利用食品废料制备饲料和肥料的装置及方法

摘要

本发明公开了一种利用食品废料制备饲料和肥料的装置及方法，包括用于盛装食品废料制备饲料的饲料池、密封盖合于饲料池上的饲料池盖、与饲料池连通的用于盛装粪便制备肥料的肥料池、密封盖合于肥料池上的肥料池盖以及用于伸入饲料池内的用于对饲料池内最终发酵物进行压榨的压榨机构，饲料池的底部设有与肥料池连通的排液管道，饲料池盖上安装有用于将食品废料进行破碎和混合的破碎混合机构、伸入饲料池底部的用于将氧气通入饲料池底部的通风机构以及用于向饲料池内投加生物酶和发酵菌种的加料机构，通过压榨机构将最终发酵物中的发酵液压送至肥料池中，使饲料池内的压榨后的最终发酵物经干燥后制得饲料，而发酵液与肥料池内的粪便发酵制得肥料。

说明书

技术领域

本发明涉及食品废料处理设备技术领域，特别地，涉及一种利用食品废料发酵制备饲料和肥料的装置及方法。

背景技术

在有人类居住的地球上，分分秒秒都会有生活垃圾的产生。随着人类的进步，尤其是生活水平和生活质量的提高，所产生的生活垃圾日益增多。对于生活垃圾中的干垃圾，除了可以回收再利用之外，其余的干垃圾可以采用填埋或焚烧等方式进行处理。而对于生活垃圾中湿垃圾的处理，如食品废料，我国目前还只是停留在挖坑填埋的阶段。由于大多数湿垃圾填埋所采用的都只是简易填埋处理方式，忽视了处理中的环境管理。因湿垃圾填埋而导致的大气污染、水源污染等二次污染情况极其严重。

发明内容

本发明提供了一种利用食品废料发酵制备饲料和肥料的装置及方法，以解决现有的食品废料的填埋处理对大气和水源造成污染的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种利用食品废料制备饲料和肥料的装置，包括用于盛装食品废料制备饲料的饲料池、密封盖合于饲料池上的饲料池盖、与饲料池连通的用于盛装粪便制备肥料的肥料池、密封盖合于肥料池上的肥料池盖以及用于伸入饲料池内的用于对饲料池内最终发酵物进行压榨的压榨机构，饲料池的底部设有与肥料池连通的排液管道，饲料池盖上安装有用于将食品废料进行破碎和混合的破碎混合机构、伸入饲料池底部的用于将氧气通入饲料池底部的通风机构以及用于向饲料池内投加生物酶和发酵菌种的加料机构，通过压榨机构将最终发酵物中的发酵液压送至肥料池中，使饲料池内的压榨后的最终发酵物经干燥后制得饲料，而发酵液与肥料池内的粪便发酵制得肥料。

进一步地，饲料池和肥料池均埋设于地面层中，且肥料池的埋设深度比饲料池的埋设深度深，肥料池上与排液管道连接的进液口的高度低于饲料池上与排液管道连接的出液口的高度。

进一步地，饲料池上与排液管道连接的出液口上安装有滤网。

进一步地，破碎混合机构包括安装于饲料池盖上的转动电机、与转动电机的输出轴连接并伸入饲料池内的转动轴、安装于转动轴上的破碎刀片以及安装于转动轴上的搅拌杆。

进一步地，通风机构包括安装于饲料池盖上并伸入饲料池底部的通风管道以及安装于通风管道上的进气阀，通过多个通风管道将氧气送入饲料池底部的不同区域。

进一步地，饲料池盖上设有第一太阳能加热机构；肥料池盖上设有第二太阳能加热机构。

进一步地，第一太阳能加热机构包括安装于饲料池盖上的第一双层真空玻璃板，第一双层真空玻璃板的内壁面上涂覆有用于吸收辐射热的吸收涂层，从而使饲料池内的温度升高；第二太阳能加热机构包括安装于肥料池盖上的第二双层真空玻璃板，第二双层真空玻璃板的内壁面上涂覆有用于吸收辐射热的吸收涂层，从而使肥料池内的温度升高。

进一步地，饲料池盖上安装有用于调节第一双层真空玻璃板的受光面积的第一遮光机构；肥料池盖上安装有用于调节第二双层真空玻璃板的受光面积的第二遮光机构。

进一步地，第一遮光机构包括安装于饲料池盖上的第一旋转电机以及与第一旋转电机的输出轴连接的第一遮光板，通过第一旋转电机带动第一遮光板水平转动至第一双层真空玻璃板的上方，从而改变第一双层真空玻璃板的受光面积；第二遮光机构包括安装于肥料池盖上的第二旋转电机以及与第二旋转电机的输出轴连接的第二遮光板，通过第二旋转电机带动第二遮光板水平转动至第二双层真空玻璃板的上方，从而改变第二双层真空玻璃板的受光面积。

根据本发明的另一方面，还提供了一种利用食品废料制备饲料和肥料的方法，采用上述利用食品废料制备饲料和肥料的装置，包括以下步骤：将食品废料置于饲料池内，将饲料盖盖合，并启动破碎混合机构将食品废料破碎；将经水软化的麦麸和米糠加入饲料池内，将饲料盖盖合，并启动破碎混合机构将饲料池内麦麸、米糠以及破碎的食品废料混合均匀，麦麸、米糠和果品渣料的质量比为(6～8)∶(2～4)∶(1～2)，从而获得混合料；通过加料机构向饲料池内投入纤维素酶和/或果胶酶，并启动破碎混合机构将混合料与纤维素酶和/或果胶酶混合均匀并保温，进行第一次发酵，获得第一发酵物；启动通风机构向饲料池通入空气，并通过加料机构向饲料池内投入酵母菌、乳酸菌或黑曲霉中的至少两种发酵菌种，进而将饲料盖盖合，并启动破碎混合机构将第一发酵物与发酵菌种混合均匀并保温，进行第二次发酵，获得第二发酵物；启动压榨机构将第二发酵物进行压榨，从而将第二发酵物中的发酵液压送至肥料池中；压榨后的第二发酵物从饲料池中取出后进行干燥，获得饲料；向肥料池中加入粪便，并使粪便与发酵液形成含水率为45％～48％的混合液，将混合液的pH值调节为7.3～7.8；将肥料池中混合液进行厌氧发酵2～3天后，开启通风机构将氧气从排液管道输送至肥料池中，进入有氧发酵模式，通风18～24小时后，关闭通风机构，再重复厌氧发酵模式和有氧发酵模式2次，获得肥料。

本发明具有以下有益效果：

本发明的利用食品废料发酵制备饲料和肥料的装置，通过将食品废料置于饲料池内，通过破碎混合机构将食品肥料破碎，进而将经水软化的麦麸和米糠加入饲料池内，并启动破碎混合机构将食品废料破碎；从而获得混合料；通过加料机构向饲料池内投入生物酶和发酵菌进行发酵，从而获得最终发酵物，通过压榨机构将最终发酵物进行压榨，从而将最终发酵物中的发酵液压送至肥料池中，而饲料池内压榨后的最终发酵物经干燥后制得饲料，最终发酵物中的发酵液则与肥料池内的粪便发酵制得肥料，因此，通过本发明的装置将食品废料有效利用，制得饲料和肥料，避免食品废料的填埋处理对大气和水源造成污染。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的利用食品废料制备饲料和肥料的装置的结构示意图。

图例说明：

1、饲料池；2、饲料池盖；3、肥料池；4、肥料池盖；5、破碎混合机构；6、通风机构；7、排液管道；8、第一太阳能加热机构；9、第二太阳能加热机构；10、第一遮光机构；11、第二遮光机构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的利用食品废料制备饲料和肥料的装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例的利用食品废料制备饲料和肥料的装置，包括用于盛装食品废料制备饲料的饲料池1、密封盖合于饲料池1上的饲料池盖2、与饲料池1连通的用于盛装粪便制备肥料的肥料池3、密封盖合于肥料池3上的肥料池盖4以及用于伸入饲料池1内的用于对饲料池1内最终发酵物进行压榨的压榨机构，饲料池1的底部设有与肥料池3连通的排液管道7，饲料池盖2上安装有用于将食品废料进行破碎和混合的破碎混合机构5、伸入饲料池1底部的用于将氧气通入饲料池1底部的通风机构6以及用于向饲料池1内投加生物酶和发酵菌种的加料机构，通过压榨机构将最终发酵物中的发酵液压送至肥料池3中，使饲料池1内的压榨后的最终发酵物经干燥后制得饲料，而发酵液与肥料池3内的粪便发酵制得肥料。

加料机构包括安装于饲料池盖2上的子盖以及用于控制子盖翻转盖合的控制部件。生物酶和发酵菌种的添加量较少，无需开启饲料池盖2，仅需控制子盖开启。

饲料池1和肥料池3均埋设于地面层中，且肥料池3的埋设深度比饲料池1的埋设深度深，肥料池3上与排液管道7连接的进液口的高度低于饲料池1上与排液管道7连接的出液口的高度。避免肥料池3内的混合液倒流至饲料池1内。饲料池1上与排液管道7连接的出液口上安装有滤网。

破碎混合机构5包括安装于饲料池盖2上的转动电机、与转动电机的输出轴连接并伸入饲料池1内的转动轴、安装于转动轴上的破碎刀片以及安装于转动轴上的搅拌杆。

通风机构6包括安装于饲料池盖2上并伸入饲料池1底部的通风管道以及安装于通风管道上的进气阀，通过多个通风管道将氧气送入饲料池1底部的不同区域。

压榨机构包括用于施加压力的液压装置、伸于饲料池1内并与液压装置的活动端连接的压杆以及安装于压杆上的用于与饲料池1配合形成活塞结构的压板。饲料池1的上方设有用于安装压榨机构的安装架。通过液压装置推动压杆向饲料池1内移动，使压板挤压饲料池1内的最终发酵物，从而将最终发酵物内的发酵液压出，进而使发酵液从排液管道7排至肥料池3内。

饲料池盖2上设有第一太阳能加热机构8；第一太阳能加热机构8包括安装于饲料池盖2上的第一双层真空玻璃板，第一双层真空玻璃板的内壁面上涂覆有用于吸收辐射热的吸收涂层，从而使饲料池1内的温度升高；饲料池盖2上安装有用于调节第一双层真空玻璃板的受光面积的第一遮光机构10；第一遮光机构10包括安装于饲料池盖2上的第一旋转电机以及与第一旋转电机的输出轴连接的第一遮光板，通过第一旋转电机带动第一遮光板水平转动至第一双层真空玻璃板的上方，从而改变第一双层真空玻璃板的受光面积。肥料池盖4上设有第二太阳能加热机构9。第二太阳能加热机构9包括安装于肥料池盖4上的第二双层真空玻璃板，第二双层真空玻璃板的内壁面上涂覆有用于吸收辐射热的吸收涂层，从而使肥料池3内的温度升高。肥料池盖4上安装有用于调节第二双层真空玻璃板的受光面积的第二遮光机构11。第二遮光机构11包括安装于肥料池盖4上的第二旋转电机以及与第二旋转电机的输出轴连接的第二遮光板，通过第二旋转电机带动第二遮光板水平转动至第二双层真空玻璃板的上方，从而改变第二双层真空玻璃板的受光面积。根据饲料池1内的温度控制第一遮光机构10调节第一双层真空玻璃板的受光面积，避免饲料池1内温度过高而导致发酵失败，避免饲料池1内温度过低而导致发酵速度太慢。根据肥料池3内的温度控制第二遮光机构11调节第二双层真空玻璃板的受光面积，避免肥料池3内温度过高而导致发酵失败，避免肥料池3内温度过低而导致发酵速度太慢。可选地，吸收涂层为氧化铜、黑铜、黑锌、黑镍等。

可选地，饲料池1和肥料池3的外壁面上均设有保温层和防水层。

本实施例的利用食品废料制备饲料和肥料的方法，采用上述利用食品废料制备饲料和肥料的装置，包括以下步骤：将食品废料置于饲料池1内，将饲料盖盖合，并启动破碎混合机构5将食品废料破碎；将经水软化的麦麸和米糠加入饲料池1内，将饲料盖盖合，并启动破碎混合机构5将饲料池1内麦麸、米糠以及破碎的食品废料混合均匀，麦麸、米糠和果品渣料的质量比为(6～8)∶(2～4)∶(1～2)，从而获得混合料；通过加料机构向饲料池1内投入纤维素酶和/或果胶酶，并启动破碎混合机构5将混合料与纤维素酶和/或果胶酶混合均匀并保温，进行第一次发酵，获得第一发酵物；启动通风机构6向饲料池1通入空气，并通过加料机构向饲料池1内投入酵母菌、乳酸菌或黑曲霉中的至少两种发酵菌种，进而将饲料盖盖合，并启动破碎混合机构5将第一发酵物与发酵菌种混合均匀并保温，进行第二次发酵，获得第二发酵物；启动压榨机构将第二发酵物进行压榨，从而将第二发酵物中的发酵液压送至肥料池3中；压榨后的第二发酵物从饲料池1中取出后进行干燥，获得饲料；向肥料池3中加入粪便，并使粪便与发酵液形成含水率为45％～48％的混合液，将混合液的pH值调节为7.3～7.8；将肥料池3中混合液进行厌氧发酵2～3天后，开启通风机构6将氧气从排液管道7输送至肥料池3中，进入有氧发酵模式，通风18～24小时后，关闭通风机构6，再重复厌氧发酵模式和有氧发酵模式2次，获得肥料。最后获得的肥料用水稀释后直接使用。

在本实施例中，食品废料包括果品废弃料，果品废弃物还包括苹果皮、香蕉皮、西瓜皮、甘蔗渣中的至少一种。果品加工过程中每年产生上千万吨含蛋白质、氨基酸、酚类物质、果胶、膳食纤维等营养成分的果皮、果核、果渣及残次果等下脚料。上述第一次发酵采用纤维素酶和/或果胶酶进行发酵，植物组织可被纤维素酶和/或果胶酶分解，使得纤维素缠绕的蛋白质释放，细胞壁结构受损以及细胞没有了屏蔽作用，被包藏在细胞内的蛋白质等活性成分被释放出来，从而增肌蛋白质等活性成分的含量。上述第二次发酵采用酵母菌、乳酸菌或黑曲霉中的至少两种。基于第一次的发酵，第一发酵物内溶出更多的蛋白质等活性成分，再采用酵母菌、乳酸菌或黑曲霉中的至少两种进行第二次发酵，酵母菌可以调控瘤胃发酵，减少乳酸盐的产生，稳定pH值，从而促进瘤胃内乳酸菌等有益菌的繁殖，进而促进了动物对营养物质的消化、吸收和利用，提高了饲料的转化效率；乳酸菌能促进动物生长、调节胃肠道的微生态平衡，从而改善胃肠道功能，提高食物消化率，抑制肠道内腐败菌生长，提高机体免疫力等。在发酵过程中，通过菌种等一系列复杂的生物化学作用，可明显改善饲料的品质和适口性。

上述纤维素酶和/或果胶酶、酵母菌、乳酸菌或黑曲霉中的至少两种分批次发酵，一方面通过加入菌种可产生多种不饱和脂肪酸或芳香酸，可明显刺激动物食欲，改善饲料的适口性，提高动物的采食量，另一方面菌种可改善动物体内菌群环境，建立动物肠道微生态平衡，提高动物免疫力，抑制有害病菌的繁殖，预防和减少疾病的发生，再者通过微生物的作用，可减少养殖业粪便中氮、磷等排放量，从而保护生态环境，且可提高饲料资源的利用率，促进动物生长。而且，分批次发酵，使得各类酶充分发生酶解反应，防止多种酶复合而发生竞争反应。而且，先采用纤维素酶和/或果胶酶先对麦麸、米糠、柑橘皮进行细胞壁破损，以有利于后的酵母菌、乳酸菌或黑曲霉中的至少两种充分进行酶解。

优选地，调节混合料的pH值为4.5～5.5。

本实施例中，当酵母菌、乳酸菌或黑曲霉中的至少两种混合均匀后，控制部件调节子盖闭合，饲料池1内部温度为35℃～45℃，伴随发酵反应的进行，饲料池1内部温度逐渐升高到80℃以上，控制部件调节子盖开启。上述虽然开启子盖使得饲料池1内部置换新的空气，但二氧化碳可能无法挥发至空气较少，采用的导气管插入到第一发酵物内，以使得饲料池1内具有充足的空气进行第二发酵，上述酵母菌、乳酸菌或黑曲霉采用至少两种进行发酵，因此，无论如何进行菌种组合，均具有好氧菌，因此，先通过导气管通入空气，使得好氧细菌先进行反应，伴随着好氧发酵阶段，饲料池1内的氧气越来越少，产生CO

优选地，调节第一发酵物的pH值为5～6。

本实施例中，果品废弃物包括柑橘皮。上述果品废弃物固体质量分数基本为8％～19％，其中总挥发固体质量分数占到80％以上，包括糖类和半纤维素、纤维素和木质素，N、P、K等营养元素含量丰富大多数果品加工固体废物属于高纤维、低蛋白、高含水量物质，且pH值较低、高湿易腐。因此先采用纤维素酶和/或果胶酶进行细胞壁破损和对高纤维进行酶解反应。

上述方法制备工艺简单易行，取材环保，营养搭配均衡，通过专用的发酵设备和在饲料配方中添加多种废弃物及多种菌种，可明显改善饲料的品质和适口性，提高家畜的采食量；提高饲料的消化利用率，提高动物的生产性能；加入的菌种利于动物的防病保健；可减少有害物质的排泄，净化畜舍环境，保护生态环境；提高了饲料的贮藏性，便于饲料的商品化和运输。同时，上述生物饲料的制备方法使得的饲料配方的主要原料为果品废弃物、麦麸、米糠，变废为宝，提高饲料资源利用率，保障饲料安全、保护生态环境。

优选地，果品废弃物还包括苹果皮、香蕉皮、西瓜皮、甘蔗渣中的至少一种。果品加工过程中每年产生上千万吨含蛋白质、氨基酸、酚类物质、果胶、膳食纤维等营养成分的果皮、果核、果渣及残次果等下脚料。

本实施例中，还包括：豆粕、菜籽粕或棉粕中的至少一种，将豆粕、菜籽粕或棉粕中的至少一种破碎成渣，与麦麸与米糠混合放入饲料池1内。上述方法制备获得的饲料可以与豆粕、菜籽粕或棉粕混合一同喂养家畜，也可以单独喂养家畜。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。