Спосіб утилізації жировмісних відходів і продукт, одержуваний цим способом
Власники патенту UA 2354633:
Винахід відноситься до біотехнології і може бути використане в переробці жировмісних відходів за допомогою мікроорганізмів. Спосіб передбачає таке. У жировмісні відходи вносять вологопоглинаючий органічний сорбент, гній та мінеральні добавки. Змішують вологопоглинаючий органічний сорбент, гній та мінеральні добавки у співвідношенні (20-40):(45-75):10:1. Вносять змішану культуру міцеліальних грибів з величезним переважанням грибів роду Mucor на носії. Витримують отриману суміш від 45 до 60 днів при 15-30°З вологості 60-70% з отриманням цільового продукту.
Винахід відноситься до галузі біотехнології і може бути використане для утилізації жировмісних відходів харчових підприємств.
Утилізація жировмісних відходів харчових підприємств та їхнє раціональне використання є актуальною проблемою. В даний час немає дешевих та екологічно безпечних способів утилізації цього виду відходів. Відомі методи утилізації жирів стічних вод дорогими і мало ефективними. Поховання відходів, що не підлягають вторинному використанню, на спеціальних полігонах або спалювання в спеціальних печах завдає серйозної шкоди природі та є вкрай збитковим.
Відомий спосіб переробки органічних відходів, що містять жири, що включає окислення киснем шляхом пропускання кисневмісного газу при температурі 160-200°З (UA 2207327, 2003). Цей метод є енергоємним, дорогим і мало ефективним.
Відомий спосіб очищення стічних вод, що містять залишки харчових олій і жирів, який передбачає обробку біопрепаратом на основі культур бактерій M-2 Acinetobacter species, M-3 Acinetobacter species, Arthrobacter species M-4, Rhodococcusspecies M-5 у присутності джерел азоту, фосфору, калію та мікроелементів при 10-50°С (UA 2161595, 2001). Однак спосіб є складним, вимагає використання спеціального біопрепарату, до того ж тверді жири важко піддаються переробці мікроорганізмами.
Відомий спосіб переробки відходів виробництва пальмової олії, що полягає в тому, що рідкі та тверді відходи піддають рідкофазної та твердофазної ферментації з використанням селекціонованої культури бактерій Acinetobacter baumanni M-l (UA 2161415, 2001).
Однак цей спосіб вимагає створення установки, крім того, при його використанні стоїть проблема утилізації відпрацьованого активного мулу, що містить жир.
Відомий спосіб біохімічного очищення стічних вод, містять жири, що включає обробку їх бактеріями і дріжджами з подальшою обробкою активним мулом. Спосіб застосовується для очищення від відходів, одержуваних у процесі переробки олійних культур. При цьому використовуються бактерії роду Streptococcus та дріжджі, і після завершення процесу проводиться озонування (UA 94004614 A1, 1995). Даний спосіб прийнятий як найближчий аналог.
Недоліком цього способу є те, що він використовується для утилізації рослинних олій із стічних вод, концентрація яких відносно невелика. При цьому пропонується використання чистих культур бактерій та дріжджів, у процесі очищення накопичується активний мул, який адсорбує олії та вимагає подальшої утилізації. Даний спосіб не придатний для утилізації жирів високощільних жировмісних емульсій з жироуловлювачів і жировідстійників, передбачених в очисних спорудах м'ясо- і молочних комбінатів, харчових підприємств, та знешкодження яких є актуальним для забезпечення сприятливої екологічної ситуації.
Пропонований спосіб дозволить вирішити проблему переробки даного виду жировмісних відходів.
До переваг винаходу слід також віднести і те, що в результаті переробки відходів отримують пінний та екологічно безпечний продукт, який може використовуватися як біокомпост для вирощування рослин, що не було можливо у вищезгаданому способі - аналогу.
У зв'язку з цим пропонується економічний та екологічно безпечний спосіб утилізації жировмісних відходів, а також продукт, що отримується цим способом, що застосовується як біокомпоста.
У способі використовують змішану культуру міцеліальних грибів з переважанням роду Mucor, яка була селективно отримана з природного джерела і піддана поверхневому культивуванню на живильному середовищі, що містить зерновідходи.
Специфіка такого мікробного продукту полягає в тому, що здатність його до деструкції жирів особливо висока, а внесення в оброблюване середовище культури безпосередньо на носії дозволяє досягти швидкого розвитку мікроорганізмів у робочій суміші, що містить високу концентрацію жиру, а також додатково збагачує її органікою та вологою. Змішана культура міцеліальних грибів, що застосовується в даному способі, з переважанням роду Mucor, забезпечує практично повну утилізацію жирових відходів.
Спосіб здійснюється наступним чином. У жировмісні відходи, що збираються з жироловушек і жировідстійників, вносять торф, тирсу з метою досягнення певної щільності маси, що переробляється, гній, джерело азоту і фосфору, необхідні для розвитку мікроорганізмів, високу концентрацію селективно отриманої суміші міцеліальних грибів, що володіють ліпазною активністю. Співвідношення компонентів жир: вологопоглинаючий органічний сорбент: гній: мінеральні добавкивідповідно (20-40): (45-75): 10:1. Параметри проведення процесу утилізації відходів: вологість суміші – на рівні 60-70%, температура 15-30°С, для підтримки оптимальної аерації суміш перемішується 1 раз на тиждень. Процес переробки здійснюється від 45 до 60 діб залежно від обсягу робочої суміші та вмісту у ній жиру. Готовий продукт переробки містить трохи більше 1% жиру, є темну розсипчасту масу. Цей продукт використовується як біокомпост.
Склад компонентів у суміші для утилізації жирових відходів:
Біотехнологічний процес утилізації жировмісних відходів включає отримання посівного матеріалу. Для отримання посівного матеріалу селективно отриманої культурою грибів засівають зернові відходи, які підтримують зростання міцеліальних грибів та стимулюють їх спороношення, і далі як носій мікроорганізмів вносяться в робочу суміш. Вирощування проводиться у поверхневій культурі при температурі 25°С, вологості 50% протягом 7 діб. Посівний матеріал вносять у робочу суміш з розрахунку 10 кг по сухій вазі/т у вигляді подрібненої сухої маси (порошку) або водної суспензії.
Отримання накопичувальної культури мікроорганізмів у селективних умовах. Накопичувальну культуру міцеліальних грибів отримували з природного джерела (екскременти птахів) на твердому вологому поживному середовищі, що містить 30% жиру, зернові відходи як джерело азоту, фосфору та мікроелементів. Суміш, що містить суху вагу 30% жиру, 70% зернових відходів, перемішують з 1% подрібнених сухих екскрементів птахів. Вологість доводять до 60% температура 20°С. Через тиждень відсівають суперечки міцелію, що виріс, на середовище того ж складу. При подальшому пересіванні використовують тільки споровий матеріал.
Характеристика культури мукорових грибів.Спороношення грибів в отриманій накопичувальній культурі характерне для роду Mucor, що відноситься до сімейства Mucoraceae. На вершинах спорангієносців як круглі здуття утворюються характерні спорангії, в яких знаходяться спорангіоспори. Спорангієносці мають слабке моноподіальне розгалуження або є нерозгалуженими, що є видовою ознакою р. Mucor. Накопичувальна культура грибів підтримують при температурі 10-25°С. Отримана змішана культура міцеліальних грибів з переважанням мукорових грибів має екзоліпазну активність не менше 10 мл 0,05 М NaOH на 1 мл культуральної рідини. Екзоліпазну активність визначають на рідкому поживному середовищі (Ota Y.A., Yamata К., Agric. and Biol. Chem. 1966, 30, 351). Культуру зберігають у холодильнику при температурі 4°С на живильному середовищі, що містить жир і зернові відходи, пересівають не рідше одного разу на три місяці.
В результаті переробки жирових відходів виходить компост, який може бути використаний для підживлення рослин як джерело органічної речовини, азоту, фосфору, калію.
Приклад 1. Об'єм маси, що переробляється 1 л.
Перемішують торф, жиромасу, азофоску у співвідношенні 60:39:1 по сухій вазі, вносять порошок грибного інокуляту з розрахунку 10 г/кг суміші, зволожують суміш з розрахунку 1,2 частина води на 1 частину суміші (за вагою). Суміш поміщають за температури 25%, перемішують 1 раз на 7 днів, при цьому вносять воду для підтримки вологості. Через 45 днів жир утилізується на 88%, перероблена маса розсипчаста, темного кольору.
Приклад 2. Об'єм маси, що переробляється 1 л.
Перемішують торф, жиромасу, азофоску у співвідношенні 60:39:1 сухою вагою, суміш зволожують з розрахунку 1,2 частина води на 1 частину суміші (за вагою). Суміш поміщають при температурі 25%, перемішують 1 раз.7 днів, при цьому вносять воду для підтримки вологості. Через 45 днів жир утилізується на 10%.
Приклад 3. Об'єм маси, що переробляється 1 л.
Перемішують торф, жиромасу, гній великої рогатої худоби, азофоску у співвідношенні 50:10: 39:1 сухою вагою, суміш зволожують з розрахунку 1,2 частина води на 1 частину суміші (за вагою). Суміш поміщають за температури 25%, перемішують 1 раз на 7 днів, при цьому вносять воду для підтримки вологості. Через 45 днів жир утилізувався на 30%.
Приклад 4. Об'єм маси, що переробляється 1 л.
Перемішують торф, тирсу, гній, жиромасу, азофоску у співвідношенні 50:10:39:1 по сухій вазі, вносять порошок грибного інокуляту з розрахунку 10 г/кг суміші, зволожують суміш з розрахунку 1 частина води на 1 частину суміші. Суміш поміщають за температури 25%, перемішують 1 раз на 7 днів, при цьому вносять воду для підтримки вологості. Через 45 днів жир утилізується на 98%. Перероблена маса розсипчаста, темного кольору.
Приклад 5. Об'єм маси, що переробляється 10 м 3 .
Перемішують торф, що перепрів гній великої рогатої худоби,
жиромасу, азофоску у співвідношенні (65:14:20:1) за сухою вагою. У суміш вносять інокулят грибів у вигляді суспензії з розрахунку 10 кг/м 3 доводять вологість суміші до 60%. Процес переробки проводиться у польових умовах за середньодобової температури 15°C. Суміш перемішують не рідше 1 разу на два тижні, зволожують до підтримки вологості не нижче 60%, для збереження вологи вкривають матеріалом укривним. Через 2 місяці жир у суміші повністю утилізувався. В результаті переробки отримано розсипчасту масу темного кольору (торфо-органічне добриво АГРОСТ).
Компост АГРОСТ може бути використаний як джерело органічної речовини, азоту, фосфору, калію для підживлення рослин.Дослідження, проведені у ґрунтовому інституті ім. Докучаєва показали, що застосування компосту сприяє розкисленню ґрунту та поліпшенню його гранулометричного стану. З проведених випробувань інститут ім. Прянішнікова рекомендував використовувати торфо-органічне добриво АГРОСТ для вирощування овочевих, плодово-ягідних та зернових культур. Застосування біоорганічного компосту «АГРОСТ» не порушує балансу макро- та мікроелементів живлення у ґрунті.
1. Спосіб утилізації жировмісних відходів, що включає обробку їх мікроорганізмами, відрізняється тим, що жировмісні відходи змішують з вологопоглинаючим органічним сорбентом, гною, мінеральними добавками у співвідношенні (20-40):(45-75):10:1 і вносять грибів з переважанням роду Mucor на носії з подальшим витримуванням суміші від 45 до 60 діб при 15-30 ° С та вологості 60-70%.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що використовують змішану культуру міцеліальних грибів з переважанням роду Mucor, отриману в результаті поверхневого культивування на живильному середовищі, що містить зерновідходи та жир.
3. Продукт, отриманий способом за п.1 для використання як біоорганічний компост.