RU2812457C1 - Method of processing food and organic waste by hermetia illucens fly larva to produce vermicompost - Google Patents

Method of processing food and organic waste by hermetia illucens fly larva to produce vermicompost Download PDF

Info

Publication number
RU2812457C1
RU2812457C1 RU2023110892A RU2023110892A RU2812457C1 RU 2812457 C1 RU2812457 C1 RU 2812457C1 RU 2023110892 A RU2023110892 A RU 2023110892A RU 2023110892 A RU2023110892 A RU 2023110892A RU 2812457 C1 RU2812457 C1 RU 2812457C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
larvae
substrate
organic waste
hermetia illucens
fly
Prior art date
Application number
RU2023110892A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Петровичев
Original Assignee
Михаил Александрович Петровичев
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Александрович Петровичев filed Critical Михаил Александрович Петровичев
Application granted granted Critical
Publication of RU2812457C1 publication Critical patent/RU2812457C1/en

Links

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to the biological processing of organic waste using insect larvae with the possibility of obtaining environmental fertilizer for agricultural crops. A method of processing food and organic waste by larvae of the Hermetia Illucens fly to produce vermicompost includes colonization of the substrate with larvae of the Hermetia Illucens fly, bioconversion of the substrate and separation of the biomass of the larvae from the processed substrate. Food and organic waste are pre-crushed and mixed into homogeneous biomass, which is heat treated by autoclaving at a temperature of 120°C for at least 30 minutes, then the prepared substrate is populated with Hermetia Illucens fly larvae, 3–5 days old, at the rate of 7–10 individuals per 1 cm2 of substrate.
EFFECT: increasing the efficiency of waste treatment by Hermetia Illucens fly larvae, increasing the disinfection rates of food and organic waste to produce humus with high quality characteristics.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к биологической переработке пищевых и органических отходов с применением личинок насекомых с возможностью получения экологического удобрения под сельскохозяйственные культуры.The invention relates to the biological processing of food and organic waste using insect larvae with the possibility of obtaining environmental fertilizer for agricultural crops.

Пищевые и органические отходы представляют большую биолого-социальную опасность для окружающей среды, нарушают экологию, прежде всего, из-за несовершенства применяемых технологий их переработки. В настоящее время объем органических отходов значительно превышает мощности компаний по утилизации. Большинство таких отходов сжигают или закапывают на полигонах.Food and organic waste pose a great biological and social hazard to the environment and disrupt the environment, primarily due to the imperfection of the technologies used for their processing. Currently, the volume of organic waste significantly exceeds the capacity of recycling companies. Most of this waste is burned or buried in landfills.

Существуют также способы переработки пищевых и органических отходов с использованием личинок различных насекомых. Применение биоконверсии упомянутых отходов позволяет решить важную проблему безотходной промышленной вторичной их переработки с получением экологически чистого ценного продукта и снижением загрязнения окружающей среды.There are also ways to recycle food and organic waste using various insect larvae. The use of bioconversion of the mentioned waste allows us to solve the important problem of waste-free industrial recycling with the production of an environmentally friendly valuable product and a reduction in environmental pollution.

Теоретические и экспериментальные исследования гумуса в последнее время привлекают все больше внимания ученых разных направлений науки, так как область применения характеристик системы гумусовых веществ постоянно расширяется. Показатели группового и фракционного состава гумуса все чаще используются не только в генетическом и экологическом почвоведении. В научной литературе имеется достаточно много работ, в которых аналитические материалы по составу гумуса привлекаются для решения очень широкого круга проблем: восстановления и повышения плодородия почв, рекультивации нарушенных антропогенным воздействием земель, реконструкции палеопочв и условий древнего почвообразования, вопросов прогноза развития природной среды. Таким образом, получение гумуса с высокими характеристиками качества и безопасности имеют в настоящее время важное значение.Theoretical and experimental studies of humus have recently attracted more and more attention from scientists in various fields of science, as the scope of application of the characteristics of the humus substance system is constantly expanding. Indicators of the group and fractional composition of humus are increasingly used not only in genetic and environmental soil science. There are quite a lot of works in the scientific literature in which analytical materials on the composition of humus are used to solve a very wide range of problems: restoring and increasing soil fertility, reclamation of lands disturbed by anthropogenic impact, reconstruction of paleosols and conditions of ancient soil formation, issues of forecasting the development of the natural environment. Thus, obtaining humus with high quality and safety characteristics is currently important.

Известен способ переработки органических отходов, включающий культивирование личинок синантропных мух на органических отходах до стадии предкуколок. [RU 2049389, A01K опубл. 10.12.1995]There is a known method for processing organic waste, which includes cultivating the larvae of synanthropic flies on organic waste to the prepupae stage. [RU 2049389, A01K publ. 12/10/1995]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки органических отходов, включающий заселение субстрата личинками мух Hermetia illucens II-III возраста для осуществления биоконверсии субстрата с отделением биомассы личинок от полученного биогумуса (патент RU 2654220, опубл. 17.05.2018). Недостатком является низкое качество обеззараживания отходов. Еще одним недостатком является медленная, избирательная и неполная утилизация отходов. Известный факт, что у личинок есть «вкусовые предпочтения» и, если не производить смешивание отходов, то личинки начинают поедать отходы избирательно, в первую очередь отдавая предпочтение наиболее питательным для них веществам.The closest in technical essence and achieved effect is the method of processing organic waste, which includes colonizing the substrate with larvae of Hermetia illucens flies of II-III age to carry out bioconversion of the substrate with the separation of the biomass of the larvae from the resulting vermicompost (patent RU 2654220, published on May 17, 2018). The disadvantage is the low quality of waste disinfection. Another disadvantage is the slow, selective and incomplete disposal of waste. It is a known fact that larvae have “taste preferences” and, if waste is not mixed, the larvae begin to eat waste selectively, first of all giving preference to the most nutritious substances for them.

Технической проблемой заявляемого способа является обеспечение экологичности переработки пищевых и органических отходов, получение высокой степени обеззараживания указанных отходов с получением гумуса с высокими характеристиками качества и безопасности.The technical problem of the proposed method is to ensure the environmental friendliness of processing food and organic waste, obtaining a high degree of disinfection of these wastes with the production of humus with high quality and safety characteristics.

Техническими результатами заявленного решения является повышение эффективности обработки отходов личинками мухи Hermetia Illucens, повышение показателей обеззараживания пищевых и органических отходов с получением гумуса с высокими качественными характеристиками.The technical results of the claimed solution are to increase the efficiency of waste processing by Hermetia Illucens fly larvae, to increase the disinfection rates of food and organic waste with the production of humus with high quality characteristics.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в способе переработки пищевых и органических отходов личинками мухи Hermetia Illucens с получением биогумуса, включающем заселение субстрата личинками мухи Hermetia Illucens, биоконверсию субстрата и отделение биомассы личинок от переработанного субстрата, согласно заявленному способу пищевые и органические отходы предварительно измельчают и смешивают в однородную биомассу, которую подвергают термообработке методом автоклавирования при температуре 120°С в течение не менее 30 минут, затем заселяют подготовленный субстрат личинками мухи Hermetia Illucens возрастом 3-5 дней из расчета 7-10 особей на 1 см2 субстрата.The specified technical results are achieved by the fact that in the method of processing food and organic waste by larvae of the Hermetia Illucens fly to produce vermicompost, including colonization of the substrate with larvae of the Hermetia Illucens fly, bioconversion of the substrate and separation of the biomass of the larvae from the processed substrate, according to the claimed method, food and organic waste are pre-crushed and mixed into a homogeneous biomass, which is subjected to heat treatment by autoclaving at a temperature of 120°C for at least 30 minutes, then the prepared substrate is populated with Hermetia Illucens fly larvae, 3-5 days old, at the rate of 7-10 individuals per 1 cm 2 of substrate.

Предварительное измельчение отходов, их смешивание в однородную массу с последующей термообработкой методом автоклавирования обеспечивает удаление токсинов из отходов. Известно, что клетки большинства бактерий и вирусов погибают в течение 5-30 мин при температуре 55-80°С. Споры Clostridium botulinum погибают через 20-30 мин. при температуре 120°С, токсин ботулизма погибает через 20-30 минут при температуре 120°С. Однородность массы отходов обеспечивает повышение эффективности обработки отходов личинками мухи Hermetia Illucens, поскольку измельчение и смешивание отходов обеспечивает равномерное распределение последних в массе, которую личинки поедают, не имея возможности избирать что-то. Кроме того однородность массы отходов обеспечивает равномерную термическую обработку, что, в итоге, обеспечивает повышение показателей обеззараживания пищевых и органических отходов и получение гумуса с высокими характеристиками качества и безопасности. Способ осуществляют следующим образом.Preliminary crushing of waste, mixing it into a homogeneous mass, followed by heat treatment by autoclaving ensures the removal of toxins from waste. It is known that the cells of most bacteria and viruses die within 5-30 minutes at a temperature of 55-80°C. Clostridium botulinum spores die within 20-30 minutes. at a temperature of 120°C, botulinum toxin dies in 20-30 minutes at a temperature of 120°C. The homogeneity of the waste mass increases the efficiency of waste processing by the larvae of the Hermetia Illucens fly, since grinding and mixing the waste ensures uniform distribution of the latter in the mass, which the larvae eat without being able to select something. In addition, the homogeneity of the waste mass ensures uniform heat treatment, which ultimately ensures increased disinfection rates of food and organic waste and the production of humus with high quality and safety characteristics. The method is carried out as follows.

Подготавливают субстрат. Для этих целей пищевые и органические отходы, такие как остатки, обрезки овощей, фруктов, просроченное, испорченное мясо, молоко, соусы (кетчуп, майонез и т.д.), кондитерские изделия, отходы производства кормов для домашних животных, навоз крупного рогатого скота, птичий, свиной, навоз туши мертвых животных, кровь, отходы пивной дробины, различную шелуху, жмых, испорченные семена, цветы, зерно, пыль элеваторная, сено, трава и пр., помещают в миксер-шредер, производящий измельчение и смешивание в однородную биомассу. Далее биомассу подвергают термообработке методом автоклавирования при температуре 120°С в течение не менее 30 минут. Влажность готового субстрата не должна превышать 80%. Если влажность превышает данное значение, добавляют сухие компоненты, например шелуху зерен, мелкие опилки.Prepare the substrate. For these purposes, food and organic waste, such as leftovers, trimmings of vegetables, fruits, expired, spoiled meat, milk, sauces (ketchup, mayonnaise, etc.), confectionery, waste from pet food production, cattle manure , poultry, pork, manure, carcasses of dead animals, blood, brewer's grain waste, various husks, cake, spoiled seeds, flowers, grain, elevator dust, hay, grass, etc., are placed in a mixer-shredder, which crushes and mixes into a homogeneous biomass. Next, the biomass is heat treated by autoclaving at a temperature of 120°C for at least 30 minutes. The humidity of the finished substrate should not exceed 80%. If the humidity exceeds this value, add dry ingredients, such as grain husks and fine sawdust.

Готовый субстрат помещают в пластиковые ящики, размером 60*40*20 (д*ш*в), высотой слоя 5-10 см. Опытным путем установлено, что это оптимальный размер, на который личинка мухи Hermetia Illucens углубляется за пищей. Температура окружающей среды должна быть в интервале 25-30°С.На личинки мухи Hermetia Illucens не должен поступать прямой солнечный свет. На приготовленный субстрат заселяют личинки мухи Hermetia Illucens возрастом 3-5 дней с момента вылупления, с расчетом 7-10 особей на 1 см2 субстрата. Для наиболее оптимального поглощения субстрата личинками, его влажность должна поддерживаться на уровне 60-80%. При потреблении субстрата личинками температура внутри субстрата может достигать 45°С. Данная температура не оказывает негативного влияния на личинки мухи Hermetia Illucens. Личинки активно питаются субстратом около 14-15 дней до перехода к стадии предкуколки. По мере поедания субстрата при необходимости добавляют новые порции подготовленной биомассы. Удельная производительность при заявленной плотности посадки не менее 50 мг (не менее 50 мг субстрата будет перерабатываться одной личинкой за сутки).The finished substrate is placed in plastic boxes measuring 60*40*20 (l*w*h), with a layer height of 5-10 cm. It has been experimentally established that this is the optimal size for which the larva of the Hermetia Illucens fly goes deep for food. The ambient temperature should be in the range of 25-30°C. Hermetia Illucens fly larvae should not be exposed to direct sunlight. The prepared substrate is infested with larvae of the Hermetia Illucens fly, 3-5 days old from the moment of hatching, with the calculation of 7-10 individuals per 1 cm 2 of substrate. For the most optimal absorption of the substrate by the larvae, its humidity should be maintained at 60-80%. When larvae consume the substrate, the temperature inside the substrate can reach 45°C. This temperature does not have a negative effect on the larvae of the Hermetia illucens fly. The larvae actively feed on the substrate for about 14-15 days before transitioning to the prepupa stage. As the substrate is consumed, new portions of prepared biomass are added if necessary. The specific productivity at the declared planting density is at least 50 mg (at least 50 mg of substrate will be processed by one larva per day).

Через 14-15 дней личинка мухи Hermetia Illucens достигает стадии предкуколки, при этом она перестает есть и начинает искать сухую затененную среду для преобразования в куколку. Когда примерно 50% личинок мухи Hermetia Illucens перейдет к стадии предкуколок, производят их отделение от переработанного субстрата посредством сит или установки грохочения. В результате получают гумус (порядка 20-30% от объема утилизированной биомассы), личинки мухи Hermetia Illucens и субстрат, не прошедший переваривание личинками.After 14-15 days, the larva of the Hermetia illucens fly reaches the prepupa stage, at which time it stops eating and begins to look for a dry, shaded environment to transform into a pupa. When approximately 50% of the Hermetia Illucens fly larvae reach the prepupae stage, they are separated from the processed substrate using sieves or a screening unit. As a result, we obtain humus (about 20-30% of the volume of utilized biomass), Hermetia Illucens fly larvae and a substrate that has not been digested by the larvae.

Субстрат, не переработанный личинками, отправляют обратно в контейнер для питания следующих личинок. Отделенных личинок пропускают через сито с целью отсеивания наиболее крупных личинок, подходящих для дальнейшего разведения.The substrate that is not processed by the larvae is sent back to the container to feed the next larvae. The separated larvae are passed through a sieve in order to sift out the largest larvae suitable for further breeding.

Полученный заявленным способом гумус имеет следующий примерный химический состав: N - 2-3%; P2O5 - 1-3%; K2O - 1-3%; С - 15-45%; зола - 5-6%; микроэлементы - 1-6%; СаО - 0,7-2%; MgO - 0,3-0,5%; H2O - 20-50%.The humus obtained by the claimed method has the following approximate chemical composition: N - 2-3%; P2O5 - 1-3%; K2O - 1-3%; C - 15-45%; ash - 5-6%; microelements - 1-6%; CaO - 0.7-2%; MgO - 0.3-0.5%; H2O - 20-50%.

Согласно известным сведениям (Орлов Д.С, Бирюкова О.Н., Розанова М.С.Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. №8 С. 918-926., Органоминеральное удобрение на основе зоокомпоста личинок мухи Черной львинки, цитрогипса и пыли обжиговых печей электрофильтров цементного производства» Университет им. В.И. Вернадского. №3(85). 2022) гумус с указанным химическим составом относят к гумусу с высокими характеристиками качества.According to known information (Orlov D.S., Biryukova O.N., Rozanova M.S. Additional indicators of the humus state of soils and their genetic horizons // Pochvovedenie. 2004. No. 8 P. 918-926., Organomineral fertilizer based on zoocompost of larvae Black soldier flies, citrogypsum and dust from kilns of electric precipitators of cement production" V.I. Vernadsky University. No. 3 (85), 2022) humus with the specified chemical composition is classified as humus with high quality characteristics.

Двойная обработка биомассы методом автоклавирования с последующей биоконверсией личинкой мухи Hermetia Illucens в заявленных пропорциях и сроках обеспечивают высокий уровень показателей обеззараживания пищевых и органических отходов.Double processing of biomass by autoclaving followed by bioconversion with the larva of the Hermetia Illucens fly in the stated proportions and terms provides a high level of disinfection of food and organic waste.

Сравнительный анализ показал следующие результаты:The comparative analysis showed the following results:

Claims (1)

Способ переработки органических отходов личинками мухи Hermetia Illucens с получением биогумуса, включающий заселение субстрата личинками мухи Hermetia Illucens, биоконверсию субстрата и отделение биомассы личинок от переработанного субстрата, отличающийся тем, что пищевые и органические отходы предварительно измельчают и смешивают в однородную биомассу, которую подвергают термообработке методом автоклавирования при температуре 120°С в течение не менее 30 мин, затем заселяют подготовленный субстрат личинками мухи Hermetia Illucens возрастом 3-5 дней из расчета 7-10 особей на 1 см2 субстрата.A method for processing organic waste by larvae of the Hermetia Illucens fly to produce vermicompost, including colonization of the substrate with larvae of the Hermetia Illucens fly, bioconversion of the substrate and separation of the biomass of the larvae from the processed substrate, characterized in that food and organic waste is pre-crushed and mixed into a homogeneous biomass, which is subjected to heat treatment by the method autoclaving at a temperature of 120°C for at least 30 minutes, then the prepared substrate is populated with Hermetia Illucens fly larvae, 3-5 days old, at the rate of 7-10 individuals per 1 cm 2 of substrate.
RU2023110892A 2023-04-27 Method of processing food and organic waste by hermetia illucens fly larva to produce vermicompost RU2812457C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2812457C1 true RU2812457C1 (en) 2024-01-30

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150164109A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Bradley N. Ruben Recycled food processing, products therefrom, and devices useful therein
RU2651303C1 (en) * 2017-08-23 2018-04-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова" Method for obtaining the biologically active fodder additive for chicken-broilers
RU2654220C1 (en) * 2017-03-21 2018-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "Биогенезис" (ООО "Биогенезис") Method for processing an organic waste by larvae of the fly hermetia illucens obtaining animal protein and biohumus
CN108703114A (en) * 2018-04-28 2018-10-26 南安市创培电子科技有限公司 A kind of black soldier flies environment-protecting cultivation method
RU2744181C1 (en) * 2020-10-27 2021-03-03 Максим Анатольевич Тимофеев Method for processing coniferous wood

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150164109A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Bradley N. Ruben Recycled food processing, products therefrom, and devices useful therein
RU2654220C1 (en) * 2017-03-21 2018-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "Биогенезис" (ООО "Биогенезис") Method for processing an organic waste by larvae of the fly hermetia illucens obtaining animal protein and biohumus
RU2651303C1 (en) * 2017-08-23 2018-04-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова" Method for obtaining the biologically active fodder additive for chicken-broilers
CN108703114A (en) * 2018-04-28 2018-10-26 南安市创培电子科技有限公司 A kind of black soldier flies environment-protecting cultivation method
RU2744181C1 (en) * 2020-10-27 2021-03-03 Максим Анатольевич Тимофеев Method for processing coniferous wood

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cai et al. Bioconversion-composting of golden needle mushroom (Flammulina velutipes) root waste by black soldier fly (Hermetia illucens, Diptera: Stratiomyidae) larvae, to obtain added-value biomass and fertilizer
CN110201972A (en) A method of it is handled using black soldier flies and utilizes kitchen garbage and stalk
US20180360008A1 (en) System and method for propagating dipteran larvae
CN108041283B (en) Method for breeding hermetia illucens by using hermetia illucens feed prepared from organic waste
CN103524217A (en) Microbial organic fertilizer and preparation method thereof
CN102633539A (en) Efficient bio-organic fertilizer and production process thereof
CN109047268B (en) Device and method for modularly treating perishable garbage by utilizing hermetia illucens
CN110352913B (en) Ecological cycle resource comprehensive utilization method for organic waste biological treatment and application
Dehghani et al. Frequency of Arthropoda in urban Wastes compost Process at Laboratory condition
CN108669383B (en) Black soldier fly feed and preparation method thereof
Edwards et al. The use of earthworms in organic waste management and vermiculture
CN104186424B (en) Method for simultaneously obtaining organic fertilizers and biological proteins by biologically treating inapplicable fresh tobacco leaves by utilizing lucilia sericata larvae
Joseph Efficacy of different substrates on vermicompost production: A biochemical analysis
Rajendran et al. Performance of different species of earthworm on vermicomposting
CN104186426B (en) Utilize the method that the Sarcophga fuscicauda larva inapplicable fresh tobacco leaf of biological treatment obtains fertilizer and bioprotein simultaneously
CN104744129A (en) Special bio-active organic fertilizer for banana plants and application thereof
RU2812457C1 (en) Method of processing food and organic waste by hermetia illucens fly larva to produce vermicompost
CN104692970A (en) Special bioactive organic fertilizer for rapes and application of special bioactive organic fertilizer
CN104145879B (en) Method for biologically treating inapplicable fresh tobacco leaves through hermetia illucens larvae
CN104186909B (en) Fresh tobacco leaf while the method for obtaining organic fertilizer and bioprotein are not applied to using the biological treatment of chrysomyia megacephala larva
CN107535433A (en) A kind of method of remaining meal thing mixed breeding insect
CN110015916A (en) Exempt from de-oiling, exempts from desalination, exempts from dry kitchen garbage Vermicomposting processing method
Kaladhar et al. Production of commercial products by vermiculture and vermicomposting
Indri et al. Implication of types of feeds combined goat manure for preference black soldier fly (BSF): Hermetia illucens L
CN103918612A (en) Method for utilizing larvae-treated gibberellin fermentation residues to produce insect protein and organic fertilizers