CN105344693B - 一种动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，其中包括设备检查，菌种扩繁制备，无害化处理，发酵结束，出料。其中在固相双动态酶解发酵装置的搅拌铲上增设刀片，并且增设了充氧抽氧装置，采用罐体式结构，其结构紧凑、布局合理，保温保湿效果好、翻堆均匀，制造、运行成本低。其处理方法先进，酶解发酵效果好，本发明工艺能够实现常温(37度)发酵，发酵时间短，与当前的高温生物降解技术相比，可大大节约时间成本和能源消耗。

Description

一种动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺

技术领域

本发明涉及一种动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，属于发酵技术领域。

背景技术

病死的家畜、家禽多数是因患了某种传染病而死亡的。其中有一些是人畜共患的传染病，如炭疽、结核、狂犬病等，并且动物死亡之后，体内的沙门氏菌、大肠杆菌、变形杆菌等就会大量繁殖并迅速散播到畜禽的肌肉里，有的细菌还能产生肠毒素，死亡畜禽的肉或被其污染过的食物、饮用水等如被人使用，就会发生食物中毒。有些禽畜可能因食用被污染。

病死动物尸体处理不当会造成严重的环境污染。目前主要的处理方法是焚烧法、掩埋法、化制法和堆肥发酵法。采用焚烧方式处理，处理过程中会产生大量灰尘、一氧化碳、氮氧化合物、硫化物等污染物，对环境产生重大的影响；采用深埋方式处理，需要耗用大量土地资源，必须深埋在距地表1.5米以下，达不到无害化处理的效果，尸体腐烂后渗入地下会对地下水资源造成严重的污染，有些病毒与细菌在土壤里可以长期存在，像链球菌病、猪瘟、猪蓝耳病、猪丹毒等，是严重的二次污染隐患；采用化制法，虽然可以全部杀灭病毒和细菌，但处理过程中采用高温高压，存在一定危险性，且能耗极高，处理物转移运输均存在一定的泄漏污染可能；采用堆肥发酵法处理，需占用一定场地，处理周期较长，且不适于因重大动物疫病及人畜共患病死亡的动物尸体和相关动物产品的处理。由于这些处理方法处理。

中国专利2013201876183公开了一种《有机肥原料发酵翻堆装置》，采用电机、链条驱动的翻轮一边行走一边翻动物料，达到翻堆的目的。其翻轮带有辐射状连接的翻板，随着翻轮的转动，翻板将物料挑起翻动到另一侧。这种翻堆装置代替人工翻堆作业，具有劳动强度低、效率高的特点。但同时，其体积庞大、翻轮结构复杂、设计不合理，翻板受力大，容易折断或者从翻轮上脱落，物料翻动不彻底。另外，现有翻堆设置大都在开放式的料池或者料仓中作业，很难达到保温和保湿的要求。并且功能单一，不能同时进行自动控温、定时搅拌、自动充氧和抽氧等操作。

申请号为201410145761.6的中国方法专利公开了一种“病死动物尸体及有机废弃物无害化处理方法”，具体公开了将包括病死动物尸体及有机废弃物的待处理物料收集后，与包括木屑、谷壳在内的有机质辅料混合，而后补充水分至含水量达50-60％；向处理罐中投放复合微生物制剂；采用微生物降解，病死动物尸体及各类有机废弃物等主要成分可于24小时内完全降解，加工成为可利用的有机肥。申请人按照这种方法进行处理后发现其仍然存在不完全降解的问题，并且有机肥中的有效成分含量达不到要求。

发明内容

本发明针对目前的问题，提供一种动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，可以有效的对病死动物进行无害化处理。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

一种动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，采用固相双动态酶解发酵装置处理动物源性有机废弃物，其中所述固相双动态酶解发酵装置包括壳体和安装在壳体内的搅拌轴，所述搅拌轴与驱动电机传动连接，搅拌轴上设置有搅拌铲，所述壳体的上端设置有端盖、下端设有底板，所述搅拌轴通过轴承安装在壳体的底板上，所述搅拌轴包括中轴、通过轴承套装在中轴上的轴套，所述轴套的两端与中轴之间设置有上压盖和下压盖，中轴的顶端固定连接有上圆盘，所述搅拌铲包括圆柱状的铲柄、固定连接在铲柄下端的平板状的铲头和安装在铲柄上的刀片，所述铲柄的上端固定连接在上圆盘上，所述壳体下端设有充氧抽氧装置，所述充氧抽氧装置包括设置在壳体下端的高压漩涡气泵、控制阀门，以及由此延伸至壳体内部的充氧管路和抽氧管路，所述控制阀门包括抽氧阀门A1，抽氧阀门A2，充氧阀门B1，充氧阀门B2。所述壳体为圆柱状夹层水套结构，壳体的下端设有出料口；所述端盖包括锥状的连接环、设置在连接环上端的盖板，所述盖板上铰接有可开合的仓门。

所述的搅拌铲数量为3个，所述的每个铲柄安装的刀片数量为2～8个。

所述处理工艺为：

A、设备检查：打开电源，检测设备指示灯、水箱水位是否正常，关闭出料口，开启自动加热，将温度控制设定为37℃；

B、菌种扩繁制备：打开仓门，开启手动搅拌，依次投入物料总量重量百分比10％-15％的麸皮或稻壳粉、0.1％-0.3％动物源性废弃物专用菌，充分搅拌均匀，再逐步加水搅拌均匀，控制物料水分在40-60％左右，即轻握物料，以指缝有水，但不滴下为宜，关闭仓门，开启定时自动搅拌与自动充氧，即每2-3小时搅拌10分钟，培养6～12小时，至略有酸甜味时即可；

C、无害化处理：菌种扩繁结束，打开仓门，开启手动搅拌，投入病死动物不得超过75％，加入物料总量8％-12％的锯末或秸秆粉并继续混合均匀后，密闭并搅拌均匀后，开启定时自动搅拌与自动充氧，即每2-3小时搅拌10分钟；发酵过程中投适量的锯末或秸秆粉，调节罐内物料含水率保持在40-55％左右；

D、发酵结束：开启仓门，观察病死动物处理效果，如仅剩少量骨头、羽毛，即可停止发酵；

F、出料：发酵结束，可将罐内物料全部灭活后一次性出料，以后发酵重新配制菌种扩繁培养基；也可留存适量活性复合多肽培养物，与后续待处理的病害动物一起重新投入罐中混合发酵，可大大提高后续待处理物料的发酵效率。

优选地，发酵时间距最后一次投料时间间隔不得少于24小时，视情况可适当延长发酵时间或加菌催化。

优选地，罐内物料投入量不得超过罐体的70％，以免影响好氧发酵效率或因超负荷运行导致电机损烧。

优选地，小动物可直接投料处理，大动物应预碎处理，以免超负荷运行损烧电机。

优选地，所述动物源性废弃物专用菌组成及配比为粪肠球菌∶酿酒酵母∶枯草芽孢杆菌∶沸石粉＝3～4∶1～2∶2～4∶1。

所述发酵后的产物用于皮毛动物及水产养殖原料，包括：

A、出料筛分：发酵结束，出料，筛分出残余物；

B、包装：用厌氧袋密封包装或干燥后包装，用作皮毛动物及水产养殖原料。

所述发酵后的产物用于功能性微生物培养，包括：

A、灭活降温：发酵结束，开启手动加热，设定温度100℃，开启手动搅拌，灭活1-2小时后出料，灭活完毕，开启夹套冷却水循环降温；

B、接种培养：降温至40℃以下，根据所培养微生物工艺要求接种，设定培养温度、搅拌方式、搅拌频率、是否充氧，进行功能性微生物培养。

所述发酵后的产物用于昆虫蛋白原料生产，包括：

A、出料包装：无害化处理结束，出料，用简易编织袋包装回收；

B、昆虫卵接种：根据培养工厂条件，将无害化处理回收的培养基接种昆虫卵并混合均匀，装入浅盘或大型恒温培养室；

C、昆虫培养：根据培养昆虫品种的工艺要求设置适宜温度、湿度、时间，进行昆虫培养；

D、灭活/出料：培养结束，应采用低温灭活，并根据终端产物要求进行干燥后筛分，或鲜料筛分，将虫体密封包装，得昆虫蛋白粉昆虫鲜体，作为高品质蛋白原料或用于水产与家禽养殖，剩余培养基作为高品质有机肥，或经灭活后用于水产养殖。

所述动物源性有机物为小型病死畜禽、屠宰下脚料、死胎胎衣、孵化残雏、废弃水产、过期肉制品和壳类。

发酵机运行期间应保持夹层有水，避免加热管干烧损坏设备。

发酵期间避免频繁开启投料口，以免污染。

发酵16小时左右，病死动物充分分解后，水分会逐渐增大，应添加适量锯末/秸秆粉混合均匀，调节水分至40％左右。以后应根据罐内物料含水量及后续病死动物投入量，随时添加锯末/秸秆粉覆盖表层并调节水分

本发明的有益效果是：

1.本发明的设备可自动控温、定时搅拌、自动充氧和抽氧、可使物料中微生物在厌氧发酵和好氧发酵及其代谢产物的酶解活动中保持一种动态均衡状态，操作简便。

2.在搅拌铲上安装有刀片，可以提高搅拌速度，减少搅拌的时间，减少能耗，并且物料搅拌的更加细致。

3.本发明工艺能够实现常温(37度)发酵，发酵时间短，与当前的高温生物降解技术相比，可大大节约时间成本和能源消耗；目前高温生物降解后的产物只能做有机肥，而本工艺处理后的产物可进行多用途的开发和利用：可作为皮毛动物及水产养殖的饲料原料使用，极大降低饲料成本，提升皮毛动物皮毛质量，水产动物生长速度；可作为功能性微生物的纯化培养基使用；还可作为昆虫蛋白培养基。

附图说明

图1为本发明的固相双动态酶解发酵装置结构示意图。

图2是本发明一个实施例的立体图。

图3是搅拌轴的结构示意图。

图4是搅拌铲安装在搅拌轴上的结构示意图。

图5是充氧抽氧装置的一个结构示意图。

图6是充氧抽氧装置的另一个结构示意图。

图7是本发明刀片结构示意图。

其中，1-壳体，2-搅拌轴，3-搅拌铲，4-端盖，5-驱动电机，6-底板，21-中轴，22-轴套，23-上压盖，24-下压盖，25-圆盘，26-高压漩涡气泵，27-充氧管路，28-抽氧管路，29-抽氧阀门A1，30-抽氧阀门A2，31-充氧阀门B1，32-充氧阀门B2，301-铲柄，302-铲头，303-刀片，41-连接环，42-盖板，44-仓门，11-出料口。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。如果没有特殊说明，本发明所采用的设备或化学用品均可从市场上买到。

本发明实施例1

如图1、图2所示，固相双动态酶解发酵装置包括壳体1和安装在壳体1内的搅拌轴2，所述搅拌轴2与驱动电机5传动连接，搅拌轴上设置有搅拌铲3，所述壳体1的上端设置有端盖4、下端设有底板6，所述搅拌轴2通过轴承安装在壳体1的底板6上，如图3、图4所示，所述搅拌轴2包括中轴21、通过轴承套装在中轴21上的轴套22，所述轴套22的两端与中轴21之间设置有上压盖23和下压盖24，中轴21的顶端固定连接有上圆盘25，所述搅拌铲3包括圆柱状的铲柄301、固定连接在铲柄下端的平板状的铲头302和安装在铲柄上的刀片303(图7)，所述铲柄301的上端固定连接在上圆盘25上，如图5、图6所示，所述壳体1下端设有充氧抽氧装置，所述充氧抽氧装置包括设置在壳体1下端的高压漩涡气泵26、控制阀门，以及由此延伸至壳体1内部的充氧管路27和抽氧管路28，所述控制阀门包括抽氧阀门A1 29，抽氧阀门A2 30，充氧阀门B1 31，充氧阀门B2 32。

所述壳体1为圆柱状夹层水套结构，壳体1的下端设有出料口11；所述端盖4包括锥状的连接环41、设置在连接环41上端的盖板42，所述盖板42上铰接有可开合的仓门44。

本发明的一个实施例的工作原理：

打开电源，检测设备指示灯、水箱水位是否正常，关闭设备的出料口11，开启加热，将温度控制设定为37℃；打开仓门44，开启驱动电机5，驱动电机5带动安装在壳体1内的搅拌轴2转动，搅拌轴2上的搅拌铲3包括铲柄301、铲头302和刀片303开始转动，将待发酵物料投入壳体1内，连续搅拌，使物料充分混合，打碎。然后关闭抽氧阀门A1 29，抽氧阀门A2 30，开启充氧阀门B1 31，充氧阀门B2 32，驱动电机5开启的同时，高压漩涡气泵26工作，此时氧气由充氧管路27进入罐内，以满足微生物好氧发酵的要求；工作一段时间后，开启抽氧阀门A1 29，抽氧阀门A2 30，关闭充氧阀门B1 31，充氧阀门B2 32，驱动电机5工作的同时，高压漩涡气泵26工作，罐内氧气由罐内抽氧管路28被抽到大气中，造成机器内缺氧，满足微生物厌氧发酵的要求。

本发明实施例2

病死鸡发酵：

菌种扩繁：打开仓门，开启手动搅拌，依次投入物料总量的15％的基质稻壳粉、重量百分比0.1％动物源性废弃物专用菌，充分搅拌均匀，再逐步加水搅拌均匀，控制物料水分在40％左右，即轻握物料，以指缝有水，但不滴下为宜，关闭仓门，开启定时自动搅拌与自动充氧，即每2小时搅拌10分钟，培养6～12小时，至略有酸甜味时即可；

无害化处理：菌种扩繁结束，打开仓门，开启手动搅拌，投入物料总量75％的病死鸡，加入物料总量的9.9％锯末并继续混合均匀后，密闭并搅拌均匀后，开启定时自动搅拌与自动充氧，即每2小时搅拌10分钟；发酵过程中投适量的锯末或秸秆粉，调节罐内物料含水率保持在40％左右；

发酵结束：开启仓门，观察病死动物处理效果，如仅剩少量骨头、羽毛，即可停止发酵；

本发明实施例3

病死猪发酵：

菌种扩繁：打开仓门，开启手动搅拌，依次投入物料总量的15％的稻壳粉、重量百分比0.1％动物源性废弃物专用菌，充分搅拌均匀，再逐步加水搅拌均匀，控制物料水分在40％左右，即轻握物料，以指缝有水，但不滴下为宜，关闭仓门，开启定时自动搅拌与自动充氧，即每2小时搅拌10分钟，培养6～12小时，至略有酸甜味时即可；

病死猪预碎处理：通过预碎装置将病死猪进行预碎；

无害化处理：菌种扩繁结束，打开仓门，开启手动搅拌，投入预碎好的物料总量75％的病死猪，加入物料总量的9.9％锯末或秸秆粉并继续混合均匀后，密闭并搅拌均匀后，开启定时自动搅拌与自动充氧，即每2小时搅拌10分钟；发酵过程中投适量的锯末或秸秆粉，调节罐内物料含水率保持在40％左右；

发酵结束：开启仓门，观察病死动物处理效果，如仅剩少量骨头、猪皮和猪毛，即可停止发酵；

本发明实施例4

鸭肠发酵：按投料总量的15％加入麸皮，再加0.1％发酵专用菌，同时开启自动加热，设定加热温度为37℃，搅拌均匀后投入75％新鲜鸭肠，待鸭肠与辅料混合均匀后根据发酵物的水分加入9.9％左右麸皮以调节水分，发酵所需水分为50％±5，后封闭发酵罐，设定自动搅拌为每2小时自动搅拌10分钟，发酵24小时候即可出料，用厌氧袋封装，贮存阴凉处。

对实施例2-4物料发酵前后检测分析得出：经发酵后，未检测到大肠杆菌和沙门氏菌，所得到的发酵产物的有益微生物、有益次生代谢物都得到了显著的提高，而采用CN201410145761.6的方法发酵相同的底物，结果显示虽然其有益微生物、有益次生代谢物含量相对于发酵前得到了提高，但是相对于本申请的发酵方法，其含量的提高程度显著地低于本申请，且仍然能检测到大肠杆菌和沙门氏菌，说明采用本申请的发酵装置和方法可以大幅度提高发酵产物质量。

所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，其特征在于，采用固相双动态酶解发酵装置处理动物源性有机废弃物，其中所述固相双动态酶解发酵装置包括壳体(1)和安装在壳体(1)内的搅拌轴(2)，所述搅拌轴与驱动电机(5)传动连接，搅拌轴上设置有搅拌铲(3)，所述壳体(1)的上端设置有端盖(4)、下端设有底板(6)，其特征在于：所述搅拌轴(2)通过轴承安装在壳体(1)的底板(6)上，所述搅拌轴(2)包括中轴(21)、通过轴承套装在中轴(21)上的轴套(22)，所述轴套(22)的两端与中轴(21)之间设置有上压盖(23)和下压盖(24)，中轴(21)的顶端固定连接有上圆盘(25)，所述搅拌铲(3)包括圆柱状的铲柄(301)、固定连接在铲柄下端的平板状的铲头(302)和安装在铲柄上的刀片(303)，所述铲柄(301)的上端固定连接在上圆盘(25)上，所述壳体(1)下端设有充氧抽氧装置，所述充氧抽氧装置包括设置在壳体(1)下端的高压漩涡气泵(26)、控制阀门，以及由此延伸至壳体(1)内部的充氧管路(27)和抽氧管路(28)，所述控制阀门包括抽氧阀门A1(29)，抽氧阀门A2(30)，充氧阀门B1(31)，充氧阀门B2(32)，所述壳体(1)为圆柱状夹层水套结构，壳体(1)的下端设有出料口(11)；所述端盖(4)包括锥状的连接环(41)、设置在连接环(41)上端的盖板(42)，所述盖板(42)上铰接有可开合的仓门(44)；处理工艺为：A、设备检查：打开电源，检测设备指示灯、水箱水位是否正常，关闭出料口，开启自动加热，将温度控制设定为37℃；B、菌种扩繁制备：打开仓门，开启手动搅拌，依次投入物料总量重量百分比10％-15％的麸皮或稻壳粉、0.1％-0.3％动物源性废弃物专用菌，充分搅拌均匀，再逐步加水搅拌均匀，控制物料水分在40-60％，即轻握物料，以指缝有水，但不滴下为宜，关闭仓门，开启定时自动搅拌与自动充氧，即每2-3小时搅拌10分钟，培养6～12小时，至略有酸甜味时即可；C、无害化处理：菌种扩繁结束，打开仓门，开启手动搅拌，投入病死动物不得超过75％，加入物料总量8％-12％的锯末或秸秆粉并继续混合均匀后，密闭并搅拌均匀后，开启定时自动搅拌与自动充氧，即每2-3小时搅拌10分钟；发酵过程中投适量的锯末或秸秆粉，调节罐内物料含水率保持在40-55％；D、发酵结束：开启仓门，观察病死动物处理效果，如仅剩少量骨头、羽毛，即可停止发酵；E、出料：发酵结束，将罐内物料全部灭活后一次性出料，以后发酵重新配制菌种扩繁培养基；也可留存适量活性复合多肽培养物，与后续待处理的病害动物一起重新投入罐中混合发酵，大大提高后续待处理物料的发酵效率。

2.根据权利要求1所述的动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，其特征在于：所述的搅拌铲(3)数量为3个，所述的每个铲柄(301)安装的刀片(303)数量为2～8个。

3.利用权利要求1～2任一项所述的动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，其特征在于：发酵时间距最后一次投料时间间隔不得少于24小时，视情况适当延长发酵时间或加菌催化。

4.根据权利要求3所述的动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，其特征在于，罐内物料投入量不得超过罐体的70％，以免影响好氧发酵效率或因超负荷运行导致电机损烧。

5.根据权利要求4所述的动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，其特征在于，小动物直接投料处理，大动物应预碎处理，以免超负荷运行损烧电机。

6.根据权利要求5所述的动物源性有机物固相双动态酶解发酵工艺，其特征在于，所述专用菌组成和质量配比为粪肠球菌∶酿酒酵母∶枯草芽孢杆菌∶沸石粉＝3～4∶1～2∶2～4∶1。