专利名称：沼气发酵生物活性添加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及沼气发酵技术领域。
沼气发酵过程可分为三个阶段第一阶段为水解过程，在各种水解性细菌产生的胞外水解酶的作用下，将纤维素、脂肪、蛋白质、淀粉和核酸等高分子聚合作物水解成较小的可溶性分子；第二阶段为产氢产酸过程，即在专性产氢产乙酸细菌的作用下，将第一阶段的水解产物进一步代谢为更小分子的挥发性有机酸，同时产生氢和二氧化碳；第三阶段为产甲烷阶段，即在产甲烷菌的作用下，利用氢还原二氧化碳产生甲烷，利用乙酸、甲酸、甲醇、甲醛、甲胺等1碳或2碳有机物分解代谢形成甲烷。在沼气发酵过程中，水解阶段非常关键，该步骤控制着甲烷形成的速率和产量，是整个沼气发酵的关键步骤。
多年来，各国沼气微生物学家，在这方面做了大量的工作。自20世纪80年代以来，尤其是国外学者，利用许多高产水解酶的菌株加入到沼气发酵系统中，目的想提高沼气发酵的水解速率，但收效甚微，究其原因，是因为沼气发酵体系中的微生物种群十分复杂，外源加入水解性细菌在该体系中很难起到应有的作用。申请人先后研究了猪粪、牛粪、鸡粪等原料在沼气发酵过程中的各种水解变化规律与沼气产量间的关系，结果表明，许多水解酶的酶活变化与沼气产量有良好的相关性。由此提示，维持沼气发酵料液中的一定水解酶活力，有利于提高产气速率、沼气产量和原料利用率。
本发明提出一种沼气发酵生物活性添加剂，能应用水解酶有效提高沼气发酵的产气速率、沼气产量和原料利用率。
本发明利用外源导入一定酶活水平、一定配方的水解酶于沼气发酵体系中，获得了良好的产气速率、沼气产量和原料利用率。
沼气发酵生物活性添加剂的配方以每立方米料液加入活性添加剂100g进行配沼气发酵生物活性添加剂的配方以每立方米料液加入活性添加剂100g进行配制，即100g沼气发酵生物活性添加剂配方为糖化酶40～60g、淀粉酶20～45g、纤维素酶5～15g、蛋白酶3～10g。
本发明的配方中，涉及的水解酶种类有糖化酶、淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶；各种酶的酶活力为糖化酶100000单位(mg葡萄糖/g·h)淀粉酶2000单位(g可溶性淀粉/g·h)纤维素酶15000单位(μg葡萄糖/g·min)蛋白酶50000单位(μg酪氨酸/g·min)其中，单独使用糖化酶、淀粉酶和纤维素酶时，能够适当提高沼气发酵的产气率、沼气产量和原料的利用率；而单独使用蛋白酶时，不但不改善沼气发酵，相反还会降低沼气的产量。采用适合的酶制剂配方的混合水解酶，提较好地提高沼气发酵的产气率、沼气产量和原料的利用率。
①应用水解酶提高沼气发酵的产气速率、沼气产量和原料利用率，其中，糖化酶、淀粉酶和纤维素有利于改善沼气发酵，提高产气量，蛋白酶效果相反；②水解酶配方，以糖化酶为主，蛋白酶用量宜少，酶活宜低；③蛋白酶过高，效果不好，且不如不加酶的效果，因为过高的蛋白酶同时会降解糖化酶等其它水解酶，使加入的水解酶失活。
本发明的性能特点提高产气产量15％左右，缩短启动时间；使用方便，从进料口加入即可。
新池启动时，当料投至一半左右，即加入沼气发酵生物活性添加剂，具体做法为将活性添加剂用10～20千克水或粪水、沼水均可，溶解后倒入池中，当天内投料至封池。在以后的运行中，每年的冬季加一次活性添加剂，具体做法为把添加剂与10～20千克发酵原料充分拌匀后，从进料口倒入池中即可。
用量100g/m3，宜在冬季和新池启动投料时使用。
实施例①实验研究结果单独使用糖化酶，提高沼气产量15～26％；单独使用纤维素酶，提高沼气产量10～15％；单独使用淀粉酶，提高沼气产量10～15％；单独使用蛋白酶，减少沼气产量3～8％。使用水解酶配方，提高沼气产量26.75％，产气速率提高12％，原料利用率提高20％以上。以上结果均是在常温发酵条件下进行的实验，温度在19～24℃之间。
②实际应用效果使用水解酶配方，100g沼气发酵生物活性添加剂的配方为糖化酶50g、淀粉酶35g、纤维素酶10g、蛋白酶5g。应用于4m3商品化玻璃钢沼气池，建池地点设在海拔2000m以上的山区，使用一年的试验结果为，年产沼气604.3m3，池容产气率0.414m3/m3·d，平均每天产沼气1.6m3以上；原料产气率为0.371m3/KgTS，比对照的原料产气率为0.3m3/KgTS提高了23.67％；所产沼气的甲烷含量高，为65％以上，常规情况甲烷含量一般在55％左右。
③使用本发明的水解酶配方对200多口4m3商品化玻璃钢沼气池进行了试验示范，结果表明，能提高产气速率、沼气产量和原料利用率；对于新池启动，能缩短启动时间，试验示范的200多口4m3商品化玻璃钢沼气池，平均启动时间在24小时以内，而常规启动一般为3～5天；所产沼气的甲烷含量高。
权利要求
1.一种沼气发酵生物活性添加剂，其特征在于每立方米料液加入活性添加剂100g进行配制，即100g沼气发酵生物活性添加剂配方为糖化酶40～60g、淀粉酶20～45g、纤维素酶5～15g、蛋白酶3～10g。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于100g沼气发酵生物活性添加剂的最佳配方为糖化酶50g、淀粉酶35g、纤维素酶10g、蛋白酶5g。
3.根据权利要求1和2所述的添加剂，其特征在于单独使用糖化酶、淀粉酶和纤维素酶时，能够提高沼气发酵的产气率、沼气产量和原料的利用率；而单独使用蛋白酶时，不但不改善沼气发酵，相反还会降低沼气的产量。
全文摘要
本发明涉及沼气发酵技术领域,每立方米料液加入活性添加剂100g进行配制,即100g沼气发酵生物活性添加剂配方为:糖化酶40～60g、淀粉酶20～45g、纤维素酶5～15g、蛋白酶3～10g,本发明利用外源导入一定酶活水平、一定配方的水解酶于沼气发酵体系中,获得了良好的产气速率、沼气产量和原料利用率。
文档编号C12N9/14GK1351170SQ0112907
公开日2002年5月29日 申请日期2001年11月14日 优先权日2001年11月14日
发明者张无敌, 宋洪川 申请人:云南师范大学