TWI486323B - 一種生物性肥料菌粒劑之製造方法 - Google Patents

Description

一種生物性肥料菌粒劑之製造方法

本發明係關於一種生物性肥料菌粒劑之製造方法，尤指一種可保護生態環境、穩定性高、耐貯藏及方便運輸之生物性肥粒菌粒劑之製造方法。

化學肥料與化學農藥大多施用於農作物的栽種，長期施用化學肥料或化學農藥，易使土壤酸化、固化或土壤中的有益微生物及蚯蚓等生物數量劇減，導致土壤質地遭破壞，蓄水與保肥能力降低，而影響農作物的生長。而吸取過量化肥的農作物，其抗病及抗逆境的能力也會隨之下降，導致農作物病蟲害日趨嚴重，化學農藥的施用量也就因此而增加。再者，化學肥料屬可溶性鹽類，易被淋洗，非但造成養分流失，亦會對河川及地下水造成污染。

為了改善化學肥料的缺點，習知有機肥料的利用逐漸受到重視，常見的有機肥料來源為有機性廢棄物，如麥麩、廚餘、稻梗、甘蔗渣等。但這些有機物無法直接供農作物利用，須經過腐熟的處理過程，腐熟後的有機肥料養分含量較低，養分釋出較慢，且因需較長時間的堆肥腐熟過程，使得製程時間相對上較長。

近年來，生物性肥料(biofertilizer)，尤指利用微生物製成的微生物肥料(microbial fertilizer)也相當受到重視，因其具有增進土壤的營養狀況，協助農作物吸收養分，並增強農作物抗病、耐旱與耐寒的能力，以提升農作物的產量及品質。習知微生物肥料有液體與固體(粉末)兩種劑型，液體肥料的生產成本雖然較低，但保存期限不長、易發生質變，另有液體外滲和運輸不便等缺點。固體肥料雖然保存期限較長、不易發生質變，運輸上較液體肥料方便，但施用粉末時，易隨風吹散而塵土飛揚，而容易導致人體吸入過量的粉末；另施用上易受地型限制之因素，而影響使用效率。

先前技術之化學肥料不但無法提升農作物的品質，亦會破壞土壤質地，更殃及生態環境。有機肥料雖然可針對化學肥科之缺點稍作改善，但其製程時間較長且養分提供量低。傳統液體微生物肥料具有保存期限短、液體易外滲、運輸不便之缺點。傳統固體微生物肥料，如其為粉劑，於施用上易塵土飛揚。

因此，為了解決上述之各項缺憾，本發明提供一種生物性肥料菌粒劑之製造方法，其包括下列步驟：步驟A為菌種液態發酵，其係接種一微生物進行發酵量產微生物孢子；步驟B為製作一半成品菌粉，其係收集發酵液之微生物孢子，並製成一菌泥，再利用一真空冷凍乾燥機將該菌泥乾燥，以形成一菌塊，接著將該菌塊磨成粉狀，以形成該半成品菌粉；步驟C為混料，其係在該半成品菌粉中添加一賦形劑與一增量劑；步驟D為 造粒，其係在該半成品菌粉中再添加該賦形劑與該增量劑後，以一造粒機製成一生物性肥料菌粒劑，該生物性肥料菌粒劑之含水率為10%以下。在步驟D之後包括步驟E，步驟E為包裝，其係將該生物性肥料菌粒劑包裝成一定量之成品。

本發明利用步驟A菌種液態發酵過程，使微生物菌體進行孢子化(sporulation)，孢子化之目的在於提高產品之溫度、鹽度與酸鹼值的耐受性。爾後，將該半成品菌粉之含水率控制於10%以下，次以添加該賦形劑與該增量劑以保護微生物孢子，並維持產品的穩定性。該賦形劑可增加均勻性、穩定性，可供標的物附著之載體，該賦形劑可以是泥炭土、高嶺土、石膏、滑石粉、粘土類、碳酸鈣、膨潤土、矽藻土、酸性白土、矽砂、二氧化鈦、變性澱粉、醣類、植物性澱粉、植物性蛋白粉末。該增量劑不影響標的物，可用以增加或稀釋標的物之濃度，該增量劑可以是泥炭土、高嶺土、石膏、滑石粉、粘土類、碳酸鈣、膨潤土、矽藻土、酸性白土、矽砂、二氧化鈦、變性澱粉、糊精、醣類、澱粉類、植物性蛋白。

相較於先前技術之化學肥料，本發明一種生物性肥料菌粒劑之製造方法，在製程中不含人工化學物質，故不會破壞土壤質地，亦不會造成生態環境的危害。除了可改善土壤之生物、化學及物理性質，亦供農作物之養分來源，可協助農作物吸收養分，並增強農作物之抗病、耐旱與耐寒的能力。相較於先前技術之傳統液體微生物肥料，本發明於製程上添加該賦形劑與該增量劑，且控制該半成品菌粉及該生物性肥料菌粒劑之含下率為10%以下，使微生物孢子不易受潮及受污染，可延長保存期限。相較於先前技術之傳統固體粉劑微生物肥料，本發明利用該造粒機製 成該生物性肥料菌粒劑，於施用時不易塵土飛揚，方便使用。

A‧‧‧菌種液態發酵

B‧‧‧製作一半成品菌粉

C‧‧‧混料

D‧‧‧造粒

E‧‧‧包裝

圖1係本發明一實施例之步驟流程圖。

圖2係本發明另一實施例之步驟流程圖。

圖3係本發明混料後之一半成品菌粉安定性試驗之示意圖。

圖4係本發明一生物性肥料菌粒劑存放6個月後安定性試驗之示意圖。

請參閱圖1所示，其係本發明之一實施例步驟。本實施例之一種生物性肥料菌粒劑之製造方法，其包括下列步驟。

步驟A為菌種液態發酵，其係接種一微生物進行發酵量產微生物孢子，該微生物可以是放線菌、芽孢桿菌、假單孢桿菌、固氮菌、酵母菌、枯草桿菌、木霉菌、真菌、溶磷菌或藻類。步驟A可利用一發酵容器裝有液態培養基，經滅菌程序製得後接種該微生物，其中該發酵容器可以是一三角瓶、一血清瓶、一發酵槽或其他可用以液態發酵之容器。步驟A之滅菌程序，係將液態培養基裝入該發酵容器內，再以高溫高壓滅菌法或鍋爐蒸汽滅菌法進行滅菌。

步驟B為製作一半成品菌粉，首先利用離心過濾、壓濾或膜過濾之方式收集發酵液之微生物孢子，並製成一菌泥，其中離心過濾可採連續式離心，即使用一高速離心機，利用離心力使發酵液通過一濾篩網留 下該菌泥，接著穿過該濾篩網經過濾後排出離心液。接著利用一真空冷凍乾燥機將該菌泥乾燥，以形成一菌塊，其中該真空冷凍乾燥機之溫度環境為-25~60℃，並乾燥該菌塊至含水率10%以下。再將該菌塊磨成顆粒大小為50至70目的粉末，以形成該半成品菌粉。步驟B製作該半成品菌粉之方式，可以在步驟A之菌種液態發酵中添加一賦形劑後利用一噴霧乾燥機噴霧乾燥製成該半成品菌粉替代。

步驟C為混料，其係在該半成品菌粉添加該賦形劑與一增量劑，配製成半成品規格要求之菌數，即每公克含有1.0×10¹⁰ 菌落形成單位(colony-forming unit/gram,cfu/g)以上。該賦形劑可以是泥炭土、高嶺土、石膏、滑石粉、粘土類、碳酸鈣、膨潤土、矽藻土、酸性白土、矽砂、二氧化鈦、變性澱粉、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、蔗糖、豆粉、米糠粉、玉米粉。該增量劑可以是泥炭土、高嶺土、石膏、滑石粉、粘土類、碳酸鈣、膨潤土、矽藻土、酸性白土、矽砂、二氧化鈦、變性澱粉、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、蔗糖、糊精。

步驟D為造粒，其係在混料之後，於該半成品菌粉中再添加該賦形劑與該增量劑，配製成成品規格要求之菌數，即1.0×10⁹ cfu/g以上，以一造粒機製成一生物性肥料菌粒劑，該生物性肥料菌粒劑之含水率為10%以下，使微生物孢子不易受潮及受污染，且能迅速溶解於水中，方便使用。

請參閱圖2所示，其係本發明之另一實施例步驟，在步驟D之後可包括步驟E，步驟E為包裝，將該生物性肥料菌粒劑包裝成250公克(g)、500g、1.0公斤(kg)、2.0kg、5.0kg、10.0kg、20.0kg、25.0kg、1磅、2磅、5磅、10磅、20磅等之成品。

請參閱圖3所示，其係本發明之混料後之該半成品菌粉安定性試驗之示意圖。將混料後之該半成品菌粉存放於三種不同環境，一室溫環境，其為一陰涼且乾燥之環境；一冷藏環境，其溫度為4℃之冰箱；另一為一加速環境，其溫度為40℃、濕度為75%之恆溫恆濕箱。經過1、2、3個月後取出混料後之該半成品菌粉並進行菌數檢測與物理觀察。如圖3所示，混料後之該半成品菌粉存放於三種不同環境，不會影響菌數；存放於室溫環境、冷藏環境或加速環境，菌數仍維持在1.0×10¹⁰ cfu/g以上，且其物理觀察皆為粉末狀，無明顯差異。證明該半成品菌粉添加該賦型劑與該增量劑，配製成半成品規格要求之菌數，能維持該半成品菌粉的穩定性與安定性。

請參閱圖4所示，其係本發明該生物性肥料菌粒劑存放6個月後安定性試驗之示意圖。本發明在混料之後，於該半成品菌粉中再添加該賦形劑與該增量劑，以該造粒機生產之該生物性肥料菌粒劑，其成品規格要求之菌數仍維持於1.0×10⁹ cfu/g以上，且其物理觀察皆為粒劑，顯示本發明之該生物性肥料菌粒劑能維持其穩定性。

以上所述實施例之揭示係用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡數值之變更或等效步驟之置換仍隸屬本發明之範疇。

A‧‧‧菌種液態發酵

B‧‧‧製作一半成品菌粉

C‧‧‧混料

D‧‧‧造粒

Claims (10)

1. 一種生物性肥料菌粒劑之製造方法，其包括下列步驟：A.菌種液態發酵，其係接種一微生物進行發酵量產微生物孢子；B.接著，製作一半成品菌粉，其係收集發酵液之微生物孢子，並製成一菌泥，再利用一真空冷凍乾燥機，設定其溫度環境為-25~60℃，並乾燥至含水率10%以下，將該菌泥乾燥，以形成一菌塊，接著將該菌塊磨成粉狀，以形成該半成品菌粉；C.然後，進行混料，其係在該半成品菌粉中添加一賦形劑與一增量劑；以及D.之後，進行造粒，其係在該半成品菌粉中再添加該賦形劑與該增量劑後，以一造粒機製成一生物性肥料菌粒劑。
2. 根據申請專利範圍第1項之生物性肥料菌粒劑之製造方法，其中步驟A可利用一發酵容器裝有液態培養基，經滅菌程序製得後，接種該微生物進行發酵量產微生物孢子，其中該發酵容器可以是一三角瓶、一血清瓶、一發酵槽或其他可用以液態發酵之容器。
3. 根據申請專利範圍第1項之生物性肥料菌粒劑之製造方法，其中步驟A之該微生物可以是放線菌、芽孢桿菌、假 單孢桿菌、固氮菌、酵母菌、枯草桿菌、木霉菌、真菌、溶磷菌或藻類。
4. 根據申請專利範圍第2項之生物性肥料菌粒劑之製造方法，其中步驟A之滅菌程序，係將液態培養基裝入該發酵容器內，再以高溫高壓滅菌法或鍋爐蒸汽滅菌法進行滅菌。
5. 根據申請專利範圍第1項之生物性肥料菌粒劑之製造方法，其中步驟B係利用離心過濾、壓濾或膜過濾之方式收集發酵液之微生物孢子，並製成該菌泥。
6. 根據申請專利範圍第1項之生物性肥料菌粒劑之製造方法，其中步驟B之該半成品菌粉之顆粒大小為50至70目。
7. 根據申請專利範圍第1項之生物性肥料菌粒劑之製造方法，其中步驟B製作該半成品菌粉之方式，可以在步驟A之菌種液態發酵中添加該賦型劑後利用一噴霧乾燥機噴霧乾燥製成該半成品菌粉替代。
8. 根據申請專利範圍第1項之生物性肥料菌粒劑之製造方法，其中步驟C與步驟D之該賦形劑可以是泥炭土、高嶺土、石膏、滑石粉、黏土類、碳酸鈣、膨潤土、矽藻土、酸性白土、矽砂、二氧化鈦、變性澱粉、醣類、植物性澱粉、植物性蛋白粉末。
9. 根據申請專利範圍第1項之生物性肥料菌粒劑之製造方法，其中步驟C與步驟D之該增量劑可以是泥炭土、高嶺土、石膏、滑石粉、黏土類、碳酸鈣、膨潤土、矽藻土、 酸性白土、矽砂、二氧化鈦、變性澱粉、糊精、醣類、澱粉類、植物性蛋白。
10. 一種生物性肥料菌粒劑之製造方法，其包括下列步驟：A.菌種液態發酵，其係接種一微生物進行發酵量產微生物孢子；B.接著，製作一半成品菌粉，其係收集發酵液之微生物孢子，並製成一菌泥，再利用一真空冷凍乾燥機，設定其溫度環境為-25~60℃，並乾燥至含水率10%以下，將該菌泥乾燥，以形成一菌塊，接著將該菌塊磨成粉狀，以形成該半成品菌粉；C.然後，進行混料，其係在該半成品菌粉中添加一賦形劑與一增量劑；D.之後，進行造粒，其係在該半成品菌粉中再添加該賦形劑與該增量劑後，以一造粒機製成一生物性肥料菌粒劑；以及E.接著，進行包裝，其係將該生物性肥料菌粒劑包裝成0.25至25.0公斤或1至20磅之成品。