专利名称：农作物秸杆转化为液体燃料和有机肥料的方法
技术领域：
本发明属于利用微生物发酵综合利用秸杆的方法，尤其涉及一种农作物秸杆转化为液体燃料和有机肥料的方法。
背景技术：
我国每年农作物秸杆量达6亿吨，有大量被就地焚烧，其产生的烟雾严重影响铁路和高速公路的交通安全，国家三令五申要求解决此问题。目前推荐的利用手段大致有秸秆气化作农户燃料、秸秆制颗粒饲料、秸秆制板、秸秆制一次性快餐餐具及减压包装材料和秸秆粉碎还田，它们或需要较多设备、投资或实际运作有困难。ZL93118064.3公开了一种《微生物发酵复合菌及其应用于生产家畜秸杆饲料的方法》，利用木质纤维分解菌与厌氧无毒的有机酸发酵菌等复合菌，将其接种在铡短的农作物秸杆上，厌氧下发酵生产出食草家畜粗饲料的方法。该专利尚存有需要接种商品纯菌种，一般农户难于掌握菌种接种技术，作业过程繁琐和发酵时间长(该专利文件叙述需要10～30天)等缺陷。
申请人注意到单胃食草动物中，家兔有其独特的消化器官，兔盲肠特别发达。在所有单胃食草动物中，兔的盲肠比例最大，它是卷曲的锥形体，盲肠基部粗大，向尖端方向缓缓变细，内壁有发达的螺旋形皱襞，行发酵、消化功能。盲肠的末端形成一细长，壁肥厚，色灰白的蚓突，蚓突壁内有丰富的淋巴滤泡，粘膜下层充满淋巴集结；在兔子回肠和盲肠连接处有一个异常发达的圆形球囊组织，球囊主要行使消化吸收功能。兔子的消化生理既不同于结肠酵解的马，也不同于瘤胃酵解的牛、羊。兔盲疡中拥有很庞大的微生物区系。
据《畜禽业》1999年第11期赵义斌等《八种微生物对粗纤维分解能力的比较研究》介绍，在兔盲肠内分离到可能对粗纤维具有分解能力的7种细菌和1种真菌的混合菌群。
发明内容
基于上述背景技术的启发，申请人萌生了利用兔子盲肠中的微生物体系分泌的纤维素酶，对农作物秸杆进行工业化加工的想法。其技术方案为研制一种农作物秸杆转化为液体燃料的方法，包括以秸杆为培养基，利用使秸杆发酵的菌种在适宜的温度、湿度下使秸杆发酵转化，秸杆中可利用的纤维素被分解为葡萄糖及挥发性脂肪酸，进一步在酿酒酵母作用下制成混醇类液体燃料，其特征是先制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液，以秸杆为培养基接种兔盲肠混合菌群和酿酒酵母，再经发酵、蒸馏得到液体燃料。
其中制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液的步骤是①母液制备 马铃薯泥160～200份、琼脂16～20份和葡萄糖16～20份，加水800～1000份加温制成混悬液，调节至PH5.5～6.5、36～39.5℃备用；②接种活化整个鲜活兔盲肠1份用0～5℃水洗净内容物，置于上述母液中培养1h；③添加营养盐重量配比是母液∶营养盐＝1∶0.018～0.020；营养盐组成蛋白胨18～20份、磷酸二氢钾4.5～5.0份、硫酸镁0.8～1.0份、硫胺0.8～1.0份、豆粉45～50份和农作物秸杆粉4500～5000份混匀；④混合菌群增殖培养添加营养盐和兔盲肠接种活化后的母液，于PH5.5～6.5、36～39.5℃搅拌下培养36～60h，制得增殖后的混合菌群菌液备用。
其中秸杆发酵、蒸馏得到液体燃料的步骤是①将农作物秸杆粉碎至20～40目；②接种、发酵的重量配比是秸杆∶水∶混合菌群增殖菌液∶酿酒酵母∶催化剂核苷酸＝100∶200～300∶0.01～0.015∶0.0075～0.015∶0.00015～0.0002；③发酵条件是温度36～39℃，搅拌速度50～80rpm，PH4～6，时间48～96h；④蒸馏条件是常压蒸馏，收集馏程76～120℃。
进一步研制一种农作物秸杆转化为有机肥料的方法，包括发酵和干燥，其特征是利用农作物秸杆经提取液体燃料后的糟粕作为培养基，接种活化增殖后的厌氧菌群，经发酵和干燥后制得有机颗粒肥料。
其中厌氧菌群的制备步骤是①厌氧菌群采集将健康成年人粪便，经800目筛网过滤，滤出物加8～12重量份的0～5℃水稀释得厌氧菌群原液；
②厌氧菌群增殖培养重量配比是厌氧菌群原液∶营养盐＝1∶0.1；营养盐组成淀粉80～120份、磷酸二氢钾1.5～3份、豆粉15～25份、复合维生素B0.05～0.1份、糟粕粉800～1200份和水2300～2500份混匀。
在温度36～39℃下经36～48h增殖培养，即得厌氧菌群增殖菌剂。
其中发酵和干燥的步骤是①接种、发酵的重量配比是糟粕∶水∶厌氧菌群增殖菌剂＝1∶0.3～0.4∶0.04～0.06；②发酵条件是拌匀后在温度36～38℃，静置48～72h发酵完成；③干燥条件是罐内真空度0.05Mp，夹层蒸汽压力0.1Mp干燥至蒸不出水，内容物呈颗粒状停止。
本发明的优点是应用仿生学原理，对农作物秸秆进行两次发酵处理，同时制得适于农村使用的绿色能源一液体燃料和有机肥料，工艺简化，最大限度地利用了农作物秸秆资源，从根本上解决了秸秆加工技术上的局限性。所使用的兔盲肠混合菌群，属于《畜禽业》1999年第11期公开报道的对粗纤维具有分解能力的7种细菌和1种真菌的混合菌群；酿酒酵母是普通的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)；厌氧菌群是文献公开报道的大肠杆菌(Escherichia coli)和拟杆菌(Bacteroides)；都是已有技术的菌种，可以方便地自制。一般农户易于掌握此接种、培养技术，作业过程简易和发酵时间相对较短。
以下结合实施例对本发明作进一步阐述实施例11.制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液的步骤①母液制备马铃薯泥200份、琼脂20份和葡萄糖20份，加水1000份加温制成混悬液，调节至PH5.5～6.5、36～39.5℃备用；②接种活化整个鲜活兔盲肠1份用0～5℃水洗净内容物，置于上述母液中培养1h；③添加营养盐重量配比是母液∶营养盐＝1∶0.018～0.020；营养盐组成蛋白胨20份、磷酸二氢钾5.0份、硫酸镁1.0份、硫胺1.0份、豆粉50份和农作物秸杆粉5000份混匀；④混合菌群增殖培养添加营养盐和兔盲肠接种活化后的母液，于PH5.5～6.5、36～39.5℃搅拌下培养60h，制得增殖后的混合菌群菌液备用。
2.其秸杆发酵、蒸馏得到液体燃料的步骤是①将农作物秸杆粉碎至20～40目；②接种、发酵的重量配比是秸杆∶水∶混合菌群增殖菌液∶酿酒酵母∶催化剂核苷酸＝100∶300∶0.015∶0.015∶0.0002；③发酵条件是温度36～39℃，搅拌速度50～80rpm，PH4～6，时间96h；④蒸馏条件是常压蒸馏，收集馏程76～120℃。
制得的液体燃料系混醇与挥发性脂肪酸酯的混合物，可燃性好相当于酒精—煤油，适用于燃油炉灶。
实施例2在兔盲肠混合菌群菌液制备时，用马铃薯泥160份、琼脂16份和葡萄糖16份，加水800份；在添加营养盐时重量配比是母液∶营养盐＝1∶0.018；营养盐蛋白胨18份、磷酸二氢钾4.5份、硫酸镁0.8份、硫胺0.8份、豆粉45份和农作物秸杆粉4500份；混合菌群增殖培养搅拌下36h。在接种、发酵时的重量配比是秸杆∶水∶混合菌群增殖菌液∶酿酒酵母∶催化剂核苷酸＝100∶200∶0.01∶0.0075∶0.00015；发酵48h；其余同实施例1。
实施例3混合菌群增殖培养搅拌下36h，发酵96h，其余同实施例1。
实施例4混合菌群增殖培养搅拌下48h，发酵96h，其余同实施例1。
实施例5混合菌群增殖培养搅拌下36h，发酵72h，其余同实施例2。
实施例6混合菌群增殖培养搅拌下48h，发酵72h，其余同实施例2。
实施例7在兔盲肠混合菌群菌液制备时，用马铃薯泥180份、琼脂18份和葡萄糖18份，加水900份；在添加营养盐时重量配比是母液∶营养盐＝1∶0.019；营养盐蛋白胨19份、磷酸二氢钾4.8份、硫酸镁0.9份、硫胺0.9份、豆粉48份和农作物秸杆粉4800份；混合菌群增殖培养搅拌下48h。在接种、发酵时的重量比是秸杆∶水∶混合菌群增殖菌液∶酿酒酵母∶催化剂核苷酸＝100∶250∶0.012∶0.01∶0.00017；发酵72h；余同例1。
实施例8混合菌群增殖培养搅拌下36h，发酵48h，其余同实施例7。
实施例9混合菌群增殖培养搅拌下48h，发酵48h，其余同实施例7。
实施例10混合菌群增殖培养搅拌下36h，发酵96h，其余同实施例7。
实施例11混合菌群增殖培养搅拌下48h，发酵96h，其余同实施例7。
实施例12一种农作物秸杆转化为有机肥料的方法，包括发酵和干燥，其特征是利用上述农作物秸杆经提取液体燃料后的糟粕作为培养基，接种活化增殖后的厌氧菌群，经发酵和干燥后制得有机颗粒肥料。其中厌氧菌群的制备步骤是①厌氧菌群采集将健康成年人粪便，经800目筛网过滤，滤出物加12重量份的0～5℃水稀释得厌氧菌群原液；②厌氧菌群增殖培养重量配比是厌氧菌群原液∶营养盐＝1∶0.1；营养盐组成淀粉120份、磷酸二氢钾3份、豆粉25份、复合维生素B 0.1份、糟粕粉1200份和水2500份混匀。在温度36～39℃下经48h增殖培养，即得厌氧菌群增殖菌剂。
其中发酵和干燥的步骤是①接种、发酵的重量配比是糟粕∶水∶厌氧菌群增殖菌剂＝1∶0.4∶0.06；②发酵条件是拌匀后在温度36～38℃，静置72h发酵完成；③干燥条件是罐内真空度0.05Mp，夹层蒸汽压力0.1Mp干燥至蒸不出水，内容物呈颗粒状停止。出料，包装，入库。
实施例13厌氧菌群采集粪便滤出物加8重量份的0～5℃水稀释得厌氧菌群原液；在厌氧菌群增殖培养时营养盐组成淀粉80份、磷酸二氢钾1.5份、豆粉15份、复合维生素B 0.05份、糟粕粉800份和水2300份混匀。在温度36～39℃下经36h增殖培养，即得厌氧菌群增殖菌剂。其发酵和干燥的步骤是接种、发酵的重量配比是糟粕∶水∶厌氧菌群增殖菌剂＝1∶0.3∶0.04；发酵条件是拌匀后在温度36～38℃，静置48h发酵完成；其余同实施例12。
实施例14厌氧菌群增殖培养48h；静置发酵48h；其余同实施例12。
实施例15厌氧菌群增殖培养36h；静置发酵60h；其余同实施例12。
实施例16厌氧菌群增殖培养48h；静置发酵48h；其余同实施例13。
实施例17厌氧菌群增殖培养36h；静置发酵60h；其余同实施例13实施例18厌氧菌群采集粪便滤出物加10重量份的0～5℃水稀释得厌氧菌群原液；在厌氧菌群增殖培养时营养盐组成淀粉100份、磷酸二氢钾2.2份、豆粉20份、复合维生素B0.08份、糟粕粉1000份和水2400份混匀。在温度36～39℃下经36h增殖培养，即得厌氧菌群增殖菌剂。其发酵和干燥的步骤是接种、发酵的重量配比是糟粕∶水∶厌氧菌群增殖菌剂＝1∶0.3∶0.04；发酵条件是拌匀后在温度36～38℃，静置60h发酵完成；其余同实施例12。
实施例19厌氧菌群增殖培养48h；静置72h；其余同实施例12。
实施例20厌氧菌群增殖培养36h；静置48h；其余同实施例12。
实施例21厌氧菌群增殖培养48h；静置72h；其余同实施例13。
实施例22厌氧菌群增殖培养36h；静置48h；其余同实施例13。
权利要求
1.一种农作物秸杆转化为液体燃料的方法，包括以秸杆为培养基，利用使秸杆发酵的菌种在适宜的温度、湿度下使秸杆发酵转化，秸杆中可利用的纤维素被分解为葡萄糖及挥发性脂肪酸，进一步在酿酒酵母作用下制成混醇类液体燃料，其特征是先制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液，以秸杆为培养基接种兔盲肠混合菌群和酿酒酵母，再经发酵、蒸馏得到液体燃料。
2.按照权利要求1所述的农作物秸杆转化为液体燃料的方法，其中制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液的步骤是①母液制备 马铃薯泥160～200份、琼脂16～20份和葡萄糖16～20份，加水800～1000份加温制成混悬液，调节至PH5.5～6.5、36～39.5℃备用；②接种活化整个鲜活兔盲肠1份用0～5℃水洗净内容物，置于上述母液中培养1h；③添加营养盐重量配比是母液∶营养盐＝1∶0.018～0.020；营养盐组成蛋白胨18～20份、磷酸二氢钾4.5～5.0份、硫酸镁0.8～1.0份、硫胺0.8～1.0份、豆粉45～50份和农作物秸杆粉4500～5000份混匀；④混合菌群增殖培养添加营养盐和兔盲肠接种活化后的母液，于PH5.5～6.5、36～39.5℃搅拌下培养36～60h，制得增殖后的混合菌群菌液备用。
3.按照权利要求1所述的农作物秸杆转化为液体燃料的方法，其中秸杆发酵、蒸馏得到液体燃料的步骤是①将农作物秸杆粉碎至20～40目；②接种、发酵的重量配比是秸杆∶水∶混合菌群增殖菌液∶酿酒酵母∶催化剂核苷酸＝100∶200～300∶0.01～0.015∶0.0075～0.015∶0.00015～0.0002；③发酵条件是温度36～39℃，搅拌速度50～80rpm，PH4～6，时间48～96h；④蒸馏条件是常压蒸馏，收集馏程76～120℃。
4.一种农作物秸杆转化为有机肥料的方法，包括发酵和干燥，其特征是利用农作物秸杆经提取液体燃料后的糟粕作为培养基，接种活化增殖后的厌氧菌群，经发酵和干燥后制得有机颗粒肥料。
5.按照权利要求4所述的农作物秸杆转化为有机肥料的方法，其中厌氧菌群的制备步骤是①厌氧菌群采集将健康成年人粪便，经800目筛网过滤，滤出物加8～12重量份的0～5℃水稀释得厌氧菌群原液；②厌氧菌群增殖培养重量配比是厌氧菌群原液∶营养盐＝1∶0.1；营养盐组成淀粉80～120份、磷酸二氢钾1.5～3份、豆粉15～25份、复合维生素B0.05～0.1份、糟粕粉800～1200份和水2300～2500份混匀。在温度36～39℃下经36～48h增殖培养，即得厌氧菌群增殖菌剂。
6.按照权利要求4所述的农作物秸杆转化为有机肥料的方法，其中发酵和干燥的步骤是①接种、发酵的重量配比是糟粕∶水∶厌氧菌群增殖菌剂＝1∶0.3～0.4∶0.04～0.06；②发酵条件是拌匀后在温度36～38℃，静置48～72h发酵完成；③干燥条件是罐内真空度0.05Mp，夹层蒸汽压力0.1Mp干燥至蒸不出水，内容物呈颗粒状停止。
全文摘要
农作物秸杆转化为液体燃料和有机肥料的方法，系利用微生物发酵综合利用秸杆的方法。包括以秸杆为培养基，利用使秸杆发酵的菌种在适宜的温度、湿度下使秸杆发酵转化，秸杆中可利用的纤维素被分解为葡萄糖及挥发性脂肪酸，进一步在酿酒酵母作用下制成混醇类液体燃料，其特征是先制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液，以秸杆为培养基接种兔盲肠混合菌群和酿酒酵母，再经发酵、蒸馏得到液体燃料。进一步利用农作物秸杆经提取液体燃料后的糟粕作为培养基，接种活化增殖后的厌氧菌群，经发酵和干燥后制得有机颗粒肥料。所用兔盲肠混合菌群、酿酒酵母、大肠杆菌和拟杆菌都是已知菌种，农户易于掌握此接种、培养技术，过程简易和发酵时间较短。
文档编号C10L1/02GK1407068SQ0112734
公开日2003年4月2日 申请日期2001年8月23日 优先权日2001年8月23日
发明者耿庆祥 申请人:耿庆祥