СПОСОБ ДЕЗОДОРИРОВАНИЯ КУРИНОГО ПОМЁТА ПРИ КОМПОСТИРОВАНИИ Российский патент 2025 года по МПК C05F3/00 C05F11/08 C12N1/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к промышленной биотехнологии, экологии и сельскому хозяйству, а в частности, к способу дезодорирования куриного помета при его компостировании.

Уровень техники

В настоящее время известны различные методы переработки куриного помета на птицефабриках.

В патенте РФ №2055823 (опубл. 10.03.1996) описан способ переработки птичьего помета, основанный на внесении в помет консорциума бактерий Streptococcus thermophilics, Streptococcus bovis, Dactobacillus salivarius var salicinicus, Lactobacillus salivarius var. salivarius, Lactobacillus acidophilus с последующей аэробной термофильной ферментацией полученной смеси.

К недостаткам способа можно отнести применение большого количества микробных штаммов и сложность технологии.

В патенте РФ № 2414508 (опубл. 20.03.2011) раскрыты штаммы микроорганизмов, способных устранять неприятные запахи органических отходов, и способы применения этих штаммов.

Недостатком является сложность технологического процесса, а также отсутствие указания температурного диапазона применения штаммов. Кроме того, данные штаммы рекомендуется использовать в качестве добавки к используемым препаратам, что удорожает и усложняет процесс.

Патент РФ №2797014 (опубл. 30.05.2023) предлагает способ получения удобрения из куриного помета, который включает добавление к свежему бесподстилочному помету влажностью не более 75% аэрированного компоста, предварительно полученного из куриного помета, и последующее компостирование.

Недостатком способа является ограничение влажности помета, использование бесподстилочного помета, тогда как помет часто бывает смешан с подстилкой, а также необходимость получать инокулят и вносить его в помет, что усложняет подготовку к компостированию.

В патенте РФ № 2445295 (опубл. 20.03.2012) охарактеризован способ биологической переработки птичьего помета, основанный на внесении в размещенный в буртах птичий помет смеси микроорганизмов в виде суспензии с последующей ферментацией в процессе перемешивания.

Недостатками данного способа являются необходимость создания буртов, периодическое перемешивание отходов и контроль за разогревом отходов, что требует использования оборудования и технических средств контроля состояния отходов. Все это, а также использование консорциума культур удорожает и усложняет данный способ.

В заявках Китая №№ 109180236 (опубл. 11.01.2019) и 113549571 (опубл. 26.10.2021) описаны разновидности штамма Bacillus licheniformis и способы обработки ими органических веществ.

Недостатками обоих предложений является отсутствие дезодорирующего эффекта, а также неизвестна эффективность штамма для ускорения переработки помета птиц.

Известна заявка Китая № 115786163 (опубл. 14.03.2023), в которой раскрыто использование штамма Bacillus licheniformis для обработки куриного помета компостированием, что может эффективно снизить количество аммиака, образующегося во время ферментации куриного помета, и дезодорации получаемого компоста.

Недостаток такой обработки состоит в том, что оптимальная температура роста бактерий этого штамма составляет 45-60°С, что делает неэффективным его применение на открытом воздухе, а также снижение выделения только аммиака, тогда как помет выделяет большое количество неприятно пахнущих летучих органических соединений.

В качестве ближайшего аналога выбран патент РФ № 2810582 (опубл. 27.12.2023), в котором описан способ микробиологической переработки птичьего помета, включающий использование отделенных от культуральной жидкости клеток штаммов бактерий Pseudomonas grimontii, депонированной в ВКПМ под № В-14020, Bacillus amyloliquefaciens, депонированной в ВКПМ под №В-14017, Bacillus licheniformis депонированной в ВКПМ под № В-14018, в равном соотношении с титром 10⁸ КОЕ/мл в 9% растворе NaCl, используемого в качестве консерванта, вносимого в массу птичьего помета однократно сверху, при этом птичий помет поливают суспензией микроорганизмов в количестве 10⁸ КОЕ на 1 тонну помета.

Недостатками данного способа являются использование консорциума культур, что удорожает и усложняет данный способ.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков ближайшего аналога и достижение технического результата в виде ускорения естественного компостирования именно куриного помета и изменения запаха (дезодорирование) куриного помета в процессе его компостирования, а также дезодорирования полученного удобрения.

Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в настоящем изобретении предложен способ дезодорирования куриного помета при компостировании, включающий использование в качестве деструктора куриного помета бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018, депонированного во Всероссийской коллекции культур промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт», выполняемое методом полива куриного помета перед его компостированием суспензией упомянутых бактерий с титром не менее 10⁸ КОЕ/мл при расходе 1 литр бактериальной суспензии на 1 тонну куриного помета, причем суспензию бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018 получают выращиванием культуры в стерильных условиях на среде, имеющей следующий состав: кукурузный экстракт 450-900 г/л; меласса 50 г/л; сульфат магния 0,5 г/л; фосфат калия двузамещенный 6 г/л; фосфат калия однозамещенный 3 г/л; сульфат аммония 3 г/л; хлорид натрия 5 г/л, при этом в процессе выращивания осуществляют непрерывное перемешивание среды со скоростью 60 об/мин при температуре 26-29°С и объемном расходе воздуха 1:1.

Особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что суспензию бактерий могут использовать вместе с культуральной средой, в которой культивировали эти бактерии.

Другая особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что после культивирования бактерии могут отделять от культуральной среды и помещать в 9%-ный раствор NaCl, используемый в качестве консерванта.

Еще одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что после культивирования бактерии могут отделять от культуральной среды и высушивать в сублимационной сушке, а перед применением высушенные бактерии могут разводить изотоническим раствором NaCl.

Подробное описание вариантов осуществления

Существующая практика открытого хранения куриного помета приводит к тому, что происходит загрязнение атмосферного воздуха продуктами разложения помета, в частности, аммиаком, а также другими летучими органическими соединениями, имеющими неприятный запах. В помещениях, где происходит накопление и переработка отходов куриного помета, также постоянно присутствуют неприятные запахи. Запах может сопровождать процесс переработки куриного помета, его ферментацию, компостирование. Продукты переработки куриного помета могут иметь неприятный запах, так что при использовании куриного помета в качестве удобрения летучие органические соединения будут распространяться по окрестностям, вызывая недовольство жителей.

С другой стороны, куриный помет имеет высокую пищевую ценность и содержит большое количество непереваренных питательных веществ, а потому потенциально является ценным удобрением. Однако его применение требует предварительной переработки, одним из видов которой является переработка в удобрение с использованием микроорганизмов.

Из уровня техники (в частности, из вышеотмеченной заявки Китая №115786163) известно, что бактерии Bacillus licheniformis признаны безопасными для животных, а некоторые штаммы этих бактерий обладают пробиотическим действием. В качестве пробиотика они могут побуждать организм хозяина вырабатывать антибактериальные активные вещества, улучшать баланс кишечной флоры, защищать слизистую оболочку подвздошной кишки животных и улучшать иммунную функцию организма. Кроме того, они обладают уникальным биологическим механизмом поглощения кислорода, который может эффективно подавлять рост и размножение болезнетворных бактерий. В то же время бактерии Bacillus licheniformis обладают сильной способностью вырабатывать ферменты, способствующие перевариванию и всасыванию питательных веществ в кишечнике, и могут эффективно улучшать использование корма.

Как отмечено в указанной заявке Китая № 115786163, предложенный в ней штамм бактерии Bacillus licheniformis эффективно разлагает аммиак, но при этом не отмечена его способность устранять запахи от иных летучих органических соединений.

В ближайшем аналоге (патент РФ № 2810582) использован другой штамм тех же бактерий, но в комбинации с другими микроорганизмами. Такая универсальная комбинация из трех штаммов различных бактерий достаточно эффективна для переработки помета разных птиц. Но в случае переработки именно куриного помета ее применение представляется сложным и дорогим.

Для упрощения и удешевления переработки именно куриного помета с достижением ускорения его естественного компостирования и при этом дезодорирования, а также дезодорирования полученного удобрения, в настоящем изобретении предложено использование только бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018, который депонирован во Всероссийской коллекции культур промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт». Этот штамм осуществляет эффективную деструкцию куриного помета при температурах 15-38°С, производит липазы и протеазы и подходит для применения на стихийных свалках отходов и на территории индивидуальных хозяйств.

Способ настоящему изобретению включает использование указанных бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018 в качестве деструктора куриного помета. Внесение этих бактерий выполняется методом полива куриного помета перед его компостированием суспензией указанных бактерий с титром не менее 10⁸ КОЕ/мл при расходе 1 литр бактериальной суспензии на 1 тонну куриного помета, причем суспензию бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018 получают выращиванием культуры в стерильных условиях на среде, имеющей следующий состав: кукурузный экстракт 450-900 г/л; меласса 50 г/л; сульфат магния 0,5 г/л; фосфат калия двузамещенный 6 г/л; фосфат калия однозамещенный 3 г/л; сульфат аммония 3 г/л; хлорид натрия 5 г/л, при этом в процессе выращивания осуществляют непрерывное перемешивание среды со скоростью 60 об/мин при температуре 26-29°С и объемном расходе воздуха 1:1.

Полученную суспензию бактерий могут использовать вместе с культуральной средой, в которой эти бактерии культивировали, а могут после культивирования отделять бактерии от культуральной среды и помещать их в 9%-ный раствор NaCl, используемый в качестве консерванта. Для более длительного хранения бактерии после культивирования могут отделять от культуральной среды и высушивать в сублимационной сушке, а перед применением высушенные бактерии могут разводить изотоническим раствором NaCl.

Переработку куриного помета согласно настоящему изобретению осуществляют в теплое время года на открытом воздухе или в помещении при положительных температурах, диапазон нормального развития микроорганизмов составляет 15-38°С.

Механизм нейтрализации запахов, реализуемый в настоящем изобретении, основан на ускоренном разрушении липидов и белков биологических отходов за счет действия ферментов, продуцируемых бактериями указанного штамма, а также за счет того, что в результате жизнедеятельности этих бактерий создаются условия для развития дрожжей и бактерий, способствующих ускорению процессов биоферментации.

Технические результаты подтверждаются экспериментальными исследованиями, представленными в нижеследующих примерах.

Пример 1

Проводили обработку куриного помета влажностью 65% бактериальной суспензией с различной концентрацией бактерий. Объем обрабатываемого помета составлял 20 литров, температура в помещении 24°С. Концентрация бактерий приведена в пересчете на тонну отхода, результаты представлены в Табл. 1. В этой таблице приведены результаты воздействия на куриный помет разных концентраций микроорганизмов. Воздействие осуществляли в лабораторных условиях, бактерии вносили в куриный помет с расходом 1 литр на 1 тонну, титр бактерий в суспензии указан в Табл. 1.

Пример 2

Проводили обработку куриного помета при естественных условиях окружающей среды при различной влажности помета. Результаты лабораторного испытания действия микроорганизмов на куриный помет при концентрации клеток 10⁸ КОЕ/мл в 9%-ном растворе NaCl при внесении 1 л на тонну куриного помета приведены в Табл. 2. Куриный помет находился в емкостях, объем куриного помета составлял 100 л. Выявлено, что препарат обеспечивает разложение куриного помета и изменение запаха.

Пример 3

Результаты компостирования куриного помета с подстилкой и его переработки в удобрение биоферментацией на открытых площадках в условиях окружающей среды с применением препарата из предложенного штамма и без него приведены в Табл. 3. Как видно из данных этой таблицы, показатели полученного продукта с применением предложенного штамма значительно лучше, чем без его применения. Влажность куриного помета составляла 60-85%, влажность готового продукта - 48-56%.

Таким образом, данные проведенных экспериментов подтверждают решение поставленной задачи с достижением указанного результата: предложенный способ обеспечивает дезодорирование куриного помета при его компостировании, исключая применение сложной композиции из штаммов нескольких бактерий.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ дезодорирования куриного помета при компостировании заключается в том, что используют в качестве деструктора куриного помета бактерии штамма Bacillus licheniformis В-14018, депонированного во Всероссийской коллекции культур промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт», поливают куриный помет перед его компостированием суспензией бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018 с титром не менее 10⁸ КОЕ/мл при расходе 1 литр бактериальной суспензии на 1 тонну куриного помета, причем суспензию бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018 получают выращиванием культуры в стерильных условиях на среде, имеющей следующий состав: кукурузный экстракт - 450-900 г/л; меласса - 50 г/л; сульфат магния - 0,5 г/л; фосфат калия двузамещенный - 6 г/л; фосфат калия однозамещенный - 3 г/л; сульфат аммония - 3 г/л; хлорид натрия - 5 г/л, при этом в процессе выращивания осуществляют непрерывное перемешивание среды со скоростью 60 об/мин при температуре 26-29°С и объемном расходе воздуха 1:1. Изобретение позволяет ускорить естественное компостирование куриного помета, дезодорировать куриный помет в процессе его компостирования, а также дезодорировать полученное удобрение. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Способ дезодорирования куриного помета при компостировании, заключающийся в том, что используют в качестве деструктора куриного помета бактерии штамма Bacillus licheniformis В-14018, депонированного во Всероссийской коллекции культур промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт», методом полива куриного помета перед его компостированием суспензией бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018 с титром не менее 10⁸ КОЕ/мл при расходе 1 литр бактериальной суспензии на 1 тонну куриного помета, причем суспензию бактерий штамма Bacillus licheniformis В-14018 получают выращиванием культуры в стерильных условиях на среде, имеющей следующий состав: кукурузный экстракт 450-900 г/л; меласса 50 г/л; сульфат магния 0,5 г/л; фосфат калия двузамещенный 6 г/л; фосфат калия однозамещенный 3 г/л; сульфат аммония 3 г/л; хлорид натрия 5 г/л, при этом в процессе выращивания осуществляют непрерывное перемешивание среды со скоростью 60 об/мин при температуре 26-29°С и объемном расходе воздуха 1:1.

2. Способ по п. 1, в котором упомянутую суспензию бактерий используют вместе с культуральной средой, в которой культивировали эти бактерии.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после культивирования упомянутые бактерии отделяют от культуральной среды и помещают в 9%-ный раствор NaCl, используемый в качестве консерванта.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после культивирования упомянутые бактерии отделяют от культуральной среды и высушивают в сублимационной сушке, а перед применением высушенные бактерии разводят изотоническим раствором NaCl.