CN102500597B - 一种羽毛降解装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种羽毛降解装置，包括反应器、搅拌装置、加热控温装置，所述的反应器上层和下层分别装有一个搅拌装置，所述的两个搅拌装置之间两侧各装有一个加热控温装置和一个拆卸阀。一种羽毛降解方法：将羽毛原料、无机盐底物、水加入到反应器中；开启搅拌装置；开启加热控温装置；将种子液加入到反应器中；开启搅拌装置；待反应器中微生物至对数生长期时，从出料口抽出降解液；不断将羽毛原料、无机盐底物、水、种子液加入到反应器中，不断排出降解液；将降解液取出灭菌，得到产物。本发明采用水平式双搅拌系统，使受热更均匀；同时采用流加式原料添加，使降解效率更高。本发明设备制造成本低，方法简单易行，实用性强。

Description

一种羽毛降解装置及方法

技术领域

本发明属生物固体废弃物处理领域，特别是涉及一种羽毛降解装置及方法。

背景技术

我国的羽毛资源极其丰富。在现代农业中，大规模的家禽养殖产生了大量的角蛋白废物，其中羽毛废弃物产量最多。据统计，我国近几年家禽年出栏量均在70亿只以上，且呈逐年增加趋势。按每只家禽可产羽毛0.10kg计，则年产量达70多万吨。

据测定，羽毛的粗蛋白含量在80％以上，氨基酸含量在70％以上，还含有常量元素、微量元素、维生素以及一些未知生长因子。我国从二十世纪八十年代起开始重视羽毛废物的资源化利用，但大都只是经过简单处理制成羽毛粉后直接出口，换汇率很低。其中约10％～20％主要用于制备动物饲料来加以利用，利用率和利用价值都不高；而其余大部分没有被充分利用，有的甚至造成局部的环境污染，其分泌物所含有的致病微生物也会对人类健康造成危害。同时，由于氨基酸的应用越来越广泛，可用作食品添加剂、饲料添加剂、医药、化妆品及表面活性剂等等，其需求量的日益扩大也使得国内对氨基酸原料(蛋白质)的短缺尤为严重。为适应我国社会发展的需要，缓解氨基酸原料的供求矛盾，大力研究开发动物蛋白质、氨基酸及其连锁产品具有十分深远的现实意义。羽毛废弃物经过适当的处理具有十分广泛的用途，而羽毛蛋白资源的开发与利用是一项方兴未艾、社会效益显著的新兴工业。

21世纪是生命科学和生物技术的世纪，而现代生物技术作为生命科学的核心倍受重视，因为它可以解决人类社会可持续发展过程中所面临的几大问题，在粮食、资源、能源、环境、健康等方面发挥关键性甚至是不可替代的作用。

发酵是利用微生物所具有的生物加工与生物转化能力，将廉价的发酵原料转变为各种高附加值产品的产业，其主要特点如下：

1)发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应条件比较温和。

2)可采用较廉价的原料生产较高价值的产品。有时甚至可利用一些废物作为发酵原料，变废为宝，实现环保和发酵生产的双层效益。

3)发酵过程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物。

4)由于生物体本身所具有的反应机制，能专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰，也可产生比较复杂的高分子化合物。

5)发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件的限制，可以根据订单安排通用发酵设备来生产多种多样的发酵产品。

鲁丹，曹张军，周美华等于2009年《环境工程学报》第8期报道了利用嗜麦芽寡养单胞菌降解羽毛5L发酵罐工业小试过程研究，但该工作利用工业发酵罐，成本高，只能批次发酵，发酵用期长，产业化应用成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种羽毛降解装置及方法，实现羽毛的高效率降解，且设备制造成本低，方法简单易行，实用性强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种羽毛降解装置，包括反应器、搅拌装置、加热控温装置，所述的反应器为一椭球形或桶状容器；所述的反应器顶部设置有羽毛粉进料口和液态无机盐进料口；所述的反应器上层两侧分别设置有一个出料口；所述的反应器上层和下层分别装有一个搅拌装置，所述的两个搅拌装置之间两侧各装有一个加热控温装置和一个拆卸阀，所述的两个加热控温装置和两个拆卸阀分别位于同一水平面上，且加热控温装置在拆卸阀上方。

所述的反应器由不锈钢或陶交瓷或水泥水泥制成。

所述的反应器内径比为1.5～2∶1。

所述的液态无机盐进料口在反应器内的一端连接有一个带有喷头的空心管。

所述的两个出料口水平高度位于反应器上部1/5～1/4处。

所述的两个搅拌装置均水平设置，可同向或反向搅拌。

所述的加热控温装置温度控制范围上限为100℃。

所述的两个拆卸阀位于同一水平高度，将反应器分为上下两部分，上部与下部体积比为0.6～0.7∶0.3～0.4。

一种羽毛降解方法，使用所述的一种羽毛降解装置，包括以下步骤：

(1)通过羽毛粉进料口将羽毛原料加入到反应器中；通过液态无机盐进料口将无机盐底物和水加入到反应器中；

(2)开启搅拌装置，直至将羽毛原料、无机盐底物、水搅拌均匀；

(3)开启加热控温装置，将反应器内的反应物加热到适当温度并保持一定时间；

(4)将反应器内温度降低至微生物最适生长温度；

(5)通过液态无机盐进料口将种子液加入到反应器中；

(6)开启搅拌装置，连续搅拌培养适当时间；

(7)待反应器中微生物至对数生长期时，从出料口抽出降解液；

(8)通过羽毛粉进料口和液态无机盐进料口不断将羽毛原料、无机盐底物、水、种子液加入到反应器中；通过出料口不断排出降解液；

(9)将降解液取出灭菌，得到产物。

所述的步骤3中，加热控温装置将反应器内的反应物加热到90℃，并保持20分钟。

所述的步骤6中，连续搅拌培养时间为48～72小时。

有益效果

本发明采用水平式双搅拌系统，使受热更均匀；同时采用流加式原料添加，使降解效率更高。本发明设备制造成本低，方法简单易行，实用性强。

附图说明

图1为本发明羽毛降解装置剖面图；

1.反应器 2.搅拌装置 3.加热控温装置 4.羽毛粉进料口 5.出料口

6.拆卸阀 7.液态无机盐进料口

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本发明一种羽毛降解装置，包括反应器1、搅拌装置2、加热控温装置3，所述的反应器1为一椭球形或桶状容器；所述的反应器1顶部设置有羽毛粉进料口4和液态无机盐进料口7；所述的反应器1上层两侧分别设置有一个出料口5；所述的反应器1上层和下层分别装有一个搅拌装置2，所述的两个搅拌装置2之间两侧各装有一个加热控温装置3和一个拆卸阀6，所述的两个加热控温装置3和两个拆卸阀6分别位于同一水平面上，且加热控温装置3在拆卸阀6上方。

所述的反应器1由不锈钢或陶交瓷或水泥水泥制成。

所述的反应器1内径比为1.5～2∶1。

所述的液态无机盐进料口7在反应器1内的一端连接有一个带有喷头的空心管。

所述的两个出料口5水平高度位于反应器1上部1/5～1/4处。

所述的两个搅拌装置2均水平设置，可同向或反向搅拌。

所述的加热控温装置3温度控制范围上限为100℃。

所述的两个拆卸阀6位于同一水平高度，将反应器1分为上下两部分，上部与下部体积比为0.6～0.7∶0.3～0.4。

一种羽毛降解方法，使用所述的一种羽毛降解装置，包括以下步骤：

(1)通过羽毛粉进料口4将羽毛原料加入到反应器1中；通过液态无机盐进料口7将无机盐底物和水加入到反应器1中；

(2)开启搅拌装置2，直至将羽毛原料、无机盐底物、水搅拌均匀；

(3)开启加热控温装置3，将反应器1内的反应物加热到适当温度并保持一定时间；

(4)将反应器1内温度降低至微生物最适生长温度；

(5)通过液态无机盐进料口7将种子液加入到反应器1中；

(6)开启搅拌装置2，连续搅拌培养适当时间；

(7)待反应器1中微生物至对数生长期时，从出料口5抽出降解液；

(8)通过羽毛粉进料口4和液态无机盐进料口7不断将羽毛原料、无机盐底物、水、种子液加入到反应器1中；通过出料口5不断排出降解液；

(9)将降解液取出灭菌，得到产物。

所述的步骤3中，加热控温装置3将反应器1内的反应物加热到90℃，并保持20分钟。

所述的步骤6中，连续搅拌培养时间为48～72小时。

依据上述步骤，即可实现羽毛的高效率降解。

Claims (11)

1.一种羽毛降解装置，包括反应器(1)、搅拌装置(2)、加热控温装置(3)，其特征在于：所述的反应器(1)为一椭球形或桶状容器；所述的反应器(1)顶部设置有羽毛粉进料口(4)和液态无机盐进料口(7)；所述的反应器(1)上层两侧分别设置有一个出料口(5)；所述的反应器(1)上层和下层分别装有一个搅拌装置(2)，所述的两个搅拌装置(2)之间两侧各装有一个加热控温装置(3)和一个拆卸阀(6)，所述的两个加热控温装置(3)和两个拆卸阀(6)分别位于同一水平面上，且加热控温装置(3)在拆卸阀(6)上方。

2.如权利要求1所述的一种羽毛降解装置，其特征在于：所述的反应器(1)由不锈钢或陶瓷或水泥制成。

3.如权利要求1所述的一种羽毛降解装置，其特征在于：所述的反应器(1)内径比为1.5～2∶1。

4.如权利要求1所述的一种羽毛降解装置，其特征在于：所述的液态无机盐进料口(7)在反应器(1)内的一端连接有一个带有喷头的空心管。

5.如权利要求1所述的一种羽毛降解装置，其特征在于：所述的两个出料口(5)水平高度位于反应器(1)上部1/5～1/4处。

6.如权利要求1所述的一种羽毛降解装置，其特征在于：所述的两个搅拌装置(2)均水平设置，可同向或反向搅拌。

7.如权利要求1所述的一种羽毛降解装置，其特征在于：所述的加热控温装置(3)温度控制范围上限为100℃。

8.如权利要求1所述的一种羽毛降解装置，其特征在于：所述的两个拆卸阀(6)位于同一水平高度，将反应器(1)分为上下两部分，上部与下部体积比为0.6～0.7∶0.3～0.4。

9.一种羽毛降解方法，使用如权利要求1所述的一种羽毛降解装置，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过羽毛粉进料口(4)将羽毛原料加入到反应器(1)中；通过液态无机盐进料口(7)将无机盐底物和水加入到反应器(1)中；

(2)开启搅拌装置(2)，直至将羽毛原料、无机盐底物、水搅拌均匀；

(3)开启加热控温装置(3)，将反应器(1)内的反应物加热到适当温度并保持一定时间；

(4)将反应器(1)内温度降低至微生物最适生长温度；

(5)通过液态无机盐进料口(7)将种子液加入到反应器(1)中； 

(6)开启搅拌装置(2)，连续搅拌培养适当时间；

(7)待反应器(1)中微生物至对数生长期时，从出料口(5)抽出降解液；

(8)通过羽毛粉进料口(4)和液态无机盐进料口(7)不断将羽毛原料、无机盐底物、水、种子液加入到反应器(1)中；通过出料口(5)不断排出降解液；

(9)将降解液取出灭菌，得到产物。

10.如权利要求9所述的一种羽毛降解方法，其特征在于：所述的步骤3中，加热控温装置(3)将反应器(1)内的反应物加热到90℃，并保持20分钟。

11.如权利要求9所述的一种羽毛降解方法，其特征在于：所述的步骤6中，连续搅拌培养时间为48～72小时。