Способ получения органического удобрения и кормовых добавок на основе остаточных продуктов переработки рыбных отходов
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органического удобрения и кормовых добавок на основе остаточных продуктов переработки рыбных отходов, в котором смесь из любых рыбных отходов подвергают дроблению и измельчению до фракций с диаметром не более 2-3 мм, осуществляют подготовительный процесс, заключающийся в равномерном перемешивании, термическом нагреве не более 5 часов при температуре 80°-90°C, остывании до температуры не ниже 45°C, поддержании влажности смеси не ниже 75%, далее обеспечивают процесс анаэробного брожения в реакторе при оптимальной температуре 60°C, при этом в процессе ферментации обеспечивают единожды температурный скачок до температуры 105°C в течение 15-20 мин, вводят раствор фосфорной кислоты и ферменты биологического характера, конечный продукт после ферментации подвергают процессу отделения жидкой составляющей и биологического осадка (фугата), в конечный пастообразный гранулят добавляют смесь низкомолекулярных жирных кислот. Изобретение позволяет повысить качество конечного продукта, расширить ассортимент вырабатываемой продукции, улучшить экологическое и санитарное состояние производства. 1 ил.
Изобретение относится к комплексной переработке и утилизации рыбных отходов и их остаточных компонентов после рыбомучного производства с получением органических удобрений и кормовых добавок.
Известен способ получения кормовой добавки и удобрения из органических отходов, включающий приготовление исходной смеси из органических отходов и торфа, загрузку смеси в реактор, нагревание и проведение четырехстадийного процесса, при этом первая и третья стадия носят аэробный характер, а вторая и четвертая стадии носят анаэробный характер (см. патент РФ №2126779, МПК C05F 9/00, A23K 1/00, опубл. 27.02.1999 г.).
Недостатком известного способа является недостаточное качество конечного продукта. Кроме того, производство, основанное на данном способе, ухудшает атмосферу производственной зоны и окружающего пространства.
Наиболее близким техническим решением является способ получения органического удобрения на основе остаточных продуктов переработки рыбных отходов, включающий загрузку смеси из органических отходов в реактор, нагревание, анаэробное сбраживание, при этом в качестве смеси из органических отходов используют подпрессовый рыбный бульон, который нагревают до температуры 80°-90°C, сепарируют с подавлением и выделением остаточного рыбьего жира, жидкую фракцию загружают в реактор, где производят анаэробное сбраживание при температуре от 50° до 55°C при постоянном перемешивании в течение 2-3 недель, полученное жидкое удобрение сливают в охладительный реактор, в котором доступ кислорода частично ограничен или полностью отсутствует, понижают в течение 2-х суток температуру до 0°-10°C, после чего удобрение расфасовывают (Патент РФ №2444502, МПК C05F 11/00, C05F 9/00, опубл. 10.03.2012)
Недостатки известного способа заключаются в недостаточном качестве конечного продукта - удобрения в жидкой фракции из-за наличия неприятного запаха, из-за наличия осадка и примесей тяжелых металлов, из-за отсутствия контроля кислотности среды, что влечет к ограничению использования конечного продукта при возделывании сельскохозяйственных культур на определенных типах почв. Кроме того, известный способ может быть применен при ограниченном виде исходного сырья - подпрессовый бульон и отходы рыбы, используемые при производстве кормовой муки, а производственная линия, использующая известный способ, устанавливается только в местах непосредственного расположения рыбомучных производств и полностью зависима от них.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества конечного продукта, расширение ассортимента вырабатываемой продукции, улучшение экологического и санитарного состояния производства.
Технический результат достигается тем, что в способе получения органического удобрения и кормовых добавок на основе остаточных продуктов переработки рыбных отходов, включающем нагревание смеси из органических отходов до температуры 80°-90°C, анаэробное сбраживание в реакторе, согласно изобретению, смесь из любых рыбных отходов подвергают дроблению и измельчению до фракций с диаметром не более 2-3 мм, осуществляют подготовительный процесс, заключающийся в равномерном перемешивании, термическом нагреве не более 5 часов при температуре 80°-90°C, контроле кислотности, остывании до температуры не ниже 45°C, поддержание влажности смеси не ниже 75%, далее обеспечивают процесс анаэробного брожения в реакторе при интенсивном перемешивании при оптимальной температуре 60°C, при этом в процессе ферментации обеспечивают единожды температурный скачок до температуры 105°C в течение 15-20 мин., вводят раствор фосфорной кислоты и ферменты биологического характера, конечный продукт после ферментации подвергают процессу отделения жидкой составляющей и биологического осадка (фугата), затем осуществляют процесс биологической очистки, конечный продукт в жидкой фракции тарируют, а биологический осадок (фугат) подвергают переработке методом гликолиза и отделения оставшейся влаги, в конечный пастообразный гранулят добавляют смесь низкомолекулярных жирных кислот.
Сущность способа поясняется чертежом, на котором устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит измельчительное оборудование 1, подготовительную емкость 2, анаэробный реактор-ферментер 3, фильтрационную или центрифугирующую камеру 4, систему биологической очистки 5.
Заявленный способ получения органического удобрения и кормовых добавок осуществляют следующим образом.
Данный процесс производства органических удобрений и как дополнительный компонент производства - кормовых смесей, позволяет использовать в качестве первичного сырья как измельченные непищевые рыбные компоненты, применяемые при производстве кормовой рыбной муки, так и не используемые в таковом (отходы лососевых пород рыб), в совокупности с необезжиренным подпрессовым рыбным бульоном, так и сам бульон или отходы непосредственно. Рыбные отходы различного видового состава поступают в измельчительное оборудование 1, где подвергаются дроблению и измельчению. Перемолотые компоненты с диаметром фракции не более 2-3 мм направляют в подготовительную емкость 2. В случае использования в технологической линии только подпрессового бульона можно не использовать измельчительное оборудование 1 и направить используемое сырье непосредственно в подготовительную емкость 2.
Загруженную в подготовительную емкость 2 органическую массу, измельченную (в случае с добавлением непищевых рыбных компонентов, т.е. отходов) и равномерно перемешанную, подвергают временному термическому нагреву (температурной депрессии), что влечет к частичному выпариванию влаги и повышению концентрации органического вещества и полезных макро- и микроэлементов. Процесс температурной депрессии не должен длиться более 5-ти часов. Граница температурной депрессии, 80-90°C, позволяет уничтожить вероятно существующую патогенную микрофлору в физиологическом растворе. Применяемая процедура также позволяет подойти к так называемому процессу «выпаривания» летучих взвесей, что позволяет частично подавить присутствующий неприятный запах в конечном продукте еще на начальной стадии производства. Весь процесс, осуществляемый в подготовительной емкости 2, носит анаэробный характер.
В подготовительной емкости 2 осуществляют также контроль кислотности физиологического раствора (поддержание необходимого баланса pH среды) и, как следствие, дальнейшее остывание продукта до температуры не ниже 45°C, с последующим его переводом в анаэробный реактор-ферментер 3. Содержание влаги загружаемой смеси в реактор-ферментер не должно быть ниже 75%. Загрузку смеси в реактор 3 осуществляют в верхней его части по системе трубопроводов, объединенной с подготовительной емкостью 2. Колонии анаэробных бактерий на начальном этапе запуска реактора 3 вводят искусственно.
В реакторе 3 в процессе анаэробного брожения осуществляют волновое колебание температуры. Оптимальная температура происходящей в реакторе 3 реакции составляет 60°C. Максимальную температуру 105°C устанавливают единожды в процессе ферментации и ее продолжительность не должна превышать более 15-20 минут. Столь высокий кратковременный скачок температуры не оказывает пагубного влияния на анаэробную бактериальную составляющую, но позволяет деструктурировать клейкое составляющее загруженного материала, и тем самым, ускорить и улучшить процесс анаэробной ферментации.
Наличие насосного рециркулярного оборудования позволяет поддерживать постоянное интенсивное перемешивание загружаемой смеси в вертикальной и горизонтальной плоскостях, что активно стимулирует работу анаэробных термофилов в реакторе 3, а так же позволяет разжижать гранулированный биологический слой, формирующийся в процессе деятельности бактерий в поверхностном слое загруженной смеси.
В процессе работы реактора 3 порционно, в процентном соотношении относительно объема загружаемого сырья, по мере необходимости, вводят раствор фосфорной кислоты, выполняющую как роль стабилизатора, так и вещества, осуществляющего подавление неприятного запаха в конечном продукте. Так же в процессе производства в реактор 3 вводят ферменты биологического характера, не оказывающие негативного влияния на процесс ферментации, но, тем самым улучшающих качество конечного продукта.
Весь процесс производства удобрения, на начальном этапе запуска реактора-ферментера 3, длится не менее трех недель. Последующие этапы подготовки и ферментации позволяют осуществлять загрузку физиологического раствора порционно, эквивалентно объему выгружаемой готовой продукции.
Конечный продукт, выгружаемый из реактора 3 после ферментации по системе трубопроводов, во избежание взаимодействия с кислородом воздуха, поступает в фильтрационную или центрифугирующую камеру 4, где подвергают отделению его жидкой составляющей от биологического осадка (фугата). В отличие от фильтрационной камеры (камеры отстаивания продукта), центрифугирующая камера ускоряет выход продукта, но и частично удорожает технологическую линию.
Полученное органическое удобрение пропускают через систему биологической очистки 5, где конечный продукт высвобождают от возможных примесей тяжелых металлов, неприятного запаха, а также приостановки активности высвободившихся анаэробов в конечном продукте. Готовое удобрение, в жидкой фракции, тарируется в герметичные емкости для дальнейшего хранения и реализации.
В процессе производства жидкого продукта из-за наличия ферментов фосфолипазы происходит образование витаминов серии (F), так называемых полиеновых высших жирных кислот, а именно арахидоновой кислоты и ее производных (арахиновых кислот и их соединений), а так же значительного количества биологически активных кислот. Наличие данного компонента в конечном продукте помогает сдерживать развитие различных грибковых заболеваний у растений, в частности мучнистой росы и альтернариоза. Т.е. получается продукт имунно-стимулирующего действия на растительность.
В процессе температурной депрессии при производстве удобрения идет формирование тритерпеновых кислот, которые так же оказывают имунно-стимулирующие воздействие на растительность.
В процессе метанового сбраживания (ферментативного процесса) азот сохраняется в основном в аммонийной форме, что позволяет получить глутоминовые и аспаргиновые соединения в достаточном количестве, что является немало важным направлением в процессе азотистого обмена, что влечет к активному стимулированию роста витаминной части растений.
Свободные микроорганизмы, сохранившие свои функциональные особенности после биологической очистки и ферментативного процесса, оказывают полезные действия на корневую часть растения, позволяя тем самым, повысить адсорбирующие свойства корневой части растения, что улучшает способность растений усваивать полезные вещества из почвы.
Наличие подготовительной емкости в производственной линии позволяет настраивать продукт на необходимую степень кислотности. Поскольку продукт щелочно-нейтральный и его макро- и микро-элементный состав сбалансирован, то он оказывает положительное влияние на раскисление почв.
Отделенный методом центрифугирования осадок (фугат) подвергается последующей переработке методом гликолиза и отделения оставшейся влаги в продукте. Поскольку степень термической обработки была менее длительной, нежели при производстве рыбной кормовой муки, то содержание питательных элементов, ценных кормовых и ростовых веществ в таковом значительно выше. В процессе производства для фиксации питательных элементов в полученном пастообразном грануляте к нему добавляют смесь низкомолекулярных жирных кислот (в основном добавляется связующий субстрат из зерновых культур). Процесс гликолиза осуществляют под действием собственных ферментов. Несмотря на столь невысокое содержание незаменимых аминокислот в полученном продукте, его можно использовать как кормовую добавку в процессе выращивания молоди КРС, птиц и рыбоводстве. Продукт представляет собой пастообразную массу от серого до светло-коричневого цвета с характерным кисловатым запахом с содержанием влаги не более 40%.
Фугат также используют с целью получения питательного субстрата для возделывания рассады сельскохозяйственных культур или непосредственно применяют как питательную добавку к субстрату для возделывания разнообразных сортов грибов на грибоводных фермах. Данный продукт, отделенный от жидкой составляющей, смешивают порционно с торфокомпостом или цеолитом с целью получения питательного субстрата для растений. В полученном субстрате содержится в достаточном количестве необходимое количество макро- и микро-элементов, а так же питательных кислот, необходимых для положительного роста растительной массы.
Высвобождаемую газовую составляющую из реактора-ферментера в процессе производства преобразовывают в тепловую и электрическую энергию и используют для нужд предприятия и производственной линии, тем самым позволяя экономично и рационально использовать энергетические ресурсы. Весь процесс производства удобрений носит анаэробный характер. Это позволяет избежать вероятного попадания в конечный продукт паразитарных и патогенных микроорганизмов.
Таким образом, заявленный способ получения органического удобрения и кормовых добавок на основе остаточных продуктов переработки рыбных отходов по сравнению с известным за счет применения фильтрационного этапа обеспечивает повышение качества удобрения, исключая осадок и вероятные примеси тяжелых металлов, что позволяет его использовать также в аэропонных и капельных системах питания растений. Наличие контроля кислотности и необходимой подготовки загружаемого сырья влияет в дальнейшем на повышение качества конечного продукта, что позволяет использовать его на определенных типах почв при возделывании сельскохозяйственных культур.
По сравнению с известным способом заявленный способ позволяет использовать в качестве загружаемого сырья разнообразные отходы пород рыб и их составляющие, что позволяет устанавливать производственную линию не только в местах непосредственного расположения рыбомучного производства.
Получаемый в процессе производства конечный продукт - это удобрение, как в жидкой фракции, так и в виде пастообразного питательного субстрата, применяемого в дальнейшем как в растениеводстве, так и звероводстве.
Способ получения органического удобрения и кормовых добавок на основе остаточных продуктов переработки рыбных отходов, включающий нагревание смеси из органических отходов до температуры 80°-90°C, анаэробное сбраживание в реакторе, отличающийся тем, что смесь из любых рыбных отходов подвергают дроблению и измельчению до фракций с диаметром не более 2-3 мм, осуществляют подготовительный процесс, заключающийся в равномерном перемешивании, термическом нагреве не более 5 ч при температуре 80°-90°C, контроле кислотности, остывании до температуры не ниже 45°C, поддержание влажности смеси не ниже 75%, далее обеспечивают процесс анаэробного брожения в реакторе при интенсивном перемешивании при оптимальной температуре 60°C, при этом в процессе ферментации обеспечивают единожды температурный скачок до температуры 105°C в течение 15-20 мин, вводят раствор фосфорной кислоты и ферменты биологического характера, конечный продукт после ферментации подвергают процессу отделения жидкой составляющей и биологического осадка (фугата), затем осуществляют процесс биологической очистки, конечный продукт в жидкой фракции тарируют, а биологический осадок (фугат) подвергают переработке методом гликолиза и отделения оставшейся влаги, в конечный пастообразный гранулят добавляют смесь низкомолекулярных жирных кислот.
