专利名称:食品垃圾处理的方法和系统的制作方法图1所示,其包括3个步骤,还提供了体现本方法的系统。步骤1为食品垃圾预处理步骤,用于形成适合于培育蘑菇的混合肥料,其中食品垃圾进料而食品垃圾中的金属杂物被消除,然后食品垃圾被粉碎,然后传送到搅拌器中用来形成混合肥料。步骤2为蘑菇培育步骤,用于将耐盐性蘑菇菌株接种到混合肥料中进行培养并培育蘑菇,其中粉碎的食品垃圾被转移到搅拌器中和干燥的纤维素混合来调节水含量,然后插入到培育器中,培育器被封口并灭菌和冷却,然后耐盐性蘑菇菌株如新的平菇(Pleurotusostreatus)DH-1012被接种并培养。在被培育的蘑菇被收获后,蘑菇培育器被转移到培育器分离器中。步骤3为在收获培育的蘑菇后用剩余的混合肥料来生产特种添加剂的过程,其中将剩余的混合肥料从转移到培育器分离器中的培育器中分离,然后干燥,然后混合肥料中的杂物被消除。然后,混合肥料被粉碎和包装,由此产生了包括蘑菇培育菌株的特种添加剂。本发明还提供了食品垃圾处理系统,该系统包括用于形成适合于蘑菇培育的混合肥料的食品垃圾预处理系统,用于培育接种到混合肥料中的耐盐性蘑菇菌株的蘑菇培育系统,然后培养和培育蘑菇,以及特种添加剂生产系统,用收获培育蘑菇后剩余的混合肥料来生产特种添加剂。首先,作为一个例子,用于形成适合于培育蘑菇的混合肥料的食品垃圾预处理系统被出示,如图3所示。在预处理系统中,在用传送器(11)通过进料罐(10)转运湿的含盐的食品垃圾的过程中,用固定在旋转传送带上的金属杂物消除装置(12)来消除其中的金属杂物,然后已消除金属杂物的食品垃圾被粉碎机(13)粉碎成预定大小。为了消除在预处理系统中产生的臭气,预处理系统被设计成气密的并有多级生物除臭系统(14),通过让气体通过除臭微生物和载体来消除臭气。多级除臭系统例如本发明申请人提交的韩国专利申请No.2000/0070166。
食品垃圾预处理系统例如2000年11月24日申请的韩国专利申请No.2000-70164、2000-70165和2000-70166的公开。
此外,蘑菇培育系统用于将蘑菇菌株接种到混合肥料中并进行培养和培育,其包括至少一种培养基形成装置(a),通过调节被粉碎和分离的食品垃圾的水含量来形成混合肥料;至少一种混合肥料插入装置(b),将预定量的混合肥料插入到培育器中;至少一种灭菌装置(c),对插入到培育器中的混合肥料进行灭菌;至少一种菌株接种装置(d),用于冷却灭菌的混合肥料并在混合肥料中接种耐盐性蘑菇菌株;至少一种菌丝培养装置(e),用于培养接种的耐盐性蘑菇菌株;以及至少一种蘑菇培育装置(f),用来将培养的菌丝培育成蘑菇。
混合肥料形成装置(a)包括用于转移经食品垃圾预处理系统预处理过的食品垃圾的传送装置,以及用来将干燥的纤维素和已被传送装置转入的食品垃圾混合的搅拌器。
混合肥料插入装置(b)包括用于转移经肥料形成装置形成的混合肥料的传送装置,用来向插入被转移混合肥料提供培育器的供应装置,以及将转入的混合肥料插入到所提供的培育器中的插入器。
混合肥料灭菌装置(c)包括将插入到培育器中的混合肥料转移的传送装置,以及用来给在培育器中的混合肥料灭菌的灭菌装置。
菌株接种装置(d)包括将装有已灭菌的混合肥料的培育器转移的传送装置,用来冷却经传送装置传送的内含混合肥料的培育器并使之维持在无菌条件下的装置,以及用来接种一定量耐盐性蘑菇菌株到冷却的混合肥料中的接种器。
菌丝培养装置(e)包括将接种有菌株的培育器转移的传送装置,以及冷却器/加热器,湿度调节装置,照明的装置,以及在转移的培育器中使接种的蘑菇菌株的培育条件最佳化的通风系统。
蘑菇培育装置(f)包括将培养的菌丝转移的传送装置,以及冷却器/加热器,湿度调节装置,照明的装置,以及在转移的培育器中使接种的蘑菇菌株的培育条件最佳化的通风系统。
下文中,将更详细的描述蘑菇培育的方法和系统。
首先,通过将干燥的纤维素源例如干燥的锯末、废棉花、稻草等与由传送系统转入的被粉碎的食品垃圾混合,调节食品垃圾中的水含量到50-70%,生产适合于蘑菇培育的混合肥料。
接下来,成型的混合肥料被传送装置送到自动装瓶器中,并且当自动装瓶器提供有大约16到36个塑料瓶培育器的塑料容器时,混合后的混合肥料由自动装瓶器自动装入到瓶中,然后瓶子被自动封口仪器给自动封口。
接下来,塑料瓶中的混合肥料被传送装置转入到具有锅炉的灭菌设备中,然后以0.0到1.0kgf/cm2的蒸汽和在60℃到121℃下灭菌1到5个小时,因此混合肥料中的所有微生物都被杀灭。
接下来,当被灭菌的混合肥料由传送装置送到菌株接种装置时,混合肥料在无菌室中冷却到20℃到25℃,然后耐盐性菌株,例如平菇(Pleurotus ostreatus)DH-1012被自动接种仪自动接种到瓶中的混合肥料中。
接下来,接种有耐盐性菌株的培育器被传送装置转移到菌株培养装置中,然后在最佳的培养环境中培养菌丝15到30天,其中可以通过具有冷却器/加热器,湿度调节器,照明装置和通风系统的培养装置将温度控制在20℃到25℃,并调节湿度和通风,以达到环境最佳化。
接下来,包含培养菌株的培育器被传送装置送到蘑菇培育装置中,然后在最佳培养环境中培育蘑菇10天,然后收获,其中可以通过具有冷却器/加热器,湿度调节器,照明装置和通风系统的培养装置将温度控制在20℃到25℃,并调节湿度和通风,以达到环境最佳化。
特种添加剂生产系统,包括混合肥料分离装置(a),用于在收获蘑菇后从培育器中分离混合肥料,粉碎装置(b),用来将分离的混合肥料粉碎成预定的大小,杂物消除装置(c),用来从粉碎的混合肥料中消除杂物,干燥装置(d),用于干燥已消除杂物的混合肥料,包装装置(e),用于包装干燥的特种添加剂。
混合肥料分离装置(a)包括用在收获培育的蘑菇后将仅剩下混合肥料的培育器转移的传送装置,将未装瓶的混合肥料从被转移的培育器中分离的分离装置,以及用于储存未装瓶的混合肥料的储罐。
杂物消除系统(c)包括用于传输已粉碎混合肥料的转移装置,消除装置用于将转移的混合肥料中的杂物消除,将分离的杂物卸去的卸货装置。
干燥装置(d)包括将已消除杂物的混合肥料转移到给料斗的传送装置,用于将预定量的被转移的混合肥料输入到干燥器中的输入装置,以及用加热器或锅炉产生的蒸汽间接干燥的装置,或者用热气吹风机直接加热的装置。
包装装置(e)包括传送装置,用于传送已用粉碎装置被粉碎成预定大小的特种添加剂,储存装置,用于将转移的特种添加剂储存,供应装置,用于为包装储存的特种添加剂供应包装容器,以及包装设备,用于包装特种添加剂,该附加物从储存装置以预定量转移到由供应装置供应的包装容器中。
下文中,用收获过蘑菇后的剩余混合肥料来生产特种添加剂的系统如图4所示。
首先,收获蘑菇后剩余的包含蘑菇菌丝的混合肥料被自动去瓶机器(没有出示)从培育器中取出并被储存到储罐中(30)。
接下来,预定量的被取出并储存的混合肥料被转移到粉碎机(35)中被粉碎成均匀大小。
接下来,为了分离混合肥料中的杂物,如乙烯薄膜,塑料,非铁性金属和其它大型杂物,被粉碎的混合肥料被传送装置(31)转移,杂物由杂物分离器如振荡器或旋转筛除去。
接下来,被分离的混合肥料由用加热器或蒸汽进行间接加热,或用热气鼓风机直接加热使得水含量低于10到15%,以生产包括蘑菇菌丝的特种添加剂。
接下来,产生的特种添加剂由传送装置(31)转移到储罐(36),然后被包装箱供应装置和包装装置(没有出示)进行包装,然后被运出。
系统中所用的传送装置为一条水平传送带,其中水平传送带由弹性物质制成,所以其可以根据所传送的物体重量伸展,传送带两端以预定高度固定在一个形状固定的导向装置上,其中传送带为螺旋式传送器,其旋转轴由传送马达提供动力,螺旋型刀片组件固定在旋转轴上。
本发明还提供了用耐盐性蘑菇菌株处理食品垃圾的系统,其进一步含有数字监视和控制系统,用于自动化的监控食品垃圾处理系统。
数字监视和控制系统包括中央控制台,用于监视和控制食品垃圾预处理系统、蘑菇培育系统、生物饲料和有机肥料生产系统,系统通过对多种数据的输入/输出以及传送/接受的监视和控制来完成过程并生产产品;传感器和局部控制板被安装到系统的各个部分并通过局域网连接到中央控制台;双向通信装置即局域网,完成在中央控制台和传感器及局部控制板之间的数据传送/接受。
下文中的自动数字监控系统更详细的情况如图5所示。自动数字监视和控制系统包括食品垃圾预处理系统(1),蘑菇培育系统(2),生产特种添加剂和肥料的系统(3),以及数字监视和控制系统(4),每一个系统都由中央控制台(5)自动化监视和控制。
首先,能够自动化控制食品垃圾预处理的局部控制板(1)被装备到进行食品垃圾预处理的操作间中,通过原位的开关来控制食品垃圾的加入量、食品垃圾的水含量,控制食品垃圾进料池的螺杆的操作、金属杂物消除器的操作、将食品垃圾传送到粉碎器的传送器册的操作、粉碎器的操作、将食品垃圾从粉碎器转移到搅拌器的传送带的操作。
食品垃圾加入量、水含量、操作室内温和外温都由感应器感应,感应信号由局部处理器转化为A/D信号,然后由PC处理器解信号,并通过局域网(41)将之传送到中央控制台(5)。自动化生物除臭系统是偶连的并由中央控制台(5)控制。
对搅拌器、装瓶机、封口机、锅炉、灭菌器、接种器和去盖机的操作都是由附加在每个机器上的开关控制,蒸气温度、压力和灭菌控制时间由感应器感应,感应信号在局部处理器上转变为A/D信号,并由PC处理器解信号,然后通过局域网(41)输入到中央控制台(5)。
能够感受温度,湿度,照明,能够表明通气状况的CO2浓度的感应器束,被安装到培养室和生长室的多处,这些感应器分别连接到冷却器/加热器、湿度调节器、照明装置和通风装置上,使得系统能够被自动控制,控制室和生长室的温度能够维持均一,因此可以得到高质量和高产量的蘑菇。
在特种添加剂的生产系统(3)中,混合肥料中的诸如乙烯薄膜,塑料,非铁性金属等杂物由杂物分离器如振荡器或旋转筛等消除,然后将其粉碎成均一大小制成特种添加剂。收获蘑菇后的剩余混合肥料的量为手动输入,混合肥料中的水含量由感应器输入,然后干燥剂的输入时间/量根据产生的特种添加剂的水含量控制,在特定时间后将干燥的特种添加剂舍去。
特种添加剂生产系统的所有操作都是由装备在系统中的开关控制,但输入的食品垃圾的量、水含量、输入量/小时以及特种添加剂的质量等是由感应器感应,然后感应信号被局部处理器转化为A/D信号,由PC处理器编码信号,然后通过局域网(41)输入到中央控制台(5)中。
对于蘑菇的生产控制,将条形码附着在用于转移蘑菇培养瓶的篮子上,使得在蘑菇培育过程中每一个篮子都能够被追踪,条形码能够被装备在培养装置入口处(20)和培育装置的入口和出口处(21)的条形码识别机(17,22,23)读取。
为执行数字化自动监视和控制系统,所有的信号由感应器所感应的信号都由局部处理器转化为A/D信号,由PC处理器(42)编码信号,然后通过局域网(41)输入到中央控制台(5)中。
如图5所示,中央控制台(5)从感受器接受输入,分析并加工信号,监视或自动控制系统,自动化控制输出是由中央控制台(5)的执行机构(actuator)经由局域网(41)传输。
如图6所示,中央控制台(5)的输入是由键盘(50)、触摸屏(52)或鼠标(51)控制,主要功能为系统的自动化控制,紧急情况下或不正常运转时,当信号超过预先设定值时,用警报声音和LED来监视,在紧急情况下或不正常运转时,给操作人员或工厂主管打电话,通过互联网远程监控工厂状态,并通过在PC上显示数字形式的控制变量和图象。
这些系统的自动化数字监视和控制是由中央控制台完成,其具有能够处理大量食品垃圾的优点,能够改善蘑菇和特种添加剂的质量和产量。
图2为在不同盐浓度下培养的平菇DH-1012和平菇Heukpyung的菌丝情况。
图3为食品垃圾预处理系统的示意图。
图4为收获蘑菇后用剩余混合肥料生产特种添加剂的示意图。
图5为数字自动化监视和控制系统的结构示意图,显示了根据本发明数字化自动化监视和控制整个工艺系统的图示。
图6为根据本发明实施数字化自动化监视和控制系统的中央控制台的设计概念。
实施本发明的最佳模式下文中,结合附图对本发明的优选实施例进行了详细的描述。
对于菌丝生长温度,首先在适合于蚝蘑生长的温度范围10到35℃中以每隔5℃为一梯度变化,在PDA混合肥料中培养菌丝。而且,在最好的温度范围中每隔1℃变化试验菌丝生长温度。在实际生长过程中,以同样的方法测试最佳的生长温度和湿度。
接下来,为了测试盐的耐受特性,在盐浓度0%到3%的范围内以0.5%为梯度在PDA混合肥料中培养菌丝,第12号平菇菌丝在盐浓度升高时其生长所受影响较小,其被选定并命名为平菇-12。
在无菌条件下,平菇-12的单孢子用常规的单孢子分离方法进行分离,得到76个菌株并编号为1到76号。然后突变株1到76号用紫外辐射诱导的方法进行诱变,具有繁殖力的第38号菌株被作为营养缺陷型菌株,并命名为平菇-38。
此外,从在韩国被推荐培育的蚝蘑平菇Nonggi2-1中分离高质量的单孢子。从中得到82个菌株并编号为1到82号,用紫外辐射诱导的方法进行诱变,具有繁殖力的第16号菌株被作为营养缺陷型菌株,并命名为平菇-16。
一种蚝蘑为四倍体并且雌雄异体,它的孢子台的孢子数目为4,而且它具有2个不相容因子。一个孢子具有一个核和一个夹形连接。因此,蚝蘑品种具有4个杂交型,由于杂交时为双核,两个营养缺陷型菌株具有互补性。用这些性质选择的平菇-38和平菇-16进行单孢子杂交,具有盐耐受能力和高质量的体细胞杂合体菌株蚝蘑平菇DH-1012产生。
对于菌丝生长温度,首先在适合于蚝蘑属生长的一般温度范围10到35℃中以每隔5℃为一梯度变化。然后,在蚝磨属生长的最佳温度范围内以1℃的变化进行试验找出最佳菌丝生长温度。以同样的方法测试得到的最佳生长温度和湿度作为实际生长条件。
为测试最重要的耐盐特性,将平菇DH-1012和农村发展管理局(Rural of Development Administration)办公室推荐的平菇Heukpyung相比较,后者因其高质量被培育在韩国的多数农场中。如图2所示,平菇Heukpyung在含盐的混合肥料中生长得不好,但是平菇DH-1012在由韩国的食品垃圾制成的含盐2%的混合肥料中生长得很好,其能够生长的混合肥料的最大盐浓度为3%。
而且,对适合于培养平菇DH-1012的混合肥料进行试验。总体上说,可食用的蘑菇能够生长在一般常用的装有如稻草、锯末和棉花混合肥料的培育架,培育盒及培育瓶中。
本发明还在上述条件下,对食品垃圾处理的混合肥料进行了试验,最适合于使用瓶式培养。
如下文所述培养在瓶中的平菇DH-1012的形状类似于通常的可食用蘑菇。菌盖为灰白色半伞状,蘑菇具有看起来如同纺锤的纺锤形状,菌盖很小,茎干很厚,质量很好。在850cc的培养瓶中能够收集约120克,每株蘑菇约重15克。需要经常通气但菌丝的活性很好,适合于菌丝生长的温度为20到23℃。蘑菇培育的温度为8到18℃,优选为8到12℃的较低温度。第一次生长的时间需要约45天。
平菇DH-1012培养和子实体形成特征在三年中检测了20多次,结果表明遗传特性非常稳定,而且它仍然能够培育。
表1为平菇DH-1012和农村发展管理局办公室推荐的平菇Heukpyung相比较的结果。
表1
实施例3蚝蘑营养分析表2所示为在20%稻草麸皮和80%锯末组成的纤维素混合肥料以及在包含67%食品垃圾和33%锯末的食品垃圾混合肥料中培养蚝蘑的组分比较。在纤维素混合肥料和食品垃圾混合肥料中培育的蚝蘑具有相似营养组分,但在食品垃圾中培育的蚝蘑具有更丰富的免疫和抑癌的功能成分象维生素,如维生素A和C、麦角固醇、亚油酸。
表2
实施例4特种生物饲料添加剂化学分析在包含67%食品垃圾和33%锯末的食品垃圾混合肥料中培育蚝蘑,收获蘑菇后,食品垃圾混合肥料被干燥到13%的水含量,并被用作特种添加剂作为特种生物饲料和有机肥料。如图3所示,混合肥料中存在大量的免疫和抑癌功能性物质如维生素A,D,β-葡聚糖,麦角固醇,亚油酸等。
表3
实施例5有机肥料添加剂的生化分析在包含有67%的食品垃圾和33%的锯末的食品垃圾混合肥料中培育蚝蘑,收获蘑菇后,食品垃圾混合肥料被干燥到13%的水含量,并被用作有机肥料和有机肥料添加剂。在表3中的同样样本被用于如表3&4中所示的有机肥料添加剂的生化分析,混合肥料中存在大量的免疫和抑癌功能性物质如N,P,K和有机物质。混合肥料的pH和电导性适合于用作有机肥料。
表4
实施例6有机肥料政府控制标准比较分析表5为将食品垃圾的蚝蘑混合肥料与政府控制标准比较的结果来验证本发明的有机肥料是否适合于作为有机肥料。如图5所示,除了盐含量外,食品垃圾混合肥料满足所有的控制标准。至于盐含量,其为.149%,其大于控制标准的1%,但本发明的有机肥料添加剂是和其它有机肥料混合作为特种有机肥料,因此盐含量是可以调节的。
表5
CN比碳/氮比根据本发明新型菌株平菇DH-1012具有盐耐受的特性,并能够生产高质量的蘑菇。
此外,如果包括新型菌株平菇DH-1012在内的盐耐受性蘑菇被使用,有利于环境的食品垃圾处理方法能够实施并不会造成二次环境污染,同时会保持自然生态系统的可持续发展。
此外,根据本发明利用耐盐性蘑菇菌株来处理食品垃圾的方法和对之进行预处理的系统能够以较低的代价和利于环境的处理来达到对食品垃圾进行处理目的。特别的,蘑菇可以被收获,收获蘑菇后剩余的混合肥料中的蘑菇菌丝能够分解混合物中的任何成分以及杂物如牙签,木筷子和纸。蘑菇菌丝在混合物中伸展产生了用作特种生物饲料的特种添加剂和具有高吸收率的富含丰富有机与无机物质的有机肥料和肥料。因此根据本发明,可以用收获蘑菇后剩余的混合肥料制成的特种生物饲料和有机肥料以及所培育的蘑菇来实现增强的经济效果。农村发展管理局办公室认为蘑菇是在韩国每单位面积上利润最丰厚的农业产品。
本发明提供了自动化设备和一种数字化自动监视和控制系统,其能够处理大量的食品垃圾和实现自动化控制蘑菇培育以及用作生物饲料和有机肥料及肥料的特种添加剂的概念,因此本发明有助于通过改善特种生物饲料和有机肥料以及培育蘑菇的质量和产量来将食品垃圾作为一种高利润的经济资源进行循环使用。
已经对本发明进行了详细描述。但是,尽管表明发明中的实施例为优选的,但应理解的是上面的详细描述和作为优选实施方面的实施例仅为描述的方式,因为在本发明的精神及领域内的不同改变和修饰对于本领域的技术人员都是显而易见的。
本发明涉及一种新型的耐盐性蚝蘑菌种平菇(Pleurotus ostreatus)DH-1012;一种生产这种新型平菇DH-1012菌种的方法;一种用耐盐性蚝蘑菌种,特别是平菇DH-1012进行食品垃圾处理的方法,包括食品垃圾预处理的步骤、蘑菇培养、和特种生物饲料和有机肥料及肥料生产步骤;根据该方法培养的蘑菇;以及根据该方法生产的特种生物饲料和有机肥料,和肥料。本发明还涉及用耐盐性蘑菇菌种处理食品垃圾的系统,包括食品垃圾预处理系统,蘑菇培养,和特种生物饲料和有机肥料及肥料生产系统;一种通过该系统培养的蘑菇;和根据该方法生产的特种生物饲料和有机肥料,和肥料。
食品垃圾处理的方法和系统制作方法
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