Способ получения биоорганического удобрения из рыбного и целлюлозосодержащего сырья

 

Изобретение относится к утилизации органических, в том числе рыбных, отходов с получением удобрений. Предварительно измельченное рыбное сырье смешивают с органическим наполнителем. В смесь дополнительно вносят свекловичную мелассу, например, из отходов производства сахара. Производят компостирование получаемой смеси методом аэробной обработки. Изобретение позволяет предотвратить выброс аммиака и других летучих аминов, а также повысить содержание биогенного азота в готовом удобрении. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области рыбной промышленности, а более конкретно к способам утилизации рыбных отходов и отходов других гидробионтов с получением ценных для сельского хозяйства биоорганических удобрений.

Известен способ переработки рыбных отходов и утилизации конечного продукта в кормовой рыбный гидролизат (см., например, Л.Н.Борисочкина. Технология приготовления и использования кормовых рыбных гидролизатов. Информационный пакет - Ш(П) "Обработка рыбы и морепродуктов", Минрыбхоз, ВНИЭРХ, М., 1990, стр. 3, 5), заключающийся в подкислении гидролизуемого рыбного сырья кислотой с дальнейшей ферментацией сырья при повышенной температуре. Недостатком указанного способа является невозможность его применения при переработке значительной части рыбных отходов по причине необходимости использования только свежего сырья, а также высоких материальных затрат при транспортировании гидролизатов, имеющих высокое содержание влаги.

Известен также способ переработки рыбных отходов по типу силосования их для получения кормовых добавок или удобрения (см. Л.Н.Борисочкина. Современная зарубежная технология производства силосов из рыбы и других гидробионтов и их использование. Информационный пакет - Ш(П) "Обработка рыбы и морепродуктов", Минрыбхоз, ВНИЭРХ, М. , 1990, стр. 1-5, 27). Способ заключается в биопереработке рыбного сырья с применением органических и неорганических кислот в присутствии углеводсодержащих добавок и введением заквасочного материала преимущественно из молочнокислых бактерий. Недостатком этого аналога является высокая стоимость процесса при переработке многотоннажной массы сырья, обусловленная введением значительного количества дополнительных ингредиентов, а также необходимостью использования преимущественно свежего сырья для выработки конечного продукта высокого качества.

Наиболее близким техническим решением к заявленному, принятым за прототип изобретениям является способ комплексной переработки и утилизации отходов рыбоперерабатывающего производства (см. патент России 2094412, заявка 95111120 от 06.07.95, кл. C 02 F 9/04, 11/00, А 22 С 25/00).

Способ предусматривает комплексную переработку отходов рыбоперерабатывающего производства в сочетании с отходами гофрокартонной тары и другими материалами.

Недостатком указанного прототипа является отсутствие решения проблемы снижения до приемлемого уровня или утилизации выделения весьма значительного количества аммиака и других летучих аминов, образующихся в результате ферментации азотсодержащего субстрата, каковым являются рыбные отходы с волокнистыми целлюлозосодержащими материалами, что также вызывает заметное снижение биогенного азота в конечном продукте и одновременно ухудшает атмосферу производственной зоны и окружающего пространства за счет неконтролируемого выброса этих газообразных продуктов.

Изобретение направлено на предотвращение выброса аммиака и других летучих аминов при аутоферментативной переработке рыбных и любых органических отходов, например целлюлозосодержащих, с одновременной утилизацией отходов производства свекловичного сахара (мелассы), улучшения экологической обстановки в производственной зоне и окружающем пространстве, а также повышения качества конечного продукта - биоудобрения за счет увеличения содержания в нем биогенного азота.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе получения биоорганического удобрения, включающем смешивание предварительно измельченного рыбного сырья с органическим наполнителем и последующее компостирование исходной смеси методом аэробной обработки, в отличие от прототипа в исходную смесь до начала ее аэробной обработки дополнительно вносят свекловичную мелассу, например, из отходов производства сахара. Рыбное сырье, органический наполнитель и свекловичную мелассу берут в таких количествах, чтобы общая влажность исходной смеси находилась в пределах 40-60%. В другом более оптимальном варианте в исходную смесь до начала ее аэробной обработки, например, одновременно с мелассой вносят дополнительный посевной материал, например культуры микроорганизмов, выделенных из готового биоорганического удобрения. В самом простом случае дополнительный посевной материал вносят в виде предварительно приготовленного возвратного биоорганического удобрения в количестве не менее 0,5% от массы исходной смеси, в другом - дополнительный посевной материал вносят в виде водного экстракта предварительно приготовленного, преимущественно свежего, возвратного биоорганического удобрения концентрацией 10-20 мас. %. В качестве органического наполнителя или его части используют преимущественно гофрокартон из отходов использованной гофротары, или волокнистый скоп из отходов целлюлозобумажного производства, или смесь упомянутых компонентов, а соотношение рыбное сырье : гофрокартон или рыбное сырье : скоп выбирают в диапазоне 1:0,20÷0,25; 1:0,30÷0,40 соответственно.

Таким образом, цель изобретения достигается введением в исходную обрабатываемую смесь свекловичной мелассы, а для ускорения и оптимизации процесса - одновременным введением расчетного количества готового биоудобрения в качестве дополнительного посевного материала, служащего катализатором.

Способ осуществляют следующим образом: рыбные отходы измельчают до состояния фарша и смешивают с подготовленной массой волокнистого целлюлозосодержащего наполнителя, которым может являться отработанная гофрокартонная тара, волокнистый скоп из отходов целлюлозобумажного производства и др. подобные материалы или их сочетания.

Соотношения рыбного сырья и основных видов наполнителей представлены в таблице.

Влажность рыбных отходов, например, рыбокомбината, как правило, составляет 70-80%.

Выбором указанных соотношений компонентов исходной смеси обеспечивают необходимый уровень общей влажности исходной смеси, преимущественно в диапазоне 40-60%.

Подготовку наполнителей, включая степень измельчения, способ высушивания и необходимость гранулирования, осуществляют в зависимости от природы и свойств самих этих материалов. Целлюлозно-картонный скоп подготавливают путем его обезвоживания до влажности в диапазоне 60-70% с последующим гранулированием до сферических частиц размером 2-8 мм и затем окончательно высушивают до уровня 2,5-5,5%. Другие наполнители необязательно гранулируют, но их структура остается рассыпчатой с частицами не более 15 мм.

После смешивания рыбного фарша и целлюлозосодержащего носителя в смесь добавляют другие ингредиенты и помещают ее в аппарат для аутоферментации, изготовленный, например, из керамики, нержавеющей стали и/или железобетона в зависимости от его производительности. Аппарат оснащают системой пневматической аэрации, обеспечивающей равномерное прохождение воздуха через обрабатываемую массу с расходом в диапазоне 10-30 л/кг материала в час. Конечный продукт удаляют из аппарата тем или иным известным способом в зависимости от рабочего объема и конструкции ферментера и расфасовывают в потребительскую тару.

Газообразные продукты процесса удаляют из производственного помещения с помощью систем принудительной вытяжной вентиляции.

Для предотвращения выброса летучих аминов и, в первую очередь, аммиака используют следующее техническое решение: в компостируемую смесь вместе с рыбным фаршем и подготовленными органическими наполнителями одновременно вводят свекловичную мелассу, например, из отходов производства сахара с содержанием сахара (по прямой поляризации) 40-45%, кальция - 0,8-1,0%, калия - 3,3-3,5%, рН 6,8-7,0. Свекловичная меласса из отходов производства сахара практически всегда содержит не менее 40-45% сахара. При этом внесением свекловичной мелассы как материала, содержащего легкоусваемые углеводы (сахароза), достигают сбалансированности общего соотношения азота и углерода, которое при совместной биопереработке азотистого и углеродного сырья практически не приводит к выделению в газовой фазе заметного количества летучих аминов и, в первую очередь, аммиака. Особенностью более оптимального варианта данного технического решения является введение в компостируемую смесь определенного количества готового продукта от предыдущей аэробной обработки (ферментации), содержащего необходимое количество термофильной микрофлоры, ответственной за проведение аутоферментации на поздних стадиях процесса. Отсутствие такого посевного материала приводит к тому, что процесс развивается в две последовательные стадии, на первой из которых, не смотря на саморазогрев массы до 55-60^oС, аммиак практически не выделяется за счет первичного потребления сахарозы мелассы, в то время как после исчерпывания этого субстрата белоксодержащие рыбные отходы ферментируются с выделением аммиака. При этом длительность всей ферментации увеличивается до 9-10 суток. При внесении определенного количества готового продукта процесс аутоферментации рыбных отходов и мелассы происходит синхронно, выделение аммиака снижается в 8-10 раз, а время ферментации уменьшается до 5 суток. Таким образом, введение свекловичной мелассы и экстракта (водной вытяжки) готового продукта в качестве дополнительного посевного материала позволяет избежать потерю азота в готовом продукте и решить проблему выброса такого вредного соединения, как аммиак, используя отходы производства свекловичного сахара.

Экстракт готового продукта готовят известным способом, например выдерживанием последнего в течение 10 минут при перемешивании в воде при соотношении готового продукта и воды 1:5-1:10 с последующим отделением нерастворимой фазы.

Сущность заявляемого способа поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Переработке подвергались отходы ставриды, скумбрии и салаки в сочетании со скопом. Исходная влажность рыбного фарша - 74%; соотношение рыбные отходы : скоп по массе 1:0,31; расход воздуха 10 литров на 1 кг компостируемой смеси в час; влажность исходной массы рыбные отходы - скоп 58%. Разогрев смеси до 55^oС достигается через 12 часов после начала процесса. Разогрев до 67^oС достигается через 18 часов. Общее время компостирования при температуре выше 50^oС составило 48 часов, длительность фазы охлаждения - 24 часа, влажность продукта 50%, рН 8,3.

В результате аутоферментации количество выделенного азота в виде летучих аминов и в первую очередь аммиака составило 34% от общего содержания этого элемента в перерабатываемой массе.

Пример 2.

Испытывали влияние свекловичной мелассы с содержанием сахара 42% на снижение выброса летучих аминов в процессе аутоферментации отходов сельди и подготовленного целлюлозно-картонного скопа. Соотношение компонентов: фарш рыбных отходов - 250 г (50 мас.%), свекловичная меласса - 100 г (20 мас.%), целлюлозно-картонный скоп 100 г (20 мас.%), вода 50 г (10 мас.%).

Основные параметры процесса были замедленные, но выделение аммиака в течение первых 5 суток не наблюдалось. Впоследствии при том же уровне разогрева выделение аммиака регистрировали на протяжении 6 суток. Конечное выделение аммиака было близко к тому, что выделяется при компостировании без использования мелассы, например со скопом.

Пример иллюстрирует влияние легкоокисляемых отходов на биохимические превращения рыбного сырья, в результате чего на первом этапе потребление мелассы и выделение углекислого газа сдерживает выделение аммиака, который выделяется после израсходования мелассы.

Пример 3.

Условия постановки экспериментов были теми же, что и в примере 2. Однако вместо воды в систему вводили водный экстракт свежего биокомпоста, приготовленного из расчета 5 г продукта (1 мас.%) в 50 мл воды и последующего тщательного встряхивания. Таким экстрактом инокулировали 500 г исходного материала. Этот прием имеет целью введения достаточного количества активной термофильной микрофлоры.

Выделение аммиака не наблюдалось в течение всего процесса. Общая продолжительность ферментации сократилась до 5 суток. Скорость разогрева была выше, чем в ферментациях, проиллюстрированных в примере 2, а конечный продукт не имел посторонних запахов и отличался более темным цветом.

Пример иллюстрирует возможность полностью избежать выброса аммиака и других летучих аминов при добавлении свекловичной мелассы указанных концентраций при условии введения дополнительного посевного материала, приготовленного, например, из компостов предыдущих выработок, имеющих высокую концентрацию жизнеспособных термофильных бактерий.

Формула изобретения

1. Способ получения биоорганического удобрения из рыбного и целлюлозосодержащего сырья, включающий смешивание предварительно измельченного рыбного сырья с органическим наполнителем и последующее компостирование исходной смеси методом аэробной обработки, отличающийся тем, что в исходную смесь до начала ее аэробной обработки дополнительно вносят свекловичную мелассу, например, из отходов производства сахара.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рыбное сырье, органический наполнитель и свекловичную мелассу берут в количествах, обеспечивающих общую влажность исходной смеси в пределах 40-60%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в исходную смесь до начала ее аэробной обработки, например одновременно с мелассой, вносят дополнительный посевной материал, например культуры микроорганизмов, выделенных из готового биоорганического удобрения.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительный посевной материал вносят в виде предварительно приготовленного возвратного биоорганического удобрения в количестве не менее 0,5% от массы исходной смеси.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительный посевной материал вносят в виде водного экстракта предварительно приготовленного, преимущественно свежего, возвратного биоорганического удобрения концентрацией 10-20 мас.%.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве органического наполнителя или его части используют преимущественно гофрокартон из отходов использованной гофротары, или волокнистый скоп из отходов целлюлозобумажного производства, или смесь упомянутых компонентов.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что соотношение рыбное сырье : гофрокартон или рыбное сырье : скоп выбирают в диапазоне 1:0,20÷0,25; 1: 0,30÷0,40 соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1