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Procédé de transformation par fermentation des matières organi- ques en général et des ordures ménagères en particulier.
La présente invention a pour objet un procédé de fermentation accélérée de matières organiques, en particulier la décomposition rapide de tous les résidus provenant des rebuts de consommation, en vue de leur transformation en matières fer- tilisantes et en humus.
Le procédé est fondé essentiellement sur la création, au sein de la masse à fermenter, d'une multiplicité
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de foyers propres chacun à déclencher autour de soi une fermen- tation active.
A cet effet, on fixe des micro-organismes appropriés, pris en pleine activité, sur des supports catalytiques, en l'es- pèce des morceaux de matière poreuse imbibés de sels nutritifs, donc constituant chacun un grenier de réserve alimentaire, et l'on répartit ces morceaux de loin en loin au sein de la masse à fermenter.
De préférence, on utilise des micro-organismes du type de ceux qui peuplent les fumiers et aussi de ceux qui, sous les fumiers, exercent une activité souterraine, conjointement avec des micro-organismes tels qu'on en utilise pour la fermenta- tion d'hydrates de carbone et auxquels se trouvent associés des vitamines et des phytohormones.
On décrira ci-après le mode d'exécution adopté de préférence, étant entendu que l'invention n'est pas limitée à ce cas particulier.
A- Préparation des souches microbiennes :
1 ) - à partir de déchets et excréments et de terre
2 )- à partir de certains saccharomyces.
B- Préparation des catalyseurs.
C- Préparation du levain.
D- Mise en fermentation des matières à transformer.
A)- PREPARATION DES SOUCHES MICROBIENNES.
1 )- à partir des déchets et excréments et de la terre.
Comme première source de micro-organismes, on utilise, de préférence, des excréments de chevaux, brebis, chèvres, mou- tons, vaches, poules etc.... et de la terre recueillie à 20 ou
30 centimètres de profondeur dans le sol au voisinage d'un dépôt de fumier, ce qui fournit principalement des micro-orgasmes anaérobies.
On effectue un mélange de matières ainsi prélevées
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en faisant figurer les excréments en proportion prépondérante; ainsi par ,exemple, on peut mélangor
70 % d'excréments et
30 % de terre mais ces proportions peuvent varier suivant la nature des flores microbiennes contenues dans ces doux constituants.
On introduit ce mélange dons un bassin en maçonne- rie, en bois ou autre, au fond duquel on aura placé une couche de charbon de bois non résineux, en morceaux maintenus par une claie en toile métallique ou en bois.
On mouille le mélange avec du purin ou un mélange d'eau et de purin de façon à obtenir une masse pâteuse assez fluide. Une partie du liquide sera additionnée d'un mélange de sels nutritifs ayant de préférence la composition suivante
30 à 50 % de sulfate de potasse,
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30 à 50 % " n c1 amrnoniarlue ,
20 à 40 % " " de magnésie , une partie du sulfate d'ammoniaque pouvant être remplacée par du phosphate d'ammoniaque. On ajoute ce mélange salin à raison d'environ 70 à 80g pour 100 kg du mélange d'excréments et de terre.
2 )- à partir de certains saccharomyces.
Dans un autre bassin, situé à une certaine distan- ce du premier pour éviter la contamination, on place une couche de charbon de la même façon qu'au 1 ). On introduit dans ce bassin un moût préparé à partir de déchets de fruits secs, de farine de blé, seigle, etc,.. lequel sera ensemencé par des ferments du type des saccharomyces, par exemple sous forme de ferments de bière ou de boulangerie, ou encore de résidus de brasseries et on ajoute µ la masse un mélange de sols nutri- tifs du type indiqué sous 1 à la dose de 50 à 80 grammes par 100 kilos de moût.
Les ferments servant à ensemencer le moût peu- vent avec avantage être préparés de la façon suivante et cela
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même longtemps à l'avance car, sous cette forme, ils se conser- vent fort bien
500 grammes de ferments de boulangerie
1000 grammes de sucre (saccharose)
Les ferments liquéfient le sucre et on ajoute alors 200 à 250 grammes de charbon végétal en poudre. Cette prépara- tion peut être conservée dans des récipients en tôle ou en verre, soigneusement fermés (sauf ceux qui contiennent des ferments aérobies), et sera utilisée au fur et à mesure des besoins.
Cette préparation sera introduite dans la masse du moût à raison de 5 à 6% en poids (5 à 6 kilos par 100 kilos).
La masse entre alors rapidement en fermentation.
B)- PREPARATION DE-5 CATALYSEURS.
Ces derniers sont le point essentiel de la méthode.
C'est sur eux que repose la technique accélérée du procédé.
Les catalyseurs sont des masses de matières poreuses, par exem- ple de charbon, de porcelaine poreuse, de pierre ponce ou d'a- miante, qui ont subi le traitement particulier indiqué ci dessous.
On prépare une solution ayant, de préférence, la composition suivante
100 litres d'eau,
30 kilos de gélatine ou gélose,
50 à 100 grammes de sulfate d'ammoniaque,
30 à 100 grammes de sulfate de soude,
40 à 80 grammes de sulfate de magnésie,
50 à 100 grammes de phosphate d'ammoniaque et contenant touteautre quantité de sels nutritifs selon les conditions de travail.
On ajuste le pH de la solution à 6,4 à 7 par ad- dition d'une substance basique, de préférence une substance peu coûteuse telle que du carbonate de chaux ' on peut aussi
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utiliser une base alcaline ou un carbonate alcalin.
Après avoir soigneusement lavé les corps poreux à l'eau claire ot après séchage, on les immerge dons la solution indiquée ci-dessus et préalablement tiédie (par exemple à 35-40 ) et on les laisse le temps nécessaire pour une imprégnation suf- fisante. On les rotire alors et on les laisse refroidir à l'abri des poussières autant que possible.
Après refroidissement. on en fait deux lots ; l'un est immergé pendant quinze minutes dans le bain de souches mi- crobiennes indiqué dans le paragraphe A) sous 1 ), l'autre dans le bain indiqué au paragraphe A) sous 2 .
Ces deux lots sont disposés dans la masse à faire fermenter à des hauteurs et intervalles variables. Il est évi- dent que la quantité de catalyseurs sera proportionnelle à la masse 4 transformer. Il est recommandé de localiser, dans la poil.ion inférieure des tas, les corps poreux imprégnés du bain de souches microbiennes défini sous 1 , c'est-à-dire des sou- ches contenant des micro-organismes anaérobies et de localiser' dans la partie supérieure, les corps poreux imprégnés de l'être bain. Les distances mutuelles entre catalyseurs peuvent varier suivant la composition des matières à fermenter et suivant le volume des corps poreux mis en chaque endroit.
On peut faire servir les catalyseurs plusieurs fois et si on désire les régé- nérer, on les met dans des récipients à claire-voie (bois, toile métallique, métal déployé, etc...) qu'il suffit de retirer après fermentation pour les régénérer et les remettre en service
La régénération a en particulier pour but de re- médier à l'infection par des ferments pathogènes qui a pu se produire et, à cet effet, on peut appliquer tous les moyens d'asetie employés comment dans les .industries de la fer- mentation ; on peut par exemple effectuer un traitement par de l'eau très chaude ou de la vapeur d'eau.
Tous moyens peuvent être adoptés pour rendre l'opération plus commode ; notamment on peut munir les récipient @
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éventuels de tubes débouchant à la surface destas afin de pou- voir arroser les catalyseurs avec des liquides tels que du purin.
0) PREPARATION DU LEVAIN.
Cetto opération n'est indispensable que lors de la mise en route d'une fabrication ou lors d'une reprise éventuel- le de la fermentation car., ensuite, on utilisera comme levain une fraction de la masse transformée.
Pour fabriquer ce levain, on prépare un pâtit tas de 500 à 1000 kilos de matières triées et, mieux encore, concas- sées (cela n'est cependant pas rigoureusement nécessaire). Ce qui est indispensable, c'est d'avoir éliminé les métaux, le gros bois, le verre, la pierre, etc...
Ce tas peut être situé à l'air libre mais il doit être mis à l'abri des courants d'air. On le protège des intem- péries, par exemple par un toit ou une charpente métallique re- couverte de tôle ondulée. On incorpore à cette masse 7 à 10 % des souches microbiennes en activité dans les bassins, on laisse la fermentation se développer et lorsque la temp érature atteint 38 à 45 , le levain est prêt.
D)- MISE EN FERMENTATTON DES MATIERES A TRANSFORMER.
Au démarrage, on prépare le levain comme indiqué en
C. On dispose sous abri des tas de 20 tonnes au maximum, dans lesquels seront répartis les catalyseurs fixes ou amovibles et, au fur et à mesure de la confection de ces tas, on incorpore le levain de façon à le répartir au mieux dans la masse dans une proportion d'environ 10 à 15 % en poids. On surveille la fermentation qui sera complète en 8 à 10 jours. Lorsque le . premier tas est en fermentation, une partie de celui-ci sert à ensemencer les autres. Cependant il sera bon d'avoir toujours du levain disponible afin de pouvoir réactiver les fermentation,, en cas de besoin.
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Un point important est l'aération de la masse que l'on effectue par insufflation d'air, de préférence par l'in- termédiaire dos tubes des catalyseurs, ce qui évite d'avoir à retourner la masse. Un dispositif de chauffage peut éventuelle- ment permettra d'insuffler de l'air chaud. A défaut do ce dispo- sitif, on insuffle de l'air comprimé au moyen de lances reliées à un compresseur.
Les courbes de température indiquent s'il est néces- saire d'ajouter à la masse des petites quantités de purin enri- chi en sels nutritifs ou en solution nutritive.
A noter que le pH de 6,4 à 7 est le plus favorable à une bonne fermentation.
On décrira maintenant comment on peut, en pratique, réaliser des récipients à claire-voie pour y loger les supports poreux et des tubes d'insufflation d'air chaud munis de moyens chauffants.
Selon la présente invention, un récipient à claire- voie peut comprendre un panier ouvert en haut et dont le fond et le pourtour sont en grillage monté sur une ossature, ce pa- nier étant coiffé d'un couvercle amovible à cheminée centrale d'aération par où peut se faire également l'introduction de micro-organismes ou d'aliments.
Un tube d'insufflation d'air peut, selon la présente invention, comporter une paroi chauffante constituée par un man- chon en matière propre à emmagasiner de la chaleur, qui se loge dans le tube et comporte des alvéoles longitudinaux destinés à recevoir des organes de chauffage., par exemple des résistances électriques, l'air à réchauffer passant dans le trou central du manchon ; le manchon est composé de préférence de tronçons que l'on peut empiler en nombre variable avec leurs alvéoles en concordance.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fora bien compren-
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dre copient l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La'figure 1 est une vue en coupe verticale d'un récipient à claire-voie.
La figure 2 est une vue analogue de son couvercle.
La figure 3 est une coupe par III-III de la figure 1.
La. figure 4 est une vue en coupe d'un. tube d'adduc- tion d'air avec dispositif de chauffage,
La figure 5 est une coupe par V-V de la figure 4 .
Le récipient à alaire-voie que montre la figure 1 comprend une ossature en fils ou barres métalliques 1, entourée d'un grillage 2 et comportant un fond en grillage 3.
Le couvercle de ce récipient comprend deux anneaux de tôle, superposés, l'anneau 4 étant destiné à s'emboîter dans le haut du récipient et l'anneau 5, de plus grand diamètre, à reposer sur ce récipient. Les anneaux sont soudés à une chemina centrale 6 qui., de préférence, présente des ouvertures à sa par. tie basse, par exemple grâce à un découpage de son bord infé- rieur en dents de scie 7.
Le tube d'insufflation d'air 8 (qui peut être combl né avec une lance destinée à être piquée dans le tas en fermen- tation) comporte, intérieurement, un manchon chauffant composé d'un ou plusieurs tronçons successifs 9 ; chaque tronçon présente dans sa paroi des alvéoles longitudinaux 10 destinés à recevoir chacun un organe de chauffage (non représenté), le canal central
11 du tronçon 9 étant réservé au passage de l'air; chaque tron- çon, lorsqu'on le chauffe, emmagasine de la chaleur qu'il trans- met à l'air passant au travers. En empilant un nombre plus ou moins grand de tronçons à alvéoles en concordance, on peut faire varier la capacité thermique du manchon ainsi constitué et l'étendue de la surface de chauffe.
Il va de soi que des modifications peuvent être
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apportées aux modes CI(3 rÔalLJntiOl1 qui viennent d'être d6crl tOI 110trulhiLOnt par substitution do moyom techniques t3,11.17t.."I2t, sans que l'on sort pour cela du cadre de la présente invention.
REVENDI (ETIONS
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1. Procédé de f011nenbation de matibres OI'gDl1i:-.iuCI3,
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Process of transformation by fermentation of organic materials in general and household refuse in particular.
The subject of the present invention is a process for the accelerated fermentation of organic materials, in particular the rapid decomposition of all the residues from consumer waste, with a view to their transformation into fertilizing materials and humus.
The process is essentially based on the creation, within the mass to be fermented, of a multiplicity
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foci each suitable for triggering active fermentation around them.
For this purpose, appropriate microorganisms, taken in full activity, are fixed on catalytic supports, in this case pieces of porous material soaked in nutrient salts, thus each constituting a food reserve granary, and the these pieces are distributed from time to time within the mass to be fermented.
Preferably, microorganisms of the type which inhabit manure and also those which under manure have subterranean activity are used, together with microorganisms such as are used for fermentation. 'carbohydrates and associated with vitamins and phytohormones.
The preferred embodiment will be described below, it being understood that the invention is not limited to this particular case.
A- Preparation of microbial strains:
1) - from waste and excrement and soil
2) - from certain saccharomyces.
B- Preparation of catalysts.
C- Preparation of the leaven.
D- Fermentation of the materials to be transformed.
A) - PREPARATION OF MICROBIAL STRAINS.
1) - from waste and excrement and soil.
As the first source of micro-organisms, one uses, preferably, excrements of horses, ewes, goats, sheep, cows, chickens etc ... and soil collected at 20 or
30 centimeters deep in the soil in the vicinity of a manure deposit, which mainly provides anaerobic micro-orgasms.
A mixture of materials thus taken is carried out
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by showing the excrements in preponderant proportion; so for example, we can mix
70% feces and
30% soil but these proportions may vary depending on the nature of the microbial flora contained in these gentle constituents.
This mixture is introduced into a masonry, wooden or other basin, at the bottom of which a layer of non-resinous charcoal has been placed, in pieces held by a wire mesh or wooden hurdle.
The mixture is wetted with liquid manure or a mixture of water and manure so as to obtain a fairly fluid pasty mass. A part of the liquid will be added with a mixture of nutrient salts preferably having the following composition
30 to 50% potassium sulphate,
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30 to 50% "n c1 amrnoniarlue,
20 to 40% "" of magnesia, part of the ammonium sulfate being able to be replaced by ammonium phosphate. This salt mixture is added at a rate of approximately 70 to 80 g per 100 kg of the mixture of excrement and soil.
2) - from certain saccharomyces.
In another basin, located at a certain distance from the first to avoid contamination, a layer of charcoal is placed in the same way as in 1). A must prepared from dried fruit waste, wheat flour, rye, etc., is introduced into this basin, which will be inoculated with ferments of the saccharomyces type, for example in the form of beer or bakery ferments, or else brewery residues and a mixture of nutrient soils of the type indicated under 1 is added µ per mass at a dose of 50 to 80 grams per 100 kilos of must.
The ferments used to inoculate the must can advantageously be prepared in the following way and that
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even a long time in advance because, in this form, they keep very well
500 grams of baking ferments
1000 grams of sugar (sucrose)
The ferments liquefy the sugar and then add 200 to 250 grams of powdered charcoal. This preparation can be stored in tightly closed sheet or glass containers (except those containing aerobic ferments), and will be used as needed.
This preparation will be introduced into the mass of the must at a rate of 5 to 6% by weight (5 to 6 kilos per 100 kilos).
The mass then rapidly enters fermentation.
B) - PREPARATION OF-5 CATALYSTS.
These are the essential point of the method.
It is on them that the accelerated technique of the process is based.
Catalysts are masses of porous materials, for example charcoal, porous porcelain, pumice or starch, which have undergone the particular treatment indicated below.
A solution is prepared having, preferably, the following composition
100 liters of water,
30 kilos of gelatin or agar,
50 to 100 grams of ammonia sulfate,
30 to 100 grams of sodium sulphate,
40 to 80 grams of magnesia sulfate,
50 to 100 grams of ammonia phosphate and containing any other amount of nutrient salts depending on working conditions.
The pH of the solution is adjusted to 6.4 to 7 by addition of a basic substance, preferably an inexpensive substance such as carbonate of lime.
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use an alkaline base or an alkaline carbonate.
After having carefully washed the porous bodies with clear water and after drying, they are immersed in the solution indicated above and previously warmed (for example at 35-40) and left for the time necessary for a sufficient impregnation. . They are then roasted and left to cool in dust-free conditions as much as possible.
After cooling. we make two batches; one is immersed for fifteen minutes in the bath of microbial strains indicated in paragraph A) under 1), the other in the bath indicated in paragraph A) under 2.
These two batches are placed in the mass to be fermented at variable heights and intervals. Obviously, the amount of catalyst will be proportional to the mass to be transformed. It is recommended to locate, in the lower hair of the piles, the porous bodies impregnated with the bath of microbial strains defined under 1, that is to say strains containing anaerobic microorganisms and to locate 'in the upper part, the porous bodies impregnated with the being bath. The mutual distances between catalysts can vary according to the composition of the materials to be fermented and according to the volume of the porous bodies placed in each place.
The catalysts can be used several times and if one wishes to regenerate them, they are placed in open-top containers (wood, wire mesh, expanded metal, etc.) which only need to be removed after fermentation for regenerate them and put them back into service
The purpose of regeneration is in particular to remedy any infection by pathogenic ferments which may have occurred, and to this end all the means of asetia employed in the fermentation industries can be applied. ; it is possible, for example, to carry out a treatment with very hot water or water vapor.
Any means can be adopted to make the operation more convenient; in particular, the containers @ can be fitted
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possible tubes leading to the surface of the sludge in order to be able to spray the catalysts with liquids such as liquid manure.
0) PREPARATION OF THE LEVAIN.
This operation is only essential when starting up a production or when the fermentation is resumed, because then a fraction of the transformed mass will be used as leaven.
To make this leaven, we prepare a pasty heap of 500 to 1000 kilos of sorted material and, better still, crushed (this is not however strictly necessary). What is essential is to have eliminated metals, large wood, glass, stone, etc.
This pile can be located in the open air but it must be sheltered from drafts. It is protected from the elements, for example by a roof or a metal frame covered with corrugated iron. 7 to 10% of the microbial strains active in the tanks are incorporated into this mass, the fermentation is allowed to develop and when the temperature reaches 38 to 45, the leaven is ready.
D) - FERMENTATION OF MATERIALS TO BE TRANSFORMED.
At start-up, the leaven is prepared as indicated in
C. Heaps of a maximum of 20 tonnes are placed under cover, in which the fixed or removable catalysts will be distributed and, as these piles are made, the leaven is incorporated so as to distribute it as best as possible in the mass in an amount of about 10 to 15% by weight. We monitor the fermentation which will be complete in 8 to 10 days. When the . first pile is in fermentation, part of it is used to seed the others. However, it will be good to always have leaven available in order to be able to reactivate the fermentation, if necessary.
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An important point is the aeration of the mass which is carried out by blowing air, preferably through the catalyst tubes, which avoids having to turn the mass. A heater can possibly allow hot air to be blown. In the absence of this device, compressed air is blown by means of lances connected to a compressor.
The temperature curves indicate whether it is necessary to add small amounts of manure enriched in nutrient salts or in nutrient solution to the mass.
Note that the pH of 6.4 to 7 is the most favorable for good fermentation.
We will now describe how it is possible, in practice, to produce openwork containers for accommodating therein the porous supports and hot air blowing tubes provided with heating means.
According to the present invention, a slatted container may comprise a basket open at the top and the bottom and the periphery of which are made of a mesh mounted on a framework, this basket being topped with a removable cover with a central ventilation duct. through which the introduction of micro-organisms or food can also take place.
An air insufflation tube may, according to the present invention, comprise a heating wall consisting of a sleeve made of material suitable for storing heat, which is housed in the tube and comprises longitudinal cells intended to receive organs. heating., for example electric resistances, the air to be heated passing through the central hole of the sleeve; the sleeve is preferably composed of sections which can be stacked in variable number with their cells in correspondence.
The description which will follow with reference to the appended drawing, given by way of nonlimiting example, will clearly understand
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dre copy the invention can be achieved, the features which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of said invention.
La'figure 1 is a vertical sectional view of a skeleton container.
FIG. 2 is a similar view of its cover.
Figure 3 is a section through III-III of Figure 1.
Figure 4 is a sectional view of a. air supply tube with heater,
Figure 5 is a V-V section of Figure 4.
The wing-track receptacle shown in FIG. 1 comprises a framework made of metal wires or bars 1, surrounded by a mesh 2 and comprising a mesh bottom 3.
The lid of this container comprises two metal rings, superimposed, the ring 4 being intended to fit into the top of the container and the ring 5, of larger diameter, to rest on this container. The rings are welded to a central chimney 6 which., Preferably, has openings in its par. low tie, for example by cutting its lower edge in sawtooth 7.
The air insufflation tube 8 (which can be filled with a lance intended to be pricked into the heap during fermentation) comprises, internally, a heating sleeve made up of one or more successive sections 9; each section has in its wall longitudinal cells 10 each intended to receive a heating member (not shown), the central channel
11 of section 9 being reserved for the passage of air; each section, when heated, stores heat which it transmits to the air passing through it. By stacking a greater or lesser number of cell sections in correspondence, it is possible to vary the thermal capacity of the sleeve thus formed and the extent of the heating surface.
It goes without saying that modifications can be
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made to the IC modes (3 rÔalLJntiOl1 which have just been described by 110trulhiLOnt by substitution of technical means t3,11.17t .. "I2t, without going beyond the scope of the present invention.
REVENDI (ETIONS
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1. Method of f011nenbation of OI'gDl1i materials: -. IuCI3,