的作用，菌种在被吸入缩口段的同时，也会冲击在进液管内壁上形成的层流，而冲击的方向均是朝向缩口段的中心处，因此能够将菌种带入到缩口段的中心处与浓缩液混合。
进一步，所述进液管包括换热管与混合管，缩口段位于混合管上，所述保温罐内水平固定有隔板，换热管与混合管均固定在隔板上，所述隔板上开设有位于进液管内的出液孔，隔板上开设有多个位于进液管外的出水孔。
有益效果：隔板的设置，使得位于隔板上方的冷却水只能从出水孔排入到隔板下方，这样设置是为了让冷却水在隔板上方停留更长的时间，与浓缩液进行充分换热，保证进入到隔板下方的冷却水温度能够活化菌种。
进一步，所述出液孔设有多个，且多个出液孔沿进液管中轴线周向均布，同时靠近进液管的内壁设置。
有益效果：多个出液孔使浓缩液能够均匀快速的流动至混合管内。
附图说明
图1为本发明中采用的尾部混合罐的剖视图；
图2为图1中A-A向的剖视图；
图3为本发明采用的尾部混合罐中缩口段的剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：保温罐1、进水口2、出水口3、菌种箱4、换热管5、混合管6、隔板7、换热区8、保温区9、出液孔10、出水孔11、缩口段12、进料孔13、进料单向阀14。
实施例1～4的参数如下表1所示：
表1为制备有机液态肥浓缩方法实施例1～4的参数
下面以实施例1为例详细说明制备有机液态肥的浓缩方法，将分离后的酶解液采用三效蒸发器进行浓缩，三效蒸发器包括依次连接的一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器，一级蒸发器为一级浓缩阶段，二级蒸发器为二级浓缩阶段，三级蒸发器为三级浓缩阶段，其中一级浓缩阶段的温度为95℃，真空度小于0.01MPa，酶解液在一级浓缩阶段停留的时间为30min，得到一级浓缩液；二级浓缩阶段的温度为75℃，真空度小于0.02MPa，一级浓缩液在二级浓缩阶段停留的时间为20min，得二级浓缩液；三级浓缩阶段的温度为55℃，真空度小于0.03MPa，二级浓缩液在三级浓缩阶段停留的时间为25min，从三级浓缩阶段排出的三级浓缩液温度为40～45℃。
在三级浓缩阶段的尾部连接有尾部混合器，将三级浓缩液通入尾部混合器内与富集镉菌种进行混合，其中两者混合的温度为30～35℃，其中尾部混合器结合图1所示，包括保温罐1，在保温罐1的顶部设有进水口2，保温罐1的底部设有出水口3，进水口2与出水口3之间设有位于保温罐1外部的冷却水循环机构(图中未示出)，冷却水循环机构包括循环泵与蓄水池，出水口3通过管道与蓄水池连通，而循环泵的进口与蓄水池连通，循环泵的出口与进水口2通过管道连通，这样就形成了保温罐1---蓄水池---循环泵----保温罐1的冷却水循环系统。
在保温罐1内固定有菌种箱4，菌种箱4靠近保温罐1的底部设置，菌种箱4用于盛放驯化后的富集镉菌种(本申请中菌种的制备工艺详见我司同日申请的专利“一种富集镉菌种的制备工艺”，该菌种在温度为30～35℃时活化)，菌种箱4与保温罐1内壁之间固定有多根支撑架，菌种箱4上连接有输送管，输送管的自由端位于保温罐1的外部，输送管上设有启闭阀门，通过输送管可向菌种箱4内补充菌种。
在保温罐1内竖向固定有进液管，进液管包括换热管5与混合管6，在保温罐1内固定有隔板7，隔板7将保温罐1分割为位于隔板7上方的换热区8和位于隔板7下方的保温区9，换热管5与混合管6均固定在隔板7上，换热管5位于换热区8内，而混合管6位于保温区9内，结合图2所示，在隔板7上开设有多个位于进液管内的出液孔10，且出液孔10沿进液管的中轴线周向均布，同时出液孔10均靠近进液管的内壁设置，本实施例中进液孔为弧形的条状孔，弧形的圆心位于进液管的中轴线上，在隔板7上还设有多个位于进液管外的出水孔11。
换热管5的顶部贯穿保温罐1的顶部，换热管5的顶部设有输送泵，其中输送泵的进口与三级蒸发器的出液口连通，输送泵的出口与换热管5连通，混合管6的底部贯穿菌种箱4和保温罐1的底部连接有储液罐，混合管6与保温罐1和菌种箱4均通过焊接连接，结合图3所示，在混合管6上设有位于菌种箱4内的缩口段12，在缩口段12上开设有多个进料孔13，各进料孔13沿混合管6的周向均布，各进料孔13内均设有进料单向阀14，当缩口段12内的压强减小时，进料单向阀14打开，菌种箱4内的菌种粉末进入到缩口段12内。
待浓缩的酶解液依次经过一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器被逐步的浓缩后，从三级蒸发器的出液口排出的浓缩液温度约为45～50℃，开启输送泵之前，先开启循环泵，使冷却水充满保温罐1，其中从进水口2进入的冷却水温度为20～25℃，后启动输送泵，输送泵将三级蒸发器内的浓缩液泵入换热管5中，浓缩液与进入保温罐1的冷却水交换热量，使得进入缩口段12的浓缩液温度下降至35℃以下，同时冷却水吸收热量温度提高至30～35℃，冷却水继续向下流动包裹在菌种箱4外部，使得菌种箱4内的菌种活性提高。
由于隔板7的设置，进入换热管5内的浓缩液只能从各出液孔10向下流动，而出液孔10设置为弧形的条状孔是为了浓缩液在进入缩口段12之前能够紧贴混合管6的内壁流动，这样使得浓缩液与冷却水换热更加充分(通常靠近管道中心处的流体流速大于靠近管壁处的，因此得不到充分的换热)，另外换热区8内的冷却水只能从出水孔11排入到保温区9内，这样设置是为了让冷却水在换热区8停留更长的时间，与浓缩液进行充分换热，保证进入到保温区9的冷却水温度能够活化菌种。
另外混合管6内的浓缩液当流动至缩口段12时，基于伯努利原理，浓缩液进入缩口段12后流速增大，压强减小，从而使得进料单向阀14打开，菌种箱4内被活化的菌种进入到缩口段12内与浓缩液混合，后排出进液管进入到储液罐内。
由于流体在管道内流动时，受管内壁的影响，越是靠近管壁的流体其流速越低，因此缩口段12的设置相当于将混合管6内壁的面积缩小，减小层流的出现，使浓缩液靠近缩口段12内壁与中心处的流速相当，另外受负压的作用，菌种在被吸入缩口段12的同时，也会冲击在进液管内壁上形成的层流，而冲击的方向均是朝向缩口段12的中心处，因此能够将菌种带入到缩口段12的中心处与浓缩液混合。
采用上述尾部混合器能够实现浓缩液与菌种的快速均匀混合，同时保证菌种在适宜的温度环境中与浓缩液进行混合，既不会因浓缩液温度过高而导致失活，也不会出现因浓缩液温度过低而活性不足的问题。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
