[發(fā)明專利]農(nóng)作物秸稈保質(zhì)儲存的預處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310293810.6
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103361382A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 張書廷;張利亞
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種農(nóng)作物秸稈保質(zhì)儲存的預處理方法，以提高后續(xù)生產(chǎn)沼氣時的利用率，屬于農(nóng)業(yè)固體廢棄物處理與資源化領域。

背景技術(shù)

農(nóng)作物秸稈是最豐富的生物質(zhì)資源，是可再生能源，但目前對秸稈的利用并不合理，除一部分作于飼料、造紙或直接燃燒用于農(nóng)戶炊事外，其余大多被丟棄在田間或就地焚燒，不僅造成資源的浪費，還對大氣環(huán)境造成嚴重污染。利用秸稈生產(chǎn)沼氣是秸稈資源化利用緩解能源短缺問題，并避免秸稈直接燃燒造成環(huán)境污染及能量大量浪費的有效途徑。然而秸稈結(jié)構(gòu)復雜，木質(zhì)素含量高，在正常條件下很難被微生物高效利用。目前利用秸稈產(chǎn)沼氣是直接對其進行厭氧發(fā)酵，存在著處理時間長及秸稈的厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷轉(zhuǎn)化率低等缺點。因此，對秸稈進行適當?shù)念A處理，以提高其利用率是秸稈沼氣化利用的關鍵。

秸稈在自然風干的過程中會發(fā)生木質(zhì)化作用，而且，干秸稈的成分中木質(zhì)素含量高，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，阻止了微生物對纖維素的作用，如將其溶解則會耗費很大的能量，造成運行成本大幅度提高。研究發(fā)現(xiàn)，剛收獲的青秸稈中糖分等營養(yǎng)成分要大大高于風干后的秸稈，但若不加以保存，這些可溶性有機組分就會被微生物消耗或通過植物的生理作用轉(zhuǎn)化為木質(zhì)素，造成后續(xù)處理困難。然而，秸稈的收獲期較短，要想保持其中的糖分及阻止其組織木質(zhì)化，在飼料領域通常采用青貯的方法，以達到保質(zhì)的目的。但是，通常的青貯又難于適應大規(guī)模的集中收割。因此，探索適合于大規(guī)模的后續(xù)秸稈保質(zhì)儲存的方法是秸稈高效發(fā)酵產(chǎn)沼氣的又一關鍵問題。

本發(fā)明通過對果實收獲期的秸稈進行一系列緊湊而及時的預處理，保證了青秸稈中的糖分等營養(yǎng)成分不被微生物利用或被轉(zhuǎn)化為木質(zhì)素，降低了后續(xù)處理的成本，并大大提高了秸稈資源化的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種最大程度保證農(nóng)作物青秸稈中糖分等營養(yǎng)成分的秸稈保質(zhì)儲存技術(shù)，與其他技術(shù)相比具有處理時間短、利用率高、效果穩(wěn)定等優(yōu)點。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種農(nóng)作物秸稈保質(zhì)儲存的預處理方法，按果實收獲要求時期，在收獲果實的同時，或在果實收獲后24小時之內(nèi)，將秸稈破碎到長度10mm以下，進行加熱，達到秸稈的水分降到重量分數(shù)11%以下。

所述加熱是在溫度55℃～80℃加熱，加熱時間為2～10分鐘。

本發(fā)明可以將破碎后的秸稈上加入pH調(diào)節(jié)劑,攪拌后，使秸稈pH能夠降到3.8～4.2，調(diào)節(jié)劑的作用滅活其中有害的微生物。

所述調(diào)節(jié)劑為酸、堿、有機溶劑或氧化劑或所述這些物質(zhì)的混合物。

所述酸調(diào)節(jié)劑，主要包括甲酸、硝酸、鹽酸、乙酸、有機酸或它們當中的兩種或兩種以上的混酸。

所述堿調(diào)節(jié)劑，常用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣和氨水。

所述氧化劑調(diào)節(jié)劑，包括雙氧水、次氯酸鹽或臭氧。

所述有機溶劑為乙醇。

所述加熱方式是采用微波。

加熱過程中加熱一批秸稈所得蒸汽用于加熱后一批秸稈，或被加熱后的秸稈本身的熱量用于加熱下一批秸稈。

具體說明如下：

所述農(nóng)作物秸稈保質(zhì)儲存的預處理方法，按果實收獲要求時期，在收獲果實的同時，或在果實收獲后24小時之內(nèi)，將秸稈破碎到長度10mm以下，并進行加熱。這樣在收獲果實的24小時之內(nèi)破碎且進行加熱，保證了環(huán)境中微生物還未開始利用秸稈中的糖分等營養(yǎng)物質(zhì)，且24小時內(nèi)秸稈自身所含酶也還未使秸稈木質(zhì)化，最大程度地保留了秸稈中的營養(yǎng)物質(zhì)。作為預處理的第一道工序?qū)⒔斩捚扑榈?0mm以下，以便于后續(xù)加熱等處理。

所述將破碎過的秸稈進行的加熱處理，加熱過程是溫度在55℃～80℃，作用時間為2～10分鐘。這樣控制加熱溫度和作用時間，使秸稈中的水分充分蒸發(fā)，以保證酶高溫缺水失活，防止了秸稈的木質(zhì)化，同時保證了營養(yǎng)成分不易被微生物消耗。

所述對破碎過的秸稈進行加熱處理，其特征是在24小時之內(nèi)，使所加熱秸稈的水分降到重量分數(shù)11%以下。這樣快速而及時地將水分降至11%以下，則酶因缺水而失活，從而避免秸稈木質(zhì)化，同時環(huán)境中的微生物也因秸稈所含水分太少而不能利用其糖分等營養(yǎng)物質(zhì)，最大程度地保留了秸稈中的營養(yǎng)物質(zhì)。

所述農(nóng)作物秸稈保質(zhì)儲存的預處理方法，向秸稈加入調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)劑的作用使秸稈pH能夠降到3.8～4.2,滅活其中有害的微生物。