病死猪辅热快速好氧发酵工艺参数优化与装备研制

第35卷第8期农业工程学报Vol.35No.82622019年4月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringApr.2019病死猪辅热快速好氧发酵工艺参数优化与装备研制谭鹤群，聂杰，万鹏，付豪，李鑫安（1.华中农业大学工学院，武汉430070；2.农业农村部长江中下游农业装备重点实验室，武汉430070）摘要：将病死猪、辅料拌合后加入发酵菌种，在50～70℃条件下进行辅热快速好氧发酵处理，可在短时间内将病死猪转化为干颗粒物料。为了优化发酵工艺参数，提高发酵处理质量，该文采用辅热快速好氧发酵试验装置，以猪死胎为原料、麸皮为辅料，选取通风量和温度为试验因素，以产物的总游离氨基酸（freeaminoacid，FAA）质量分数、含水率、粒度分布和pH值作为试验指标，开展了病死猪辅热快速好氧发酵处理试验。发酵温度选取50、60和70℃3个水平，通风量选取8、9和10L/(L·min)3个水平。结果表明，发酵温度60℃、通风量10L/(L·min)时处理效果最佳。在此基础上，设计并试制了一台处理能力为150kg/批的病死猪辅热快速好氧发酵处理设备，并进行了初步试验。设定通风量为10L/(L·min)，发酵温度为60℃，发酵3d后物料中的FAA质量分数为20.74g/kg，含水率为14%左右，pH值为5.4，88.89%能通过4.75mm编织筛，未检出大肠杆菌，平均每处理1kg病死猪的能耗为2.37kW∙h。试验结果表明，试制的装备能在3d内将冰冻状态的病死猪无害化处理转变为干颗粒物料，处理产物能满足后续有机肥生产的要求。关键词：发酵；装备；通风；病死猪；辅热快速好氧发酵；游离氨基酸；无害化处理doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.031中图分类号：S216文献标志码：A文章编号：1002-6819(2019)-08-0262-07谭鹤群，聂杰，万鹏，付豪，李鑫安.病死猪辅热快速好氧发酵工艺参数优化与装备研制[J].农业工程学报，2019，35(8)：262－268.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.031http://www.tcsae.orgTanHequn,NieJie,WanPeng,FuHao,LiXinan.Processparameteroptimizationandequipmentdevelopmentofthermophilicaerobicfermentationofdeadpigs[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2019,35(8):262－268.(inChinesewithEnglishabstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.031http://www.tcsae.org0引言生猪养殖过程中因死胎、疾病、自然灾害等原因，会产生大量病死猪，据统计，2017年中国生猪出栏6.89亿头，在养殖过程中，生猪死亡率为5%～10%[1]。这些病死猪如不进行及时处理或处理不当，会对人和动物造成危害，对环境造成污染，对资源造成浪费。近年来，国内媒体报道过多起由于病死猪处理不当而引起的食品安全和严重环境污染事件[2-4]。目前，生产实际中的病死猪处理方式主要有填埋、焚烧、化制、堆肥等4种方法。填埋法可能会产生大量恶臭气体并导致土壤和地下水受到病原体和尸体分解产物的污染，给人类食品和动物饲料带来卫生风险[5-6]；焚烧法所需的焚烧炉由于造价和能耗较高，往往需要将死亡动物进行集中处理，在运输的过程中可能造成动物疾病的传播和扩散[7]，不完全燃烧所释放的二恶英和呋喃是致癌物，会对人类的生殖、发育和免疫系统产生负面影响[8]。化制法和堆肥法的处理周期往往长达数月，而且处理过程中会产生大量恶臭气体[9-12]，难以满足猪场大量病死猪及时、无害化处理的要求。辅热快速好氧发酵是将畜禽死体和适当的辅料、菌收稿日期：2019-02-26修订日期：2019-03-31基金项目：中央高校自主基本科研业务费专项资金（2662015PY151，2662017JC042）作者简介：谭鹤群，副教授，博士，主要从事农产品加工机械与畜牧机械研究。Email：thq@mail.hzau.edu.cn种置于设有转子的容器中进行好氧生物降解。处理过程中，往容器内通入热空气，一方面提供好氧发酵所需的氧气，另一方面提供维持发酵温度所需的热量。容器内的转子则不断对混合物料进行搅拌，一方面使菌种和病死猪原料、辅料接触更为充分，提高发酵速度，另