CN103351185B

CN103351185B - 一种咖啡渣有机肥及其制备方法

Info

Publication number: CN103351185B
Application number: CN201310286226.8A
Authority: CN
Inventors: 熊相入; 彭中人; 山云辉
Original assignee: DEHONG HOGOOD COFFEE Co Ltd
Current assignee: DEHONG YINUOCHUN COFFEE Co.,Ltd.
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: CN103351185A

Abstract

本发明公开了一种咖啡渣有机肥及其制备方法，属于生物有机肥制备技术领域。所述咖啡渣有机肥包括重量比4~8%的腐熟菌、3~6%的功能菌，0~5%的糖，其余为咖啡渣。所述制备方法包括备料、发酵、复配工序，首先将咖啡渣含水率调整至65~75%，然后将按配方比例称量的生物碱降解菌与糖、咖啡渣拌匀，在20~30℃下发酵1~2天，再拌入按配方比例称量的高聚糖降解菌、油脂降解菌，在30~50℃下发酵2~3天，接着拌入按配方比例称量的低聚糖降解菌，在50~70℃下发酵2~3天，待物料温度降至30~50℃时，继续拌入按配方比例称量的功能菌，发酵1~2天即可。所述咖啡渣有机肥含有大量的有机质、腐殖质，质量稳定肥力高，所述制备方法能够实现咖啡渣中化学组份定向、彻底地分解，并有效缩短腐熟时间。

Description

一种咖啡渣有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于生物有机肥制备技术领域，具体涉及一种有机质及腐殖质含量高、微量元素丰富、且质量稳定的咖啡渣有机肥及其制备方法。

背景技术

生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体，如禽畜排泄物、农作物秸秆、食品加工废渣等为来源并经过无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。生物有机肥区别于仅利用自然发酵所制成的普通有机肥的最大特点在于，生物有机肥除了含有较高的有机质外，还含有具有特定功能的微生物，这是此类产品的本质特征。而与普通有机肥的生产相比，生物有机肥生产的技术含量也较高，所加入的微生物菌剂除了要能充分适应待降解有机物料的化学组成特性，提高降解速率，实现定向腐熟，缩短发酵时间；还要能够具有特定的功能，以提升产品的作用效果。

咖啡是世界三大饮料之一，不仅具有提神醒脑的作用，还有预防癌症、帮助消化、减少胆固醇、去除口腔异味、减肥、抗衰老的功效。咖啡渣作为速溶咖啡生产后的废弃物，其重量约占咖啡干豆的60~70%，仍含有非常丰富的生物碱、糖类、蛋白质、粗纤维和矿物质，具有较高的开发利用价值。利用咖啡渣作为发酵原料生产生物有机肥，不仅能够提高咖啡的综合利用率，缓解咖啡生产中废弃物处理的环保压力，还可以为农业发展提供充足的有机肥源，增加企业的经济效益，将具有十分广阔的应用前景。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供一种有机质及腐殖质含量高、微量元素丰富、且质量稳定的咖啡渣有机肥；本发明的第二目的在于提供一种能够实现咖啡渣化学组份的定向分解，且堆肥总养分损失少、发酵周期短、生产效率高、降解完全的咖啡渣有机肥的制备方法。

本发明的第一目的是这样实现的，包括重量百分比4~8%的腐熟菌、3~6%的功能菌，0~5%的糖，其余为咖啡渣。

本发明的第二目的是这样实现的，包括备料、发酵、复配工序，具体包括：

A、备料：将待发酵的咖啡渣含水率调整至65~75%，混合均匀后待接种；

B、发酵：首先，将按配方比例称量的生物碱降解菌与糖、咖啡渣混拌均匀，在20~30℃下发酵1~2天，然后，将按配方比例称量的高聚糖降解菌、油脂降解菌与发酵物料进一步混拌均匀，在30~50℃下发酵2~3天，接着，将按配方比例称量的低聚糖降解菌与发酵物料进一步混拌均匀，在50~70℃下继续发酵2~3天，直至物料基本腐熟；

C、复配：待物料的温度降至30~50℃时，将按配方比例称量的功能菌与物料混拌均匀后，再发酵1~2天即可。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述咖啡渣有机肥的制备采用三段式变温接菌法，充分利用了咖啡渣这类生物质原料腐熟期堆体温度在前后阶段较低，中阶段较高的变化特点，辅以不同的控温手段，严格控制物料的发酵条件。在不同的发酵期接种具有不同生理生化特性和降解功能的腐熟菌，以实现咖啡渣主要化学组份的定向降解。

2、在物料发酵的前期，即发酵开始的第1~2天内使物料的温度维持在20~30℃，有利于提高曲霉属、青霉属微生物对咖啡渣中生物碱的降解活性。原料组份中的糖类优选在此阶段加入，是因为物料发酵前期其降解程度有限，由物料自身分解而供给的糖类难以满足微生物生长的需要，补充适量的糖能有效促进微生物的扩繁，使其能在较短的时间内实现生物碱的充分降解，有效缩短了堆肥时间。

3、在物料发酵的中期，即发酵开始的第3~5天内物料的温度需维持在30~50℃，此阶段加入的木霉属高聚糖降解菌能够较快地对物料中的纤维素、半纤维素类高聚糖进行降解。在倒堆或通风的同时配以加湿处理，进一步提高物料的含水率至75~85%，更有利于木霉菌孢子的萌发。同时，在较高的发酵温度下，纤维素、半纤维素类高聚糖降解产生酸性副产物，能够促进物料pH值的降低，这反过来促进了高聚糖降解菌对物料的充分降解，加快了腐熟的速度。

4、发酵中期是物料中高聚糖类尤其纤维素、半纤维素的主要降解阶段，本发明所述制备法在此阶段优选接种的木霉属真菌与发酵前期优选接种的青霉属真菌具有较好的协同作用，相较于其它菌种的组合，能在更短的时间内达到产酶高峰，有效提高降解速率，缩短堆肥时间。

5、本发明所述制备法在发酵的中期还优选接种了枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌这类能产生复合酶的多功能降解菌，这些菌体合成的淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶能够降解咖啡渣中的粗纤维、淀粉和蛋白质，合成的脂肪酶能够分解咖啡渣中的油脂。同时，这些菌体在生长过程中产生的枯草菌素、短杆菌肽等活性物质对物料中的致病菌还有明显的抑制作用，使有机肥的质量更加稳定。

6、在物料发酵的后期，即发酵开始的第5~8天内物料的温度会进一步升高至50~70℃，较高的发酵温度一方面有利于杀灭物料中的致病菌，另一方面也有利于物料的进一步分解。此时接入的芽孢杆菌属、小单孢菌属低聚糖降解菌是能在较高的温度范围内仍保持良好活性的微生物，物料前期分解产生的葡萄糖、乳糖等也为这些菌种的扩繁提供了充足的养分，有利于物料的进一步腐熟。

7、随着物料发酵的不断进行，堆体温度不断升高，发酵产生的酸性副产物使发酵环境的pH值进一步下降。本发明所述制备法在发酵后期优选接种了凝结芽孢杆菌对糖类进行深度降解，由于凝结芽孢杆菌对于高温和强酸性环境均具有较高的耐受性，其发酵活性几乎不受影响，从而进一步保证了物料稳定而快速的腐熟。

8、本发明所述制备法优选在物料基本腐熟后，进一步接种适量的功能菌于肥堆中，所述功能菌能够利用腐熟菌分解物料产生的丰富糖类作为碳源，和腐熟过程中分解的微量元素进行生长，避免过早接种产生的营养竞争。而腐熟菌也可以利用固氮菌所固定的氮作为氮源，利用解钾菌、解磷菌转化的微量元素进行繁殖，腐熟菌和功能菌的协同作用能使物料中的有机质进一步分解完全。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明的保护范围。

本发明所述的咖啡渣有机肥包括重量百分比4~8%的腐熟菌、3~6%的功能菌，0~5%的糖，其余为咖啡渣。

所述腐熟菌包括重量百分比1~2%的生物碱降解菌、1~2%的高聚糖降解菌、1~2%的低聚糖降解菌和1~2%的油脂降解菌。

所述生物碱降解菌为曲霉属、青霉属、和假单胞菌属中的任一种或几种。

所述生物碱降解菌为青霉属中的任一种或几种。

所述高聚糖降解菌为木霉属、根霉属、芽孢杆菌属中的任一种或几种。

所述高聚糖降解菌为木霉属中的任一种或几种。

所述低聚糖降解菌为芽孢杆菌属、乳杆菌属、小单孢菌属中的任一种或几种。

所述低聚糖降解菌为芽孢杆菌属中的凝结芽孢杆菌。

所述油脂降解菌为假丝酵母菌属、芽孢杆菌属中的任一种或几种。

所述油脂降解菌为芽孢杆菌属中的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌。

所述功能菌为固氮菌、解钾菌、解磷菌中的任一种或几种。

所述固氮菌为固氮醋酸杆菌属、固氮菌属、氮单孢子菌属中的任一种或几种。

所述解钾菌、解磷菌为芽孢杆菌属、假单胞菌属、链霉菌属中的任一种或几种。

所述糖为葡萄糖、蔗糖、果糖中的任一种或几种。

本发明所述的咖啡渣有机肥的制备方法，包括备料、发酵、复配工序，具体包括：

所述发酵步骤，当物料温度超过既定温度范围时要进行降温处理。

所述降温处理为倒堆、通风、加湿中的任一种或几种。

所述降温处理是在发酵开始的第1~2天内倒堆和/或通风。

所述降温处理是在发酵开始的第3~5天内倒堆和/或通风，同时配以加湿处理。

所述加湿处理的加湿量为使肥堆的含水率达到75~85%。

所述降温处理是在发酵开始的第5~8天内倒堆。

所述复配步骤中物料温度的降低可采用自然降温，也可采用降温处理。

所述降温处理为倒堆和/或通风。

对发酵得到的腐熟物料进行蛋白水解度、腐植酸等指标的检验，结果如下：

C/N比的值为16，蛋白水解度为92%，水溶性氨基酸含量为24%，腐植酸为58%，有机质为70%，有效活菌总数为5×10⁸个/g。

实施例1

原料配方：1%的点青霉菌（Penicillium notatum）、1%的绿色木霉菌（Trichoderma viride）、1%的凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）、1%的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、1%的固氮醋酸杆菌（Acetobacter diazotrophicus）、2%的扭脱芽孢杆菌（Bacillus extorquens）、5%的葡萄糖、其余为咖啡渣。

制备工艺

A、备料：将待发酵的咖啡渣含水率调整至65%，混合均匀后待接种。

B、发酵：首先，将按配方比例称量的点青霉菌与葡萄糖、咖啡渣混拌均匀，在20~30℃下发酵2天，然后，将按配方比例称量的绿色木霉菌、枯草芽孢杆菌与发酵物料进一步混拌均匀，在30~50℃下发酵3天，接着，将按配方比例称量的凝结芽孢杆菌与发酵物料进一步混拌均匀，在50~70℃下继续发酵3天，直至物料基本腐熟。

发酵开始的第1~2天内，当物料温度超过25℃时要及时倒堆、通风，使物料降温。

发酵开始的第3~5天内，当物料温度超过45℃时要及时倒堆、通风、加湿，使物料降温，同时含水率升高至75%。

发酵开始的第5~8天内，当物料温度超过70℃时要及时倒堆，使物料发酵均匀，同时降温。

C、复配：待物料的温度降至30~50℃时，将按配方比例称量的固氮醋酸杆菌、扭脱芽孢杆菌与物料混拌均匀后，再发酵1天即可。

实施例2

原料配方：2%的黄青霉菌（Penicillium chrysogenum）、2%的康氏木霉菌（Trichoderma koningi）、2%的棘孢小单孢菌（Micromonospora echinospora）、2%的地衣芽孢杆菌（Bacillus lincheniformis）、2%的褐球固氮菌（Azotobacter chroococcum）、4%的胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilginosns）、2%的蔗糖、其余为咖啡渣。

制备工艺：

A、备料：将待发酵的咖啡渣含水率调整至75%，混合均匀后待接种；

B、发酵：首先，将按配方比例称量的黄青霉菌与蔗糖、咖啡渣混拌均匀，在20~30℃下发酵1天，然后，将按配方比例称量的康氏木霉菌、地衣芽孢杆菌与发酵物料进一步混拌均匀，在30~50℃下发酵2天，接着，将按配方比例称量的棘孢小单孢菌与发酵物料进一步混拌均匀，在50~70℃下继续发酵2天，直至物料基本腐熟；

发酵开始的第1~2天内，当物料温度超过25℃时要及时倒堆，使物料降温。

发酵开始的第3~5天内，当物料温度超过45℃时要及时通风、加湿，使物料降温，同时含水率升高至85%。

C、复配：待物料的温度降至30~50℃时，将按配方比例称量的褐球固氮菌、胶质芽孢杆菌与物料混拌均匀后，再发酵2天即可。

实施例3

原料配方：1.5%的灰黄青霉菌（Penicillium griseofulvum）、1.5%的康氏木霉菌（Trichoderma koningi）、1.5%的德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）、1.5%的地衣芽孢杆菌（Bacillus lincheniformis）、1.5%的敏捷氮单胞菌（Azomonas agilis）、2.5%的环状芽孢杆菌（Bacillus circulans）、1%的果糖、其余为咖啡渣。

制备工艺：

A、备料：将待发酵的咖啡渣含水率调整至70%，混合均匀后待接种；

B、发酵：首先，将按配方比例称量的灰黄青霉菌与果糖、咖啡渣混拌均匀，在20~30℃下发酵1.5天，然后，将按配方比例称量的康氏木霉菌、地衣芽孢杆菌与发酵物料进一步混拌均匀，在30~50℃下发酵2.5天，接着，将按配方比例称量的德氏乳杆菌与发酵物料进一步混拌均匀，在50~70℃下继续发酵2.5天，直至物料基本腐熟；

发酵开始的第1~2天内，当物料温度超过25℃时要及时通风，使物料降温。

发酵开始的第3~5天内，当物料温度超过45℃时要及时倒堆、加湿，使物料降温，同时含水率升高至80%。

C、复配：待物料的温度降至30~50℃时，将按配方比例称量的敏捷氮单胞菌、环状芽孢杆菌与物料混拌均匀后，再发酵1.5天即可。

Claims

1. 一种咖啡渣有机肥，其特征在于包括重量百分数4~8%的腐熟菌、3~6%的功能菌、0~5%的糖，其余为咖啡渣；所述腐熟菌包括重量百分数1~2%的生物碱降解菌、1~2%的高聚糖降解菌、1~2%的低聚糖降解菌和1~2%的油脂降解菌；所述生物碱降解菌为青霉属中的一种或几种；所述高聚糖降解菌为木霉属中的一种或几种；所述低聚糖降解菌为芽孢杆菌属、乳杆菌属、小单孢菌属中的任一种或几种；所述油脂降解菌为假丝酵母菌属、芽孢杆菌属中的任一种或几种；所述功能菌为固氮菌、解钾菌、解磷菌中的任一种或几种；其制备方法包括备料、发酵、复配工序，具体包括：

2. 如权利要求1所述的咖啡渣有机肥，其特征在于所述发酵步骤，当物料温度超过既定温度范围时要进行降温处理。

3. 如权利要求2所述的咖啡渣有机肥，其特征在于所述降温处理为倒堆、通风、加湿中的任一种或几种。

4. 如权利要求3所述的咖啡渣有机肥，其特征在于所述降温处理是在发酵开始的第1~2天内倒堆和/或通风。

5. 如权利要求3所述的咖啡渣有机肥，其特征在于所述降温处理是在发酵开始的第3~5天内倒堆和/或通风，同时配以加湿处理。

6. 如权利要求5所述的咖啡渣有机肥，其特征在于所述加湿处理的加湿量为使肥堆的含水率达到75~85%。