CZ32099A3

CZ32099A3 - Způsob a zařízení pro výrobu kompostu

Info

Publication number: CZ32099A3
Application number: CZ99320A
Authority: CZ
Inventors: Shinji Yagihashi; Toshio Kurihara; Shinji Yamashita; Fujio Kobayashi; Yasukazu Nakakita
Original assignee: Sapporo Breweries Limited
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-05-12
Also published as: AU7454798A; EP0916636B1; US20030200780A1; US6648940B2; EP0916636A4; US6217628B1; KR20000029704A; CA2261645C; DE69834534T2; CN1228070A; SK10799A3; KR100536098B1; CA2261645A1; EP0916636A1; AU733976B2; WO1998054112A1; CN1143839C; DE69834534D1; US6607909B1; BR9804951A

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby kompostu a zařízení k provádění tohoto způsobu. Zejména je předmětný vynález zaměřen na způsob výroby kompostu o vysoké kvalitě, který má méně nepříznivý zápach, a to v průběhu krátkého časového období prostřednictvím zpracovávání odpadních organických materiálů, odváděných z potravinářských zpracovatelských závodů a z podobných podniků, a dále je tento vynález zaměřen rovněž na zařízení na výrobu takovéhoto kompostu.

Dosavadní stav techniky

Výroba kompostu je konvenčními způsoby prováděna za účelem realizace efektivního zužitkování odpadních materiálů v potravinářském průmyslu, v průmyslu zpracovávání potravin, v průmyslu živočišné výroby a v podobných odvětvích průmyslu, kde dochází k vytváření organických odpadních materiálů.

Kompostování může být rovněž prováděno v takových městských či obecních závodech, které manipulují s městskými či obecními pevnými odpadky, přičemž zde může být kompostování prováděno pro účely snížení objemu nebo pro účely převedení odpadních materiálů na stabilní substance.

Většina organických odpadních materiálů, odváděných z potravinářských zpracovatelských závodů a z podobných • ·

• · · · · · ··· « « · · ···· ·· ·· provozů, má zejména vysoký obsah vody, a to právě v době, kdy je odváděna z těchto závodů. Z toho důvodu pak, pokud je takovýto stav ponechán bez povšimnutí, může dojít k růstu celé řady rozličných bakterií, může docházet ke hnilobnému rozkladu a tím i ke vzniku nepříjemných zápachů, pocházejících zejména z hnilobných zápachů. Tím zde vzniká závažný problém z hlediska ochrany životního prostředí.

Kromě toho pak, jelikož má odpadní materiál při kompostování obvykle vysoký obsah vlhkosti, může být ve fermentační kvasné nádobě částečně vytvářeno anaerobní prostředí. Potom může být fermentační kvasná operace prováděna za smíšených podmínek anaerobních bakterií a aerobních bakterií, takže fermentační kvasná účinnost je nízká. Obvykle to trvá několik měsíců, než dojde k rozložení proteinů, tuků a podobných látek, a než tedy dojde ke stabilizaci materiálu kompostu.

A navíc jelikož je fermentační kvasná účinnost nízká, jak již bylo shora uvedeno, tak nepříjemné pachy, způsobované aminy, čpavkem nebo podobnými hlavními složkami, jsou vždy při výrobě kompostu vyvíjeny. A navíc postačující fermentační kvasná operace nemusí být případně provedena, takže může docházet k dalšímu opětovnému kvašení získaného produktu při jeho používání jako kompostu, přičemž může docházet k opětovnému vyvíjení nepříjemného zápachu. Kromě toho není možno během kompostování zabránit shromažďování nižších mastných kyselin, které slouží jako faktor pro omezování růstu rostlin.

Za účelem odstranění shora uvedených nedostatků byly vyvinuty určité procesy, používajících rozličných • · · mikroorganismů. Ve skutečnosti však bohužel nebylo dosaženo žádných uspokojivých výsledků.

A navíc takto získaný kompost může mít strukturu jemného prášku jako půda, ve kterém mohou zůstat velká rozložená vlákna, což může způsobovat potíže při manipulaci s tímto kompostem, při jeho balení, dopravě, skladování, rozptylování a podobně. Zejména může být takový jemný prachový kompost při rozptylování snadno rozfoukáván větrem, takže je nutno takový kompost rozptylovat výhradně za bezvětrných dnů.

Prvním úkolem tohoto vynálezu je překonat a vyřešit shora uvedené problémy dosavadního známého stavu techniky a vyvinout způsob výroby kompostu stabilním způsobem a v krátkém časovém období prostřednictvím provádění kroků fermentace a kompostování organických odpadních materiálů za aerobních podmínek, snížení období vývinu čpavku a aminu, způsobujících nepříjemný zápach, zabránění opětovného objevení takovéhoto nepříjemného zápachu a potlačení vývinu a akumulace nižších mastných kyselin (například kyseliny izomáselné či dimetyloctové, kyseliny máselné, kyseliny izovalerové či izopropyloctové, kyseliny octové a podobně), které jsou faktorem, potlačujícím růst rostlin.

A dále za účelem zlepšení práce při rozptylování kompostu je nutno vyvinout kompost, mající předem stanovenou velikost a hmotnost částic.

Na základě studia původců tohoto vynálezu bylo zjištěno, že pro účely provádění a udržení aerobního fermentačního stavu na efektivní úrovni pro kompostování musí být koncentrace kyslíku v organickém odpadním materiálu (který je zde někdy uváděn pouze jako „materiál) neustále udržována na

předem stanovené hodnotě nebo na hodnotě vyšší, přičemž musí být současně udržován vhodný obsah vody v materiálu.

Původci tohoto vynálezu provedli velmi široký intenzivní průzkum a zjistili, že stejnoměrné a vynikající fermentace s použitím aerobních bakterií je možno dosáhnout promícháváním veškerého materiálu ve fermentační kvasné nádobě za účelem stejnoměrného udržování průběhu fermentace, dodáváním kyslíku do veškerého materiálu a rovněž dodáváním vody za účelem udržování obsahu vody v materiálu na hodnotě 60 ± 5 %.

A dále při provádění aerobní fermentace s použitím zpracovaného obilí jako organického odpadního materiálu je v průběhu období primární fermentace nejprve rozkládáno malé množství sacharidů (nebo cukrů), obsažených ve zpracovaném obilí, přičemž jsou cukry, získané rozkladem hemicelulózy nebo celulózy, poté používány jako zdroj energie pro růst mikroorganismů.

Na druhé straně pak původci tohoto vynálezu předpokládají, že je-li celulóza nebo podobné látky pomalu rozkládána, pak aerobní bakterie získávají energii pro svůj růst prostřednictvím metabolické cesty, při níž je rozkládána z proteinů na amin/čpavek prostřednictvím aminokyselin (což je zde nazýváno jako „amin/čpavek metabolický systém) přičemž může docházet k vyvíjení nepříjemného zápachu.

Z toho důvodu je žádoucí, aby byl metabolický systém z proteinů na aminokyseliny nahrazen metabolickým růstovým systémem, využívajícím cukr jako zdroj energie, čímž může dojít k odstranění nepříjemných zápachů, vznikajících během fermentace.

Tento předpoklad je podpořen existencí zprávy, která dokládá, že když jsou přidávány cukry nebo melasy v době na počátku fermentace do kompostovaných organických materiálů, může dojít k zabránění vzniku nepříjemných pachů v porovnání s případy, kdy nebyly žádné cukry přidávány.

V souladu se studiemi, provedenými původci tohoto vynálezu, je však umožněno, aby fermentace pomalu probíhala způsobem přidávání v určité době (dávkovači přídavný způsob), takže může být případně aktivován nejenom metabolizmus cukru, avšak rovněž fermentace v rozkladovém metabolickém systému proteinů a aminokyselin, přičemž vyvíjení shora uvedených nepříjemných zápachů nemůže být postačujícícm způsobem zabráněno.

Proto tedy za účelem vyřešení a překonání shora uvedených problémů je druhým úkolem předmětu tohoto vynálezu řídit a regulovat fermentaci tak, že předmět aerobní fermentace může být vždy fermentován prostřednictvím cukerného rozkladového metabolismu, a poté může být vytvořen proces pro přidávání cukrů rozděleným způsobem v předem stanovených časech tak, že nemůže dojít k převedení aerobní fermentace na fermentaci, založenou na rozkladovém metabolizmu proteinů a aminokyselin, takže fermentace, založená na metabolickém růstovém systému, využívajícím sacharidy jako zdroj energie, může být prováděna za účelem výrazného potlačení vývoje aminů a čpavku, způsobujícíh uvedený nepříjemný zápach při fermentaci, a za účelem vytváření kompostu velmi vysoké kvality.

Podstata vynálezu

Takže se předmět tohoto vynálezu týká způsobu výroby kompostu, jehož podstata spočívá v tom, že při výrobě kompostu naočkováním zakvašovacích aerobních kompostovacích zárodečných bakterií do organického odpadního materiálu uvedený způsob obsahuje:

- dodávání kyslíku při míchání odpadního materiálu, a

- dodávání vody tak, že obsah vody v odpadním materiálu má hodnotu 60 ± 5 %.

Předmět tohoto vynálezu se rovněž týká způsobu výroby kompostu, jehož podstata spočívá v tom, že při výrobě kompostu naočkováním zakvašovacích aerobních kompostovacích zárodečných bakterií do organického odpadního materiálu uvedený způsob obsahuje po zahájení fermentace přidávání cukrů do odpadního materiálu rozdělovacím způsobem, takže je fermentace vždy prováděna prostřednictvím cukerného rozkladového metabolizmu, to znamená před tím, než je hlavní fermentace převedena na amin/čpavkový metabolický systém v průběhu aktivního fermentačního období.

Dále je předmět tohoto vynálezu zaměřen na zařízení na výrobu kompostu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje:

- fermentační kvasnou nádobu, opatřenou prostředky pro přívod kyslíku, prostředky pro rozvádění vody a míchacími prostředky, a • ·

- řídicí a regulační prostředky pro zjišťování nebo určování obsahu vlhkosti v organickém odpadním materiálu, uloženém ve fermentační kvasné nádobě, za účelem řízení a regulace na základě zjištěných nebo určených výsledků distribučního množství vody, rozváděné pomocí prostředků pro rozvádění vody.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje boční schematický pohled v řezu, zobrazující jedno provedení zařízení podle tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje schematický půdorysný pohled, zobrazující jedno provedení zařízení podle tohoto vynálezu;

obr. 3 znázorňuje graf, zobrazující teplotní změny při fermentaci v případě kompostování zpracovaného obilí;

obr. 4 znázorňuje graf, zobrazující koncentrace aminu a čpavku v plynné fázi, uvolňujících se v průběhu fermentace zpracovaného obilí;

obr. 5 znázorňuje graf, zobrazující koncentraci nižších mastných kyselin, obsažených ve fermentovaném produktu ze zpracovaného obilí;

obr. 6 znázorňuje graf, zobrazující koncentraci aktivity enzymu celulazy neboli cytazy v průběhu fermentace zpracovaného obilí;

•« · * ·» « · • · · · · · · • · * ♦ · * * · · ·· * · · · · · obr. 7 znázorňuje graf, zobrazující fermentační období a teplotu v průběhu fermentace v případě kompostování zpracovaného obilí;

obr. 8 znázorňuje graf zobrazující změnu koncentrace aminů a čpavku, vytvářených v průběhu fermentace zpracovaného obilí;

obr. 9 znázorňuje graf zobrazující vztah mezi časem přidání cukru a změnou fermentační teploty;

obr. 10 znázorňuje graf, zobrazující čpavek, vytvářející se v průběhu fermentace v částech, kde jsou přidávány sacharidy rozdělovacím způsobem a dávkovacím způsobem (přidávání v určitém čase); a obr. 11 znázorňuje graf, zobrazující množství nižších mastných kyselin, obsažených ve fermentovaných produktech v částech, kde jsou přidávány cukry rozdělovacím způsobem a dávkovacím způsobem.

Příklady provedení vynálezu

V souladu s předmětem tohoto vynálezu jsou zpracovávány organické odpadní materiály, které jsou jako zbytkové materiály odváděny z potravinářských zpracovatelských závodů, ze zařízení na zpracování potravinářských surovin a z podobných podniků, a to včetně takových materiálů, jako je například použité obilí, odváděné jako zbytkový odpad z pivovarů, zbytky rybích těl, odváděné jako odpad z rybných zpracovatelských závodů, nebo další zrnité sedliny, jako je například sojová drť, odváděná ze závodů na zpracování sóji.

00 9 9 99 ·» ·· ··· · · *0 · · 9 9 »

9 9 9 9 9 ·< «!· • 9 999 9 9 9 99 9 999

9 9 9 9 9 · · •0« 0« 00 0000 «« ··

Takovéto shora uvedené odpadní materiály obsahují karbohydráty, proteiny, tuky a podobné materiály, přičemž se zde obsah vody pohybuje obvykle v rozmezí od 55 do 70 % (zde je nutno poznamenat, že jde o materiály s řízeným obsahem vlhkosti či vody pro účely snadné dopravy nebo opětovného využití). Pokud obsah vody v organickém odpadním materiálu přesáhne shora uvedené rozmezí, musí být obsah vody upraven tak, aby mohlo docházet k efektivnímu provádění aerobní fermentace neboli kvašení.

Přestože mohou být při fermentaci neboli kvašení organického materiálu přidávány jakékoliv sacharidy, je pro použití na výrobu kompostu pomocí výhodná melasa nebo konečná melasa, konečná melasa, která představuje získanou tehdy, když jsou sacharidy rafinovány či zjemňovány a obsahují melasu.

zárodečních bakterií Zejména je výhodná výtažkovou sedlinu,

Jako zárodečných bakterií pro výrobu kompostu lze použít bezvrstvého kompostu nebo komerčně dostupných mikroorganismů.

Fermentační kvasné zařízení, které je znázorněno na obr. 1 a na obr. 2, může být použito jako zařízení na výrobu kompostu podle tohoto vynálezu.

Hlavní součástí uvedeného zařízení je fermentační kvasná nádoba, přičemž se obvykle pro tyto účely používá otevřená fermentační kvasná nádoba. Tato fermentační kvasná nádoba obsahuje prostředky pro přívod kyslíku pro konstantní udržování koncentrace kyslíku v materiálu během fermentace či kvašení na předem stanovené koncentraci nebo na ještě vyšší hodnotě, a dále obsahuje prostředky pro rozvod vody za účelem • · ::: : : · : ::::

• · «·· · · · ······ ·!··«· · · • · «9 · · ···· ·· · · udržování obsahu vody v kvašeném produktu materiálu během fermentace neboli kvašení na té nejvýhodnější úrovni.

Fermentační kvasné zařízení dále obsahuje míchací prostředky pro pravidelné míchání celého obsahu materiálu během fermentace či kvašení za účelem dosažení jednotného stejnoměrného růstu aerobních bakterií v rámci fermentační kvasné nádoby.

Jak v průběhu výroby kompostu dochází ke zvyšování teploty, nelze se vyhnout vypařování vody ze zpracovávaného materiálu, a pokud by to bylo ponecháno tak, jak to jest, nemohla by být aerobní fermentace hladce prováděna. Z toho důvodu je proto, jak již bylo shora uvedeno, vhodným způsobem dodávána voda s pomocí prostředků pro distribuci vody.

Pro tyto účely musí být zjišťován obsah vody ve zpracovávaném materiálu během fermentace neboli kvašení. Proto tedy musí zařízení podle tohoto vynálezu obsahovat prostředky pro zjišťování obsahu vody ve zpracovávaném materiálu, nalézajícím se ve fermentační kvasné nádobě, a dále prostředky pro řízení, ovládání a regulaci množství vody, rozstřikované s pomocí prostředků pro rozvod vody na základě zjištěných výsledků.

Alternativně může zařízení podle tohoto vynálezu zahrnovat zařízení pro regulování prostředků pro rozvod vody, které předběžně stanoví časové období pro dodávku vody a rovněž množství dodávané vody, založené na údajích o obsahu vody v materiálu ve vztahu k teplotě tohoto materiálu, a rovněž údajů o obsahu vody v materiálu ve vztahu k trvání fermentace či kvašení, přičemž jsou obojí údaje měřeny ve • · ·» * · ·· ·· « · ···* · · · 1 • · ·· φ ···<

··« · · · · · · ··· • · W · · · · ··· fc · ·· ···· ·· · · zkušební operaci fermentačního kvasného zařízení, aby byly zjištěny regulační údaje zařízení, takže může být obsah vody v materiálu nastavován prostřednictvím sledování a měření teploty materiálu během fermentace či kvašení, nebo prostřednictvím trvání fermentace či kvašení, přičemž je možné těmito naměřenými údaji vybavit regulační zařízení, které ovládá prostředky pro rozvod vody.

Na obr. 1 je znázorněn nárysný pohled v řezu, ukazující zařízení na výrobu kompostu podle tohoto vynálezu, přičemž na obr. 2 je znázorněn půdorysný schematický pohled na předmětné zařízení.

Na uvedených obrázcích je vztahovou značkou 3. označena otevřená fermentační kvasná nádoba, vztahovou značkou 2 je označeno provzdušňovací potrubí, vztahovou značkou 3 je označen vzduchový ventilátor či vzduchové dmychadlo, vztahovou značkou 4_ je označeno vodní rozváděči potrubí, vztahovou značkou 5_ je označeno míchadlo a vztahovou značkou 6 jsou označeny míchací lopatky.

Zde je nutno poznamenat, že přestože to není na obrázcích výkresů znázorněno, tak zařízení podle tohoto vynálezu rovněž obsahuje distribuční jednotku pro dodávání vody do zpracovávaného materiálu během fermentace či kvašení prostřednictvím vodního rozváděcího potrubí _4, dále detekční prostředky pro zjišťování obsahu vody ve zpracovávaném materiálu, a řídicí ovládací prostředky pro ovládání distribuční jednotky na základě údajů, zjištěných ze shora uvedených detekčních prostředků.

«' 9

A dále jako způsob řízení či regulace distribuční jednotky, a to jiný než byl shora popsán, může být rovněž použit způsob předběžného ukládání regulačních údajů zařízení do paměti, přičemž jde o údaje, které jsou směrodatné pro časové nastavení doby trvání a pro množství dodávané vody na základě shora popsané teploty materiálu nebo trvání fermentace či kvašení, dále způsob měření teploty materiálu nebo trvání fermentace či kvašení a způsob ovládání či řízení distribuční jednotky prostřednictvím ovládacích regulačních prostředků, založený na shora uvedené paměti.

Předmět tohoto vynálezu bude nyní podrobněji popsán s pomocí odkazů na jednotlivé obrázky výkresů.

Nejprve je materiál naplněn do otevřené fermentační kvasné nádoby 1, načež jsou zde naočkovány zárodečné baterie, takže je započata operace fermentace či kvašení. Materiál je celkově promícháván otáčením míchacích lopatek 6 míchadla _5, které se pohybuje vratným pohybem v podélném směru v otevřené fermentační kvasné nádobě jL.

Celá hmota materiálu je promíchávána tak, že aerobní mikroorganismy mohou převládajícím způsobem růst a mohou se zde příslušně rozšiřovat. S výhodou je míchání prováděno dvakrát nebo třikrát denně po celé fermentační kvasné období. Tím je umožněna realizace stejnoměrného růstu aerobních mikroorganismů.

Ze vzduchového ventilátoru či vzduchového dmychadla 3 je dodáván kyslík (obvykle vzduch) tak, že může být tímto kyslíkem zásobováno celé množství zpracovávaného materiálu, přičemž je kyslík směřován prostřednictvím provzdušňovacího • · • φ ·> · • · * potrubí do materiálu. V důsledku toho je kyslík přiváděn do otevřené fermentační kvasné nádoby 1 tak, že koncentrace kyslíku ve vrstvě materiálu ve fermentační kvasné nádobě 1 může být udržována na hodnotě 15 % nebo více, s výhodou na hodnotě 17 až 21 %. Tímto způsobem může být veškerý materiál fermentován či zkvašován za aerobních podmínek.

Dále je prostřednictvím detekčních prostředků měřen obsah vody ve zpracovávaném materiálu tak, aby bylo možno regulovat tento obsah vody v materiálu v průběhu fermentace či kvašení. Naměřené výsledky jsou přenášeny do řídicích a regulačních prostředků, kde je množství vody, dodávané do materiálu, stanovováno za tím účelem, aby bylo možno ovládat a regulovat množství vody, dodávané z vodního rozváděcího potrubí 4_.

Shora uvedeným způsobem je možno udržovat obsah vody ve zpracovávaném materiálu během fermentace či kvašení na hodnotě 60 ± 5 %. V důsledku toho lze dosahovat uspokojivé fermentace či kvašení aerobních mikroorganismů, což může být průběžně udržováno. Výroba kompostu trvá obvykle od tří do čtyř týdnů.

Pokud se materiál během fermentace či kvašení stává postupně vazkým neboli viskózním, tak pokud by to bylo ponecháno tak, jak to jest, mohlo by dojít ke vzájemné kombinaci, přičemž by kyslík nemohl být stejnoměrně přiváděn do veškeré hmoty materiálu, což by mohlo způsobit určité obtíže v pokračování aerobní fermentace. Takže v souladu s předmětem tohoto vynálezu je materiál promícháván za účelem zamezení tuhnutí produktu, takže kyslík může být dodáván do celé hmoty zpracovávaného materiálu.

• · « ···· · · · · • ·· · · * · · «·· · · 4 · · · » · · • 9 · · · · • · ··· ·· ··

Při výrobě kompostu s pomocí aerobní fermentace či kvašení pak v tom případě, kdy termofilní fermentace pokračuje, může docházet k nadměrnému odpařování v důsledku fermentačního tepla, což může způsobovat potíže při udržování dobrého fermentačního stavu. Z uvedených důvodů je obsah vody ve zpracovávaném materiálu v průběhu fermentace periodicky prověřován za účelem zjištění množství vody, které má být rozváděno na základě zjištěných informací, v důsledku čehož je možno udržovat obsah vody na hodnotě 60 ± 5 %, což je nej výhodněj ší.

Pokud jsou přidávány cukry, je doba přidání stanovena s použitím fermentační teploty právě po zahájení fermentace jako indexu fermentačního stavu. Zahájení fermentace je doprovázeno vyvíjením tepla. Fermentační teplota prudce narůstá, přičemž tento stav o vysoké teplotě je udržován zhruba jeden až dva týdny, načež je primární fermentace dokončena.

Poté je po dobu zhruba dvou týdnů prováděna sekundární fermentace s aktinomycety nebo plísněmi (filamentus fungi) při fermentační teplotě téměř 20 až 30° C, načež proces kompostování úplně končí zastavením fermentačního kvasného procesu po uplynutí zhruba třiceti dnů.

V průběhu primární fermentace je myslitelné, že mikroorganismy v průběhu fermentace opakují za účelem růstu přírůstek mikroorganismů, aktivaci a růst v celém cyklu. Po přidání dávky se počet plísní zvyšuje s použitím cukrů jako růstové energie, a poté, kdy jsou cukry spotřebovány, jsou rozkládány proteiny nebo hemicelulóza za účelem vyvíjení • · • · · · · · · «»· · · · · · · • · · · · · » «»··· w » ··» a· «· ··«· energie. Tím je v metabolickém procesu vytvářeno více aminu/amonia.

U rozděleného přidání však dochází k růstu s použitím cukrů jako růstové energie, přičemž plísňové těleso zachycuje proteiny, obsažené ve fermentovaném neboli zkvašeném produktu, jako jsou mikrobiální tělesné proteiny. Když jsou cukry spotřebovány, je růst dočasně zastaven, čímž dojde k poklesu fermentační teploty. Pokud jsou v této etapě cukry opět přidány, dojde k opětovné aktivaci růstu za účelem zabránění tvorby aminu/amonia. Tento typ fermentace či kvašení pokračuje až do té doby, kdy jsou proteiny, obsažené ve fermentovaném produktu, spotřebovány.

Pokud není pozorováno žádné zvýšení teploty ani tehdy, kdy jsou přidány cukry, k čemuž dochází v období zhruba po dvou týdnech, znamená to, že je primární fermentace ukončena, takže je přidávání cukrů v této fázi zastaveno.

Proto tedy pokud fermentační operace pokračuje, stává se kompost postupně vazkým či viskózním a vytváří tuhnoucí produkt vzájemnou kombinací. Pokud dále pokračuje míchání, má kompost určité rozměry částic a váhu, a lze tak docílit kompostu, který má výborné vlastnosti.

Nyní bude v dalším popsán případ, kdy bylo jako výchozího materiálu použito zpracovaného obilí. Většina získávaného kompostu je ve formě vloček, které mají velikost zrn zhruba 5 až 10 mm, takže pokud je kompost rozptylován, nemusí existovat žádná obava, že bude rozfoukán větrem nebo podobně. Někdy je v případě zvýšené viskozity kompostu nutno mít na zřeteli, že hemicelulóza nebo celulóza, vytvořená na • ·

povrchu je ve fermentačním procesu rozložena při vytváření cukrů.

Předmět tohoto vynálezu bude nyní v dalším podrobněji popsán na základě jeho jednotlivých příkladů, které však předmět tohoto vynálezu nijakým způsobem neomezují.

Příklad 1

Zhruba 15 m³ zpracovaného obilí (s obsahem vlhkosti zhruba 67 %), získaného z pivovaru, bylo uloženo do fermentační nádoby za účelem výroby kompostu. 20 g tohoto zpracovaného obilí bylo rozpuštěno ve 100 ml destilované vody, přičemž bylo zjištěno pH o hodnotě 5,4.

Zpracované obilí bylo dodáváno po množství zhruba 1 m³do dávkovači fermentační nádoby, mající šířku 2 m, výšku 1,2 m a hloubku 13 m, a to pomocí korečkového nakladače. Dvě procenta (v/v) kompostu ze zpracovaného obilí byla přidána do tohoto materiálu jako zárodečné bakterie, vše bylo promícháno, načež byla směs ještě důkladněji promíchávána prostřednictvím míchadla, čímž byla dokončena příprava pro výrobu kompostu.

Po dokončení příprav byly pro podmínky fermentace umístěny na dno otevřené fermentační kvasné nádoby rovnoběžně v intervalech 60 cm provzdušňovací trubky, z nichž je každá opatřena otvory o průměru 2 mm, vzdálenými vzájemně od sebe o 10 cm. Tyto trubky byly udržovány pod neustálým provzdušňováním prostřednictvím nuceného vzduchového ventilátoru či vzduchového dmychadla, přičemž koncentrace kyslíku v otevřené fermentační kvasné nádobě byla v této fázi • · · • · r · · « * · · « · * · · c ♦ · * » na hodnotě 15 % nebo vyšší. Obsah vody (60 ± 5 %) byl udržován mícháním (dvakrát denně) shora uvedeným dmýchadlem a s použitím vodního rozváděcího potrubí pro rozvod vody současně s tímto mícháním.

Po započetí přípravy, t.j. po uplynutí dvou až tří dnů, došlo ke zvyšování teploty zpracovaného obilí, obsaženého v otevřené fermentační kvasné nádobě, přičemž maximální teplota během fermentace neboli kvašení dosáhla hodnoty 70° C nebo i vyšší (viz obr. 3). Jak probíhala fermentace neboli kvašení, docházelo k uvolňování plynu, jako je například plynný čpavek a amin (viz obr. 4), přičemž bylo rovněž pozorováno vytváření kyseliny izomáselné či dimetyloctové, kyseliny izovalerové či izopropyloctové, kyseliny octové a podobných kyselin (viz obr. 5) .

Poté, jak fermentace či kvašení pokračovalo za současného provzdušňování, tak v průběhu zhruba dvou týdnů v podstatě zmizel plynný čpavek, plynný amin, nižší mastné kyseliny a podobné sloučeniny (viz obr. 4), fermentační kvasná teplota poklesla na hodnotu 40° C nebo nižší (viz obr. 3) a byl získán stabilní stav kompostu.

Takže po uplynutí dvou týdnů byly míchací časy omezeny pouze na míchání jednou denně, přičemž provzdušňování pokračovalo. Poté došlo k růstu plísní a/nebo aktinomycetů, došlo ke zlepšení aktivity enzymu cytázy, přičemž byl usnadněn rozklad nespalitelných substancí, jako například celulózy (viz obr. 6).

Po uplynutí třiceti dnů od počátku fermentace či kvašení bylo získáno zhruba 7 m³ kompostu. Většina tohoto kompostu « · « ·

III» byla ve tvaru vloček nebo šupinek, které měly velikost zrn od 5 do 10 mm.

Zkušební test příkladu 1

Dvě procenta (w/w) kompostu ze zpracovaného obilí byla přidána zhruba do 15 m³ (7,8 tuny) zpracovaného obilí (upraveného na obsah vlhkosti 55 až 70 %), získaného z pivovaru a promíchaného. Výsledná směs byla dodána do dávkovači fermentační kvasné nádoby, mající šířku 2 m, výšku 1,2 m a hloubku 13 m, takže příprava na kompostování byla dokončena.

Po dokončení přípravy byly pro dosažení fermentačních podmínek umístěny na dno fermentační kvasné nádoby rovnoběžně v intervalech 60 cm provzdušňovací trubky o průměru 5 cm, z nichž každá byla opatřena otvory o průměru 2 mm, rozmístěnými ve vzájemných vzdálenostech 10 cm. Provzdušňování ve fermentační kvasné nádobě prostřednictvím těchto trubek bylo zesíleno.

Poté bylo dosahováno koncentrace kyslíku ve fermentační kvasné nádobě o hodnotě 15 % nebo i více. Dále byl obsah vody udržován na hodnotě 60 ± 5 % s využitím vodního rozváděcího potrubí, přičemž bylo dvakrát denně nebo i vícekrát prováděno míchání s použitím lopatkového míchadla, takže docházelo ke stejnoměrnému provádění fermentace či kvašení.

Tato fermentace či kvašení byla sledována, teplotní změny při fermentaci ve střední části fermentační vrstvy a v blízkosti povrchu dna byly měřeny, přičemž byly rovněž měřeny změny koncentrací plynného aminu a čpavku plynovou detekční • · · • » «· ·· ·· * * » · · · · t «·· ··»»· « «·» a · «· ♦··· «» * » trubicí za účelem stanovení časového nastavení přidávání cukrů dělicím způsobem. Výsledky jsou uvedeny na obr. 7 a na obr. 8.

V důsledku toho došlo k prudkému nárůstu fermentační kvasné teploty zpracovaného obilí od druhého dne po započetí přípravy, přičemž po uplynutí dalších tří až čtyř dnů dosáhla teplota hodnoty 70° C, což představuje maximální teplotu, dosaženou během fermentace, načež byla prováděna zřetelně aktivní fermentace. Současně docházelo k aktivnímu vytváření plynného aminu a čpavku, načež bylo zjištěno, že výnos byl spjat s hodnotou teploty na začátku fermentace.

Příklad 2

Byla prováděna aerobní fermentace s použitím stejných materiálů, jako ve zkušebním testu příkladu 1, a to rovněž stejným způsobem.

To znamená, že fermentace byla zahájena ve stádiu primární fermentace, načež po uplynutí dvou až tří dnů došlo ke zvyšování teploty prostřednictvím tepla, uvolňovaného v průběhu fermentace, a to až na zhruba 65 ± 10° C, což je maximální teplota při fermentaci (viz obr. 7). V této etapě bylo 100 kg (což je množství, odpovídající zhruba 0,1 % veškerého materiálu) konečné melasy (vyrobené firmou Naka-Nihon Hyouto K.K.) přidáno najednou do předmětného materiálu. Současně byla přiváděna voda a materiál byl promícháván.

Stav fermentační teploty v této době je znázorněn na obr. 9. Na obr. 9 jsou tak názorně ukázány podrobné změny • · ·

fermentační teploty v období od počátku fermentace až do pátého dne. To znamená, že je zde uveden částečný detail grafu fermentační teploty, znázorněného na obr. 7.

Podle grafu, znázorněného na obr. 9, se fermentační teplota postupně zvyšuje od počátku třetího dne. Bylo zjištěno, že fermentace byla v důsledku metabolizmu rozkladu cukru v této fázi nízká, a to v důsledku poklesu obsahu cukru, sloužícího jako zdroj energie.

Poté v bodě, označeném šipkou A, bylo do materiálu přidáno 100 kg konečné melasy, přičemž je možno zcela jasně vysledovat z obr. 9, že byla fermentace opětovně aktivována.

Fermentační teplota pak neplánovaně výrazně poklesla v bodě A, což bylo důsledkem skutečnosti, že byla dodávána voda a že byl materiál promícháván ve stejné době, kdy byla přidávána konečná melasa, jak již bylo shora popsáno. Jedním z faktorů byla dále skutečnost, že v průběhu provádění experimentu byla vnější teplota venkovního vzduchu nižší než 10° C.

Výrazná změna fermentační teploty v bodě B po uplynutí šesti až osmi hodin v porovnání s bodem A byla způsobena promícháváním materiálu, který je promícháván dvakrát denně a dále bylo provedeno následující přidání konečné melasy, a to v bodě C v pátém dni po zahájení fermentace.

Obdobným způsobem bylo v bodě A přidáno 100 kg konečné melasy, přičemž byla současně dodávána voda a materiál byl promícháván. Od tohoto okamžiku bylo 100 kg konečné melasy přidáváno každé dva až tři dny (rozdělená přídavná část) až • * do skončení období primární fermentace (po dobu zhruba dvou týdnů).

Poté, co byla primární fermentace, která byla prováděna po dobu zhruba dvou týdnů, dokončena, byla prováděna sekundární fermentace po dobu zhruba dvou týdnů, načež byla fermentace dokončena provedením celého fermentačního procesu po uplynutí doby zhruba třiceti dnů.

V průběhu fermentačního období byly měřeny koncentrace plynného čpavku a nižších mastných kyselin. Výsledky tohoto měření jsou uvedeny na obr. 10 a na obr. 11.

Pro účely porovnání byla provedena experimentální zkouška, týkající se dávkovači přídavné části, kdy byla konečná melasa přidávána dávkovačům způsobem na počátku fermentace, přičemž výsledky tohoto měření jsou zaneseny současně na uvedených obrázcích.

Rovněž byl měřen určitý index pro složky kompostu jako základ pro jeho používání jako kompostu, přičemž tento index byl měřen konvenčními prostředky. Rovněž byla pro kontrolu měřena nepřídavná část, kdy nebyla přidávána žádná konečná melasa. Výsledky měření pro příslušné složky jsou uvedeny v tabulce 1.

Jak je zřejmé z příslušných obrázků, bylo množství plynného čpavku potlačeno na zhruba 50 % v rozdělené přídavné části, a to v porovnání s dávkovači přídavnou částí. A rovněž množství nižších mastných kyselin, které mají schopnost potlačovat růst rostlin, bylo rovněž sníženo na polovinu nebo i méně v porovnání s dávkovači přídavnou částí.

• «» · · 9 » ··

4*9 » · 99 9 · ·· 9 • ·

• 49 · 9 99 9999 · »

Na druhé straně však při porovnávání jednotlivých složek kompostu nebyla zjištěna žádná výrazná rozdílnost u většiny údajů ve třetí zkušební části, takže nebyl pozorován žádný vliv přidání konečné melasy na složky kompostu.

Průmyslová využitelnost

V souladu s předmětem tohoto vynálezu mohou být efektivně a účinně zužitkovány organické odpadní materiály, odváděné z potravinářských zpracovatelských závodů a z podobných jiných provozů, a to jako materiály na výrobu kompostu. A přestože je počítáno s tím, že fermentace bude prováděna vždy za aerobních podmínek, je možno zabránit vyvíjení nepříjemných pachů ve fermentačním období, přičemž fermentace může být efektivně dokončena po uplynutí krátkého časového úseku.

A navíc je způsob a zařízení podle tohoto vynálezu uzpůsobeno pro efektivní potlačování vývinu a nahromadění nižších mastných kyselin, sloužících jako faktor pro omezování růstu rostlin, a dále je uzpůsobeno pro efektivní a účinnou výrobu kompostu té nejvyšší kvality.

« »» · · · · ·· ·· «·· » · ·· · · » ·

«·· ·· · » ··· · * ·

Tabulka 1

	Nepřídavná část	Dávkovači přídavná část	Rozdělená přídavná část
(% v anhydridu) Obsah popele	10,13	10,16	9, 63
Organický materiál	89,87	89,84	90,37
Celkový dusík	5,06	5,33	5, 16
Dusičnan amonný	0,68	0,53	0,52
Draslík (K₂0)	0,15	0,45	0, 54
Fosfor (P₂O₅)	3,44	3,27	2,44
Obsah vlhkosti (%)	47,60	45,00	38,40
pH	7,27	7,21	6, 93
Elektrická vodivost (mS/cm)	1890	2450	2420
Barva světla (L)	20,45	20, 32	21, 33
Barva světla (a)	3,76	3,87	3, 50
Barva světla (b)	6,26	6, 04	5, 74

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby kompostu vyznačující se tím, že při výrobě kompostu naočkováním zakvašovacích aerobních kompostovacích zárodečných bakterií do organického odpadního materiálu uvedený způsob obsahuje:

- dodávání kyslíku při míchání odpadního materiálu, a

- dodávání vody tak, že obsah vody v odpadním materiálu má hodnotu 60 ± 5 %.
2. Způsob výroby kompostu vyznačující se tím, že při výrobě kompostu naočkováním zakvašovacích aerobních kompostovacích zárodečných bakterií do organického odpadního materiálu uvedený způsob obsahuje po zahájení fermentace přidávání cukrů do rozdělovacím způsobem předtím, než odpadního materiálu je hlavní fermentace převedena na amin/čpavkový metabolický systém.
3. Zařízení na výrobu kompostu vyznačuj ící se tím, že obsahuje:

- fermentační kvasnou nádobu, opatřenou prostředky pro přívod kyslíku, prostředky pro rozvádění vody a míchacími prostředky, a

- řídicí a regulační prostředky pro zjišťování nebo určování obsahu vlhkosti v organickém odpadním materiálu, uloženém ve fermentační kvasné nádobě, za účelem řízení a • · · ·· · · ···· · * * » regulace na základě zjištěných nebo určených výsledků distribučního množství vody, rozváděné pomocí prostředků pro rozvádění vody.