Способ утилизации жиросодержащих отходов и продукт, получаемый этим способом

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в переработке жиросодержащих отходов с помощью микроорганизмов. Способ предусматривает следующее. В жиросодержащие отходы вносят влагопоглощающий органический сорбент, навоз и минеральные добавки. Смешивают влагопоглощающий органический сорбент, навоз и минеральные добавки в соотношении (20-40):(45-75):10:1. Вносят смешанную культуру мицелиальных грибов с преобладанием грибов рода Mucor на носителе. Выдерживают полученную смесь от 45 до 60 дней при 15-30°С и влажности 60-70% с получением целевого продукта.

 

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для утилизации жиросодержащих отходов пищевых предприятий.

Утилизация жиросодержащих отходов пищевых предприятий и их рациональное использование является актуальной проблемой. В настоящее время нет дешевых и экологически безопасных способов утилизации данного вида отходов. Известные способы утилизации жиров сточных вод являются дорогостоящими и не достаточно эффективными. Захоронение отходов, не подлежащих вторичному использованию, на специальных полигонах или сжигание в специальных печах наносит серьезный ущерб природе и является крайне убыточным.

Известен способ переработки органических отходов, содержащих жиры, включающий окисление кислородом путем пропускания кислородсодержащего газа при температуре 160-200°С (RU 2207327, 2003). Этот способ является энергоемким, дорогостоящим и не достаточно эффективным.

Известен способ очистки сточных вод, содержащих остатки пищевых масел и жиров, который предусматривает обработку биопрепаратом на основе культур бактерий Acinetobacter species M-2, Acinetobacter species M-3, Arthrobacter species M-4, Rhodococcus species M-5 в присутствии источников азота, фосфора, калия и микроэлементов при 10-50°С (RU 2161595, 2001). Однако способ является сложным, требует использования специального биопрепарата, к тому же твердые жиры с трудом поддаются переработке микроорганизмами.

Известен способ переработки отходов производства пальмового масла, заключающийся в том, что жидкие и твердые отходы подвергают жидкофазной и твердофазной ферментации с использованием селекционированной культуры бактерий Acinetobacter baumanni M-l (RU 2161415, 2001).

Однако этот способ требует создания установки, кроме того, при его использовании стоит проблема утилизации отработанного активного ила, содержащего жир.

Известен способ биохимической очистки сточных вод, содержащих жиры, включающий обработку их бактериями и дрожжами с последующей обработкой активным илом. Способ применим для очистки от отходов, получаемых в процессе переработки масличных культур. При этом используются бактерии рода Streptococcus и дрожжи, и по завершении процесса проводится озонирование (RU 94004614 A1, 1995). Данный способ принят в качестве ближайшего аналога.

Недостатком этого способа является то, что он используется для утилизации растительных масел из сточных вод, концентрация которых относительно невелика. При этом предлагается использование чистых культур бактерий и дрожжей, в процессе очистки накапливается активный ил, который адсорбирует масла и требует дальнейшей утилизации. Данный способ не пригоден для утилизации жиров высокоплотных жиросодержащих эмульсий из жироуловителей и жироотстойников, предусмотренных в очистных сооружениях мясо- и молочных комбинатов, пищевых предприятий, и обезвреживание которых является актуальным для обеспечения благоприятной экологической ситуации.

Предлагаемый способ позволит решить проблему переработки данного вида жиросодержащих отходов.

Техническим результатом данного изобретения является упрощение способа утилизации и повышение степени деструкции жиров. В отличие от аналога предлагаемый способ позволяет использовать для переработки высокоплотные жировые эмульсии с содержанием жира более 60%, не требует использовать дорогостоящее оборудование или специальные штаммы микроорганизмов, что усложняет и удорожает процесс переработки отходов, не накапливается требующий утилизации активный ил. Степень деструкции жира достигает 98%.

К преимуществам изобретения следует также отнести и то, что в результате переработки отходов получают пенный и экологически безопасный продукт, который может использоваться как биокомпост для выращивания растений, что не было возможно в вышеупомянутом способе - аналоге.

В связи с этим предлагается экономичный и экологически безопасный способ утилизации жиросодержащих отходов, а также продукт, получаемый этим способом, применяемый в качестве биокомпоста.

Способ предусматривает обработку утилизируемых жиросодержащих отходов культурой микроорганизмов, причем жиросодержащие отходы смешивают с влагопоглощающим органическим сорбентом, навозом, минеральными добавками в соотношении (20-40):(45-75):10:1 и вносят смешанную культуру мицелиальных грибов-деструкторов жира на носителе (выращенную на зерноотходах с содержанием жира до 30%) с последующим выдерживанием смеси от 30 до 60 суток при 15-30°С и влажности 60-70%.

В способе используют смешанную культуру мицелиальных грибов с преобладанием рода Mucor, которая была селективно получена из природного источника и подвергнута поверхностному культивированию на питательной среде, содержащей зерноотходы.

Специфика такого микробного продукта состоит в том, что способность его к деструкции жиров особенно высока, а внесение в обрабатываемую среду культуры непосредственно на носителе позволяет добиться быстрого развития микроорганизмов в рабочей смеси, содержащей высокую концентрацию жира, а также дополнительно обогащает ее органикой и влагой. Применяемая в данном способе смешанная культура мицелиальных грибов с преобладанием рода Mucor, обеспечивает практически полную утилизацию жировых отходов.

Способ осуществляется следующим образом. В жиросодержащие отходы, собираемые из жироловушек и жироотстойников, вносят торф, опилки с целью достижения определенной плотности перерабатываемой массы, навоз, источник азота и фосфора, необходимые для развития микроорганизмов, высокую концентрацию селективно полученной смеси мицелиальных грибов, обладающих липазной активностью. Соотношение компонентов жир: влагопоглощающий органический сорбент:навоз: минеральные добавки соответственно (20-40):(45-75):10:1. Параметры проведения процесса утилизации отходов: влажность смеси - на уровне 60-70%, температура 15-30°С, для поддержания оптимальной аэрации смесь перемешивается 1 раз в неделю. Процесс переработки осуществляется от 45 до 60 суток в зависимости от объема рабочей смеси и содержания в ней жира. Готовый продукт переработки содержит не более 1% жира, представляет собой темную рассыпчатую массу. Этот продукт используется как биокомпост.

Состав компонентов в смеси для утилизации жировых отходов:

Торф 45%-65%;

Опилки 0%-10%;

Навоз 10%;

Азофоска 1%;

Жиромасса 20-40%

Биотехнологический процесс утилизации жиросодержащих отходов включает получение посевного материала. Для получения посевного материала селективно полученной культурой грибов засевают зерновые отходы, которые поддерживают рост мицелиальных грибов и стимулируют их спороношение, и далее в качестве носителя микроорганизмов вносятся в рабочую смесь. Выращивание проводится в поверхностной культуре при температуре 25°С, влажности 50%, в течение 7 суток. Посевной материал вносят в рабочую смесь из расчета 10 кг по сухому весу/т в виде сухой измельченной массы (порошка) или водной суспензии.

Получение накопительной культуры микроорганизмов в селективных условиях. Накопительную культуру мицелиальных грибов получали из природного источника (экскременты птиц) на твердой влажной питательной среде, содержащей 30% жира, зерновые отходы в качестве источника азота, фосфора и микроэлементов. Смесь, содержащую по сухому весу 30% жира, 70% зерновых отходов, перемешивают с 1% измельченных сухих экскрементов птиц. Влажность доводят до 60%, температура 20°С. Через неделю отсевают споры выросшего мицелия на среду того же состава. При дальнейших пересевах используют только споровый материал.

Характеристика культуры мукоровых грибов. Спороношение грибов в полученной накопительной культуре характерно для рода Mucor, относящегося к семейству Mucoraceae. На вершинах спорангиеносцев как круглые вздутия образуются характерные спорангии, в которых находятся спорангиоспоры. Спорангиеносцы имеют слабое моноподиальное ветвление или являются неветвящимися, что является видовым признаком р.Mucor. Накопительную культуру грибов поддерживают при температуре 10-25°С. Полученная смешанная культура мицелиальных грибов с преобладанием мукоровых грибов обладает экзолипазной активностью не менее 10 мл 0,05М NaOH на 1 мл культуральной жидкости. Экзолипазную активность определяют на жидкой питательной среде (Ota Y.A., Yamata К., Agric. and Biol. Chem. 1966, 30, 351). Культуру хранят в холодильнике при температуре 4°С на питательной среде, содержащей жир и зерновые отходы, пересевают не реже одного раза в три месяца.

В результате переработки жировых отходов получается компост, который может быть использован для подкормки растений в качестве источника органического вещества, азота, фосфора, калия.

Пример 1. Объем перерабатываемой массы 1 л.

Перемешивают торф, жиромассу, азофоску в соотношении 60:39:1 по сухому весу, вносят порошок грибного инокулята из расчета 10 г/кг смеси, смесь увлажняют из расчета 1,2 часть воды на 1 часть смеси (по весу). Смесь помещают при температуре 25%, перемешивают 1 раз в 7 дней, при этом вносят воду для поддержания влажности. Через 45 дней жир утилизируется на 88%, переработанная масса рассыпчатая, темного цвета.

Пример 2. Объем перерабатываемой массы 1 л.

Перемешивают торф, жиромассу, азофоску в соотношении 60:39:1 по сухому весу, смесь увлажняют из расчета 1,2 часть воды на 1 часть смеси (по весу). Смесь помещают при температуре 25%, перемешивают 1 раз в 7 дней, при этом вносят воду для поддержания влажности. Через 45 дней жир утилизируется на 10%.

Пример 3. Объем перерабатываемой массы 1 л.

Перемешивают торф, жиромассу, навоз крупного рогатого скота, азофоску в соотношении 50:10: 39:1 по сухому весу, смесь увлажняют из расчета 1,2 часть воды на 1 часть смеси (по весу). Смесь помещают при температуре 25%, перемешивают 1 раз в 7 дней, при этом вносят воду для поддержания влажности. Через 45 дней жир утилизировался на 30%.

Пример 4. Объем перерабатываемой массы 1 л.

Перемешивают торф, опилки, навоз, жиромассу, азофоску в соотношении 50:10:39:1 по сухому весу, вносят порошок грибного инокулята из расчета 10 г/кг смеси, смесь увлажняют из расчета 1 часть воды на 1 часть смеси. Смесь помещают при температуре 25%, перемешивают 1 раз в 7 дней, при этом вносят воду для поддержания влажности. Через 45 дней жир утилизируется на 98%. Переработанная масса рассыпчатая, темного цвета.

Пример 5. Объем перерабатываемой массы 10 м³.

Перемешивают торф, перепревший навоз крупного рогатого скота,

жиромассу, азофоску в соотношении (65:14:20:1) по сухому весу. В смесь вносят инокулят грибов в виде суспензии из расчета 10 кг/ м³, доводят влажность смеси до 60%. Процесс переработки проводится в полевых условиях при среднесуточной температуре 15°C. Смесь перемешивают не реже 1 раза в две недели, увлажняют до поддержания влажности не ниже 60%, для сохранения влаги укрывают укрывным материалом. Через 2 месяца жир в смеси полностью утилизировался. В результате переработки получена рассыпчатая масса темного цвета (торфо-органическое удобрение АГРОСТ).

Компост АГРОСТ может быть использован в качестве источника органического вещества, азота, фосфора, калия для подкормки растений. Исследования, проведенные в почвенном институте им. Докучаева, показали, что применение компоста способствует раскислению почвы и улучшению ее гранулометрического состояния. На основании проведенных испытаний институт им. Прянишникова рекомендовал использовать торфо-органическое удобрение АГРОСТ для выращивания овощных, плодово-ягодных и зерновых культур. Применение биоорганического компоста «АГРОСТ» не нарушает баланса макро- и микроэлементов питания в почве.

1. Способ утилизации жиросодержащих отходов, включающий обработку их микроорганизмами, отличающийся тем, что жиросодержащие отходы смешивают с влагопоглощающим органическим сорбентом, навозом, минеральными добавками в соотношении (20-40):(45-75):10:1 и вносят смешанную культуру мицелиальных грибов с преобладанием рода Mucor на носителе с последующим выдерживанием смеси от 45 до 60 сут при 15-30°С и влажности 60-70%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют смешанную культуру мицелиальных грибов с преобладанием рода Mucor, полученную в результате поверхностного культивирования на питательной среде, содержащей зерноотходы и жир.

3. Продукт, полученный способом по п.1 для использования в качестве биоорганического компоста.