CN115521176A - 一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法包括以下步骤：(1)去除抗生素菌渣浆液中的抗生素，制得预处理菌渣；(2)将预处理菌渣与玉米粉、豆粕混合制得发酵基底；(3)将发酵基底和发酵菌剂混合，进行预发酵，制得预发酵基底；(4)将秸秆、咖啡渣、动物粪便、牡蛎壳与预发酵基底粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵完成后，烘干，制得有机肥。该方法提高了菌渣处理和综合利用过程的附加值，发酵效率高。

Description

一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法
技术领域
本发明涉及有机肥加工技术领域，特别是涉及一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法。
背景技术
我国是全球抗生素生产和使用大国，抗生素原料药生产大致可分为发酵类制药和化学合成类制药两种。其中，发酵类抗生素制药通过发酵方法生产，再经过分离、纯化、精制等工序生产出抗生素原料药。抗生素菌渣是抗生素生产过程中产生的固体废弃物，其主要成分是抗生素产生菌的菌丝体、未利用完的培养基、发酵过程中产生的代谢产物、培养基的降解物以及少量的抗生素等。
抗生素菌渣含有大量营养成分，但是由于其中残留少量抗生素，无法直接使用。将抗生素菌渣当做废物直接处理，不对其所含有的营养物质回收利用，将造成浪费；而对抗生素菌渣直接使用也难以充分利用菌渣中的营养物质，不利于大规模加工利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，该方法提高了菌渣处理和综合利用过程的附加值，发酵效率高。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，包括以下步骤：(1)去除抗生素菌渣浆液中的抗生素，制得预处理菌渣；(2)将预处理菌渣与玉米粉、豆粕混合制得发酵基底；(3)将发酵基底和发酵菌剂混合，进行预发酵，制得预发酵基底；(4)将秸秆、咖啡渣、动物粪便、牡蛎壳与预发酵基底粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵完成后，烘干，制得有机肥。
其中，去除抗生素菌渣浆液中的抗生素，制得预处理菌渣，包括：将抗生素菌渣浆液与酸性物质混合，加热搅拌30-60min，加入氧化剂，混合均匀后，加压加热，密封静置2-5h，降压降温，加入中和剂调节pH至6-7，即得预处理菌渣。
其中，酸性物质包括硫酸、盐酸、磷酸、焦磷酸、富马酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、甲酸、乙酸、乙二酸、丁二酸和酸性氨基酸中的一种或多种。
其中，的氧化剂包括亚硝酸钠、二氧化氯、过氧化钙、过碳酸钠或高锰酸盐中的一种或多种。
其中，中和剂为氨水。
其中，的抗生素菌渣为土霉素菌渣、青霉素菌渣、头孢霉素菌渣、红霉素菌渣、螺旋霉素菌渣、链霉素菌渣、庆大霉素菌渣和粘菌素菌渣中的一种或多种。
其中，预处理菌渣与玉米粉、豆粕的使用量，以重量份数计：预处理菌渣50份，玉米粉100份，豆粕20份。
其中，发酵菌剂为绿色木霉(Trichoderma.viride)，热带假丝酵母(Candidatropicalis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、雅致放射毛霉(Actinomucorelegans)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)的混合物。
其中，将秸秆、咖啡渣、动物粪便、牡蛎壳与预发酵基底粉碎混合，各组分的使用量为，以重量份数计：秸秆50-60份、咖啡渣30-50份、动物粪便20-30份、牡蛎壳10-20份、预发酵基底5-8份。
本申请还提供了一种有机肥，该有机肥由上述任意一种方法制备而成。
本发明具有以下有益效果，
本申请公开的发酵方法利用抗生素菌渣为基底，通过预发酵方式使得菌剂能够充分利用抗生素菌渣中的营养物质，并能够在较短的时间内提高菌剂的数量，可以提高后续的发酵效率，缩短发酵时间，提高有机肥料的肥力。此外，条垛式堆肥设备投资低，技术简单易行，操作简单，易于调节。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。
为了降低抗生素菌渣的毒性和污染性，往往均需要将抗生素菌渣通过利用传统的焚烧、发酵等工艺进行无害化处理，然后再进行二次利用。虽然可以满足实际生产作业的需要，但传统焚烧工艺对抗生素菌渣无害化处理时，由于抗生素菌渣含水量高，因此焚烧作业难度大，效率低下且成本相对较高，而利用传统的发酵工艺进行无害化处理时，则存在发酵效率低下的缺陷，从而严重影响了后续产品的生产效率，此外，由于传统的焚烧、发酵等工艺进行无害化处理时，还易造成抗生素菌渣内蛋白质等营养物质流失变质严重，影响后续产品的品质。
由于抗生素菌渣中含有大量如粗蛋白、糖类、核酸类、微生物代谢中间产物等有机物质，其中包含很多氮、磷、钾、钙、镁、硫等有益营养元素。为解决现有技术中抗生素菌渣中营养物质利用率较低的问题，本申请提供了一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，包括(1)去除抗生素菌渣浆液中的抗生素，制得预处理菌渣；(2)将所述预处理菌渣与玉米粉、豆粕混合制得发酵基底；(3)将所述发酵基底和发酵菌剂混合，进行预发酵，制得预发酵基底；(4)将秸秆、咖啡渣、动物粪便、牡蛎壳与所述预发酵基底粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵完成后，烘干，制得所述有机肥。该方法大幅度提高了菌渣处理和综合利用过程的附加值和经济效益，解决生态环境安全和宝贵生物质资源浪费的问题。
具体内容请参见图1。图1是根据本申请一实施例的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本实施例并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，该方法包括：
(1)去除抗生素菌渣浆液中的抗生素，制得预处理菌渣。
具体的，可以采用任意方法去除抗生素菌渣浆液中的抗生素，从而制得去除了抗生素的预处理菌渣。
抗生素菌渣可以是β内酰胺类、四环素类、大环内酯类、氨基糖苷、多肽类和林可霉素类抗生素中的一种或者多种的菌渣。在一实施例中，抗生素菌渣为土霉素菌渣、青霉素菌渣、头孢霉素菌渣、红霉素菌渣、螺旋霉素菌渣、链霉素菌渣、庆大霉素菌渣和粘菌素菌渣中的一种或多种。
在一实施例中，去除抗生素菌渣浆液中的抗生素的方法可以是：将所述抗生素菌渣浆液与酸性物质混合，加热搅拌30-60min，加入氧化剂，混合均匀后，加压加热，密封静置2-5h，降压降温，加入中和剂调节pH至6-7，即得所述预处理菌渣。
酸性物质可以是强酸，也可以是弱酸，也可以是强酸和弱酸的组合。在一实施例中，酸性物质包括硫酸、盐酸、磷酸、焦磷酸、富马酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、甲酸、乙酸、乙二酸、丁二酸和酸性氨基酸中的一种或多种。利用酸性物质可以将抗生素菌渣中的活性菌灭活，并破坏菌渣中残留抗生素的结构。
在一实施例中，氧化剂包括亚硝酸钠、二氧化氯、过氧化钙、过碳酸钠或高锰酸盐中的一种或多种。利用氧化剂可以强化酸性物质对于抗生素菌渣的作用效果。
在一实施例中，中和剂为氨水。氨水含有大量的N元素，可以在中和pH的同时，提供N元素的含量，其中N元素是植物生长的重要元素。
具体的，将所述抗生素菌渣浆液与酸性物质混合，加热搅拌30-60min，加入氧化剂，混合均匀后，加热到150-260℃，加压至0.2-0.3MPa，密封静置2-5h，降压降温，加入中和剂调节pH至6-7，即得所述预处理菌渣。抗生素菌渣浆液与酸性物质的质量比为1：
(0.2-0.4)，氧化剂与抗生素菌渣浆液的质量比为(0.01-0.1):1。
(2)将所述预处理菌渣与玉米粉、豆粕混合制得发酵基底。
在一实施例中，预处理菌渣与玉米粉、豆粕的使用量，以重量份数计：预处理菌渣50份，玉米粉100-120份，豆粕20-40份。玉米粉和豆粕含有大量的碳源和能源，可以有助于发酵菌的快速繁殖，短时间内增加发酵菌的数量。
(3)将所述发酵基底和发酵菌剂混合，进行预发酵，制得预发酵基底。
在一实施例中，发酵菌剂为绿色木霉(Trichoderma.viride)，热带假丝酵母(Candidatropicalis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、雅致放射毛霉(Actinomucorelegans)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)的混合物。所选用的菌种均为农业部允许使用的无害安全菌，全部购自于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)。
具体的，将所述发酵基底和发酵菌剂混合，发酵基底和发酵菌剂的使用量质量比为50-60:1，进行预发酵，预发酵温度为25-35℃，发酵时间为4-8h，制得预发酵基底。
(4)将秸秆、咖啡渣、动物粪便、牡蛎壳与所述预发酵基底粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵完成后，烘干，制得所述有机肥。
具体的，将秸秆、咖啡渣、动物粪便、牡蛎壳与所述预发酵基底粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵温度为40-60℃，每2-3天翻堆一次，发酵时间为8-10天，发酵完成后，烘干，制得所述有机肥。
在一实施例中，各组分的使用量为，以重量份数计：秸秆50-60份、咖啡渣30-50份、动物粪便20-30份、牡蛎壳10-20份、预发酵基底5-8份。
将原料和预发酵基底通过粉碎的方式混合，可以混合的更加充分，提高菌剂和原料的接触面积，从而使得发酵更加充分。
本申请公开的发酵方法利用抗生素菌渣为基底，通过预发酵方式使得菌剂能够充分利用抗生素菌渣中的营养物质，并能够在较短的时间内提高菌剂的数量，可以提高后续的发酵效率，缩短发酵时间，提高有机肥料的肥力。此外，条垛式堆肥设备投资低，技术简单易行，操作简单，易于调节。
本申请还提供了一种有机肥，该有机肥由上述任意一种方法制备而成。
下面将通过几组具体实施例来对本申请进行说明、解释，但不应用来限制本申请的范围。
实施例1
(1)将所述抗生素菌渣浆液与酸性物质混合，加热搅拌60min，加入氧化剂，混合均匀后，加热到260℃，加压至0.3MPa，密封静置5h，降压降温，加入中和剂调节pH至7，即得所述预处理菌渣。酸性物质为盐酸、丁二酸和酸性氨基酸的混合物。氧化剂为过氧化钙。抗生素菌渣浆液与酸性物质的质量比为1：0.4，氧化剂与抗生素菌渣浆液的质量比为0.1:1。
(2)将以重量份数计，预处理菌渣50份与玉米粉120份、豆粕40份，混合制得发酵基底。
(3)将所述发酵基底和发酵菌剂混合，发酵基底和发酵菌剂的使用量质量比为60:1，进行预发酵，预发酵温度为35℃，发酵时间为8h，制得预发酵基底。发酵菌剂为绿色木霉(Trichoderma.viride)，热带假丝酵母(Candidatropicalis)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、雅致放射毛霉(Actinomucor elegans)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)的混合物。
(4)将以重量份数计：秸秆60份、咖啡渣50份、动物粪便30份、牡蛎壳20份、预发酵基底8份粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵温度为60℃，每3天翻堆一次，发酵时间为10天，发酵完成后，烘干，制得所述有机肥。
实施例2
(1)将所述抗生素菌渣浆液与酸性物质混合，加热搅拌30min，加入氧化剂，混合均匀后，加热到150℃，加压至0.2MPa，密封静置2h，降压降温，加入中和剂调节pH至6，即得所述预处理菌渣。酸性物质包括硫酸和酸性氨基酸的混合物。氧化剂为亚硝酸钠。抗生素菌渣浆液与酸性物质的质量比为1：0.2，氧化剂与抗生素菌渣浆液的质量比为0.01:1。
(2)将以重量份数计，预处理菌渣50份与玉米粉100份、豆粕20份，混合制得发酵基底。
(3)将所述发酵基底和发酵菌剂混合，发酵基底和发酵菌剂的使用量质量比为50:1，进行预发酵，预发酵温度为25℃，发酵时间为4h，制得预发酵基底。发酵菌剂与实施例1相同的菌剂。
(4)将以重量份数计：秸秆50份、咖啡渣30份、动物粪便20份、牡蛎壳10份、预发酵基底5份粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵温度为40℃，每2天翻堆一次，发酵时间为8天，发酵完成后，烘干，制得所述有机肥。
实施例3
(1)将所述抗生素菌渣浆液与酸性物质混合，加热搅拌50min，加入氧化剂，混合均匀后，加热到200℃，加压至0.2MPa，密封静置4h，降压降温，加入中和剂调节pH至7，即得所述预处理菌渣。酸性物质包括焦磷酸、乳酸和丁二酸的混合物。氧化剂为高锰酸盐。抗生素菌渣浆液与酸性物质的质量比为1：0.3，氧化剂与抗生素菌渣浆液的质量比为0.05:1。
(2)将以重量份数计，预处理菌渣50份与玉米粉110份、豆粕30份，混合制得发酵基底。
(3)将所述发酵基底和发酵菌剂混合，发酵基底和发酵菌剂的使用量质量比为55:1，进行预发酵，预发酵温度为30℃，发酵时间为6h，制得预发酵基底。发酵菌剂与实施例1相同的菌剂。
(4)将以重量份数计：秸秆55份、咖啡渣40份、动物粪便25份、牡蛎壳15份、预发酵基底6份粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵温度为50℃，每2-3天翻堆一次，发酵时间为9天，发酵完成后，烘干，制得所述有机肥。
实施例4
(1)将所述抗生素菌渣浆液与酸性物质混合，加热搅拌40min，加入氧化剂，混合均匀后，加热到180℃，加压至0.3MPa，密封静置3h，降压降温，加入中和剂调节pH至6，即得所述预处理菌渣。酸性物质包括焦磷酸、乳酸和丁二酸的混合物。氧化剂为高锰酸盐。抗生素菌渣浆液与酸性物质的质量比为1：0.3，氧化剂与抗生素菌渣浆液的质量比为0.08:1。
(2)将以重量份数计，预处理菌渣50份与玉米粉120份、豆粕20份，混合制得发酵基底。
(3)将所述发酵基底和发酵菌剂混合，发酵基底和发酵菌剂的使用量质量比为58:1，进行预发酵，预发酵温度为30℃，发酵时间为5h，制得预发酵基底。发酵菌剂与实施例1相同的菌剂。
(4)将以重量份数计：秸秆58份、咖啡渣45份、动物粪便27份、牡蛎壳12份、预发酵基底7份粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵温度为50℃，每3天翻堆一次，发酵时间为9天，发酵完成后，烘干，制得所述有机肥。

Claims (10)

1.一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)去除抗生素菌渣浆液中的抗生素，制得预处理菌渣；
(2)将所述预处理菌渣与玉米粉、豆粕混合制得发酵基底；
(3)将所述发酵基底和发酵菌剂混合，进行预发酵，制得预发酵基底；
(4)将秸秆、咖啡渣、动物粪便、牡蛎壳与所述预发酵基底粉碎混合，置于条垛式发酵槽内进行发酵，发酵完成后，烘干，制得所述有机肥。
2.根据权利要求1所述的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述去除抗生素菌渣浆液中的抗生素，制得预处理菌渣，包括：
将所述抗生素菌渣浆液与酸性物质混合，加热搅拌30-60min，加入氧化剂，混合均匀后，加压加热，密封静置2-5h，降压降温，加入中和剂调节pH至6-7，即得所述预处理菌渣。
3.根据权利要求2所述的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述酸性物质包括硫酸、盐酸、磷酸、焦磷酸、富马酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、甲酸、乙酸、乙二酸、丁二酸和酸性氨基酸中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述的氧化剂包括亚硝酸钠、二氧化氯、过氧化钙、过碳酸钠或高锰酸盐中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述中和剂为氨水。
6.根据权利要求1-5任一项所述的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述的抗生素菌渣为土霉素菌渣、青霉素菌渣、头孢霉素菌渣、红霉素菌渣、螺旋霉素菌渣、链霉素菌渣、庆大霉素菌渣和粘菌素菌渣中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述预处理菌渣与玉米粉、豆粕的使用量，以重量份数计：预处理菌渣50份，玉米粉100份，豆粕20份。
8.根据权利要求1所述的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述发酵菌剂为绿色木霉(Trichoderma.viride)，热带假丝酵母(Candidatropicalis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、雅致放射毛霉(Actinomucor elegans)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)的混合物。
9.根据权利要求1所述的以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述将秸秆、咖啡渣、动物粪便、牡蛎壳与所述预发酵基底粉碎混合，各组分的使用量为，以重量份数计：
秸秆50-60份、咖啡渣30-50份、动物粪便20-30份、牡蛎壳10-20份、预发酵基底5-8份。
10.一种有机肥，其特征在于，所述有机肥由权利要求1-9任意一种方法制备而成。
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