CN104195182A - 一种厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法 - Google Patents

一种厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法，以微藻为青贮添加物质，提高了青贮性能和原料产气率。本发明得到的青贮的草本能源植物适用于厌氧发酵中，尤其适用于制备生物燃气。

Description

一种厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法
技术领域：
本发明涉及生物技术能源领域，具体涉及一种厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法。
背景技术：
草本能源植物由于具有生物质量高和环境友好等特点，逐渐受到重视。在利用草本能源植物制备生物燃气的过程中，在全年或在所需的时期内为生产沼气提供所需的原料使得草本能源植物的储藏成为必须。此外，在适宜草本能源植物生长季节相对较短的地区，原料的季节性供应提高对草本能源植物储藏的需要。
通常草本能源植物中含有的非结构性碳水化合物，在不适宜的储藏条件下易损失，造成草本能源植物霉烂变质，质量下降。据统计调制草过程中总损失占收获量的32％～54％，其中雨淋损失为5％～10％，呼吸损失为10％～15％，凋落损失为13％～20％。由此可见，收获后的鲜草在干燥和贮藏过程中质量和数量的损失是很大的，且这种损失从鲜草收获就开始发生了，并一直延续到终端应用。因此，如何让收获到应用这一过程鲜草的损失降到最低，对于推广草本能源植物的应用尤为重要。近年来，青贮可有效保存青绿植物中的营养成分、且可消灭害虫和杂草，成为首选的保存方法。一般适宜青贮的含水量为65％-75％，水分过高或过低都会影响青贮品质。现有低水分青贮时将刈割后的原料经风干，使腐生菌、酪酸菌及乳酸菌等处于生理干燥状态，限制其生长繁殖，实现在青贮过程中微生物发酵弱、蛋白质不被分解，有机酸形成量少，扩大了原料的适用范围，但其对未经风干、而原料含水量较低的原料并不适宜。
为提高青贮的品质，可加入青贮添加剂。根据青贮添加剂作用效果，可将其分为5类(见表1)：1)发酵促进型添加剂；2)发酵抑制型添加剂；3)好氧性变质抑制剂；4)营养型添加剂；5)吸收剂。
表1 目前常用的青贮添加剂
发明内容：
本发明的目的是提供一种厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法，以微藻为青贮添加物质，包括以下步骤：
a、将刈割后草本能源植物粉碎后与微藻混合得到混合物，所述微藻添加量为草本能源植物湿重的2％～6％；
b、将步骤a得到的混合物密封青贮，室温下放置15d或以上，得到用于厌氧发酵制备生物燃气用的青贮草本能源植物。
步骤a中所述将刈割后草本能源植物粉碎后与微藻混合，混合方法优选为：根据草本能源植物的总量，将粉碎后的草本能源植物等分，每份的质量控制在1-2吨或以下；微藻也等分，分成与草本能源植物相同的份数，然后先铺一层草本能源植物，然后在其上面喷洒一层微藻，并完全混合，上层再铺一层草本能源植物，然后在其上面喷洒一层微藻，并完全混合，直至将所有草本能源植物和微藻完全混合。
所述草本能源植物选自柳枝稷、荻、芒草中的一种或两种以上。
所述草本能源植物含水量在55％-60％之间。
所述草本能源植物粉碎至1-2cm长为优选。
所述的微藻选自绿藻门小球藻(Chlorella sp.)中的一种或者两种以上。
所述的微藻的总固体含量在10-15％之间。
微藻细胞中含有蛋白质、脂类、藻多糖、β-胡萝卜素、多种无机元素(如Cu，Fe，Se，Mn，Zn等)等高价值的营养成分，本发明以微藻为青贮添加剂，提高了青贮性能和原料产气率。本发明得到的青贮的草本能源植物适用于厌氧发酵中，尤其适用于制备生物燃气。
附图说明：
图1是本发明的流程图。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：用2％微藻青贮芒草
将刈割后芒草人工切成1-2cm长，芒草的总固体含量为41％(总固体含量代表的是固体成分占总质量(水+固体质量)的质量百分比)，含水量为59％，微藻的总固体含量为13.48％，按芒草湿重的2％加入微藻，将两种物料完全混合后，放入到青贮袋中，抽真空后室温放置15d，取出并分析测量青贮后原料的理化性质，pH值为4.96，得到用于厌氧发酵制备生物燃气用的芒草。将青贮后的物料取出，采用现有工艺(参见文献1.张光义，李望良，张聚伟等，固态厌氧发酵生产沼气技术基础研发与工程应用进展，高校化学工程学报，2014，28(1)：1-14；2.何永梅，王艳锦，肖烈等，木质纤维原料厌氧发酵工艺研究进展，可再生能源，2009,27(5)：55-60)进行厌氧发酵制备生物燃气。厌氧发酵时按菌种与原料的挥发性固体物质质量比为1:1加入，菌种的挥发性固体浓度为1.039％，35℃恒温发酵，发酵共进行14d，芒草挥发性固体(VS)产甲烷量为110mL/g。
实施例2：用4％微藻青贮芒草
参考实施例1，不同之处在于采用用4％微藻代替2％微藻。抽真空后室温放置15d，取出并分析测量青贮后原料的理化性质，pH值为4.60，将青贮后的物料取出，进行厌氧发酵制备生物燃气，芒草挥发性固体(VS)产甲烷量为111mL/g。
实施例3：用6％微藻青贮芒草
参考实施例1，不同之处在于采用用6％微藻代替2％微藻。抽真空后室温放置15d，取出并分析测量青贮后原料的理化性质，pH值为4.39，将青贮后的物料取出，进行厌氧发酵制备生物燃气，芒草挥发性固体(VS)产甲烷量为114mL/g。
实施例4：用4％微藻青贮荻
参考实施例1，不同之处在于采用荻代替芒草，荻的总固体含量为45％(质量分数)，含水量为55％，添加4％微藻，抽真空后室温放置15d，取出并分析测量青贮后原料的理化性质，pH值为4.47，将青贮后的物料取出，进行厌氧发酵制备生物燃气，荻挥发性固体(VS)产甲烷量为113mL/g。
对比例1：未添加微藻青贮芒草：
参考实施例1，不同之处在于不添加微藻，直接将刈割后芒草人工切成1-2cm，放入到青贮袋中，抽真空后室温放置15d，取出并分析测量青贮后原料的理化性质，pH值为5.39，将青贮后的物料取出，进行厌氧发酵制备生物燃气，芒草挥发性固体(VS)产甲烷量为101mL/g。
对比上述实施例得到的青贮物料厌氧发酵的性能，结果表示添加微藻提高了青贮性能和原料产气率。特别是添加6％微藻后青贮原料的pH可降至4.39，容积产甲烷率最高为114mL/g，比未添加微藻的产甲烷率提高13％。

Claims (5)

1.一种厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法，其特征在于，以微藻为青贮添加物质，包括以下步骤：
a、将刈割后草本能源植物粉碎后与微藻混合得到混合物，所述微藻添加量为草本能源植物湿重的2％～6％；
b、将步骤a得到的混合物密封青贮，室温下放置15d或以上，得到用于厌氧发酵制备生物燃气用的青贮草本能源植物。
2.根据权利要求1所述的厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法，其特征在于，步骤a中所述将刈割后草本能源植物粉碎后与微藻混合，混合方法为：将粉碎后的草本能源植物等分，每份的质量控制在1-2吨或以下；微藻也等分，分成与草本能源植物相同的份数，然后先铺一层草本能源植物，然后在其上面喷洒一层微藻，并完全混合，上层再铺一层草本能源植物，然后在其上面喷洒一层微藻，并完全混合，直至将所有草本能源植物和微藻完全混合。
3.根据权利要求1或2所述的厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法，其特征在于，所述草本能源植物选自柳枝稷、荻、芒草中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1或2所述的厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法，其特征在于，所述草本能源植物粉碎至1-2cm长。
5.根据权利要求1或2所述的厌氧发酵制备生物燃气用的草本能源植物的青贮方法，其特征在于，微藻选自绿藻门小球藻中的一种或者两种以上。
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