Технология получения биоудобрений

Стерилизация питательной  среды для посевных аппаратов  осуществляется в самих посевных аппаратах (позиция 8) подачей пара в рубашку и выдержкой при температуре стерилизации. Стерилизацию посевного аппарата острым паром осуществляют непосредственно перед загрузкой.

Исходная культура подготавливается в микробиологической лаборатории завода, где выращивается на плотной среде, а затем в качалочных колбах. Продолжительность культивирования в качалочных колбах составляет 60-72 ч.

После выращивания в качалочных колбах культура передается в посевной аппарат (позиция 8), где получают необходимый объём посевного материала для ферментатора.

Стерилизацию ферментаторов  осуществляют острым паром непосредственно  перед загрузкой.

Процесс культивирования Rhizobium japonicum осуществляется в промышленном ферментаторе (позиция 9). Продолжительность культивирования составляет до 60 ч. Культуральная жидкость после ферментации направляется в сборник (позиция 10).

Отходящий из ферментатора воздух перед выбросом в атмосферу поступает в конический циклон (позиция 27) с гидрозатвором, где отделяется влага, затем очищается на сетчатых фильтрах из многослойной стальной ткани (позиция 28) и поступает в систему мокрой очистки газов.

Исходный торф для получения  торфяного инокулянта поступает  в сборник (позиция 15), где с помощью кальций-гидроксида и кальций-карбоната pH торфа доводится до 6,5. Далее посредством ленточного конвейера (позиция 16) торф поступает в барабанную сушилку (позиция 17), где сушится до остаточной влажности 2-3 %. В качестве сушильного агента используется горячий воздух (температура 60ºС). Влажный торф подаётся в загрузочное устройство сушилки и поступают на внутреннюю насадку, расположенную вдоль почти всей длины барабана. Высушенный материал удаляется из сушилки через разгрузочное устройство и поступает в систему пневмотранспорта. Чтобы избежать уноса пыли с воздухом, последний перед выбросом в атмосферу очищается в циклоне сушилки (позиция 18) и поступает в систему мокрой очистки газов.

Посредством циклона системы  пневмотранспорта (позиция 22) сухой торф поступает в сборник (позиция 19), откуда с помощью ленточного конвейера (позиция 16) поступает на измельчение в молотковую дробилку (позиция 20).  
В молотковой дробилке торф измельчается до частиц размером, не превышающим 0,4 мм. Посредством циклона системы пневмотранспорта (позиция 22) измельчённый торф направляется в сборник (позиция 21), откуда поступает на стерилизацию.

Стерильный торф поступает  в смеситель-инокулятор (позиция 11), где инокулируется культуральной жидкостью из сборника (позиция 10) из расчёта  
120 мл культуральной жидкости на 150 г торфа. Влажность материала составит 42-43 %. Содержимое перемешивается и инкубируется в течение 7 суток при температуре 26ºС. Такой инокулянт содержит в среднем 5×10⁹ жизнеспособных клеток в 1 г.

Полученный торфяной инокулянт  посредством ковшового элеватора (позиция 30) передаётся в смеситель-гранулятор (позиция 12), где к нему добавляется CaSO₄·½H₂O из расчёта 18 кг CaSO4·½H₂O на 22 кг инокулянта. Содержимое перемешивается в течение минуты. Затем добавляется вода со скоростью 800 мл/мин с помощью перистальтического насоса (позиция 24) из расчёта 9,3 л на каждые 22 и 18 кг торфа и CaSO₄·½H₂O соответственно. Перемешивание продолжается, пока не сформируются сферические гранулы. Полученные гранулы посредством ковшового элеватора (позиция 30) подаются на сито с размером отверстий 2 мм (позиция 13) чтобы удалить крупный материал. Полученный гранулированный инокулянт поступает в бункер (позиция 14), откуда направляется на фасовку. Влажность гранулированного препарата составляет около 40 %. Порции по 5 кг упаковываются в полиэтиленовые пакеты. Пакеты инкубируются в течение 7 дней при 26 ºС. Такие гранулы содержат более 5×10⁹ жизнеспособных клеток в 1 г.

С целью энергосбережения в данной схеме реализуется непрерывная стерилизация питательной среды. Данный способ стерилизации жидких сред является более прогрессивным по сравнению с периодическим, особенно при расходах среды, превышающих 2 м³/ч. При этом способе приготовленные растворы или суспензии компонентов питательных сред в смеси или раздельно стерилизуют в установках непрерывной стерилизации (УНС). Использование УНС позволяет получить более качественные питательные среды и увеличить производительность ферментатора. В составе установки непрерывной стерилизации вместо традиционного теплообменника «труба в трубе» используются пластинчатый рекуператор тепла и пластинчатый теплообменник. Использование рекуператора позволяет снизить расход острого пара на нагрев среды на 60-75% [17].

Для сушки торфа используется барабанная сушилка. Аппараты этого типа отличаются экономичностью (низким потреблением энергии относительно других видов сушилок), большой производительностью, высокой надёжностью в эксплуатации [18].

Заключение

В данной работе приведён аналитический обзор мирового состояния и тенденций развития производства биоудобрений. Описаны биоудобрения, выпускаемые в Республике Беларусь.  Проведена разработка, обоснование и описание технологической схемы производства гранулированного биопрепарата на основе бактерий Rhizobium japonicum. Описаны энергосберегающие мероприятия, реализованные в разработанной технологии.

Список использованных источников информации

1. Инновации бизнесу [Электронный ресурс] / Создание производства эффективных бактериальных препаратов для сбалансированного почвенного питания, применяемых для выращивания экологически чистой продукции. – Режим доступа: http://www.ideasandmoney.ru/Ppt/Details/297523. – Дата доступа: 09.11.2011
2. Байкал ЭМ-1. Советы садоводам как применять ЭМ-Технологии [Электронный ресурс] / Байкал ЭМ-1. – Режим доступа: http://em.shopargo.com/ 
   em_udobrenia/baikal.htm. – Дата доступа: 14.12.2011
3. Ручай Н. С. Экологическая биотехнология: учеб. пособие для студентов специальности «Биоэкология» / Н. С. Ручай, Р. М. Маркевич. – Мн.: БГТУ, 2006. – 312 с.
4. Способ получения бактериального удобрения: пат. 2084431 РФ, C 05 F  
   11/08 / Л. Ю. Юдкин, Н. Г. Ковалев, А. В. Хотянович, О. В. Темнова; заявители Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель, Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии. – № а 93044135/13; заявл. 31.08.1993; опубл. 20.07.1997 // Патенты России [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru-patent.info/20/80-84/2084431.html. – Дата доступа: 11.12.2011
5. Khatoon Yosefi, Mohammad Galavi, Mahmod Ramrodi and Sayed Roholla Mousavi. Effect of bio-phosphate and chemical phosphorus fertilizer accompanied with micronutrient foliar application on growth, yield and yield components of maize (Single Cross 704) // Australian Journal of Crop Science. – 2011. – vol. 5(2). – pp. 175-180          
6. Бактеризованное удобрение: пат. 2186049 РФ, C 05 F 11/08, C 12 N 1/20, C 12 N 1/20, C 12 R 1/07 / А. В. Хотянович, В. А. Квитко, Н. В. Быкова, Н. А. Орлова, О. В. Темнова; заявитель ЗАО "Межотраслевое научно-производственное предприятие "ФАРТ". – № а 2000127333/13; заявл. 30.10.2000; опубл. 27.07.2002 // Патенты России [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru-patent.info/21/85-89/2186049.html. – Дата доступа: 11.12.2011
7. TREELAND.RU [Электронный ресурс] / Песок и глина в компосте. – Режим доступа: http://www.treeland.ru/article/home/kompo/sand.htm. – Дата доступа: 11.12.2011
8. Бактериальное удобрение и способ его получения: пат. 2157798 РФ, C 05 F 11/08 / Е. Я. Виноградов, А. Е. Виноградов; заявители Е. Я. Виноградов,  
   А. Е. Виноградов. – № а 99100664/13; заявл. 21.01.1999; опубл. 20.10.2000 // Патенты России [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru-patent.info/21/55-59/2157798.html. – Дата доступа: 11.12.2011
9. Granular inoculants composition for plant: пат. 0286351 EPO, C 05 F 11/08, C 12 M 1/04 / John Michael Day, Paul Michael Williams; патентообладатель John Harvey Lewin et al. – № а 88303008.2; заявл. 05.04.1988; опубл. 12.10.1988 // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.espacenet.com/. – Дата доступа: 18.12.2011
10. Способ получения биоудобрения: пат. 2125549 РФ, C 05 F 11/08, C 05 F 11/00 / Н. И. Киселева, Г. А. Жариков, Н. Н. Галкина, Л. В. Коломбет, Р. В. Боровик, Н. Р. Дядищев; заявитель Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов. – № а 97122342/13; заявл. 29.12.1997; опубл. 27.01.1999 // Патенты России [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru-patent.info/21/25-29/2125549.html. – Дата доступа: 11.12.2011
11. Способ получения биоудобрения: пат. 2280629 РФ, C 05 F 11/08, C 05 G 3/04 / А. Г. Кощаев; патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. – № а 2004135641/13; заявл. 06.12.2004; опубл. 27.07.2006 // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.espacenet.com/. – Дата доступа: 11.12.2011
12. Способ получения биоудобрения: пат. 2286322 РФ, C 05 F 11/08, C 05 G 3/04, C 12 N 1/20 / А. Г. Кощаев; патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. – № а 2004135689/13; заявл. 06.12.2004; опубл. 20.05.2006 // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.espacenet.com/. – Дата доступа: 11.12.2011
13. Способ получения бактериального удобрения: пат. 2286323 РФ, C 05 F 11/08, C 05 G 3/04, C 12 N 1/20  / А. Г. Кощаев, В. А. Ярошенко, Л. П. Шевченко, О. В. Кощаева; патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. – № а 2004135693/13; заявл. 06.12.2004; опубл. 20.05.2006 // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.espacenet.com/. – Дата доступа: 11.12.2011
14. Институт микробиологии 1975-2010: справочное издание / отв. за выпуск  
    А. В. Прокулевич – Мн.: ООО «Типография Макарова и К», 2010. – 25 с.
15. Промышленные биотехнологии. Для животноводства, птицеводства, растениеводства / ГНУ «Институт микробиологии Национальной акадении наук Беларуси» – Мн.: ИП «Альтиора – Живые краски», 2010. – 6 с.
16. Институт микробиологии НАН Беларуси [Электронный ресурс] / Препараты для растениеводства. – Режим доступа: http://mbio.bas-net.by/Plant.htm. – Дата доступа: 16.12.2011
17. Бортников И. И., Босенко А. М. Машины и аппараты микробиологических производств: Учеб. пособие для технол. вузов. – Мн.: Выш. школа, 1982. – 288 с.
18. Машины и аппараты химических производств: учеб. пособие для вузов / А. С. Тимонин [и др.]; gод общей ред. А. С. Тимонина. – Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2008. – 872 с.