Спосіб переробки безпідстилкового гідрозмивного свинячого гною в процесі мікробіологічного синтезу для отримання концентрату жирних кислот рослинних олій та корму для тварин

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб переробки безпідстилкового гідрозмивного свинячого гною в процесі мікробіологічного синтезу для отримання концентрату жирних кислот рослинних олій та корму для тварин, що включає його попередню підготовку в аеробному режимі в апараті, оснащеному засобами перемішування, зброджування в анаеробних умовах, гравітаційне розшарування, який відрізняється тим, що попередня підготовка включає розведення гідрозмивного гною аерованою водою у пропорції 1:3 з доведенням до однорідного стану, після чого підготовлений гній додають до базового ґрунту, що містить лісову підстилку, ставковий мул, розпарені солом'яні пелети або солом'яну січку, підтримуючи постійну температуру +30 °C, а через 5 днів аеробної ферментації до утвореної рідини додають рослинну олію для її мікробіологічного очищення від фосфоліпідів, на межі розділу олії та ферментативної рідини в анаеробних умовах маслянокислого бродіння утворюють шар так званої емульсії, який складається з олії і ферментативно-бактерійного рідинного включення, при цьому в емульсію переходить вся олія, призначена до очищення, утворену емульсію відбирають через спеціальний зливний кран і відправляють на сепарацію, де під впливом сили гравітації розділяють на три шари: верхній - очищена олія, другий середній прошарок містить залишки субстрату, клітинні структури бактерійно-грибної системи, деякі ліпіди, які додають для активізації процесу бродіння і третій нижній шар - водний амінокислотно-мінеральний розчин, який використовують як добавку або повноцінний корм для тварин.

Текст

Дивитися

Реферат: Спосіб переробки безпідстилкового гідрозмивного свинячого гною в процесі мікробіологічного синтезу для отримання концентрату жирних кислот рослинних олій та корму для тварин включає його попередню підготовку в аеробному режимі в апараті, оснащеному засобами перемішування, зброджування в анаеробних умовах, гравітаційне розшарування. Попередня підготовка включає розведення гідрозмивного гною аерованою водою у пропорції 1:3 з доведенням до однорідного стану, після чого підготовлений гній додають до базового ґрунту, що містить лісову підстилку, ставковий мул, розпарені солом'яні пелети або солом'яну січку, підтримуючи постійну температуру +30 °C, а через 5 днів аеробної ферментації до утвореної рідини додають рослинну олію для її мікробіологічного очищення від фосфоліпідів, на межі розділу олії та ферментативної рідини в анаеробних умовах маслянокислого бродіння утворюють шар так званої емульсії, який складається з олії і ферментативно-бактерійного рідинного включення, при цьому в емульсію переходить вся олія, призначена до очищення, утворену емульсію відбирають через спеціальний зливний кран і відправляють на сепарацію, де під впливом сили гравітації розділяють на три шари: верхній - очищена олія, другий середній прошарок містить залишки субстрату, клітинні структури бактерійно-грибної системи, деякі ліпіди, які додають для активізації процесу бродіння і третій нижній шар - водний амінокислотно-мінеральний розчин, який використовують як добавку або повноцінний корм для тварин. UA 110311 U (12) UA 110311 U UA 110311 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільського господарства, зокрема до технологій і систем видалення, переробки рідких стоків і змивів тваринницьких комплексів, переважно свинарських, та може використовуватись для перетворення важких лігноцелюлозних субстратів (солома, деревне борошно та ін.) у комбікормову сировину для тварин на основі геміцеллюлози, збагачену білком та ліпідами, а також для отримання концентрату жирних кислот, високоякісних органічних добрив, кормів та біопалива. В процесі відновлення сільськогосподарського виробництва на новій техніко-технологічній основі, важлива роль належить біологізації тваринництва, як складової взаємопов'язаного розвитку галузей. З погляду на наведене, одним з важливих напрямків є впровадження переробки відходів виробництва на тваринницьких фермах і отримання високоякісних органічних добрив, біопалива, а також кормів. Відходи тваринництва, які накопичуються, загрожують не тільки екології, а й економіці країни. Свинячий гній - найнебезпечніший. Технологій, зручних для його переробки у великих обсягах фактично немає. Додатково до всього потрібна земля, куди перероблені в добрива відходи будуть вноситися. Свинокомплекси, якщо тільки вони не входять до складу агрохолдингів, як правило, своєї землі не мають, і навіть переробивши відходи в добрива, часто не знають, куди їх прилаштувати. Свинячий гній містить у своєму складі азот, фосфор, калій, кальцій, магній. З мікроелементів - марганець, мідь, молібден, бор, кобальт. Тобто він має бути основою для отримання органічних добрив. Але за своїми властивостями (великий вміст води, має велику кислотність, дуже повільно перетворюється у перегній природним шляхом) безпосередньо не може вноситися на поля, особливо на ті, де такий показник, як водний витяг, і так має низькі значення рН. Способи переробки свинячого гною малоефективні. Наприклад, прискорене компостування за допомогою каліфорнійського червоного черв'яка (Патент РФ 2255077, МПК C05F 3/00, А01К 67/033). При всіх екологічних перевагах спосіб має істотні обмеження. Черви працюють тільки на перепрілому гною, свіжий гній вони не їдять. За рік 1 млн. черв'яків переробляє 400 т перепрілого гною. Якщо уявити, що ми почнемо утилізувати з їх допомогою річний обсяг відходів, жити доведеться в черв'яках. Недоліками способу є необхідність додаткової енерговитрати на подрібнення соломи, а також високий вміст в соломі солей азотної кислоти, що негативно впливає на систему травлення червоних черв'яків, що призводить до низької інтенсивності процесу переробки. Відомий спосіб переробки гною та стоків тваринницьких комплексів (Патент України 73066, МПК (2012.01) А01К 1/00), що включає гідрозмив, розділення на тверду і рідку фракції, знезараження і біологічну очистку рідкої фракції, розділення гною на 10 фракцій з отриманням твердої фракції вологістю 32-60 %, яка в подальшому підлягає досушуванню до вологості 20 % і формуванню паливних брикетів, при цьому як паливо для сушарок використовуються паливні брикети. Недоліком способу є значна енергоємність процесу досушування твердої фракції, що здійснюється з використанням барабанних сушарок. Останнім часом все більше уваги приділяється отриманню біогазу з гною, який завантажується в метантенки, де під впливом бактерій переробляється з виділенням горючого газу, брудної води і органічного залишку. Воду згодом необхідно очищати, твердий залишок також потребує переробки. Вихід горючої складової біогазу - не більше 40 %. Разом з ним при зброджуванні в метантенках виділяється безліч негорючих домішок, таких як азот, вуглекислий газ і ін., які треба відокремлювати, інакше теплотворна здатність суміші різко знижується. Але головна складність і недолік технології в тому, що на виході утворюються відходи, які знову ж потрібно утилізувати. Одні відходи переводяться в інші, а це не вирішення проблеми. Так, в книзі Понтер Л.И., Гольдфарб Л.Л. Метантенки. - М.: Стройиздат, 1991. - С. 94-97, описаний спосіб, відповідно з яким вихідний субстрат піддають попередній аеробній обробці з розпадом не більше 10-15 % органічної речовини субстрату з початковою температурою до 60 °C, що виключає складне в експлуатації теплообмінне обладнання та забезпечує необхідний ступінь знезараження. Отриманий біогаз є товарним. Основний недолік способу - нераціональне використання теплової енергії, яка генерується на аеробній стадії обробки і невисоким рівнем використання біогенних елементів, перш за все азоту. Значна частина теплової енергії втрачається на аеробній стадії процесу. Практично ступінь засвоєння кисню в аеробному термофільному процесі не перевищує 50 %, що також є причиною зменшення енергетичної ефективності процесу. 1 UA 110311 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Найбільш близьким аналогом є спосіб одержання добрив і біогазу з безпідстилкового свинячого гною (Патент РФ 2533431, МПК C05F 3/00; опубл. 20.01.2014). В способі переробки безпідстилкового свинячого гною в добрива, електричну та теплову енергію вихідний матеріал послідовно підлягає попередній підготовці в апараті, оснащеному засобами перемішування, анаеробній переробці в біогаз та біошлам в метантенці із стабілізацією температурного режиму. Біошлам піддають механічному обезводненню з утворенням рідкої і твердої фази. Тверду фазу сушать в конвективній сушарці з використанням енергії спалювання біогазу і одержанням сухої фракції та вологого повітря. Суху фракцію застосовують для виготовлення добрива, вологий газ - для стабілізації температурного режиму метантенка, а рідку фракцію піддають гравітаційному розділенню у відстійнику з отриманням згущеної фракції та надосадової рідини. Згущену фракцію направляють в апарат попередньої підготовки, надосадову рідину - на очищення, а біогаз накопичують в газосховищі та спалюють в когенераційній установці з отриманням електричної і теплової енергії. Таким чином, на виході одержують добрива, придатні для збереження протягом тривалого часу, електричну та теплову енергію, воду для подальшого очищення або повторного використання. До недоліків способу належать: - відсутність термохімічної переробки сухої фракції, що суттєво звужує технологічні можливості та енергетичну ефективність; - використання цінного енергоносія - біогазу - безпосередньо для сушки призводить до зниження енергоефективності; - втрати теплової енергії з викидами вологих газів; - проблема використання як добрива твердої фракції і надлишкового активного мулу за санітарними показниками (наявності яєць гельмінтів, патогенної мікрофлори) залишається не вирішеною, а в очищеній рідкій фракції залишаються розчинні токсичні речовини, здатні забруднювати водне середовище. В основу корисної моделі поставлена задача створення такої технології збирання і переробки гною, яка б забезпечувала раціональне використання ресурсів, покращення екологічного стану в зоні його розміщення та отримання екологічно чистого альтернативного органічного палива і кормів для тварин. Поставлена задача вирішується, а технічний результат досягається за рахунок того, що в способі переробки безпідстилкового гідрозмивного свинячого гною в процесі мікробіологічного синтезу для отримання концентрату жирних кислот та корму для тварин, що включає його попередню підготовку в аеробному режимі в апараті, оснащеному засобами перемішування, зброджування в анаеробних умовах, гравітаційне розшарування, відповідно до корисної моделі, попередня підготовка включає розведення гідрозмивного гною аерованою водою у пропорції 1:3 з доведенням до однорідного стану. Після цього, підготовлений гній додають до базового ґрунту, що містить лісову підстилку, ставковий мул, розпарені солом'яні пелети або солом'яну січку, підтримуючи постійну температуру +30 °C, а через 5 днів аеробної ферментації до утвореної рідини, додають рослинну олію для її мікробіологічного очищення від фосфоліпідів, далі для отримання концентрату жирних кислот рослинних олій, на межі розділу олії та ферментативної рідини в анаеробних умовах маслянокислого бродіння утворюють шар так званої емульсії, який складається з олії і ферментативно-бактерійного рідинного включення. При цьому в емульсію переходить вся олія, призначена до очищення. Утворену емульсію відбирають через спеціальний зливний кран і відправляють на сепарацію, де, під впливом сили гравітації, розділяють на три шари: верхній - очищена олія, другий середній прошарок містить залишки субстрату, клітинні структури бактерійно-грибної системи, деякі ліпіди, які додають для активізації процесу бродіння і третій нижній шар - водний амінокислотно-мінеральний розчин, який використовують як добавку або повноцінний корм для тварин. Розведений водою у пропорції 1:3 гідрозмивний свинячий гній використовують як мінерально-органічну бактерійну основу для проведення анаеробного мікробіологічного синтезу з отримання мікробіологічних ліпідів, для перетворення важких лігноцелюлозних субстратів (солома, деревне борошно та ін.) у комбікормову сировину на основі геміцелюлози, збагачену білком та ліпідами, а також для методу мікробіологічного очищення олій, які мають бути використані для отримання дистиляту жирних кислот рослинних олій. Завдяки високому вмісту органічних речовин, гній є сприятливим середовищем для мікроорганізмів різних функціональних груп. Цінність гною, крім органо-мінерального складу, полягає також у вмісті численної і активної мікрофлори, яка здатна до анаеробної деградації лігноцелюлози, як джерела вуглецю для мікробіологічного синтезу. 2 UA 110311 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Таким чином, свинячий гній виступає сировиною та засобом водночас, для виконання корисних мікробіологічних процесів. У результаті мікробіологічного синтезу, компоненти свинячого гною перетворюються у корисні речовини, тим самим вирішується задача утилізації відходів свинарства. Для виробництва різних видів якісного біодизельного палива з сирої рослинної олії необхідно видалити фосфор, що міститься в ній у вигляді фосфоліпідів, наприклад, соєва 3,2 %, рапсова - 2,5 %. Але наявність вмісту фосфору у вигляді фосфоліпідів у пальному призводить до коксування палива у двигуні, що в свою чергу псує його рухомі частини. До того ж фосфоліпіди мають властивості поверхнево-активних речовин, що призводить до утворення стійких емульсій олії з водою і знижує вихід кінцевого продукту при виробництві біодизеля. Тому наявність фосфоліпідів є негативним фактором, який впливає на якість палива. Їх видалення з рослинних олій, перш ніж застосовувати для виробництва біопалива, є однією з досить складних задач. Тому, аспектом заявленого способу і його ключовою якісною прерогативою, є розробка мікробіологічного очищення рослинних олій від фосфоліпідів. Це досягається за допомогою спеціально підібраної симбіотичної комбінації анаеробних бактерій та мікроскопічних грибів, які знаходяться у різних природних джерелах (ставковий мул, свинячий гній, лісова підстилка). Рішення цієї задачі досягається тим, що передбачається контакт олії, призначеної для очищення від фосфоліпідів з біомасою, яка включає культури мікроорганізмів, подальшу біоконверсію і відділення отриманої очищеної олії. Як біомасу використовують водну бактерійно-грибну суспензію з добавкою лігноцелюлозної сировини з подальшим її зброджуванням. Рішення задачі досягається зокрема тим, що як водну бактерійно-грибну суспензію використовують гідрозмивний свинячий гній, який розводять аерованою водою у пропорції 1:3 та використовують як засіб мікробіологічного синтезу, та бактерійні штами-продуценти компосту лісової підстилки і анаеробні бактерійні штами маслянокислого бродіння, а як лігноцелюлозну сировину використовують солом'яну січку та/або солом'яні пелети, та/або деревне борошно. Використання як водної бактерійно-грибної суспензії безпідстилкового свинячого гною та інших компонентів симбіотичної композиції з добавкою лігноцелюлозної сировини і подальше їх зброджування забезпечує безперервний цикл самовідновлення мікроорганізмів в поживному середовищі, що є джерелом їх подальшої біоконверсії фосфоліпідів до мінерального фосфору, який на відміну від фосфоліпідів не розчиняється в оліях, а також збагачення вихідної олії поліненасиченими жирними кислотами. Слід зазначити, що очищена за заявленим способом олія має вміст лецитину менше 0,5 %, а вміст фосфору в перерахунку на Р2О5 менше, ніж 0,5 мг/кг. При переробці безпідстилкового гідрозмивного свинячого гною є можливість отримати добавку або корм для домашніх тварин, який містить повноцінний амінокислотно-мінеральний водорозчинний залишок біомаси, очищення олій від домішок. Враховуючи високу концентрацію бактерійно-грибної суспензії, разом з процесами маслянокислотного бродіння відбувається накопичення протеїнів і відповідних кислот бактерійного походження. Суміш подрібненої соломи і деревного борошна інтенсифікує процес біоконверсії речовин з внутрішньоклітинної рідини бактерій і пліснявих грибів, для яких солом'яно-деревна суміш є сприятливим ферментуючим середовищем. Отриманий водний розчин містить всі двадцять амінокислот, в тому числі незамінні, які не синтезуються рослинами і можуть міститися тільки в продуктах тваринного або мікробіологічного походження. Так, наприклад: аргінін (68 мг/л), лейцин (175 мг/л), лізин (47 мг/л), метіонін (100 мг/л), треонін (71 мг/л), триптофан (25 мг/л) та тирозин (61 мг/л). Водний амінокислотно-мінеральний розчин збагачений корисними мікро- (бор (11,3 мг/л), кобальт та молібден (0,05 та 0,08 мг/л відповідно, залізо, марганець, мідь) і макроелементами (кальцій, калій, натрій). Рівень вмісту токсичних металів не перевищує допустимі норми. До того ж, розчин не містить шкідливих і патогенних мікробіологічних штамів, які можуть спричиняти кишкові захворювання у домашніх тварин. Амінокислотно-мінеральний розчин може бути використаний як біологічно-активна добавка до раціону домашніх тварин, безпосередньо додана у питну воду, або у вигляді субстанції для виготовлення комбікормів після видалення води за допомогою відповідних методів висушування. Заявлений спосіб реалізують наступним чином. Технологічна схема включає наявність чотирьох ємностей, де виконуються послідовно зв'язані між собою процеси. 3 UA 110311 U 5 10 15 20 25 30 Перша ємність призначена для підготовки свинячого гною, де його розводять аерованою водою у пропорції 1:3. Після розведення суспензію доводять до однорідного стану, так званого стану "сірої рідини". Друга ємність вміщує базовий ґрунт (закладені у певній послідовності та пропорції лісова підстилка, ставковий мул та розпарені солом'яні пелети, або солом'яна січка). У цю ємністьферментер додають підготовлений свинячий гній з першої ємності і підтримують постійну температуру +30 °C. Через 5 днів аеробної ферментації лігноцелюлозної сировини рідину з цього ферментера використовують в третій ємності, де безпосередньо проходить процес очищення олій. Після відбору рідини об'єм поповнюють розчином свинячого гною з першої ємності. Третя ємність, аналогічно до другої, містить базовий ґрунт (закладені у певній послідовності та пропорції лісова підстилка, ставковий мул, та розпарені солом'яні пелети, або солом'яна січка).У цю ємність додають рідке ферментативне середовище з другої ємності та олію, яку необхідно очистити і підтримують постійну температуру +30 °C. На межі розділу олії та ферментативної рідини в анаеробних умовах маслянокислого бродіння утворюється шар емульсії, який складається з олії і ферментативно-бактерійного рідинного включення. У цьому процесі в емульсію переходить вся олія, призначена до очищення. У ході утворення емульсії її відбирають через спеціальний зливний кран і відправляють на сепарацію у наступну четверту ємність. Четверта ємність призначена для розшарування емульсії гравітаційним методом. Емульсія під впливом сили гравітації розділяють на три шари: верхній - очищена олія, другий середній прошарок містить залишки субстрату, клітинні структури бактерійно-грибної системи, деякі ліпіди, і третій нижній шар - водний амінокислотно-мінеральний розчин. Середній прошарок видаляють і додають у другу ємність-ферментер для активізації процессу бродіння лігноцелюлози. Застосування запропонованого технічного рішення дозволить раціонально використовувати ресурси, забезпечить покращення екологічного стану, виключить розповсюдження інфекційних хвороб. Дає можливість отримати концентрат жирних кислот, органічне біопаливо, амінокислотно-мінеральний розчин, як додаток до раціону домашніх тварин, а також отримувати вільні поліненасичені жирні кислоти в промислово значущих кількостях. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 Спосіб переробки безпідстилкового гідрозмивного свинячого гною в процесі мікробіологічного синтезу для отримання концентрату жирних кислот рослинних олій та корму для тварин, що включає його попередню підготовку в аеробному режимі в апараті, оснащеному засобами перемішування, зброджування в анаеробних умовах, гравітаційне розшарування, який відрізняється тим, що попередня підготовка включає розведення гідрозмивного гною аерованою водою у пропорції 1:3 з доведенням до однорідного стану, після чого підготовлений гній додають до базового ґрунту, що містить лісову підстилку, ставковий мул, розпарені солом'яні пелети або солом'яну січку, підтримуючи постійну температуру +30 °C, а через 5 днів аеробної ферментації до утвореної рідини додають рослинну олію для її мікробіологічного очищення від фосфоліпідів, на межі розділу олії та ферментативної рідини в анаеробних умовах маслянокислого бродіння утворюють шар так званої емульсії, який складається з олії і ферментативно-бактерійного рідинного включення, при цьому в емульсію переходить вся олія, призначена до очищення, утворену емульсію відбирають через спеціальний зливний кран і відправляють на сепарацію, де під впливом сили гравітації розділяють на три шари: верхній очищена олія, другий середній прошарок містить залишки субстрату, клітинні структури бактерійно-грибної системи, деякі ліпіди, які додають для активізації процесу бродіння і третій нижній шар - водний амінокислотно-мінеральний розчин, який використовують як добавку або повноцінний корм для тварин. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: B09B 3/00, A23K 10/00, C05F 3/00

Мітки: олій, гною, безпідстилкового, рослинних, процесі, синтезу, спосіб, тварин, мікробіологічного, жирних, переробки, гідрозмивного, кислот, корму, свинячого, концентрату, отримання

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/6-110311-sposib-pererobki-bezpidstilkovogo-gidrozmivnogo-svinyachogo-gnoyu-v-procesi-mikrobiologichnogo-sintezu-dlya-otrimannya-koncentratu-zhirnikh-kislot-roslinnikh-olijj-ta-kormu-dlya-tv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб переробки безпідстилкового гідрозмивного свинячого гною в процесі мікробіологічного синтезу для отримання концентрату жирних кислот рослинних олій та корму для тварин</a>

Подібні патенти