农作物秸杆转化为液体燃料和有机肥料的方法

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；再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；具体步骤是：
(1)制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液；
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；
(2)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
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℃。

技术领域\n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。\n背景技术\n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。\n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。\n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。\n另外还有报导，例如，RU2153813C1提及利用田鼠的盲肠制备混合菌群，以秸秆为培养 基，在适宜温度、湿度下使秸秆转化，秸秆中可利用的纤维素被分解为葡萄糖及脂肪酸(说 明书摘要)；最终制备动物饲料。再如公开号CN1280038A公开了《生活垃圾、农植物秸秆应 用处理技术》，生活垃圾、农植物秸秆经闷、湿自然发酵制作有机肥料、牲畜饲料、食用菌 基料和沼气。其中，RU2153813C1虽然利用田鼠的盲肠制备混合菌群，与本发明构思接近， 但其发明目的是制备动物饲料，所以整体技术方案仍然不同；CN1280038A虽然提到“利用秸 秆发酵制备清洁燃料和牲畜饲料”但没有与本发明一样的具体技术方案。\n发明内容\n基于上述背景技术的启发，申请人进一步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；经过多年试验提出了农作物秸杆转化为液体 燃料和有机肥料的方法。\n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。\n其中制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液的步骤是：\n①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；\n②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；\n③添加营养盐重量配比是：母液∶营养盐＝1∶0.018～0.020；\n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；\n④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PH 5.5～6.5、36～ 39.5℃搅拌下培养36～60h，制得增殖后的混合菌群菌液备用。\n其中秸杆发酵、蒸馏得到液体燃料的步骤是：\n①将农作物秸杆粉碎至20～40目；\n②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\n  ＝100∶200～300∶0.01～0.015∶0.0075～0.015∶0.00015～0.0002；\n③发酵条件是：温度36～39℃，搅拌速度50～80rpm，PH4～6，时间48～96h；\n④蒸馏条件是：常压蒸馏，收集馏程76～120℃。\n上述农作物秸杆转化为液体燃料的方法，利用农作物秸杆经提取液体燃料后的糟粕作为 培养基，进一步转化为有机肥料；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。\n其中厌氧菌群的制备步骤是：\n①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；\n②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；\n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B 0.05～0.1份、糟粕粉800～1200份和水2300～2500份混匀。\n在温度36～39℃下经36～48h增殖培养，即得厌氧菌群增殖菌剂。\n其中发酵和干燥的步骤是：\n①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；\n②发酵条件是：拌匀后在温度36～38℃，静置48～72h发酵完成；\n③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。\n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—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。\n以下结合实施例对本发明作进一步阐述：\n实施例1\n1.制备活化增殖的兔盲肠混合菌群菌液的步骤：\n①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；\n②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；\n③添加营养盐  重量配比是：母液∶营养盐＝1∶0.018～0.020；\n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；\n④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。\n2.其秸杆发酵、蒸馏得到液体燃料的步骤是：\n①将农作物秸杆粉碎至20～40目；\n②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\n  ＝100∶300∶0.015∶0.015∶0.0002；\n③发酵条件是：温度36～39℃，搅拌速度50～80rpm，PH4～6，时间96h；\n④蒸馏条件是：常压蒸馏，收集馏程76～120℃。\n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。\n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；\n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；\n其余同实施例1。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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：\n①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。\n其中发酵和干燥的步骤是：\n①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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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B 0.08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。\n实施例19  厌氧菌群增殖培养48h；静置72h；其余同实施例12。\n实施例20  厌氧菌群增殖培养36h；静置48h；其余同实施例12。\n实施例21  厌氧菌群增殖培养48h；静置72h；其余同实施例13。\n实施例22  厌氧菌群增殖培养36h；静置48h；其余同实施例13。