CN107047932A - 一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，包括以下步骤：(1)调质熟化；(2)菌种活化；(3)接种菌种；(4)酶解发酵；(5)出料和筛分包装；(6)厌氧后熟；本发明还涉及一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产装置。该发酵工艺简单，对养殖废弃物处理效率高，成本低，适宜大规模固体发酵养殖废弃物；利用该生产装置可快速降温，而且可将大体积物料进行破碎，混合更加均匀，无死角。

Description

一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺。
背景技术
我国是一个养殖业生产和消费大国，畜禽饲养总量和畜禽产品总产量均位于世界前列。近些年来，我国养殖业为老百姓提供了质量可靠、品种丰富、数量充足的动物食品，在国民经济发展中的地位日益提升，经济和社会效益日益显著。然而，在近几年，我国食品安全事件、病死动物畜禽屠宰废弃物处理不当，严重威胁人民群众的生命健康与安全，给我国农牧业的健康可持续发展带来了严峻的挑战。采用发酵方法降解病死动物尸体、屠宰下脚料、畜禽粪便等农牧废弃物生产微生物培养基，作为生物肥料、饲料原料等，有效提高废弃物的利用率，解决以往废弃物等因清运不及时发生的腐败变质而造成的环境污染和经济损失问题。但是目前的发酵方法处理效率低，且成本高，不适宜大规模固体发酵生产；而且现有的发酵设备在使用过程中存在一些问题，例如发酵物料高温灭菌后需要迅速降温，然后加入菌种进行发酵，但是现有的发酵设备一般通过夹套通入冷水进行降温，导致物料降温速度慢，延长了发酵时间；进入行发酵设备内的物料体积较大时，进入发酵设备后无法破碎，导致混合不均匀，有些物料会粘附在发酵设备的内壁上，最终影响发酵产物的质量，导致养殖废弃物利用率低；针对上述问题有必要建立一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，同时针对该工艺有必要开发一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种处理效率高，且成本低，适宜大规模固体发酵养殖废弃物用于生产微生物培养基的生产工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，包括以下步骤：
(1)调质熟化：将养殖废弃物投入生产装置中，搅拌混匀，将生产装置升温至65-75℃，保温25-45min进行灭菌处理，待养殖废弃物灭菌结束后，将生产装置降温至30℃-40℃，按照养殖废弃物重量20-40％的比例向生产装置内投入辅料，充分搅拌得到混合均匀的发酵物料；
(2)菌种活化：将动物源性废弃物专用菌或植物源性废弃物专用菌:糖:温水按1-3:2-5:50-56的质量比投入活化罐，设置保温温度为30-36℃，连续搅拌活化1-2h；
(3)接种菌种：将步骤(2)活化好的菌液按照养殖废弃物重量0.2-0.4％的比例喷入生产装置内，充分搅拌；
(4)酶解发酵：按照1-3转/min的搅拌速度连续搅拌发酵物料，控制发酵温度为32-35℃，同时每2h通风一次，通风时间为15-30min，经过6-24h发酵得到无害化产物；
(5)出料和筛分包装：待生产装置内物料无臭味或呈现酸香味，出料，将无害化产物混合，经滚筒筛分后，采用塑料袋密封包装；
(6)厌氧后熟：将密封包装的产品堆码于20-30℃以上库房内，厌氧发酵后熟24-48小时，至物料呈酸甜酒香味，无异臭，即为发酵成熟的微生物培养基。
作为一种改进的技术方案，步骤(3)中的动物源性废弃物专用菌为粪肠球菌、酿酒酵母菌、地衣芽孢杆菌和复合酶制剂按照3-4:1-2:2-4:1的质量比得到的复配混合物；其中所述复合酶制剂为脂肪酶、蛋白酶、角蛋白酶按照1-3:1-2:1-3的质量比得到的复配混合物。
作为一种改进的技术方案，步骤(3)中的植物源性废弃物专用菌为米曲霉、绿色木霉、酿酒酵母菌、枯草芽孢杆菌、植物乳酸菌、复合酶制剂按照0.5-1:0.5-1:1-2:2-3:1-2:1的质量比得到的复配混合物；其中所述复合酶制剂为蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、木聚糖酶、植酸酶按照质量比2-4:2-5:5-7:1-3:1-3:3-5的比例得到的复配混合物。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明利用养殖废弃物为发酵底物，经过高温灭菌，辅以花生壳、麸皮或锯末，在合适的碳氮比、适宜温度、pH值和含水量等条件下，经过动物源性废弃物专用菌或植物源性废物物专用菌分解发酵得到的无害化产物，然后再经过厌氧后熟发酵得到微生物培养基，采用这一生产工艺有效实现了养殖废物物的资源化利用，而且处理效率高。
本发明的另一个目的是：针对现有技术的不足，提供一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产装置，利用该生产装置可使物料迅速降温，而且可将体积较大物料进行破碎，使物料混合更加均匀。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产装置，包括壳体，所述壳体上方设有养殖废弃物进料口，所述壳体的底部设有发酵产物出料口，所述壳体内部设有与所述壳体相适配的套筒，所述套筒的筒壁上均匀设有孔，所述套筒与所述壳体之间形成降温室，所述降温室通过冷风管道连通冷风箱。
作为一种改进的技术方案，所述冷风箱外侧设有风机，所述冷风箱内设有蒸发器，所述蒸发器通过管道连通冷却泵。
作为一种改进的技术方案，所述降温室的两侧和底部分别设有降温口，
作为一种改进的技术方案，所述套筒的底部上方设有加热罩，所述加热罩内设有电加热管，所述电加热管电连接控制器。
作为一种改进的技术方案，所述壳体内还设有搅拌装置，所述搅拌装置包括位于壳体上侧的电机和减速机，所述电机和减速机传动连接中轴，所述中轴通过中轴套连有与中轴垂直的第一横轴、第二横轴、第三横轴和第四横轴，所述第一横轴和第二横轴通过搅拌轴套分别连有与中轴具有夹角的第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第三横轴和第四横轴通过搅拌轴套分别连有与中轴平行的第三搅拌轴和第四搅拌轴，所述第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴上分别设有螺旋桨叶，且所述螺旋桨叶上设有破碎刀片。
作为一种改进的技术方案，所述中轴的末端设有刮料臂，所述刮料臂为深入发酵物料内部的两根刮料杆，所述两根刮料杆之间设有一根横杆，所述刮料杆和横杆上分别设有破碎刀片。
作为一种改进的技术方案，所述壳体外部设有夹套，所述夹套的一侧设有热或冷介质进口，另一侧设有冷或热介质出口。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
(1)当养殖废弃物灭菌结束后，对物料进行降温时，利用冷却泵将冷却水沿管道输送至蒸发器，利用风机将蒸发器蒸发的冷空气沿着降温管道从降温室两侧的降温口和底部的降温口进入降温室，实现对物料迅速降温，与传统的夹套降温方式相比，降温速度更快；
(2)利用本发明中的生产装置，通过第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴可实现对发酵设备内的养殖废弃物充分搅拌，而且通过螺旋桨叶上的破碎刀片可以对体积较大的发酵物料进行破碎，保证发酵物料混合更充分、搅拌更彻底、无死角；
(3)利用两个刮料杆和两个刮料杆之间的横杆，可实现对发酵物料的进一步混合，避免物料粘附在发酵设备的内壁上而且通过刮料杆及横杆上的破碎刀可进一步对体积较大的物料进行破碎，保证物料混合更加均匀；
(4)通过控制器启动加热罩内的电加热管工作，实现对发酵物料的内部加热，可使物料迅速升温，缩短了发酵时间和灭菌时间；
(5)本发明中生产装置对养殖废弃物进行处理时，可自动搅拌、自动加热、自动降温，一键式开启关闭进出料口，超温自动报警，无需专人看管，省时省力，降低使用成本。
附图说明
图1为本发明一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产装置的结构示意图；
图2为本图1中搅拌装置的结构示意图；
其中，1-壳体，2-养殖废弃物进料口，3-发酵产物出料口，4-夹套，40-冷或热介质进口，41-冷或热介质出口，5-电机，6-减速机，7-中轴，8-中轴套，9-第一横轴，10-第二横轴，11-第三横轴，12-第四横轴，13-搅拌轴套，14-第一搅拌轴，15-第二搅拌轴，16-第三搅拌轴，17-第四搅拌轴，18-螺旋桨叶，19-加热罩，20-电加热管，21-刮料杆，22-横杆，23-破碎刀片，24-套筒，25-冷风管道，26-冷风箱，27-风机，28-蒸发器，29-管道，30-冷却泵，31-降温口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将养殖废弃物(动物尸体)投入到生产装置中，利用夹套加热方式将生产装置升温至72℃进行灭菌，灭菌结束后按照动物尸体重量35％的比例加入麸皮，所投入的上述物料的总体积不超过生产装置体积的70％，启动搅拌装置，经过第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴的充分搅拌，得到混合均匀的发酵物料；
(2)将动物源性废弃物专用菌:糖:温水按2:3:50的质量比投入活化罐，设置保温温度为30-36℃，连续搅拌活化1-2h；其中动物源性废弃物专用菌为粪肠球菌、酿酒酵母菌、地衣芽孢杆菌和复合酶制剂按照3:2:4:1的质量比得到的复配混合物；其中复合酶制剂为脂肪酶、蛋白酶、角蛋白酶按照3:2:2的质量比得到的复配混合物。
(3)利用冷风箱将冷风输送至生产装置内，进行加温，当生产装置降温至30-35℃，将步骤(2)活化好的菌液按照养殖废弃物重量0.3％的比例喷入生产装置内，充分搅拌；
(4)按照1-3转/min的搅拌速度连续搅拌发酵物料，控制发酵温度为35℃，同时每2h通过供风装置通风一次，通风时间为30min，经过24h发酵得到无害化产物；
(5)出料和筛分包装：待生产装置内物料无臭味或呈现酸香味，出料，将无害化产物混合，经滚筒筛分后，采用塑料袋密封包装；
(6)厌氧后熟：将密封包装的产品堆码于20-30℃以上库房内，厌氧发酵后熟24-48小时，至物料呈酸甜酒香味，无异臭，即为发酵成熟的微生物培养基。
实施例2
一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将养殖废弃物(鸡鸭粪便)投入到生产装置中，利用夹套加热方式将生产装置升温至75℃进行灭菌，灭菌结束后按照鸡鸭粪便重量40％的比例加入花生壳，所投入的上述物料的总体积不超过生产装置体积的70％，启动搅拌装置，经过第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴的充分搅拌，得到混合均匀的发酵物料；
(2)将植物源性废弃物专用菌:糖:温水按3:5:52的质量比投入活化罐，设置保温温度为36℃，连续搅拌活化1-2h；其中植物源性废弃物专用菌为为米曲霉、绿色木霉、酿酒酵母菌、枯草芽孢杆菌、植物乳酸菌、复合酶制剂按照1:1:2:3:2:1的质量比得到的复配混合物；其中复合酶制剂为蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、木聚糖酶、植酸酶按照质量比3:2:7:2:3:5的比例得到的复配混合物；
(3)利用冷风箱将冷风输送至生产装置内，进行加温，当生产装置降温至30-35℃，将步骤(2)活化好的菌液按照养殖废弃物重量0.4％的比例喷入生产装置内，充分搅拌；
(4)按照1-3转/min的搅拌速度连续搅拌发酵物料，控制发酵温度为35℃，同时每2h通风一次，通风时间为30min，经过24h发酵得到无害化产物；
(5)出料和筛分包装：待生产装置内物料无臭味或呈现酸香味，出料，将无害化产物混合，经滚筒筛分后，采用塑料袋密封包装；
(6)厌氧后熟：将密封包装的产品堆码于20-30℃以上库房内，厌氧发酵后熟24-48小时，至物料呈酸甜酒香味，无异臭，即为发酵成熟的微生物培养基。
实施例3
一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产装置，如图1所示，包括壳体1，壳体1上方设有养殖废弃物进料口2，壳体1的底部设有发酵产物出料口3，壳体1内部设有与壳体1相适配的套筒24，套筒24的筒壁上均匀设有微孔，套筒4与壳体1之间形成降温室，降温室的两侧和底部风别设有降温口31,降温室通过冷风管道25连通冷风箱26；冷风箱26外侧设有风机27，冷风箱26内设有蒸发器28，蒸发器28通过管道29连通冷却泵30；
在实际应用中，利用夹套将生产装置升温完成对发酵物料的高温灭菌，然后利用冷却泵将冷却水压入蒸发器，利用风机将蒸发器蒸发的冷气输送至降温室内，冷气穿过套筒筒壁上的微孔，实现对发酵物料迅速降温，当温度降温至发酵适宜温度时，加入发酵菌种，启动搅拌装置，通风供气进行发酵。
作为一种改进，套筒24的底部上方设有加热罩19，加热罩19内设有电加热管20，电加热管20电连接控制器。在实际应用中，启动加热罩内的电加热管，可实现对发酵物料内部加热，进而对发酵物料进行高温灭菌。
作为一种改进，如图2所示，壳体1内还设有搅拌装置，搅拌装置包括位于壳体1上侧的电机5和减速机6，电机5和减速机6传动连接中轴7，中轴7通过中轴套8连有与中轴7垂直的第一横轴9、第二横轴10、第三横轴11和第四横轴12，第一横轴9和第二横轴10通过搅拌轴套13分别连有与中轴7具有夹角的第一搅拌轴14和第二搅拌轴15，第三横轴11和第四横轴12通过搅拌轴套13分别连有与中轴7平行的第三搅拌轴16和第四搅拌轴17，第一搅拌轴14、第二搅拌轴15、第三搅拌轴16和第四搅拌轴17上分别设有螺旋桨叶18，且螺旋桨叶18上设有破碎刀片23。在实际应用中，电机驱动第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴旋转，实现对物料的混合搅拌，而且利用螺旋桨叶的破碎刀片实现对大体积发酵物料的破碎。
作为一种改进，中轴7的末端设有刮料臂，刮料臂为深入发酵物料内部的两根刮料杆21，两根刮料杆21之间设有一根横杆22，刮料杆21和横杆22上分别设有破碎刀片23。在实际应用中，电机驱动中轴旋转带动刮料杆旋转，刮料杆和横杆防止物料粘附在发酵设备内壁，同时利用刮料杆和横杆上的破碎刀还可将大体积发酵物料进行破碎。
作为一种改进，壳体1外部设有夹套4，夹套的一侧设有热或冷介质进口40，另一侧设有冷或热介质出口41。在灭菌阶段，将热介质输送至夹套内，对发酵物料进行升温；在发酵阶段，将冷介质输送至夹套内，对发酵物料进行降温。
本专利不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)调质熟化：将养殖废弃物投入生产装置中，搅拌混匀，将生产装置升温至65-75℃，保温25-45min进行灭菌处理，待养殖废弃物灭菌结束后，将生产装置降温至30℃-40℃，按照养殖废弃物重量20-40％的比例向生产装置内投入辅料，开启搅拌装置充分搅拌得到混合均匀的发酵物料；
(2)菌种活化：将动物源性废弃物专用菌或植物源性废弃物专用菌:糖:温水按1-3:2-5:50-56的质量比混合进行活化，设置保温温度为30-36℃，连续搅拌活化1-2h；
(3)接种菌种：将步骤(2)活化好的菌液按照养殖废弃物重量0.2-0.4％的比例喷入生产设备内，充分搅拌；
(4)酶解发酵：按照1-3转/min的搅拌速度连续搅拌发酵物料，控制发酵温度为32-35℃，同时每2h通风一次，通风时间为15-30min，经过6-24h发酵得到无害化产物；
(5)出料和筛分包装：待生产装置内物料无臭味或呈现酸香味，出料，将无害化产物混合，经滚筒筛分后，采用塑料袋密封包装；
(6)厌氧后熟：将密封包装的产品堆码于20-30℃以上库房内，厌氧发酵后熟24-48小时，至物料呈酸甜酒香味，无异臭，即为发酵成熟的微生物培养基。
2.根据权利要求1所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于：步骤(2)中的动物源性废弃物专用菌为粪肠球菌、酿酒酵母菌、地衣芽孢杆菌和复合酶制剂按照3-4:1-2:2-4:1的质量比得到的复配混合物；其中所述复合酶制剂为脂肪酶、蛋白酶、角蛋白酶按照1-3:1-2:1-3的质量比得到的复配混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于：步骤(2)中的植物源性废弃物专用菌为米曲霉、绿色木霉、酿酒酵母菌、枯草芽孢杆菌、植物乳酸菌、复合酶制剂按照0.5-1:0.5-1:1-2:2-3:1-2:1的质量比得到的复配混合物；其中所述复合酶制剂为蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、木聚糖酶、植酸酶按照质量比2-4:2-5:5-7:1-3:1-3:3-5的比例得到的复配混合物。
4.根据权利要求1所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于：所述生产装置包括壳体，所述壳体上方设有养殖废弃物进料口，所述壳体的底部设有发酵产物出料口，所述壳体内部设有与所述壳体相适配的套筒，所述套筒的筒壁上均匀设有微孔，所述套筒与所述壳体之间形成降温室，所述降温室通过冷风管道连通冷风箱。
5.根据权利要求4所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于：所述冷风箱外侧设有风机，所述冷风箱内设有蒸发器，所述蒸发器通过管道连通冷却泵。
6.根据权利要求4所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于：所述降温室的两侧和底部分别设有降温口。
7.根据权利要求4所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于：所述套筒的底部上方设有加热罩，所述加热罩内设有电加热管，所述电加热管电连接控制器。
8.根据权利要求4所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于：所述壳体内还设有搅拌装置，所述搅拌装置包括位于壳体上侧的电机和减速机，所述电机和减速机传动连接中轴，所述中轴通过中轴套连有与中轴垂直的第一横轴、第二横轴、第三横轴和第四横轴，所述第一横轴和第二横轴通过搅拌轴套分别连有与中轴具有夹角的第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第三横轴和第四横轴通过搅拌轴套分别连有与中轴平行的第三搅拌轴和第四搅拌轴，所述第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴上分别设有螺旋桨叶，且所述螺旋桨叶上设有破碎刀片。
9.根据权利要求8所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于：所述中轴的末端设有刮料臂，所述刮料臂为倾斜设置的部的两根刮料杆，所述两根刮料杆之间具有一定夹角并在下端设有一根横杆，所述横杆上设有若干刮料齿，所述刮料杆和横杆上分别设有破碎刀片。
10.根据权利要求4所述的一种利用养殖废弃物生产微生物培养基的生产工艺，其特征在于:所述壳体外部设有夹套，所述夹套的一侧设有热或冷介质进口，另一侧设有冷或热介质出口。
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