专利名称：将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为肥料或饲料的方法
技术领域：
本发明涉及一种肥料或饲料的生产方法，特别涉及一种将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为肥料或饲料的方法。
背景技术：
肉食品加工工业、畜产品加工工业的下脚料、宾馆饭店等饮食业的剩饭菜都是一种生物性废料。目前对这些废料的处理方法，一是做为垃圾扔掉，二是直接用来做养殖饲料，前者增加了对环境的污染，后者则成为人畜共患疾病的传染渠道，产生“垃圾猪”、“垃圾鸡”、“垃圾羊”等，危害人类健康，让人们谈之色变的疯牛病，就是动物性饲料引起的。在文献中已有利用畜禽的下脚料生产化工产品的记载，如利用猪皮、毛发、畜血生产氨基酸，利用骨胶下脚料生产磷酸钙等(参见《化工小产品生产法》湖南科技出版社1989年第一版)。但是，这些工艺的原材料和产成品都比较单一，成本较高，不能适用于处理日益增多的食品及饮食业下脚料。随着社会经济的发展和城市饭店的增多，剩饭菜的处理，已经成为城市管理的难题，有些城市用法规形式禁止用来做为饲料，但由于缺乏对剩饭菜的统一处理渠道，因此往往禁而不止，成为困扰城市管理的一大难题。
农业生产的秸杆以及发酵、酿造工业和酶工业的下脚料是一种植物性的废料，目前的处理方法，除了焚烧外，也有将其直接或经处理后作为饲料和肥料使用的(参见《第八届全国生物化工学术会议论文集》化学工业出版社1998年第一版)，文献中也有利用植物加工的副产品，如菜籽饼、棉籽饼等，生产氨基酸复合微肥的记载，其主要工艺是粉碎后放入反应釜，进行充分的酸解反应，使其分解为氨基酸，然后加入微量金属元素，成为复合微肥(参见《实用小化工生产大全》化学工业出版社1996年第一版)。文献中也有利用选育的菌株，通过发酵制取核酸的方法(参见<应用生物化学>化学工业出版社2001年12月第一版)。这些方法的缺点也是原料单一，成本较高，口感差，推广困难，在文献和实际应用中，未见有将其和食品饮食业的下脚料一起考虑，予以利用的报道或实例。
根据现代营养学的研究，动植物除了吸收矿质营养外，还能直接吸收有机化合物，如氨基酸、核酸及核酸降解物、核苷酸、核苷等，因此，含有这些成分的有机复混肥料或饲料有较高的营养价值或肥效(参见《新型肥料施用技术》山东科技出版社1997年第一版或者<应用生物化学>化学工业出版社2001年12月第一版)，而食品和饮食业的下脚料和植物秸秆含有较多的蛋白质、纤维素、半纤维素、碳水化合物、木质素等有机成分，作为碳源，再补充氮源、磷源等，发酵产生单细胞蛋白，把无机氮转化为蛋白质，从而生产肥料或饲料，应该是可行的。
总之，现有技术中缺乏一种把食品饮食业下脚料及农作物秸秆结合起来，化废为宝的方法。因此，发展一种这样的方法，对环境保护以及提供绿色食品，是有重要意义的。
发明内容
本发明的目的是提供一种将饮食业下脚料和农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法。
为实现这个目的，本发明采用的技术方案是，一种将饮食业下脚料和农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是该方法使用的原料有两类，第一类是含有或主要含有动物性物质的食品及饮食业下脚料，第二类是含有或主要含有植物秸秆的农业废料，该方法使用的工艺路线包括以下的步骤(a)将第一类原料进行固液分离、去杂、磨浆后进行检测；(b)将经步骤(a)磨浆后的原料进行灭菌；(c)将第二类原料去杂、粉碎、检测；(d)将经过步骤(c)的原料加入碱类或酸类物质进行蒸煮；(e)将经步骤(d)蒸煮后的产物进行固液分离；(f)将步骤(e)产生的固体部分与步骤(b)的产物混合；(g)将步骤(b)或(f)的产物加入菌种及氮、磷、钾和中微量元素后发酵；(h)将步骤(g)得到的产物进行固液分离，成为饲料或肥料。
这种方法的基本思路是，食品及饮食业的下脚料和蒸煮后的农作物秸秆中含有较多的蛋白质、纤维素、醣类、腐植酸、木质素等有机成分，作为碳源，添加适当氮源、磷源及中微量元素，把它们经处理后混合发酵，相当于在秸秆中加入了“牛肉汤”和“生物素”，有利于菌类的增殖，能产生单细胞蛋白，显著提高无机物转化为蛋白质的效率，起到1加1大于2的作用；而且，发酵产物中既含有动物性，也含有植物性成分，它们可相互补充，交互作用，有利于提高营养价值和肥效，成为优质的饲料或肥料。而现有技术中，是对秸秆和食品工业的下脚料分别予以处理，对秸秆的处理也很困难，不能产生这样的效果。
上述技术方案中，所说的第一类原材料包括从饭店收集的剩余饭菜、畜产品加工工业的下脚料，第二类原材料包括大田农业秸杆、保护地农业秸杆、粮食加工工业下脚料、发酵工业下脚料、造纸黑液。
上述技术方案中，步骤(b)所说的灭菌工艺分为低温处理和高温处理两个阶段。
上述技术方案中，经步骤(b)得到的产物可进入步骤(e)，也可直接或干燥后作为灭菌饲料使用。
上述技术方案中，经步骤(e)得到的固体部分可以与步骤(b)的产物混合后发酵，也可以直接进行固体发酵成为肥料。
上述技术方案中，经步骤(g)得到的产物可以直接或经固液分离后成为发酵饲料或肥料，也可以经过酸解和硷解，成为降解的肥料，也可以经灭活、酸解、硷解、酶解工艺后，成为降解的饲料。
上述技术方案中，经步骤(e)、(h)得到的产物中的液体部分可直接作为肥料，也可以返回蒸煮或发酵罐继续使用。
上述技术方案中，经过酸解、硷解或酶解的工艺步骤得到的产物，可进行混合复配。这样做的目的是调整其PH值，以及满足对饲料或肥料的不同要求。
上述技术方案中，本发明具有以下优点一、能够灵活而有效地处理食品和饮食业产生的下脚料和农作物秸秆，变废为宝；二、可处理的废料范围广泛，既包括动物性废料，也包括植物性废料；二、由于采用了高温灭菌工艺，切断人畜共患疾病的传染渠道，利于人类健康；三、不产生废渣和废水，没有二次污染；四、产品的营养价值和肥效较高，品种多种；四、可形成肥料或饲料——植物或动物——食品——肥料或饲料的良性循环链。
图1是本发明的实施例1的工艺流程示意图。
图2是本发明的实施例2的工艺流程示意图。
原材料有两类，第一类原料以动物性原料为主，包括城市饭店产生的剩饭菜、动物性食品加工的下脚料，如毛发、血、皮等。第二类以植物性原料为主，包括农田、大棚的植物秸杆或木材加工业的木粉，酿造业的下脚酵母等。该方法的工艺路线包括以下步骤(a)将第一类原料进行固液分离、去杂、磨浆后进行检测。
先将第一类原材料去除杂质，使用挤压设备进行固液分离，使原材料的含水量～50％，再使用研磨机研磨成浆状。进行成分检测，根据检测结果中有害物质含量，参照国家有关标准，确定这一批原料适合作饲料还是作肥料。本实施例假定原料有害物质符合有关肥料的标准。
(b)将经步骤(a)磨浆后的原材料进行灭菌。
这一步骤在不锈钢制的反应罐中进行，灭菌处理分低温和高温两个阶段，低温段的温度为摄氏30到40度，时间为3-4小时。高温段的温度为130到140度，时间为1到4小时。分两个阶段的目的是将难以杀灭的芽孢转化为容易杀灭的营养体。
(c)将第二类原料去杂、粉碎、检测。
把第二类原料去除杂质，使用粉碎机粉碎，进行成分检测，参照国家有关标准，确定这批原料适合作饲料还是作肥料。本实施例假定原料有害物质符合有关肥料的标准。
(d)将经过步骤(c)的原料加入碱类物质进行蒸煮；蒸煮过程在不锈钢制的反应釜中进行，加入的物质可以是氢氧化钾、生石灰或氨，加入物质与原料的比例为5％到20％(重量比)，反应釜中的固液比为1比2-5，不足这个比例的可加水进行调整，蒸煮温度为摄氏160度，时间为4-12小时。
(e)将经步骤(d)蒸煮后的产物进行固液分离。
使用挤压设备按常规方法进行固液分离，其液体部分可返回蒸煮罐，或进入发酵罐，或作为液体肥料的原料使用，固体部分可加入氮源、磷源、钾源和中微量元素，进行固体发酵，成为有机生物肥。这里说的氮、磷、钾源可以是磷酸氨、硝酸磷、氨盐、尿素、硫酸钾及氯化钾，菌种为商品菌源或前次发酵的保留物，发酵工艺可使用常规的固体发酵工艺，固液分离后的固体部分也可进入步骤(f)。
(f)将步骤(e)产生的固体部分与步骤(b)的产物混合。
混合过程在不锈钢发酵罐内进行。可通过加入磷酸一胺、硝酸、硝酸磷或磷酸，调整PH值为7。
(g)将步骤(f)的产物加入菌种及氮、磷、钾和中微量元素后发酵；这一步骤加入的菌种为农业用的商品菌源，除了菌种外，还可以加入尿素、磷酸氨、硝酸磷、氨盐、氯化钾或硫酸钾及中微量元素，发酵时间为24到72小时，其他工艺条件可参照常规的深层发酵工艺进行。发酵过程中，应通入净化空气，加入的水为无菌水。
(h)将步骤(g)得到的产物进行固液分离，成为肥料。
使用挤压设备进行固液分离，得到的液体部分可返回发酵罐重复使用，也可以作为液体肥料；得到的固体部分可成为带有活菌的生物有机肥，也可以直接或经干燥后成为有机肥。
经步骤(g)得到的产物可以直接进入步骤(h)，也可以进入酸解或硷解的反应罐，进行降解。酸解反应使用的酸类物质为磷酸、硫酸或硝酸，使用量为5％到20％(重量比)，反应温度为摄氏95到120度。硷解反应使用的硷类物质为氢氧化钾、氨或其混合物，使用量为5％到20％(重量比)，反应温度为摄氏95到120度。经步骤(g)得到的产物可以分成相等的两份，分别进行酸解或硷解。
将降解后的酸解和硷解产物混合复配，使其PH值为6-7，成为含有氨基酸、核酸降解物、核苷酸、核苷的有机肥料，也可以进行固液分离，液体部分成为液肥，固体部分可直接或经干燥后成为固体肥料。
实施例2本实施例的产物以饲料为主。
原材料有两类，第一类原料以动物性原料为主，包括城市饭店产生的剩饭菜、动物性食品加工的下脚料，如毛发、血、皮等。第二类以植物性原料为主，包括农田、大棚的植物秸杆或木材加工业的木粉，酿造业的下脚酵母等。该方法的工艺路线包括以下步骤(a)将第一类原料进行固液分离、去杂、磨浆后进行检测。
先将第一类原材料去除杂质，使用挤压设备进行固液分离，，含水接近50％，再使用研磨机研磨成浆状。进行成分检测，根据检测结果中有害物质含量，参照国家有关标准，确定这一批原料适合作饲料还是作肥料。本实施例假定原料有害物质符合有关饲料的标准。
(b)将经步骤(a)磨浆后的原材料进行灭菌。
这一步骤在不锈钢制的反应罐中进行，灭菌处理分低温和高温两个阶段，低温段的温度为摄氏30到40度，时间为3-4小时。高温段的温度为130到140度，时间为1到4小时。分两个阶段的目的是将难以杀灭的芽孢转化为容易杀灭的营养体。灭菌后的产物可直接或干燥后成为灭菌饲料直接使用，也可进入步骤(f)。
(c)将第二类原料去杂、粉碎、检测。
把第二类原料去除杂质，先使用粉碎机进行粉碎，进行成分检测，参照国家有关标准，确定这批原料适合作饲料还是作肥料。本实施例假定原料有害物质符合有关饲料的标准。
(d)将经过步骤(c)的原料加入碱类和酸类物质进行蒸煮；蒸煮过程在两个不锈钢制的反应釜中进行，可把原料分成大致相等的两部分，分别加入碱类和酸类物质进行蒸煮。加入的硷类物质是氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钠或氨，或其混合物，加入的酸类物质是盐酸、硫酸或磷酸，或其混合物，加入物质与原料的比例为5％到15％(重量比)，反应釜中的固液比为1比2到1比5，不足这个比例的可加水进行调整，蒸煮温度为摄氏160度，时间为4-12小时。
(e)将经步骤(d)蒸煮后的产物进行固液分离。
使用挤压设备按常规方法进行固液分离，其液体部分可返回蒸煮罐或进入发酵罐，得到的固体部分有两种，即碱性蒸煮物和酸性蒸煮物。
(f)将步骤(e)产生的固体部分与步骤(b)的产物混合。
混合过程在不锈钢制的发酵罐里进行，混合时可通过调整碱性蒸煮物和酸性蒸煮物的比例，使其混合物的PH值为中性。
(g)将步骤(f)的产物加入菌种及氮、磷、钾和中微量元素后发酵；这一步骤加入的菌种为商品菌种，可加入氨、碳酸氨、其他氨盐、尿素、磷酸氨等氮源和磷源以及中微量元素，也可以通过保留发酵产物作为菌种，发酵时间为24到72小时，其他工艺条件可参照常规的深层发酵工艺进行。
(h)将步骤(g)得到的产物进行固液分离，成为饲料。
使用挤压设备进行固液分离，得到的液体部分可返回发酵罐重复使用，也可以作为液体肥料；得到的固体部分可直接作为饲料，也可以经干燥后成为干品的发酵饲料。
经步骤(g)得到的发酵产物可以直接进入步骤(h)，也可以分别进入酸解、硷解、酶解的反应罐，进行降解。在酶解之前，要对发酵产物进行灭活处理，使活菌死亡。灭活处理的工艺条件是将发酵罐的温度升至摄氏120度，保持0.5到1小时。酸解反应使用的酸类物质为盐酸，使用量为2％到10％(重量比)，控制PH值为1至2，反应温度为摄氏95到120度，时间为5至10小时。硷解反应使用的硷类物质为氢氧化钠，使用量为2％到10％(重量比)，控制PH值为11至12，反应温度为摄氏95到120度，时间为5至10小时。酶解使用商品酶按其说明书进行，经步骤(g)分别进行酸解、硷解或酶解时，酶接部分为0-50％，酸解和硷解部分的比例应使其混合后达到中性。
将降解后的酸解和硷解产物混合，使其PH值为6-7，加入酶解产物进行复配，然后进行固液分离，液体部分成为液肥，固体部分可直接成为降解饲料，或经干燥后成为干品的降解饲料。
权利要求
1.一种将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是该方法使用的原料有两类，第一类是含有或主要含有动物性物质的食品及饮食业下脚料，第二类是含有或主要含有植物秸秆的农业废料，该方法使用的工艺路线包括以下的步骤(a)将第一类原料进行固液分离、去杂、磨浆后进行检测；(b)将经步骤(a)磨浆后的原料进行灭菌；(c)将第二类原料去杂、粉碎、检测；(d)将经过步骤(c)的原料加入碱类或酸类物质进行蒸煮；(e)将经步骤(d)蒸煮后的产物进行固液分离；(f)将步骤(e)产生的固体部分与步骤(b)的产物混合；(g)将步骤(b)或(f)的产物加入菌种及氮、磷、钾和中微量元素后发酵；(h)将步骤(g)得到的产物进行固液分离，成为饲料或肥料。
2.根据权利要求1所述的将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是所说的第一类原材料包括从饭店收集的剩余饭菜、畜产品加工工业的下脚料，第二类原材料包括大田农业秸杆、保护地农业秸杆、粮食加工工业下脚料、发酵工业下脚料、造纸黑液。
3.根据权利要求1所述的将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是所说的灭菌工艺分为低温处理和高温处理两个阶段。
4.根据权利要求1所述的将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是步骤(b)得到的产物可进入步骤(e)，也可直接作为灭菌饲料使用。
5.根据权利要求1所述的将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是经步骤(e)得到的固体部分可以与步骤(b)的产物混合后发酵，也可以直接进行固体发酵成为肥料。
6.根据权利要求1所述的将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是经步骤(g)得到的产物可以直接或经固液分离后成为发酵饲料或肥料，也可以经过酸解和硷解，成为降解的肥料，也可以经灭活、酸解、硷解、酶解工艺后，成为降解的饲料。
7.根据权利要求1所述的将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是经步骤(e)、(h)得到的产物中的液体部分可直接作为肥料，也可以返回蒸煮或发酵罐继续使用。
8.根据权利要求1或6所述的将饮食业下脚料及农作物秸秆转化为有机肥料或饲料的方法，其特征是经过酸解、硷解或酶解的工艺步骤得到的产物，可进行混合复配。
全文摘要
本发明是一种生产有机肥料或饲料的方法，原料为饮食业下脚料和农作物秸秆两类，其方法的要点是将第一类原料粉碎或磨浆灭菌，第二类原料粉碎后加入硷类或酸类物质蒸煮，把它们混合后作为碳源，添加适当氮源、磷源及中微量元素，把它们经处理后混合发酵，有利于菌类的增殖，能产生单细胞蛋白，显著提高无机物转化为蛋白质的效率。发酵后的产物还可以进行进行酸解、硷解或酶解，成为降解的肥料或饲料。这个方法能产生多种优质的有机肥料或饲料，且没有废物排放，可形成肥料或饲料—植物或动物—食品—肥料或饲料的良性循环链。
文档编号C05F9/00GK1443730SQ0215161
公开日2003年9月24日 申请日期2002年12月25日 优先权日2002年12月25日
发明者崔安平 申请人:崔安平