CN114126416A - 使用有机废物的改进方法和产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改良的黑蛉幼虫饲养方法,包括以下步骤:a.处理有机废物以尽量减少分解形成经处理的有机废物的速度;b.将处理过的有机废物喂给黑士兵蝇幼虫,其中所用的有机废物量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过两天。
Description
技术领域
本申请涉及延长有机废物(例如食物垃圾)可用作昆虫、动物和鱼类的食物的时间的回收方法和产品。
背景技术
各种类型的有机废物材料,例如食物垃圾,目前以各种方式处理,包括移至垃圾填埋场、焚烧和处理以用作用作生物燃料成分的原材料。当在垃圾填埋场处理时,有机废物分解产生难闻的气味、细菌繁殖和温室气体甲烷。气味和细菌要求垃圾填埋场员工采取健康预防措施,例如使用呼吸器和穿著专门的衣服和配饰。有机废物分解产生的甲烷气体比二氧化碳具有更强大的温室效应。处理有机废物所需的土地(估计占填埋场处理的垃圾的30%至40%)非常昂贵,而且通常距离产生废物的地理区域有一定距离。焚烧会产生烟雾污染物和温室气体二氧化碳。
将有机废物用于生物燃料(例如生物柴油或气体产品)是众所周知的,但目前价格昂贵且效率低下。例如,在题为“合成燃料气生产方法”的美国专利10,174,266中描述了这种方法;美国专利10,138,436,题为“将食物垃圾转化为燃料的系统和方法”;美国专利9,834,728,标题为“燃料的生产”;美国专利9,506,084,题为“使用厌氧生物工艺生产氢气”;美国专利8,486,168,题为“气化”;美国专利8,153,850,题为“集成生物燃料生产系统”;以及题为“将废物转化为高效燃料”的美国专利6,871,604。
在过去几年中,其他利用昆虫处理有机废物的方法已开始出现在新闻和其他流行媒体上。例如,这里有报告显示利用昆虫来处理废物材料,包括有机废物材料,尤其是动物粪便(参见美国专利:8,322,305;7,951,296;6,780,637;6,579,713;和,6,391,620),转化为其他可用产品。显然,这些尝试在小规模上取得了成效,但尚未适用于工业大规模和/或商业用途。例如,生产力水平不足以支持该过程,通常是由于运营和劳动力成本。大多数情况下,这些是批处理过程,包括将大量幼虫饲料(粪便或其他废物)装载到培养容器中,添加适当数量的昆虫卵或第一阶段幼虫,让幼虫有时间消耗饲料,然后收穫成熟的幼虫或蛹。这种系统不能为幼虫提供最佳营养,因为在幼虫培养的数天或数周内,饲料也会发生微生物分解和腐败,从而降低幼虫的转化效率。如果每天喂食避免这个问题,劳动力需求会严重限制昆虫种植操作的范围。过去已经讨论过这些问题的可能解决方案,并且至少有几项美国专利针对该技术,包括美国专利10,159,229;10,010,060;9,642,344;9,629,339;9,510,572;和,8,733,284。
有机废物,包括消费者、餐馆、超市、农场和啤酒厂丢弃的未使用食物,代表了重要的材料来源,其数量庞大,可以回收利用,作为人类消费以外的资源。处理废弃有机材料已在美国专利中有所描述,包括:10,196,321;10,015,940;9,650,650;8,632,024;8,445,259;和7,517,445。
仍然需要新的和改进的回收有机废料的方法以防止或减少当前处置技术的后果并提供新的和/或改进的回收材料。此外,持续需要处理大范围的废物材料,包括污水、垃圾、建筑和工业废物等,以尽量减少垃圾填埋场和大气污染。。
发明内容
本发明涉及一种延长有机废物在分解前可使用的时间的方法,包括以下步骤:
a.将有机废物的大小减小到小于6厘米的颗粒大小;
b.处理有机废物以在超过72小时的时间内阻止几乎所有微生物的生长。
本发明还涉及如上所述的方法,其中该方法选自下组中的一个或多个:i)脱水;ii)灭菌,iii)巴氏杀菌,iv)辐照;和,iii)添加抗微生物剂。
本发明还包括一种昆虫幼虫,特别是黑水虻幼虫的饲养方法,包括以下步骤:
一个。对有机废物进行消毒或巴氏杀菌,以尽量减少分解形成经处理的有机废物的速度;
湾将处理过的有机废物喂给黑士兵蝇幼虫,其中所用的有机废物量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过两天。
优选实施例的详细描述
如本文所用,词语“有机废物”是指性质上是有机的或基本上有机的废物产品。在本定义的范围内,任何生物材料都将被视为“有机的”。废物是指材料的原始用户丢弃的材料。例如,该术语可以指目前被丢弃的动物排泄物、酿酒商的穀物、油和医药副产品、消费者有机废物、食物垃圾等。
城市有机垃圾是由当地垃圾管理资源收集的垃圾,主要是市政府垃圾收集服务。城市有机废物包含源自生物体的材料。有机废物的种类很多,可以在城市固体废物、工业固体废物、农业废物和废水中找到。有机废物通常在垃圾填埋场或焚化炉中与其他废物一起处理,但由于它们是可生物降解的,因此一些有机废物适合堆肥和土地应用。
术语“有机食物垃圾”是指被丢弃的食物或食品的有机垃圾。食物是指人类可以吃的任何东西。该定义涵盖了所有类型的食物,包括水果、蔬菜、肉类、乳制品、面包等。术语废物还包括不能用于其预期目的的材料,例如不能通过以下方式出售的食物和食品产品非限制性示例的方式,例如不能再使用的水果和蔬菜以及不能收穫和/或出售的水果和蔬菜。
“分解”一词是指通过细菌、热量或真菌破坏有机废物材料,使得废物不能再以经济可行的方式有效地用作昆虫、动物和/或鱼类的饲料。
如本文所用,“腐烂”一词是指腐烂的行为或过程;的厌氧分解的有机物质通过细菌和真菌的是结果在令人讨厌气味的产品;腐烂或腐烂。出于本发明的目的,术语“腐烂”和“分解”被认为是相似的。分解是有机废物的降解,使其无法再合理地用作饲料,包括但不限于气味、微生物生活、虫害、成本、真菌、味道、污染等。
出于本发明的目的,术语“灭菌”是指使有机废物材料基本上不含细菌或其他活微生物,并且可作为饲料长期使用。在该定义的上下文中,术语“基本上不含”是指杀死所有显著数量的细菌或其他活生物体,从而可以实现本发明的目的。灭菌是指消除、去除、杀死或灭活所有形式的生命(特别是指微生物,如真菌、细菌、病毒、孢子、单细胞真核生物如疟原虫等)和其他生物制剂如朊病毒的任何过程。存在于特定表面、物体或流体中,例如食物或生物培养基。
术语“巴氏杀菌”是指对有机废物进行热处理以延迟分解或腐败并达到本发明的目的。
术语“热处理”是指使用高于待热处理有机废物环境温度的温度,以减少污染有机废物的微生物数量,从而延长有机废物可被热处理的时间。用作昆虫幼虫的食物。
本发明涉及一种延长有机废物在分解前可使用的时间的方法,包括以下步骤:
a.将有机废物的大小减小到小于6厘米的颗粒大小;
b.处理有机废物以在超过72小时的时间内阻止几乎所有微生物的生长。
本发明还涉及如上所述的方法,其中该方法选自下组中的一个或多个:i)脱水;ii)灭菌,iii)巴氏杀菌,iv)辐照;和,iii)添加抗微生物剂。
本发明还包括一种昆虫幼虫,特别是黑水虻幼虫的饲养方法,包括以下步骤:
一个。热处理(通常是杀菌或巴氏杀菌)有机废物,以尽量减少分解率,形成处理过的有机废物;
湾将处理过的有机废物喂给黑士兵蝇幼虫,其中所用的有机废物量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过两天。
事实上,根据本发明可以使用任何抑制/杀死引起分解的抗微生物生命的方法,尽管根据方法和相同的成本可以获得不同的结果。本领域技术人员将理解用于处理有机物的个别技术可能是众所周知的并且可以容易地适用于该技术在本文中的新用途。
本领域技术人员将理解有机废物有多种形式并且可以是例如固体或液体。液体包括来自快餐店的炸油、油脂和脂肪。固体包括水果和厨房垃圾。通过减小固体材料的尺寸和/或与液体废物和/或其他成分(如水)混合,通常可以获得可泵送的浆液,该浆液可以轻松地在加工设施周围移动。
分离过程利用被分离馏分之间的一些物理或化学差异;例如尺寸、形状、颜色、密度、溶解度、电荷和挥发性。分离对于回收有机废物的所有领域都至关重要。分离可用于去除特定成分,以增加有机废物的附加值,有机废物可能是提取的成分、残留物或两者。
分离的目的包括清洁、分选和分级操作、馏分的提取和纯化、有价值成分的回收或去除不需要的成分,例如微生物、农业残留物或放射性核素。操作范围从大食品单位的分离,例如测量数厘米的水果和蔬菜,到以纳米测量的分子或离子的分离。
可以根据本领域公知的分离技术分离有机废物。例如,食品分离中使用的那些技术也可用于有机废物,特别是例如出版物“食品技术中的分离”,James G.Brennan、Alistair S.Grandison、Michael J.Lewis,Food Processing Handbook,2卷集,第2版,James G.Brennan(编辑),Alistair S.Grandison(编辑),ISBN:978-3-527-32468-2 2011年12月
826页Wiley-VCH,描述了分离的一般领域,同时讨论了许多用于分离不同有机物的具体方法。
分离技术是本领域技术人员众所周知和理解的,并且通常可以根据需要设计分离过程以实现本发明的目的。
许多公司专门从事涉及有机废物的分离过程,例如包装材料。其中一家公司是位于中国广东省中山市火炬开发区大环工业区的TiM,其网站为http://shredding-machine.com/index.php/application/organic-and-food-waste-处置/。例如,TiM生产的垃圾箱提升机将120升或240升的食物垃圾箱装载到手动分拣台和移动皮带,操作员可以从中取出金属或塑料袋等异物。废物可以转移到一台机器中与脱水挤压机集成在一起的工业粉碎机。组合机顶部的工业碎纸机可以将食物垃圾切成约36毫米至约12毫米的大小,然后切碎的食物垃圾将落入脱水挤压机的料斗。挤压轴将食物垃圾推向不锈钢筛网和背压锥体,直到压力达到预定的最小值时锥体才会释放,因此固体食物垃圾在达到预定压力之前无法通过筛网从材料中。切碎和脱水的食物垃圾落入螺旋输送机的料斗,螺旋输送机将垃圾输送到收集容器。
一旦从任何包装材料中分离出来,有机废物就可以使用任何已知的方法进行更充分的脱水,包括冷冻乾燥、离心分离、晒乾和空气乾燥的非限制性例子。或者,可以将水添加到食物垃圾中以制成可泵送的浆液,该浆液能够很容易地移动到回收站的任何位置。
除非以某种方式冷冻或保存,否则有机食物垃圾会很快“变质”或“消失”,这是由于微生物(例如霉菌孢子和细菌)的存在。例如,这些微生物会导致蛋白质和脂肪分解,将毒素释放到肉中,或破坏水果和蔬菜的组织。它们也会成倍增加,最终达到可导致恶臭和疾病的水平。对有机废物进行处理可以消除这些微生物,延长有机废物的使用寿命。
当根据本发明处理有机废物时,微生物的生命受到抑制,并且废物可用作昆虫、动物或鱼类的饲料的时间可以延长。例如,本发明的一个目的是生产可以存放超过3天而基本不分解的有机废物。根据本发明的其他目的,可以处理持续5、10、14、21、28、30、35、42、60、90、120和180天而基本上没有分解的有机废物。本领域技术人员将理解,有机废物可以保存的天数包括2到180之间的所有单个整数,就像在本文中完整阐述的那样。
本发明的优点之一是黑士兵蝇幼虫可以在其幼虫生命的大部分(如果不是)整个生命期间被喂养,而无需每天被喂养。使用本发明,可以将足够的食物与新幼虫一起放置,使得它们不需要再次喂养一段足以大大节省幼虫14天生命周期典型的自动化和/或人工费用的时间。所以使用本发明的方法,一天半、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16和更多的食物足够了幼虫生长的天数可能与熔岩有关,以避免每天喂养牠们的必要性。
可以将根据本发明的有机废物的含水量降低或脱水进行至延长废物可用于其他目的的时间段所需的任何水平。例如,脱水可以将含水量降低到20%、14%、10%、9%、7%、5%、3%、2%、1%甚至更低。
冷冻乾燥是溶剂(通常是水)和/或悬浮介质在低温下结晶并通过升华去除的过程。升华是水从固态直接转变为气态而不熔化。快速冷冻食物很重要,以避免形成大冰晶,这会降低最终产品的质量。
冷冻乾燥是一种通过从冷冻材料中升华冰晶来去除水分的方法。与使用传统方法乾燥的产品相比,合适的工艺应用参数使我们能够获得最优质的产品。有机材料非常好的物理和化学性质使该方法从科学的角度来看是实现本发明目的的可行选择。然而,目前冷冻乾燥的高成本可能限制了该技术对本发明的适用性。设备创新和原材料预处理可以减少这一过程所需的时间和能源。
离心是旋转材料的过程,通常使用离心机来分离组分。甲离心机是一种采用高角速度不同的单独的部件的装置的密度。这在大多数工业工作中变得重要,在这些工作中,固体、液体和气体被合併为单一混合物,并且这些不同相的分离是必要的。卧螺离心机(也称为固体转鼓离心机)连续地从浆液中的液体中分离出固体物质,因此在废水处理、化工、石油和食品加工行业中发挥著重要作用。
可以将分离的有机废物放入离心机中,例如BEP 805TX型不锈钢食品加工离心机,以去除额外的水。
也可以采用空气乾燥来减少所讨论的有机废物的水含量,以去除额外的水。将要乾燥的有机废料放入乾燥室,在那里空气不断循环,缓慢而温和地蒸发水分,直到达到最大水含量。这个过程与文明一样古老,熟练的工匠可以轻松设计出将水含量降低到所需水平所需的过程。
根据本发明,晒乾有机废物也可用于降低水含量。理想情况下,在沙漠中存在的高温和低湿度条件下进行户外晒乾。
也可以单独使用或与根据本发明的其他减水方法结合使用,由此将有机废物放置在格栅、筛网或筛子上以允许水从材料中排出的滴水乾燥。
有机废物也可以另外加工以延长用作昆虫、动物和水生生物的食物的材料的使用寿命。这种额外的过程包括辐照有机废物以对材料进行消毒。也可以在有机废物中加入抗微生物剂以减少或防止细菌、真菌或其他微生物的生长,以延长腐烂时间。
食品辐照是将食品和食品包装暴露于电离辐射的过程。可以使用电磁辐射(例如电子束、X射线、伽马射线)或亚原子粒子照射或通过亚原子粒子照射来实现灭菌,以最大限度地降低有机废物分解或腐烂的速度。电磁或微粒辐射的能量足以电离原子或分子(电离辐射),或者能量较低(非电离辐射)。
电离辐射,例如来自伽马射线、x射线或电子束的能量,可以在不直接接触能量源(辐射)的情况下传输,能够将电子从目标食物中的原子键(电离)中释放出来。.辐射可以由放射性物质发射或电产生。这种处理用于通过延长作为昆虫食物的使用寿命(保存)、降低食源性疾病的风险、延迟或消除发芽或成熟以及作为控制昆虫和侵入性害虫的手段来改善有机废物。食品辐照主要通过有效破坏导致腐败和食源性疾病的有机体并抑制发芽来延长辐照有机废物的保质期。
辐照是将物品暴露于某些类型的辐射能量以产生所需变化的故意过程。电离辐射是具有破坏化学键能力的辐射能。至少有三种类型的电离辐射可用于有机废物辐照:电子束(机器产生)、X射线(机器产生)和伽马射线(由铯137或钴60的放射性衰变自然产生).Cobalt-60最常用于食品辐照,但电子束的应用越来越广泛。目前,有许多非食品相关产品(化妆品、酒瓶塞、医院用品、医疗产品、包装材料)被辐照主要是为了实现非热灭菌。辐射剂量是指产品吸收的伽马射线量,以格雷(Gy)为单位。1Gy=1焦耳吸收能量/kg产品。大多数治疗水平在1到10kGy的数量级(1kGy=1000Gy)。
由于食品安全问题的严重性以及缺乏确保食品100%无菌的适当控制措施,辐照被视为可用于改善食品安全的附加工具。特别是,大肠杆菌、沙门氏菌和许多其他病原菌对辐射敏感。肉类和家禽的批准剂量可以将沙门氏菌和大肠杆菌的数量从99.9%减少到99.999%(即,沙门氏菌的存在被认为是安全的)。数百项研究发现,食用低于10kGy的辐照食品不会导致健康相关问题。一些研究表明,在辐照猪肉中,可用的硫胺素最多可减少50%。还需要注意的是,罐装牛肉中仅保留了21%的硫胺素,而伽马射线辐照牛肉保留了23%,电子辐照牛肉保留了44%。其他维生素损失因特定维生素而异。一项比较辐照和未辐照熟禽的维生素水平的研究发现,除了维生素E略有下降(35%)外,维生素水平相当。通过辐照真空包装容器中的冷冻产品也可以减少维生素损失。其他研究表明,辐照产品中维生素的损失可以减少到10%或更少。电离辐射也可用于生产无菌、货架稳定的产品。已证明辐照在高达和高于60kGy的水平下不会产生有害影响。在这些高水平下,会出现一些显著的维生素损失,但该产品是商业无菌的,保质期与罐头食品相当。对于本发明的目的而言,认为根据本发明使用辐射造成的维生素或其他营养损失不是不可克服的问题。
辐照可用于对10kGy以上的食品进行灭菌(消除所有微生物)。在1-10kGy范围内,它可用于对食品进行巴氏消毒(消除大量微生物,包括对公共卫生具有重要意义的微生物)。在某些产品中,它可以用作昆虫灭虫处理(小于1kGy)。它可用作马铃薯和洋葱的发芽抑制技术(小于0.5kGy)。它可以延迟某些水果的成熟(小于0.3kGy)并消除猪肉中的旋毛虫病(小于1.0kGy)。
Rayfresh Foods Inc.(www.rayfreshfoods.com)是使用彩虹工艺的全球机械营销商。这种正在申请专利的工艺提供了一种独特、安全的方法,可以在加工工厂内连续辐照有机废物。这种技术的结果是能够在不影响味道或质地的情况下将各种有机废物减少五对数。
讨论使用辐射来保存生物材料的美国专利包括US 6,946,098;5,901,564;和,5,400,382。本领域技术人员能够设置和操作辐照系统以实现本发明的目的。
通过辐照有机废物,可以大大延长有机废物的保存时间。根据辐照食物垃圾是否以及如何被包含在内,用作昆虫幼虫食物的时间可以延长数年。辐照是一种可接受的方法,可以在相对较短的时间内防止有机废物分解或腐烂,例如实现本发明的目的所需的黑水虻幼虫成熟的大约14天的时间。
可用于本发明的抗微生物剂包括但不限于除草剂、杀虫剂、抗微生物剂、消毒剂和防腐剂、抗真菌剂(即杀真菌剂)、抗菌剂、草药提取物、抗氧化剂、酶、蛋白质、碳水化合物、银盐等。本领域已知的任何其他合适的生物活性剂均可用于实现本发明的目的。在一些特定实施例中,活性剂是抗微生物剂。
作为非限制性实例,人造抗微生物剂包括抗生素,包括例如四环素、金霉素、杆菌肽、新霉素、多粘菌素、短杆菌肽、头孢氨苄、土霉素、氯霉素、利福平、环丙沙星、妥布霉素、庆大霉素、青霉素、、磺胺类、磺胺嘧啶、磺胺乙酰胺、磺胺甲唑、磺胺异恶唑、呋喃西林、丙酸钠、氨基糖苷类如庆大霉素和妥布霉素;氟喹诺酮类,如环丙沙星、加替沙星、左氧氟沙星、莫西沙星、诺氟沙星、氧氟沙星;杆菌肽、红霉素、夫西地酸、新霉素、多粘菌素B、短杆菌肽、甲氧苄啶和磺胺醋酰;和抗真菌药,如两性霉素B和咪康唑。
作为非限制性实例,天然抗微生物剂包括天然来源的酚类化合物。这些活性物质的名称来源于它们在植物中的自然存在。这些抗菌酚类化合物是植物精油的关键化学成分,已被发现具有抗菌功效。
本发明中使用的天然来源的酚类化合物可包括但不限于百里酚(例如存在于百里香中)、丁香酚(例如存在于肉桂中)、薄荷醇(例如存在于薄荷中)、香叶醇(例如存在于天竺葵或玫瑰中)、马鞭草酮(存在于例如马鞭草中)、桉油精(存在于例如桉树中)、雪松酚(存在于例如雪松中)、松香酮、香芹酚(其与百里酚同分异构体,并且存在于例如在牛至中)、茴香脑(例如存在于茴香中)、桧醇、小檗碱、萜品醇、柠檬烯、藤黄、柠檬醛(例如存在于柠檬香桃木中)及其混合物。根据本发明的优选实施方案,用于本发明的天然来源的酚类化合物是百里酚、丁子香酚、香芹酚和柠檬醛。在本发明的又一个优选实施方案中,天然来源的酚类化合物包括香芹酚和百里酚。在最优选的实施方案中,天然来源的酚类化合物包括百里酚。重要的是要注意,在组合物将包含一种以上酚类化合物的组合的情况下,该组合不会由i-香芹酚、百里酚和对繖花烃或ii-百里酚和萜品醇一起或与其他酚类化合物的组合组成。化合物。这些化合物描述于例如美国专利10,285,954中。
本发明中使用的天然来源的酚类化合物可以通过熟练技术人员能力范围内的已知方法合成制备,或者可以从植物油提取物中获得。在本发明的一个实施方案中,天然来源的酚类化合物是从植物提取物中获得的。在本发明的另一个实施方案中,天然来源的酚类化合物是可商购的。
其他成分可以添加到有机废物中,例如通过添加抗坏血酸来防止和/或抑制有机废物的变色。
根据本发明,可以使用任何抑制微生物生长和/或杀死微生物生命的方法。处理有机废物的其他方法包括加热有机废物。
热处理是应用热量来停止或显著降低细菌和酶的活性,从而降低有机废物的分解
或腐烂率。特定类型的热处理包括灭菌和巴氏杀菌。
灭菌的目的是减少最初存在于有机废物中的微生物和其他病原体。灭菌程度通常表示为十进制减少时间或D值的倍数,表示将初始数字减少到其原始值的十分之一所需的时间。那么在灭菌时间t后微生物的数量N由下式给出:
N=10(-t/p)
D值是灭菌条件的函数,并随微生物类型、温度、水分活度、pH值等而变化。对于蒸汽灭菌,通常以摄氏度为单位的温度作为指标给出,正如在艺术。
理论上,单个微生物存活的可能性永远不会为零。为了弥补这一点,经常使用矫枉过正的方法。使用过度杀灭方法,灭菌的执行时间可能比杀死被灭菌的有机废物中存在的生物负载所需的时间更长。灭菌科学相对众所周知,并且已经使用了100多年。技术人员将理解该过程并且能够根据需要改变过程的参数以在食物垃圾的具有挑战性的领域中使用灭菌,其中不同来源、不同尺寸的构成待处理废物的材料甚至不同状态(液体和固体及其混合物)的废物可能使处理变得困难。
使用的一种特定类型的热处理是UHT(超高温)灭菌。这种类型的热处理侧重于100摄氏度以上的杀菌。另外两种灭菌方式是湿热灭菌和乾热灭菌。在湿热灭菌过程中,所使用的温度可以显著变化,但通常在约110至约130摄氏度的范围内。可以用湿热进行灭菌的时间量可以显著变化,但通常可以是约20分钟至约40分钟。众所周知,热量越高,灭菌所需的时间就越短。与湿热灭菌相比,乾热灭菌使用更长的敏感性时间,可能持续长达2小时,并且使用更高的温度。这些温度可显著变化,但通常在约160至约180摄氏度的范围内。
一种广泛使用的热灭菌方法是湿热灭菌,也称为高压灭菌法,或转换器或蒸汽灭菌。高压釜使用在压力下加热到121–134℃(250–273°F)的蒸汽。为了实现无菌,有机废物被放置在一个腔室中,并通过注入的蒸汽加热,直到物品达到温度和时间设定点。由于湿热灭菌过程中不需要空气,因此几乎所有的空气都从腔室中排出。有机废物在温度设定值下保持一段时间,这取决于被消毒的有机废物中存在的生物负载及其对蒸汽消毒的抵抗力(D值)。一般循环。将之间的任何位置3和15分钟,(根据所产生的热)在121℃(250,在100°F)千帕(15磅),这是足以提供10无菌保证水平-4为生物负载为10 6且D值为2.0分钟的产品。灭菌后,加压高压釜中的液体必须缓慢冷却,以免在压力释放时沸腾。这可以通过逐渐降低灭菌室的压力并允许液体在负压下蒸发,同时冷却内容物来实现。
除真菌、细菌和病毒外,正确的高压灭菌处理会灭活所有具有抗性的细菌孢子,但预计不会消除所有具有不同抗性的朊病毒。对于朊病毒消除,各种建议指出121–132℃(250–270°F)60分钟或134℃(273°F)至少18分钟。
也可使用乾热灭菌,但认为仅限于当有机材料已基本乾燥且水分含量低时使用。
Tyndallization灭菌也可用于对有机废物进行灭菌。该过程包括在大气压下煮沸一段时间(通常为20分钟)、冷却、孵育一天,然后总共重复该过程三到四次。孵化期是为了让在前一个煮沸期倖存下来的耐热孢子萌发,形成热敏营养(生长)阶段,可以被下一个煮沸步骤杀死。这是有效的,因为热休克会刺激许多孢子生长。
本领域技术人员将理解灭菌过程是众所周知的并且灭菌方法在整个食品加工工业中普遍使用。食品加工领域的一名普通技术人员能够设计用于一般有机废物和特定种类的有机废物和食品废物的灭菌过程,而无需过度实验。
根据本发明热处理的有机废物可以通过使用容器和在无菌或基本无菌的环境中储存或使用而无菌保存或巴氏杀菌。在通过幼虫生长产生昆虫团块的建筑物中使用无菌技术有助于保持不育期,从而允许更长时间地使用处理过的有机废物。此外,使用基本密封的容器或袋子来培养昆虫团块有助于保持无菌状态。
本领域技术人员将理解灭菌过程是众所周知的并且灭菌方法在整个食品加工工业中普遍使用。食品加工领域的一名普通技术人员能够设计用于一般有机废物和特定种类的有机废物和食品废物的灭菌过程,而无需过度实验。
巴氏杀菌也可用于延长有机废物可用于喂养昆虫幼虫的时间。巴氏杀菌或巴氏杀菌是将水和某些包装和非包装食品(如牛奶和果汁)用温和加热处理的过程,通常加热至100℃(212°F)以下,以消除病原体并延长货架期生活。该过程的目的是摧毁或关闭的有机体和酶有助于变质或疾病的风险,包括营养细菌。由于巴氏杀菌不是杀菌,并且不会杀死孢子,因此第二次“双重”巴氏杀菌将通过杀死已发芽的孢子来提高质量。巴氏杀菌是乳制品行业和其他食品加工行业广泛使用的一种工艺,以实现食品保鲜和食品安全。技术人员将知道并理解如何操作用于巴氏杀菌的参数、设备和材料,以保存用于本发明目的的有机废物。
大多数液体产品在连续系统中进行热处理,其中可以使用板式换热器或直接或间接使用热水和蒸汽加热。由于温和的热量,处理过的有机废物的营养质量和感官特性发生了微小的变化。帕斯卡化或高压处理(HPP)和脉冲电场(PEF)是非热过程,也用于对食品进行巴氏杀菌。
巴氏杀菌是对液体材料(包装和未包装)的温和热处理,通常将产品加热到100℃以下以延长其使用时间。热处理和冷却过程旨在抑制产品的相变。材料的酸度决定了热处理的参数(时间和温度)以及使用寿命的持续时间。参数还考虑了对热敏感的营养和感官品质。
根据本发明,使用可具有加热区、保持管和冷却区的连续或间歇(非连续)系统对有机废物进行巴氏消毒。当有机废物是动物奶、坚果奶和果汁等低粘度材料时,可以使用板式换热器。板式换热器由许多垂直的不锈钢薄板组成,将液体与加热或冷却介质隔开。刮板式换热器在管中包含一个内部旋转轴,用于刮除可能积聚在管壁上的高粘性材料。
壳式或管式换热器设计用于非牛顿有机废物的巴氏杀菌,例如乳制品、番茄酱、具有可泵送水果稠度的材料和婴儿食品。管式换热器由同心不锈钢管组成。食物通过内管,而加热/冷却介质则通过外管或内管循环。
技术人员将理解使用热交换器对非包装食品进行巴氏杀菌与对容器中的食品进行巴氏杀菌的好处是:1)热交换器提供均匀的处理,并且对于可以在这些盘子上进行巴氏杀菌的产品具有更大的灵活性;2)与包装容器中的食品巴氏杀菌相比,该过程更节能,吞吐量更大
在热交换器中加热后,有机废物流经一个保持管一段时间,以实现所需的处理。如果未达到巴氏杀菌温度或时间,则使用分流阀将未加工的有机废物分流回粗产品罐如果产品经过充分加工,则在热交换器中冷却,然后填充。
也可以使用分批巴氏杀菌装置。这些单元可能是有效的大桶,可以加热到加热处理有机废物所需的任何温度。这种桶通常可以密封和加压。有些可以搅拌。
高温短时(HTST)巴氏杀菌,(71.5℃(160.7°F)持续15秒)可以确保有机废物至少可以使用三天(技术人员理解这样处理的有机废物可能具有使用此过程的使用周期要长得多。在超高温(UHT)巴氏杀菌中,有机废物在135℃(275°F)下巴氏杀菌1-2秒,从而延长了废物的使用期限一段重要的时间。
已确认72℃(162°F)15秒的HTST巴氏杀菌条件和63℃(145°F)30分钟的批量巴氏杀菌条件会导致一系列的完全热死亡病原菌。就所有实际目的而言,这些条件足以消灭几乎所有酵母菌、霉菌和常见的腐败细菌,并确保充分消灭常见的致病性耐热生物。
为了确保所有被处理的有机废物被充分加热,热交换器中的流动应该是湍流的。当使用分批工艺时,可以搅拌有机废物,必要时剧烈搅拌以确保有机废物的任何部分都不会受到更短的时间或更低的温度。
其他热和非热过程可用于对有机废物进行巴氏消毒。Pascalization或高压处理(HPP)和脉冲电场(PEF)是目前商业上使用的这些非热巴氏杀菌方法的例子。
微波容积加热(MVH)是另一种使用微波加热有机废物的巴氏杀菌技术,可用于实现本发明的目的。低温短时(LTST)巴氏杀菌是一种将有机废物喷洒在加热到低于通常巴氏杀菌温度的腔室中的方法。处理液体产品需要千分之一秒,因此该方法也称为毫秒技术(MST)。LTST与HTST结合使用时,可以显著延长有机废物的使用寿命,而不会破坏营养成分。
例子
以下实施例作为实现本发明目的的各种方法的非限制性公开而给出。技术人员将理解,本领域的普通技术人员将能够改变每个过程的参数,包括例如成分、过程步骤和条件,以获得根据普遍条件可能需要的相同或不同的结果.
示例1
风干
Brewers穀物在阳光下均匀分布在乾净的水泥垫上。每隔一小时,穀物就会被倾斜,以暴露出仍然明显变暗且潮湿的穀物是乾燥的。当穀物乾燥时,测量水分含量。如果水分含量低于10%,则将穀物收集并放入储存容器中。
示例2
风干
城市有机废物被分离和粉碎,直到获得均匀的材料质量。将75磅重的这种均匀废物放入编织的聚乙烯或聚丙烯袋中。三个袋子放在两块3/4英寸胶合板之间,然后放在液压机中。启动压榨机直到不再有水从袋子中排出以产生脱水的有机废物。
二十个编织袋脱水有机废物被装载到一个托盘上。托盘被放置在辐照设备中以对废物进行消毒。的MDS Nordion公司,Quadura系统,托盘食品照射器用于照射有机废物。脱水和辐照后的废物储存在湿度低于15%的设施中。
示例3
抗微生物剂
25磅。散装粉状红霉素混合到1吨切碎的脱水、辐照有机废物中。有机废物被装入编织袋并压缩。袋子被密封并堆放在托盘上。
示例4
辐照
将一公吨脱水有机废物放入容器中,然后将容器放置在托盘上。托盘被移动到辐照机中,对有机废物进行辐照以对材料进行消毒。然后将材料储存60天,直到用作昆虫的饲料。
例5
风干
将250克成型、压缩的脱水有机食物垃圾块放在阳光下的屏幕上,温度为85°F,湿度为55%。在不到一小时的时间内,块体的含水量低于8%。将4,000个这样的块装载到托盘上并放入辐照机中,然后对有机废物进行辐照以对材料进行消毒。然后将托盘存放在相对湿度低于25%且温度平均高于80°F的环境中,每天至少存放8小时。
例6
大约将1000克有机废物(使用过的肯德基炸鸡油)放入装有500克水的高压釜中。将密闭容器加热直到蒸汽停止排出或大约17分钟。然后将热处理过的油放入开口容器中14天。在14天结束时,油没有难闻的气味并且是清澈的浅棕色,与最初收集时的油基本相似。
例7
大约750克大米和蒸蔬菜代表餐厅的食物垃圾,通过过滤器减少尺寸。将所得物质与250克实施例6中生产的油混合併与500克水一起置于高压釜中。加热密闭容器直到蒸汽在大约19分钟后停止排放。然后将热处理过的有机物质放入一个5加侖的矩形容器中,该容器的四边有2英寸见方的通风孔,并用1毫米的黑色塑料片覆盖14天。在14天结束时,没有难闻的气味,也没有微生物生命的迹象,例如可见的霉菌或真菌生长。
所有专利、专利申请和其他公开的参考文献均通过引用整体併入本文,如同完整阐述一样。
应当理解,本发明的其他实施例和示例对于本领域技术人员来说将是显而易见的,本发明的范围和广度在所附权利要求中限定。
Claims (27)
1.一种改良的黑水虻幼虫饲养方法,包括以下步骤:
a.对有机废物进行消毒或巴氏杀菌,以尽量减少分解形成经处理的有机废物的速度;
b.将处理过的有机废物喂给黑士兵蝇幼虫,其中所用的有机废物量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过36小时。
2.根据权利要求1的方法,其中使用热水进行灭菌或巴氏杀菌过程。
3.根据权利要求1的方法,其中使用蒸汽进行灭菌或巴氏杀菌过程。
4.根据权利要求1的方法,其中所用食物垃圾的量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过4天的时间。
5.根据权利要求1的方法,其中所用食物垃圾的量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过6天的时间。
6.根据权利要求1的方法,其中所用食物垃圾的量足以喂养黑士兵蝇幼虫至少7天的时间。
7.根据权利要求1的方法,其中所用食物垃圾的量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过8天的时间。
8.根据权利要求1的方法,其中所用食物垃圾的量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过10天的时间。
9.根据权利要求1的方法,其中所用食物垃圾的量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过14天的时间。
10.根据权利要求1的方法,其中最初与新幼虫接触的已处理废物的重量与从该废物长出的14天龄幼虫的预期重量之比至少为1∶1。
11.根据权利要求1的方法,其中最初与新幼虫接触的已处理废物的重量与从该废物长出的14天龄幼虫的预期重量之比至少为1.5:1。
12.根据权利要求1的方法,其中最初放置与新幼虫接触的已处理废物的重量与从该废物长出的14天龄幼虫的预期重量之比至少为2∶1。
13.根据权利要求1的方法,其中最初放置与新幼虫接触的已处理废物的重量与从该废物长出的14天龄幼虫的预期重量之比至少为2.5:1。
14.根据权利要求1的方法,其中最初放置与新幼虫接触的已处理废物的重量与从该废物长出的14天龄幼虫的预期重量之比至少为3∶1。
15.根据权利要求1的方法,其中最初放置与新幼虫接触的已处理废物的重量与从该废物长出的14天龄幼虫的预期重量之比至少为3.5:1。
16.根据权利要求1的方法,其中最初放置与新幼虫接触的已处理废物的重量与从该废物长出的14天龄幼虫的预期重量之比至少为4∶1。
17.一种改良的黑水虻幼虫饲养方法,包括以下步骤:
a.对有机废物进行消毒,以最大限度地减少分解形成经处理的有机废物的速度;
b.将处理过的有机废物喂给黑士兵蝇幼虫,其中所用的有机废物量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过36小时。
18.根据权利要求17的改进方法,其中灭菌是用热和水进行的。
19.一种改良的黑水虻幼虫饲养方法,包括以下步骤:
a.对有机废物进行巴氏杀菌,以最大限度地减少分解形成经处理的有机废物的速度;
b.将处理过的有机废物喂给黑士兵蝇幼虫,其中所用的有机废物量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过36小时。
20.根据权利要求1的改进方法,其中热处理(灭菌或巴氏杀菌)是用热和水进行的。
21.根据权利要求20的改进方法,其中热处理在约60℃和约150℃之间的温度下进行。
22.根据权利要求20的改进方法,其中热处理在约70℃和约99℃之间的温度下进行。
23.根据权利要求20的改进方法,其中热处理在1秒至60秒之间的时间段内连续进行。
24.根据权利要求20的改进方法,其中热处理以分批为基础进行1分钟至4小时的时间。
25.一种改良的黑水虻幼虫饲养方法,包括以下步骤:
a.通过杀死其中的所有微生物生命形式来处理有机废物,以最小化分解形成经处理的有机废物的速率;b.将处理过的有机废物喂给黑士兵蝇幼虫,其中所用的有机废物量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过两天。
26.根据权利要求23的方法,其中有机废物的处理是杀死微生物生命的处理,包括使用热、热水、辐射、化合物、热空气或改变pH进行的灭菌或巴氏杀菌。
27.一种改良的黑水虻幼虫饲养方法,包括以下步骤:
a.通过杀死其中的所有微生物生命形式来处理有机废物,以最小化分解形成经处理的有机废物的速率;b.将处理过的有机废物喂给黑士兵蝇幼虫,其中所用的有机废物量足以喂养黑士兵蝇幼虫超过两天。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20220301 |