專利名稱：以廢料制備飼料和/或土壤改進(jìn)劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以廢料，例如以影響環(huán)境的水生植物和水草，特別是以漂浮的淡水植物如風(fēng)眼藍(lán)(Eichhorniacrassipes)制備或得到飼料和/或土壤改進(jìn)劑的方法。
人們早就知道例如鳳眼藍(lán)特別是熱帶氣候條件下，其生長速度非?？?，在大部分水域表面上迅速覆蓋一層厚厚的水草妨礙航運(yùn)，阻塞灌溉植物并影響魚類和鳥類的生存條件。在埃及發(fā)生的下述問題就是這樣的一個例子阿斯旺(Aswan)大壩南面的納塞(Nasser)湖及其排灌系統(tǒng)為水草的生長創(chuàng)造了有利的條件。農(nóng)業(yè)的精耕細(xì)作使用的大量的肥料使得水體富養(yǎng)化而加速了這些水草的生長，以致于這些水草產(chǎn)生了一個嚴(yán)重的問題。例如，它們不僅僅妨礙了溝渠內(nèi)水的流動，同時還由于水份的蒸散而導(dǎo)致了水的大量損失。因此人們通常通過機(jī)械的方法除去這些物質(zhì)，或是使用除草劑將它們破壞，而后一種方法嚴(yán)重地污染環(huán)境。
另一方面，在那些這種水草能特別迅速地生長的地區(qū)例如那些發(fā)展中國家，如埃及可通過改進(jìn)飼料來滿足對動物蛋白質(zhì)的大量需求。
從英國專利GB-PS041403中人們已知一種用有氧或無氧發(fā)酵的方法使農(nóng)業(yè)廢料經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化而制備飼料的方法。按照此方法，在綠木霉菌(Trichodermviridae)釋放的纖維素酶的作用下，分解粉碎的稻草和玉米桿中的纖維素然后將形成的葡萄糖轉(zhuǎn)化成乳酸。
另一方面，眾所周知，由于鳳眼藍(lán)的高礦物質(zhì)含量，它并不能作為一種飼料，充其量只能作為生產(chǎn)沼氣(bio-gas)的原料(EasleyandShirley鳳眼藍(lán)控制雜志12(1974)，82-85)。
本發(fā)明的目的是將討厭的水生植物在經(jīng)濟(jì)上加以利用，在不污染環(huán)境的情況下得到有價值的產(chǎn)品，特別是飼料和/或土壤改進(jìn)劑。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過有氧或無氧發(fā)酵，可將那些妨礙環(huán)境的水生植物，特別是鳳眼藍(lán)轉(zhuǎn)化成飼料和/或土壤改進(jìn)劑。因此，有可能利用這類影響環(huán)境的水生植物中到目前為止還沒有利用的蛋白質(zhì)，從經(jīng)濟(jì)角度上來看是大有益處的。例如，雖然鳳眼藍(lán)中的礦物質(zhì)含量高，但是可以利用其中高含量的蛋白質(zhì)。通常生長在土壤中的植物，例如蘇丹草或紫苜蓿，從每公頃土地上的植物中僅分別得到0.5到4噸的蛋白質(zhì)，而相應(yīng)地從每公頃水面上生長的鳳眼藍(lán)中平均可得到約30噸的蛋白質(zhì)。另外，鳳眼藍(lán)的蛋白質(zhì)中的基本氨基酸，特別是賴氨酸的含量特別高。
一般地，本發(fā)明的方法基本上包括獲得也即收割妨礙環(huán)境的水生植物，如果需要粉碎的話，該植物碎片，如果需要的話，也可經(jīng)壓榨后與20-70%重量的，干物質(zhì)含量至少是20%重量的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料，接種劑及添加劑混合以分別進(jìn)行公知的生物降解，然后用公知的方法有氧或無氧發(fā)酵2至45天，最好是10至30天。無氧發(fā)酵得到的是一種飼料，而有氧發(fā)酵則得到一種土壤改進(jìn)劑。
本發(fā)明的方法中，使用的妨礙環(huán)境的水生植物包括香睡蓮(Naiasarmata)、青浮草(Lemnagibba)、眼子菜(Potamogetonspp.)、無根金魚藻類植物(Ceratophyllumdemersum)、香蒲(Typhadomingemsis)、蘆葦(Phragmitesaustralis)、莎草科植物和檉柳屬植物，特別是鳳眼藍(lán)(Eichhorniacrassipes)。按照本發(fā)明的方法，也可以使用上述這些植物品種的一種或多種的混合物。
按照本發(fā)明的飼料制備方法的一個較佳實(shí)施例，水生植物的葉和莖的碎片，如果需要的話，可經(jīng)壓榨后與20-70%(重量)，優(yōu)選是40-60%(重量)干物質(zhì)重量百分含量至少為20的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料，接種劑和添加劑混合分別進(jìn)行公知的生物降解并無氧發(fā)酵2至45天，優(yōu)選是10至30天，最好是10至20天。
可以被使用的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料包括纖維素、半纖維素和/或含木質(zhì)素的有機(jī)廢料，特別是稻草，磨碎的棉籽殼，榨糖后的甘蔗渣和/或玉米桿。相應(yīng)地，分別用作生物降解的接種劑和添加劑優(yōu)選地是至少一種公知的果膠分解酶(pectin-cleaving enzyme)，例如果膠酶，和/或公知的、活性為每克干物質(zhì)和糖漿中的細(xì)胞數(shù)為106至1010的嗜熱乳酸菌培養(yǎng)物，尿素和/或含分別為一個至五個碳原子的有機(jī)羧酸。
作為嗜熱的乳酸菌，優(yōu)選的是乳桿菌屬(Lactobacillusmallei)、德氏乳桿菌25(Lactobacillusdelbruckii25)和胚芽乳桿菌(Lactobacillusplantarum)。
可采用的含一至五個碳原子的有機(jī)羧酸，最好是甲酸、乙酸、丙酸和/或丙烯酸，優(yōu)選是采用它們的重量百分比為10至50的水溶液。
進(jìn)一步地，選擇向混合物中加入公知的具有高纖維素酶活性的曲引培養(yǎng)物，特別是綠木霉菌(Trichodermaviridae)，球毛殼菌(Chaetoniumglobosum)和/或放線菌(Actinomycetes)。
本發(fā)明方法中所使用的所有微生物都是眾所周知的和可以獲得的，例如從公知的保藏機(jī)構(gòu)，如美國典型培養(yǎng)物保藏機(jī)構(gòu)(ATCC)等獲得。
然后將上述混合物在20至35℃的溫度下，無氧發(fā)酶2至45天，優(yōu)選是10至30天，最好是10至20天，由此得到的產(chǎn)品可用作飼料。
本發(fā)明的飼料制備方法的一個更好的實(shí)施例包括將粉碎的水生植物的葉和/或莖，如果需要的話，壓榨后與40-60%(重量)碎稻草、小于1毫米大小的磨碎的棉籽殼和/或干物質(zhì)重量百分含量至少為20%的粉碎的榨糖后的甘蔗渣;0.5-4%(重量)，優(yōu)選是1-3%(重量)，最好是2%(重量)的20%(重量)的糖漿水溶液和/或尿素，0.5%-2.0%(重量)，優(yōu)選是1.0%(重量)果膠分解酶，優(yōu)選是果膠酶;0.2-1.0%(重量)，最好是0.5%(重量)嗜熱的乳酸菌培養(yǎng)物;0.2-2.0%(重量)，優(yōu)選是0.3-0.5%(重量)具有高纖維素酶活性的曲引培養(yǎng)物及0.1-0.5%(重量)，優(yōu)選是0.2%(重量)含有一個至五個碳原子的有機(jī)羧酸混合，在隔絕空氣的條件下，在20至35℃的溫度無氧發(fā)酵2至45天，較好是10至30天。上述的每一組分的重量百分?jǐn)?shù)是以鳳眼藍(lán)植物的重量為基準(zhǔn)來計(jì)算的。
本發(fā)明的制備土壤改進(jìn)劑的一個優(yōu)選的實(shí)施例包括不能用于制造飼料的那一部分水生植物，特別是這些植物的根，如果需要的話，將它們粉碎，如果需要的話，也可將它們經(jīng)壓榨后與20%-70%(重量)，優(yōu)選是40-60%(重量)干物質(zhì)重量百分含量至少是20的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料混合，并加入含氮的廢料和/或含氮的天然物和/或合成肥料，使碳/氮比為1∶20到1∶80，該混合物有氧發(fā)酵2至45天，優(yōu)選是10天至30天。用這樣的方法得到的產(chǎn)品，作為土壤改進(jìn)劑使用效果特別優(yōu)良。
在本發(fā)明的這一實(shí)施例中，所使用的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料也可以是纖維素、半纖維素和/或含木質(zhì)素的有機(jī)廢料，特別是稻草、棉籽殼、榨糖后的甘蔗渣和/或玉米桿。在本工藝過程中，還可向混合物中進(jìn)一步加入公知的具有高纖維素酶活性的曲引培養(yǎng)物，特別是綠木霉菌，球毛殼菌和/或放線菌。
該工藝過程的一個最佳實(shí)施例包括將水生植物和/或水生植物不能用于制造飼料的那一部分，特別是根部，如果需要的話粉碎，如果需要的話還可將它們經(jīng)壓榨后與20-40%(重量)碎稻草、5-30%(重量)含稻草的動物糞肥，以及，如果需要的話，0.2-2.0%(重量)，優(yōu)選是0.3-0.5%(重量)的具有高纖維素酶活性的曲引培養(yǎng)物混合，以上每種組分的重量百分?jǐn)?shù)是以鳳眼藍(lán)植物的重量為基準(zhǔn)來計(jì)算的，該混合物間歇混拌下有氧腐爛分解2至45天，優(yōu)選是10至30天。借此混合物內(nèi)的溫度可達(dá)到40至60℃。
按照本發(fā)明的方法，可以使得a)以廢料，特別是以迄今為止不得不用機(jī)械方法費(fèi)力地除掉或是使用除草劑破壞的植物制備有價值的飼料和土壤改進(jìn)劑;
b)用簡單、節(jié)約并有利于環(huán)境的方法將實(shí)際上不理想的鳳眼藍(lán)作為飼料和/或土壤改進(jìn)劑使用;
c)利用鳳眼藍(lán)中的非常高的生物蛋白質(zhì)含量改善生活在熱帶地區(qū)居民的生活條件，以及d)制備土壤改進(jìn)劑，特別是腐爛肥料用來有效地降低土壤的沙漠化。
下述的實(shí)施例用來進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例11000Kg鳳眼藍(lán)葉粉碎成4-6cm大小的碎葉，然后用攪榨裝置壓榨，得到的850公斤壓榨后的物料鋪在一塊聚乙烯薄膜上，然后向該攪榨物中加入100公斤糖含量為50%(重量)的糖漿水溶液，100公斤碎稻草，50公斤榨糖后的碎甘蔗渣，1公斤果膠分解酶(果膠酶)和1公斤乳桿菌屬(Lactobacillus mallei)菌和德氏乳桿菌(Lactobacillus delbruckii)細(xì)菌培養(yǎng)物在10升水中形成的懸浮液，上述的細(xì)菌培養(yǎng)物它們的活性為每克干物質(zhì)含有108至1010個細(xì)胞。上述物質(zhì)在聚乙烯薄膜上混合并灑上2至20%的甲酸水溶液?；旌虾?，用該薄膜將其真空包裝。幾天后，形成的青貯的PH值為4.2。將薄膜內(nèi)的物質(zhì)取出10天后，得到一種帶有乳酸的愉快氣味的飼料產(chǎn)品。得到的這些飼料，可喂養(yǎng)5頭奶牛二個星期，每頭奶牛每天的飼料量為3×7公斤。用這種飼料喂養(yǎng)的奶牛，其產(chǎn)奶量可提高9至10%，同時，乳脂含量從3%增加到4.9%，蛋白質(zhì)含量從2.97%增加到3.65%。
實(shí)施例2500公斤鳳眼藍(lán)植物和500公斤鳳眼藍(lán)根碎片與200公斤碎稻草和100公斤含稻草的動物糞肥混合。將該混合物以棱塊狀施到土壤中，每周將其混拌一次。因此在有氧發(fā)酵過程中，其內(nèi)部溫度上升到40至60℃。30天后，得到吸水性能好的暗褐色腐值混合肥料，其氣味與土壤相同，它被證明能有效地改良土壤。
實(shí)施例3850公斤按照實(shí)施例1得到的壓榨后的鳳眼藍(lán)材料與150公斤磨碎的顆粒于1毫米的棉籽殼在聚乙烯薄膜上混合，所形成的基料水含量為30%(重。然后向其中加入20公斤糖漿，5公斤尿素在25升水中形成的懸浮液以及斤活性為每克干物質(zhì)中含有108至1010個細(xì)胞的胚芽乳桿菌(actobacillus plantarum)培養(yǎng)液。向薄膜上混合的物質(zhì)中噴灑3升20%的丙烯酸水溶液，隨后將該材料加壓并用該薄膜將其真空包裝。短時間后，該無氧發(fā)酵物質(zhì)的PH值達(dá)到4.2。30天后，得到有乳酸的愉快氣味的飼料產(chǎn)品。用這樣的飼料來喂養(yǎng)奶牛，奶牛的產(chǎn)量和牛奶的質(zhì)量都得到明顯的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種以廢料制備飼料和/或土壤改進(jìn)劑的方法，其特征在于收割妨礙環(huán)境的水生植物，將所述植物粉碎并混合該植物碎片，將其壓榨后與20-70%(重量)的干物質(zhì)的重量百分含量至少為20的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料和接種劑以及添加劑混合進(jìn)行公知的生物降解，并用公知的方法無氧或有氧發(fā)酵2至45天，優(yōu)選是10至30天。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用的妨礙環(huán)境的水生植物包括香睡蓮(Naias armata)、青浮草(Lemna gibba)、眼子菜(Potamogeton spp.)、無根金魚藻類植物(Ceratophyllum demersum)、香蒲(Typha domingensis)、蘆葦(Phragmites australis)、莎草科植物和檉柳屬植物，特別是鳳眼藍(lán)(Eichhornia crassipes)，和/或這些植物的混合物。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于相應(yīng)的用作生物降解的接種劑和添加劑包括至少一種公知的果膠分解酶和/或公知的活性為每克干物質(zhì)的細(xì)胞數(shù)為106至1010的嗜熱的乳酸菌培養(yǎng)物，尿素和/或含一至五個碳原子的有機(jī)羧酸。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所使用的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料，包括纖維素、半纖維素和/或含木質(zhì)素的有機(jī)廢料，特別是稻草、棉籽殼、榨糖后的甘蔗渣和/或玉米桿。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所使用的含一至五個碳原子的有機(jī)羧酸包括甲酸、乙酸、丙酸和/或丙烯酸，優(yōu)選是它們的10%-50%的水溶液。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所使用的嗜熱的乳酸菌，包括乳桿菌屬(Lactobacillus mallei)、德氏乳桿菌25(Lactobacillus delbruckii 25)和/或胚芽乳桿菌(Lactobacillus plantarum)。
7.如權(quán)利要求2至6之一中所述的方法，其特征在于向混合物中加入一種公知的具有高纖維素酶活性的曲引培養(yǎng)物，特別是綠木霉菌(Trichoderma viridae)，球毛殼菌(Chaetonium globosum)和/或放線菌(Actinomycetes)。
8.如權(quán)利要求2至7之一中所述的方法，其特征在于在制備飼料時，粉碎水生植物的葉和/或莖，將其壓榨后與40-60%(重量)碎稻草，顆粒大小≤1毫米的磨碎的棉籽殼和/或榨糖后的甘蔗渣;0.5至4.0%(重量)20%的糖漿的水溶液和/或尿素;0.5至2.0%(重量)果膠分解酶;0.2-1.0%(重量)嗜熱的乳酸菌培養(yǎng)物;0.2-2.0%(重量)具有高纖維素酶活性的曲引培養(yǎng)物和0.1-0.5%(重量)含一至五個碳原子的有機(jī)羧酸混合，在隔絕空氣的條件下，在20至35℃的溫度無氧發(fā)酵2至45天，優(yōu)選是10至30天，上述每一組分的重量百分?jǐn)?shù)是鳳眼藍(lán)植物的重量為基準(zhǔn)計(jì)算的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在制備土壤改進(jìn)劑時，粉碎水生植物不能用于制造飼料的那一部分，特別是那些植物的根，并將其壓榨后與20-70%(重量)的干物質(zhì)重量百分含量至少是20的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料混合，并加入含氮的廢料和/或含氮的天然物和/或合成肥料，使碳/氮比為1∶20至1∶80，然后有氧發(fā)酵2至45天，優(yōu)選是10至30天。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所用的食品工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)有機(jī)廢料包括纖維素、半纖維素和/或含木質(zhì)素的有機(jī)廢料，特別是稻草、棉籽殼、榨糖后的甘蔗渣和/或玉米桿。
11.如權(quán)利要求9至10之一中所述的方法，其特征在于向所述的混合物中加入一種具有高纖維素酶活性的曲引培養(yǎng)物，特別是綠木霉菌(Trichoderma viridae)，球毛殼菌(Chaetonium globosum)和/或放線菌(Actinomycetes)。
12.如權(quán)利要求9至11之一中所述的方法，其特征在于粉碎水生植物，并將其壓榨和/或粉碎水生植物不能用于制備飼料的那一部分，特別是根部，可將其壓榨，然后與20至40%(重量)的碎稻草，5-30%(重量)的含稻草的動物糞肥，以及0.2-2.0%(重量)的具有高纖維素酶活性的曲引培養(yǎng)物混合，然后間歇混拌下有氧腐爛分解2至45天，優(yōu)選是10至30天，上述每種組分的重量百分?jǐn)?shù)是以鳳眼藍(lán)植物的重量為基準(zhǔn)來計(jì)算的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以妨礙環(huán)境的水生植物，特別是鳳眼藍(lán)(Eichhorniacrassipes)，如果需要的話，將其粉碎后經(jīng)無氧或有氧發(fā)酵來制備飼料和/或土壤改進(jìn)劑的方法。
文檔編號A23K3/03GK1044579SQ8910943
公開日1990年8月15日 申請日期1989年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月23日
發(fā)明者希姆紹·彼得, 多特·耶諾, 曹科·勞約什, 來哈爾茨·帕爾 申請人:韋爾迪庫姆高空作業(yè)和地下建筑維修合作社, 亨利·道為什·庫特毛恩什