CN105801189A - 一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法 - Google Patents

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CN105801189A CN201610184295.1A CN201610184295A CN105801189A CN 105801189 A CN105801189 A CN 105801189A CN 201610184295 A CN201610184295 A CN 201610184295A CN 105801189 A CN105801189 A CN 105801189A
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Abstract

本发明涉及生物有机肥生产技术领域，特别涉及一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法。该利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法包括如下步骤：(1)绿色木霉种子液制备；(2)固态发酵，以木糖渣和酱油渣为底物，接种制得的绿色木霉种子液，准备堆肥；(3)堆肥，维持堆温70℃以上7‑10天；(4)后发酵，接种复合功能微生物菌剂发酵得发酵产物；5)后处理，将发酵产物含水量降至小于30％，粉碎、包装，即得。该方法生产成本低、环境友好、资源利用率高，制得的生物有机肥堆温高、腐熟彻底、功能菌数高，肥效好，能明显提升作物产量，改善作物品质。

Description

一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法
(一)技术领域
本发明涉及生物有机肥生产技术领域，特别涉及一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法。
(二)背景技术
木糖渣是以玉米芯等为原料生产木糖醇后产生的固体废弃物。我国是世界第一大木糖醇生产国，木糖醇年产能约13万吨，实际产量约7万吨。按照目前生产工艺，生产一吨木糖醇产生的湿木糖渣约为25吨左右，我国一年木糖渣的产量约为175万吨，目前我国大部分木糖渣都未得到妥善处理，占用大量场地的同时还会对环境带来一定的污染。因此，若能充分利用木糖渣中的有效物质，开发出木糖渣资源化利用技术，获取高附加值微生物肥料，将大大降低环境风险，带来一定的经济效益，大大提高企业积极性，对整个木糖醇产业的清洁生产和可持续发展提供良好的出路，对提高企业经济价值和社会效益也具有重大意义。
木糖渣碳氮比较高，氮素含量较低不利于微生物的生长，此外，木糖渣中纤维素和木质素含量较高，一般微生物较难降解。因此，单纯利用木糖渣生产有机肥往往存在堆温较低、腐熟不彻底等问题，生产出的有机肥很难满足植物对于氮素的需求，往往要补充尿素等含氮化肥，这是目前木糖渣发酵有机肥存在的普遍问题。
现有技术中，尚未有以木糖渣为主要原料生产有机肥的报道，人们往往只将木糖渣作为辅料添加，处理量很小，如专利CN103274861A、CN103265379A。以木糖渣为主料申请的专利仅有两篇，分别为CN101759476A和CN 105110849A，其中，CN101759476A中并未对发酵添加的菌种做出说明，而CN 105110849A中添加的枯草芽孢杆菌并不能很好的降解木质素和纤维素。此外，在有机肥发酵生产过程中，添加的菌种在堆肥高温段往往很难存活，导致产品中功能菌种的含量达不到国家标准。
酱油渣是酱油生产的下脚料，富含粗蛋白、粗纤维、粗脂肪和其它营养物质。我国是酱油生产大国，目前年产量已达500万吨，占世界年总产量的60％以上。随着酱油工业的迅速发展，对酱油废渣的处理已日益成为酱油生产企业迫切需要解决的难题。据报道，一个年产5000吨的酱油厂可产湿酱油渣1500吨。酱油渣中富含蛋白质等营养物质，如不及时处理极易腐坏变质，造成严重的环境污染和资源浪费。目前，国内对酱油渣主要通过干燥后生产饲料，然而其过程能耗大，经济价值甚低，酱油渣的处理成了大部分酱油生产厂家迫切解决的问题。
(三)发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，该方法采用木塘渣和酱油渣为主料，制得的生物有机肥堆温高、腐熟彻底、功能菌数高、肥效好，能明显提升作物产量、改善作物品质，解决了现有技术中存在的问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，包括如下操作步骤：
(1)绿色木霉种子液制备：制备马铃薯培养基，向马铃薯培养基中接种绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13，培养得绿色木霉种子液，备用；
(2)固态发酵：将木糖渣和酱油渣晾晒晾干，按木糖渣：酱油渣＝70-90：10-30的干基重量比混合，混合过程中加入占木塘渣和酱油渣总重量1％-2％的步骤(1)制备的绿色木霉种子液，搅拌均匀得混合物A，然后加水将混合物A中水分含量调节至总物料重量的50％-65％，得混合物B，开始堆肥；
(3)堆肥：混合物B的堆温自然升高，当温度升至70℃以上，每天翻堆1-3次，维持70℃以上温度7-10天，进入堆肥后期；
(4)后发酵：当堆肥后期的混合物B水分含量降至40％-45％，堆温降至45℃以下时，加入占混合物B重量1％-2％的复合功能微生物菌剂，混合均匀后发酵扩繁24-72h，得发酵产物；
(5)后处理：将步骤(4)的发酵产物通风干燥至含水量小于30％，粉碎、包装，即得。
步骤(1)所述绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13是由中国科学院环境生物技术重点实验室从富含腐殖质的土壤中分离，于2013年10月18日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No.8363，保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101。
步骤(4)复合功能微生物菌剂为多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大类芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的两种或两种以上的菌剂复配物。
所述复合功能微生物菌剂中各菌剂按等质量比混合。
步骤(1)接种浓度为106-107个孢子/mL马铃薯培养基。
该利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，还可包括如下操作步骤：
(1)绿色木霉种子液制备：制备马铃薯培养基，向马铃薯培养基中接种绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13，培养得绿色木霉种子液，备用；
(2)固态发酵：将木糖渣和酱油渣晾晒，按木糖渣：酱油渣：烟末或海带末＝70-90：5-25：5的重量比混合，混合过程中加入占上述干基总重量1％-2％的步骤(1)制备的绿色木霉种子液，搅拌均匀得混合物C，然后加水将混合物C中水分重量含量调节至总物料重量的50％-65％，得混合物D，开始堆肥；
(3)堆肥：混合物D的堆温自然升高，当温度升至70℃以上，每天翻堆1-3次，维持70℃以上温度7-10天，进入堆肥后期；
(4)后发酵：当堆肥后期的混合物D水分含量降至40％-45％，堆温降至45℃以下时，加入占混合物D重量1％-2％的复合功能微生物菌剂，混合均匀后发酵扩繁24-72h，得发酵产物；
(5)后处理：将步骤(4)的发酵产物通风干燥至含水量小于30％，粉碎、包装，即得。
上述复合功能微生物菌剂的制备：在无菌操作台中，将多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大类芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌分别在LB固态培养基中接种、活化培养10-36h，挑取单菌落接种在LB液态培养基中制取各菌种的液态种子液，然后在生产发酵罐中发酵扩繁，发酵罐培养温度为25℃～35℃，培养24h后即得上述各种芽孢杆菌的菌液，利用稀释平板法测定菌液中的菌含量，以保证菌数达标。
将上述芽孢杆菌菌液的两种或多种按等质量比混合制得复合功能微生物菌剂。
LB固态培养基为胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和琼脂按质量百分比10：5：10：15：960制得；
LB液态培养基为胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和无菌水按质量百分比10：5：10：15：960制得；
生产发酵培养基为碳酸氢铵、氯化镁、糖蜜、硫酸亚铁、磷酸二氢钾和无菌水按质量百分比30：5：30：10：4：2000制得；
LB液态培养基和生产发酵培养基的pH均调节至6.5-7.5。
(5)后处理：将步骤(4)的发酵产物通风干燥至含水量小于30％，粉碎、包装，即得。
本发明的有益效果是：
1、本发明方法在腐熟前将木糖渣和酱油渣按一定重量比混合，通过酱油渣给木糖渣提供氮源，很好的解决了木糖渣自身碳氮高不利于微生物发酵、堆肥温度较低、腐熟不彻底等问题，同时也保证了酱油渣资源的再次利用，解决了酱油渣的浪费和污染问题。
2、采用高效降解木质纤维素的绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13作为主要腐熟菌种，木霉菌可分泌纤维素酶、半纤维素酶和几丁质酶，能有效利用各种生物质，绿色木霉的引入则解决了木糖渣降解不彻底的问题。此外，绿色木霉还是一种重要的生防菌，可以通过代谢几丁质酶、蛋白酶等多种胞外酶，强烈水解植物病原真菌的细胞壁，从而杀灭病原菌；通过降解真菌细胞壁释放出诱导剂，激发植物自身的防御反应，具有防治真菌病害的能力；代谢产生戊酮、辛酮、萜类、氨基酸衍生物、木霉菌素、绿木霉素、抗菌肽等抗菌素类物质，抑制病原菌的生长；产生植物防御反应的激发子，诱导植物抗病性等，保证了生产的生物有机肥对作物具有良好的抗病和增产效果，能明显提升作物品质。
3、本发明方法采用木塘渣、酱油渣等为主料，以绿色木霉(Trichodermaviride)EBL13为主要生产菌，整个工艺的生产成本低，环境友好，生产的生物有机肥产品能明显改善土壤环境质量、提高作物产量、防治多种植物真菌病害。本发明方法为高效处理木糖醇和酱油生产过程中产生的大量有机废弃物提供了有效的处理方法。
(四)具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1：
该利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，包括如下步骤：
(1)绿色木霉种子液制备：将马铃薯培养基于115℃-126℃灭菌15-30min，冷却后接种绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13菌种，接种浓度106个孢子/mL培养基，于20℃-25℃，摇瓶120转/min培养24h，得绿色木霉种子液，备用；
(2)固态发酵：木糖渣和酱油渣经晾晒后，按木糖渣：酱油渣＝70：30的干基重量比混合，混合过程中加入总干基重量1％的步骤(1)制备的的绿色木霉种子液，搅拌均匀得混合物A，然后加水将混合物A中水分含量调节至总物料重量的50％，得混合物B，开始堆肥；
(3)堆肥：混合物B的堆温自然升高到60℃以上，当温度升至70℃以上后，每天至少翻堆1次，维持70℃以上温度7天，期间通过自然堆放、翻堆或通风方式使水分不断降低，逐渐进入堆肥后期；
(4)后发酵：当堆肥后期的混合物B水分含量降至40％，堆温降至45℃以下时，加入1％的复合功能微生物菌剂，混合均匀后发酵扩繁24h，得发酵产物；
上述复合功能微生物菌剂的制备：在无菌操作台中，将多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大类芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌分别在LB固态培养基中接种、活化培养10-36h，挑取单菌落接种在LB液态培养基中制取各菌种的液态种子液，然后在生产发酵罐中发酵扩繁，发酵罐培养温度为25℃-35℃，培养24h后即得上述各种芽孢杆菌的菌液，利用稀释平板法测定菌液中的菌含量，以保证菌数达标。
其中，LB固态培养基为胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和琼脂按质量百分比10：5：10：15：960制得；
LB液态培养基为胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和无菌水按质量百分比10：5：10：15：960制得；
生产发酵培养基为碳酸氢铵、氯化镁、糖蜜、硫酸亚铁、磷酸二氢钾和无菌水按质量百分比30：5：30：10：4：2000制得；
LB液态培养基和生产发酵培养基的pH均调节至6.5-7.5。
将上述多粘类芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的菌液按等质量比混合制得上述所用的复合功能微生物菌剂。
(5)后处理：将步骤(4)的发酵产物通风干燥至含水量小于30％，粉碎、包装，即得。
实施例2：
该利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，包括如下步骤：
(1)绿色木霉种子液制备：将马铃薯培养基于115℃-126℃灭菌15-30min，冷却后接种绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13菌种，接种浓度107个孢子/mL培养基，于25℃-35℃，摇瓶200转/min培养48h，得绿色木霉种子液，备用；
(2)固态发酵：木糖渣和酱油渣经晾晒后，按木糖渣：酱油渣＝90：10的干基重量比混合，混合过程中加入上述干基总重量的2％的步骤(1)制备绿色木霉种子液，搅拌均匀得混合物A，然后加水将混合物A中水分含量调节至总物料重量的65％，得混合物B，开始堆肥；
(3)堆肥：混合物B的堆温自然升高到60℃以上，当温度升至70℃以上后，每天至少翻堆3次，维持70℃以上温度10天，期间通过自然堆放、翻堆或通风方式使水分不断降低，逐渐进入堆肥后期；
(4)后发酵：当堆肥后期的混合物B水分含量降至45％，堆温降至45℃以下时，加入2％的复合功能微生物菌剂，混合均匀后发酵扩繁72h，得发酵产物；
上述复合功能微生物菌剂的制备：在无菌操作台中，将多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大类芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌分别在LB固态培养基中接种、活化培养10-36h，挑取单菌落接种在LB液态培养基中制取各菌种的液态种子液，然后在生产发酵罐中发酵扩繁，发酵罐培养温度为25℃-35℃，培养24h后即得上述各种芽孢杆菌的菌液，利用稀释平板法测定菌液中的菌含量，以保证菌数达标。
其中，LB固态培养基为胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和琼脂按质量百分比10：5：10：15：960制得；
LB液态培养基为胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和无菌水按质量百分比10：5：10：15：960制得；
生产发酵培养基为碳酸氢铵、氯化镁、糖蜜、硫酸亚铁、磷酸二氢钾和无菌水按质量百分比30：5：30：10：4：2000制得；
LB液态培养基和生产发酵培养基的pH均调节至6.5-7.5。
将上述巨大类芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌菌液按等质量比混合制得上述复合功能微生物菌剂。
(5)后处理：将步骤(4)的发酵产物通风干燥至含水量小于30％，粉碎、包装，即得。
实施例3：
该利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，包括如下步骤：
(1)绿色木霉种子液制备：将马铃薯培养基于115℃-126℃灭菌15-30min，冷却后接种绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13菌种，接种浓度106个孢子/mL培养基，于25℃，摇瓶150转/min培养36h，得绿色木霉种子液，备用；
(2)固态发酵：木糖渣和酱油渣经晾晒后，按木糖渣：酱油渣＝80：20的干基重量比混合，混合过程中加入上述干基中重量1.5％的步骤(1)制备的绿色木霉种子液，搅拌均匀得混合物A，然后加水将混合物A中水分含量调节至总物料重量的60％，得混合物B，开始堆肥；
(3)堆肥：混合物B的堆温自然升高到60℃以上，当温度升至70℃以上后，每天至少翻堆2次，维持70℃以上温度8天，期间通过自然堆放、翻堆或通风方式使水分不断降低，逐渐进入堆肥后期；
(4)后发酵：当堆肥后期的混合物B水分含量降至45％，堆温降至45℃以下时，加入1.5％的复合功能微生物菌剂，混合均匀后发酵扩繁36h，得发酵产物；
上述复合功能微生物菌剂的制备：在无菌操作台中，将多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大类芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌分别在LB固态培养基中接种、活化培养10-36h，挑取单菌落接种在LB液态培养基中制取各菌种的液态种子液，然后在生产发酵罐中发酵扩繁，发酵罐培养温度为25℃-35℃，培养24h后即得上述各种芽孢杆菌的菌液，利用稀释平板法测定菌液中的菌含量，以保证菌数达标。
其中，LB固态培养基为胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和琼脂按质量百分比10：5：10：15：960制得；
LB液态培养基为胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和无菌水按质量百分比10：5：10：15：960制得；
生产发酵培养基为碳酸氢铵、氯化镁、糖蜜、硫酸亚铁、磷酸二氢钾和无菌水按质量百分比30：5：30：10：4：2000制得；
LB液态培养基和生产发酵培养基的pH均调节至6.5-7.5。
将上述巨大类芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌菌液按等质量比混合制得上述复合功能微生物菌剂。
(5)后处理：将步骤(4)的发酵产物通风干燥至含水量小于30％，粉碎、包装，即得。
实施例4
如实施例1-3的利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，所不同的是，步骤(2)发酵底物还包括烟末，所述木糖渣：酱油渣：烟末按70：25：5的重量比混合。
实施例5
如实施例4的利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，所不同的是，所述木糖渣：酱油渣：烟末按90：5：5的重量比混合。
实施例6
如实施例4的利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，所不同的是，所述木糖渣：酱油渣：烟末按80：15：5的重量比混合。
实施例7
如实施例4-6所述的利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，所不同的是，所述烟末用海带末替代。
将采用本发明实施例方法制得的生物有机肥应用于蔬菜生产，具体试验及结论如下：
采用蔬菜大棚小区实验，设置12个条件完全相同的实验小区，每个小区60m2，种植小白菜。在小白菜幼苗期，保留3个不施肥小区；3个小区按照50kg/亩的施肥量将本发明绿色木霉生物有机肥作为底肥施入；3个小区按照50kg/亩的施肥量将木糖渣和酱油渣的混合物作为底肥施入；3个小区施入与生物有机肥相同氮量的尿素作为底肥；各小区相同的灌溉和管理方式。小白菜生长5周后调查产量和品质，结论为：施用本发明方法制得的生物有机肥的处理组小白菜产量最高，比施用等碳量尿素的处理组的小白菜产量增加15％，比未施用肥料的处理组高30％，比施用未发酵的有机物料组高35％，而施用尿素组比有机肥处理组的硝酸盐和亚硝酸盐分别高出75％和2倍左右，表明利用本发明方法生产的生物有机肥肥效好，能明显提升作物产量，改善作物品质。

Claims (10)

1.一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：包括如下操作步骤：
(1)绿色木霉种子液制备：制备马铃薯培养基，向马铃薯培养基中接种绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13，培养得绿色木霉种子液，备用；
(2)固态发酵：将木糖渣和酱油渣晾晒晾干，按木糖渣：酱油渣＝70-90：10-30的干基重量比混合，混合过程中加入占木塘渣和酱油渣总重量1％-2％的步骤(1)的绿色木霉种子液，搅拌均匀得混合物A，然后加水将混合物A中水分含量调节至总物料重量的50％-65％，得混合物B，开始堆肥；
(3)堆肥：混合物B的堆温自然升高，当温度升至70℃以上，每天翻堆1-3次，维持70℃以上温度7-10天，进入堆肥后期；
(4)后发酵：当堆肥后期的混合物B水分含量降至40％-45％，堆温降至45℃以下时，加入占混合物B重量1％-2％的复合功能微生物菌剂，混合均匀后发酵扩繁24-72h，得发酵产物；
(5)后处理：将步骤(4)的发酵产物通风干燥至含水量小于30％，粉碎、包装，即得。
2.根据权利要求1所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：步骤(1)中绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13于2013年10月18日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No.8363。
3.根据权利要求1所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：步骤(4)复合功能微生物菌剂为多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大类芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的两种或两种以上的菌剂复配物。
4.根据权利要求3所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：所述复合功能微生物菌剂中各菌剂按等质量比混合。
5.根据权利要求1所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：步骤(1)接种浓度为106-107个孢子/mL马铃薯培养基。
6.根据权利要求1所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：包括如下操作步骤：
(1)绿色木霉种子液制备：制备马铃薯培养基，向马铃薯培养基中接种绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13，培养得绿色木霉种子液，备用；
(2)固态发酵：将木糖渣和酱油渣晾晒，按木糖渣：酱油渣：烟末或海带末＝70-90：5-25：5的重量比混合，混合过程中加入占上述干基总重量1％-2％的步骤(1)的绿色木霉种子液，搅拌均匀得混合物C，然后加水将混合物C中水分重量含量调节至总物料重量的50％-65％，得混合物D，开始堆肥；
(3)堆肥：混合物D的堆温自然升高，当温度升至70℃以上，每天翻堆1-3次，维持70℃以上温度7-10天，进入堆肥后期；
(4)后发酵：当堆肥后期的混合物D水分含量降至40％-45％，堆温降至45℃以下时，加入占混合物D重量1％-2％的复合功能微生物菌剂，混合均匀后发酵扩繁24-72h，得发酵产物；
(5)后处理：将步骤(4)的发酵产物通风干燥至含水量小于30％，粉碎、包装，即得。
7.根据权利要求6所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：步骤(1)中绿色木霉(Trichoderma viride)EBL13于2013年10月18日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No.8363。
8.根据权利要求6所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：步骤(4)复合功能微生物菌剂为多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大类芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的两种或两种以上的菌剂复配物。
9.根据权利要求8所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：所述复合功能微生物菌剂中各菌剂按等质量比混合。
10.根据权利要求6所述的一种利用木糖渣和酱油渣资源化生产生物有机肥的方法，其特征是：步骤(1)接种浓度为106-107个孢子/mL马铃薯培养基。
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