Способ производства биогумуса

Способ производства биогумуса

Реферат

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к производству удобрений для сельского хозяйства с использованием красных калифорнийских червей.

Установлено, что биогумус представляет собой высокомолекулярные, темно-окрашенные органические вещества почвы, которые состоят из гумусных и фульфокислот, а также гумина и других высокомолекулярных соединений. Известно также, что биогумус образуется в результате гумификации продуктов разложения органических остатков, причем немаловажную роль в процессе его образования играют различные почвенные организмы, начиная от бактерий и кончая червями различных классов. Обычно процесс гумификации занимает от одного года до нескольких лет, в связи с чем проводятся интенсивные работы по сокращению сроков его получения и созданию искусственных видов биогумуса за счет переработки различных органических отходов: навоза, соломы, бумаги и пр. Как правило, недостатком всех этих способов является длительное время производства такого искусственного биогумуса (см. «Советский энциклопедический словарь», Москва, 1989 г., стр.353).

Для ускорения процесса образования биогумуса почвы был выведен «красный калифорнийский червь», который широко используется для этих целей. Красный калифорнийский червь (ККЧ) - новая порода дождевого червя, относящаяся к семейству Eisenia foetida, которая была получена в результате гибридизации других пород дождевого червя в штате Калифорния в 1959 г. Червь достигает в длину 10 см, имеет диаметр 3-5 мм и массу тела около 1 г. Потомство двух червей может достигнуть 1,5 тыс. особей в год, и через 40 дней популяция этих червей удваивается. Калифорнийский червь живет 16 лет, достигая половой зрелости через 90-120 дней, и работает наиболее активно при 15-25°С.

Средой обитания для ККЧ является специальный, насыщенный органическими соединениями субстрат (навоз, компосты, органические отходы и мусор), но не почва. В сутки ККЧ съедает в два раза больше пищи, чем весит сам и предпочитает для интенсивного размножения субстрат, имеющий значение рН среды 6,5-7,5. Червь имеет в своем организме хорошо развитую целлюлазную и пектиназную системы ферментов, но слабо развитую протеазную систему и плохо растет на белковом сырье, но, тем не менее, требует обязательных источников азота для своего развития, причем в достаточно большом количестве (не менее 12-16% от общего рациона).

Известно, что мука, полученная из высушенных калифорнийских червей, напоминает по вкусу телятину и содержит 67% белка, 20% жира, 7-8% углеводов и может использоваться после очистки как добавка при получении колбасных и других изделий.

Известен способ переработки подстилочного навоза, включающий сбор, накопление и хранение его в течение стойлового периода в подпольном навозохранилище, перекрытом щелевидным полом, снабженным дренажным устройством для удаления жидкой фракции и предварительно заполненным наполнителем. В качестве наполнителя используют смесь равных объемов почвы и песка в количестве, не превышающем половины объема навозохранилища и объема поступления навоза в течение стойлового периода, причем обработку твердой фракции ведут в навозохранилище в процессе накопления и хранения. Для этого в наполнитель предварительно вводят червей класса Oligochaeta, семейства Eisenia foetida в количестве не менее 20-50 шт. на 1 м² площади навозохранилища, а после окончания стойлового периода червей отделяют частично или полностью от полученного продукта. Приведена также схема установки для переработки навоза в биогумус (см. патент РФ №2004528, кл. С 05 F 3/00, 1993 г. - аналог).

Недостатком известного способа является выбранный субстрат - навоз, как известно, содержит в себе помимо питательных веществ многие токсины, которые способны накапливаться в организме червей, что делает их мало пригодными для последующего использования, например в качестве кормовой и, тем более, пищевой добавки. Кроме того, жидкий навоз содержит в себе помимо полезных червей значительное количество нематод и других кольчатых червей вышеназванного класса, и тем самым уменьшающих их жизненный цикл и способность к размножению. Длительность получения биогумуса составляет, как видно из патента, не менее 5-9 месяцев, что свидетельствует о низкой эффективности заявленного способа.

Известен способ производства биогумуса, включающий предварительное биотермическое компостирование субстрата при его перемешивании, заселение увлажненного компоста красными калифорнийскими червями вида Eisenia foetida для переработки компоста в биогумус и отделение биогумуса от червей при помощи ловушек в виде сетки, при этом в качестве субстрата используют куриный помет, в который добавляют органические рыхлители в виде древесных опилок, стружки, мелкой щепы с последующим перемешиванием и увлажнением, а полученный субстрат размещают буртами на открытых площадках (см. патент РФ №2205163, кл. С 05 F 3/00, 2003 г. - прототип).

Недостатком известного способа является выбранный основной компонент субстрата - куриный помет, обладающий известными токсичными свойствами и солями тяжелых металлов, что не позволяет получить экологически чистый биогумус, а следовательно, и биологически чистую среду для размножения самих червей и, как следствие, их дальнейшее использование для кормовых и пищевых добавок.

Целью изобретения является использование экологически чистого субстрата для производства биогумуса, возможность производства экологически чистого биогумуса и самой среды для размножения красных калифорнийских червей, возможность их дальнейшего использования для кормовых и пищевых добавок.

Указанная цель достигается тем, что в способе производства биогумуса, предусматривающем предварительное перемешивание и биотермическое компостирование субстрата, включающего органические рыхлители, заселение увлажненного компоста красными калифорнийскими червями вида Esenia foetida для переработки компоста и отделение червей от увлажненного до 60-65% биогумуса, в качестве субстрата используют смесь непроизводственных отходов убойных животных, например техническую боенскую кровь, кости, шкуры, содержимое преджелудков желудочно-кишечного тракта, например каныги, с органическими рыхлителями, например древесными опилками, бумагой, и остаточными пивными или пекарскими дрожжами, при этом биотермическое компостирование осуществляют в открытом котле путем трехступенчатого гидролиза, первую ступень которого осуществляют путем перемешивания смеси при температуре 40°С в течение 2-3 часов, проваривания при температуре 120°С в течение 2-3 часов и охлаждения смеси до температуры 40°С, вторую ступень осуществляют путем перемешивания полученной смеси при температуре 40°С в течение 2-3 часов с добавкой равного ей объема неиспользованных пивных или пекарских дрожжей и органических рыхлителей, добавляют водно-спиртовой экстракт ферментов из поджелудочной железы убойных животных, например свиньи и/или щелочной протеазы Bas.subtilis в соотношении 1:100 или 1:500 с дальнейшим перемешиванием смеси в течение 2-3 часов при температуре 40°С, третью ступень осуществляют путем стерилизации полученной смеси в течение 2-3 часов при температуре 120°С, просеивания и дальнейшего выпаривания до остаточной влажности 40-60%, причем заселение полученного компоста красными калифорнийскими червями осуществляют из расчета 10-15 шт. половозрелых червей на 10 кг перерабатываемого компоста в отдельную емкость, дно которой устилают подстилкой из древесных опилок и песка в соотношении 1:1 с последующей выдержкой в течение 2-3 месяцев до образования биогумуса с устойчивым значением рН, равным 6,0-8,0, отделение червей от увлажненного биогумуса осуществляют путем использования приманки в виде смеси из бумажной пыли, тонкоизмельченных древесных опилок, мочевины и крахмального клейстера, а полученный биогумус высушивают до влажности 5-15% и используют по назначению; к перерабатываемому субстрату добавляют мочевину, или костную муку, или толченую яичную скорлупу; красных калифорнийских червей после отделения от биогумуса используют вторично; красных калифорнийских червей после отделения от биогумуса высушивают и используют в качестве кормовой добавки для животных или белковой добавки для производства мясных продуктов.

Способ может быть осуществлен следующим образом.

Готовят компост, для чего используют различные отходы мясокомбината: техническую боенскую кровь, кости, шкуры убитых животных, кишечный шлям, каныгу и т.д. Отходы смешивают друг с другом, к ним добавляют остаточные пивные дрожжи и тонкоизмельченные опилки лиственных пород деревьев. Смесь перемешивается 2-3 часа при 40°С, после чего она проваривается в открытом горизонтальном котле в течение 2-3 часов при 120°С. После охлаждения смеси до 40°С к ней вновь добавляется равный объем пивных или пекарских дрожжей и опилок. Смесь вновь перемешивается еще 2-3 часа при 40°С, после чего к ней добавляется жидкий экстракт ферментов из поджелудочной железы свиней или крупного рогатого скота и/или щелочная протеаза Bac.subtilis в соотношении 1:100 или 1:500, затем тонкоизмельченные опилки или бумага. Процесс продолжается еще в течение 2-3 часов при 40°С, после чего смесь фильтруется через решетчатый фильтр, остаток вновь загружается в котел для гидролиза, а полученная суспензия высушивается до содержания влаги в субстрате 60-65%. Полученный влажный продукт собирается в накопителе, откуда поступает в емкость для получения биогумуса. В емкости заранее готовят влажную подстилку из смеси древесных стружек, мочевины, мелких опилок и песка в соотношении 1:0,1:1:1 и небольшого количества перемолотых костей или яичной скорлупы так, чтобы рН смеси был равен 6,5-8. Туда же добавляется половозрелый калифорнийский червь в количестве 10-15 шт. на 10 кг перерабатываемого субстрата. Поступившая в емкость смесь для производства биогумуса выдерживается там в течение 1,5-2 месяцев и требует время от времени проверки рН. При уменьшении рН реакционной смеси ниже 6,0 к ней дополнительно добавляются костная мука, яичная скорлупа для увеличения рН до вышеназванных величин.

Для ускорения процесса получения компоста можно добавлять к нему 0,5-1 кг муки, полученной в результате высушивания ранее использованных калифорнийских червей.

После окончания процесса червей удаляют из емкости через люк в сборник, в котором находится приманка, состоящая из смеси бумажной пыли или мелких опилок с мукой, полученной после высушивания калифорнийских червей, или смесь тонкоизмельченных опилок, бумажной пыли, мочевины и крахмального клейстера. Через 3-5 дней большинство червей переберется в этот сборник. Полученный биогумус выгружают из емкости и используют по назначению.

В результате производства биогумуса красные калифорнийские черви не только обогащают субстрат питательными веществами, но и обеззараживают отходы и уничтожают вредные микроорганизмы, т.е. улучшают санитарно-гигиенические условия производства биогумуса.

При этом в результате размножения черви увеличивают свою биомассу в 1000-1500 раз в год, что позволяет их использовать в качестве весомой белковой добавки к сбалансированным комбикормам, а также в качестве пищевой добавки к мясопродуктам, а сам биогумус в качестве экологически чистого высококачественного удобрения для повышения урожайности любых сельскохозяйственных культур.

Использование предложенного способа обеспечивает ускоренное производство биогумуса, малую трудоемкость переработки субстрата, снижение себестоимости биогумуса за счет использования непроизводственных отходов мясного сырья, которые ранее не утилизировались, что, в свою очередь, приводит к улучшению санитарно-эпидемиологической обстановки и экологии на самих мясокомбинатах.

Пример. 5 кг мясокостного фарша смешивают в котле, снабженном рубашкой для обогрева и мешалкой, с 5 л технической боенской крови, туда же добавляют 2,5 кг каныги, 2,5 кг кишечного шляма или шкуры, 15 л вторичных пивных дрожжей с содержанием сухих веществ не менее 8-10% и 2,5 кг тонкоизмельченных древесных опилок лиственных пород или бумагу. Смесь перемешивается в течение 2-3 часов при 40°С, после чего нагревается до 120°С и выдерживается при этой температуре в течение 2-3 часов. По окончании нагревания смесь охлаждают до температуры 40°С, добавляют к ней еще 2,5 кг тонкоизмельченных опилок и 15 л вторичных пивных дрожжей, перемешивают при этой температуре еще 2-3 часа, после чего добавляют 5-10 л водно-спиртового экстракта ферментов из поджелудочной железы свиньи и/или щелочной протеазы Bas.subtilis в соотношении 1:100 или 1:500 и продолжают перемешивать еще в течение 2-3 часов при той же температуре. По окончании процесса смесь стерилизуют в течение 2-3 часов при 120°С, выпаривают до остаточной влажности 60-65% и полученный компост направляют в емкость для получения биогумуса.

В емкость заранее загружают 10 кг стружек, 5 кг мелких опилок или бумажной пыли и 12-15 кг промытого речного песка. Доводят рН полученной смеси до 7,0, добавляя толченую яичную скорлупу или костную муку, после чего к ней добавляют ранее полученный влажный компост и оставляют еще на 2-3 месяца, через каждые 15 дней проверяя значение рН и поддерживая его в интервале 6,0-8,0 при помощи мочевины, костной муки или толченой яичной скорлупы. По мере необходимости к смеси добавляют воду.

По окончании процесса отделение червей от полученного биогумуса проводят с помощью специальной приманки из бумажной пыли, мочевины и крахмального клейстера в течение 5 дней, после чего выгружают полученный биогумус и высушивают до влажности 5-15%, а отобранных червей вновь отправляют в производственный цикл или высушивают для получения кормовых добавок или пищевых добавок.

1. Способ производства биогумуса, предусматривающий предварительное перемешивание и биотермическое компостирование субстрата, включающего органические рыхлители, заселение увлажненного компоста красными калифорнийскими червями вида Esenia foetida для переработки компоста и отделение червей от увлажненного до 60-65% биогумуса, отличающийся тем, что в качестве субстрата используют смесь непроизводственных отходов убойных животных, например техническую боенскую кровь, кости, шкуры, содержимое преджелудков, желудочно-кишечного тракта, например каныги, с органическими рыхлителями, например древесными опилками, бумагой, и остаточными пивными или пекарскими дрожжами, при этом биотермическое компостирование осуществляют в открытом котле путем трехступенчатого гидролиза, первую ступень которого осуществляют путем перемешивания смеси при температуре 40°С в течение 2-3 ч, проваривания при температуре 120°С в течение 2-3 ч и охлаждения смеси до температуры 40°С, вторую ступень осуществляют путем перемешивания полученной смеси при температуре 40°С в течение 2-3 ч с добавкой равного ей объема неиспользованных пивных или пекарских дрожжей и органических рыхлителей, добавляют водно-спиртовой экстракт ферментов из поджелудочной железы убойных животных, например свиньи, и/или щелочной протеазы Bas.subtilis в соотношении 1:100 или 1:500 с дальнейшим перемешиванием смеси в течение 2-3 ч при температуре 40°С, третью ступень осуществляют путем стерилизации полученной смеси в течение 2-3 ч при температуре 120°С, просеивания и дальнейшего выпаривания до остаточной влажности 40-60%, причем заселение полученного компоста красными калифорнийскими червями осуществляют из расчета 10-15 шт. половозрелых червей на 10 кг перерабатываемого компоста в отдельную емкость, дно которой устилают подстилкой из древесных опилок и песка в соотношении 1:1 с последующей выдержкой в течение 2-3 месяцев до образования биогумуса с устойчивым значением рН 6,0-8,0, отделение червей от увлажненного биогумуса осуществляют путем использования приманки в виде смеси из бумажной пыли, тонкоизмельченных древесных опилок, мочевины и крахмального клейстера, а полученный биогумус высушивают до влажности 5-15% и используют по назначению.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к перерабатываемому субстрату добавляют мочевину, или костную муку, или толченую яичную скорлупу.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что красных калифорнийских червей после отделения от биогумуса используют вторично.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что красных калифорнийских червей после отделения от биогумуса высушивают и используют в качестве кормовой добавки для животных или белковой добавки для производства мясных продуктов.