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一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备 生物质能的系统

阅读：451发布：2023-03-03

专利汇可以提供一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明具体公开了一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统，包括收集池、好氧池、水解改性池、检测模块、变性池和成品制备池；所述动物粪渣的处理流向依次为收集池、好氧池、水解改性池、变性池和成品制备池；所述检测模块设置与水解改性池同步；两池之间均设置有提升机构或者抽水机，两池之间通过输送带或者输送管连接。本发明通过对养猪场的粪便及饲料残渣进行收集处理，依次通过好氧池、水解改性池和变性池，收集了粪便和残渣中大部分蛋白质和蛋白胶，实现吧猪场粪渣的含水率降到30％左右，为后续加工成生物质能资源或者有机肥提供了便利的条件，降低了后续的加工成本。，下面是一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统，其特征在于，包括收集池、好氧池、水解改性池、检测模块、变性池和成品制备池；所述动物粪渣的处理流向依次为收集池、好氧池、水解改性池、变性池和成品制备池；所述检测模块设置与水解改性池同步；两池之间均设置有提升机构或者抽水机，两池之间通过输送带或者输送管连接。
2.一种利用权利要求1所述的系统提取蛋白胶并制备生物质能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将养殖场产生的猪粪渣经管网，导入收集池，按日处理量的5～20％的比例加入含水率40～60％的活性污泥，搅拌3～16h后；
S2.导入好氧池，搅拌和间歇曝气1～7d，达到培育、繁殖和富集微生物的目的，得泥水混合物；
S3.导入水解改性池，按泥水混合物与改性消化酶质量比为100：1～5的比例加入改性消化酶，辅以搅拌，在25～30℃、pH值6.5～8的条件下，保持1～3h；水解改性的同时进行检测；
S4.导入变性池，比重小的蛋白质溶液，上浮在表面，在温度保持35～50℃、按20～50圈/min的速度搅拌40～100min的条件作用下，蛋白质形成不可逆的变性凝结；启动自动刮浆机，从变性池上部三分之一处导出上层浆液，进入蛋白胶收集池，静置后，得含水率83～
88％的蛋白胶，用桶装密闭；粪渣中仍含有少许蛋白胶，对水解液进行脱水至含水率30％，得干粪渣。
3.根据权利要求2所述的从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统，其特征在于，所述两池之间通过输送带或者输送管连接均设置有温度传感器，所述两池之间通过输送带或者输送管连接均设置有流量计和电磁阀开关。
4.根据权利要求3所述的从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统，其特征在于，所述检测模块包括浊度检测传感器、pH值检测传感器；还包括蛋白质或氨基酸含量检测传感器或者生物芯片；还包括微生物菌体含量检测传感器或者生物芯片。
5.根据权利要求4所述的从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统，其特征在于，所述氨基酸含量检测传感器包括载样室-50，过氧化氢电极-51，酶膜-52，进样孔-53，清洗孔-54，进风孔-55，流量计-56，电磁阀开关-57，小型鼓风机-58，废液排放孔-59；所述载样室内设置有过氧化氢电极，载样室侧面安装有赖氨酸氧化酶酶膜；所述载样室上方设置有进样孔和清洗孔，下方设置有废液排放孔和进风孔；所述传感器与传感器检测仪电联接；
所述赖氨酸氧化酶酶膜的载体选自尼龙膜、混合纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚碳酸酯膜、PVDF膜、鸡蛋壳膜和动物肠道膜；所述赖氨酸氧化酶酶膜经过纳米碳管和纳米银颗粒修饰；
所述进样孔还与电磁阀开关和流量计相连接；所述清洗孔为雾化喷嘴，可以全方位清洗电极。

说明书全文

一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及养殖业资源重复利用技术领域，具体地，涉及一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统。

背景技术

[0002] 我国是经济大国，养殖业也是规模庞大，但是有些地方的养殖业还处在初级阶段，即养殖方式较为粗放，带来了严重的环境污染问题。据报道，我国80％的养猪场的粪污处理工程不完善或者不运行，有的连简单的固液分离机都没有，养殖场产生的尿液、养殖场日常清洗产生的废水和粪便，如果不及时处理或者处理不到位，将会造成严重的土壤污染问题以及地下水生态系统被破坏。快速发展的养殖业，带来的环保问题也不容忽视。

[0003] 动物饲料主要成分包括各种杂粕、豆饼和鱼粉等，这些原料的蛋白质含量高达30-60％，现代养殖大多以饲料饲喂为主，未被食用的剩余饲料随冲洗水清理后进入废水池。饲喂过多高蛋白的饲料，动物体内不存储蛋白质，导致过多的蛋白质虽然被摄入但并未完全消化或者吸收，多于的蛋白质也会随粪便排出体外。为了使企业走可持续发展道路，必须对养殖业的粪便及多于的饲料进行有效的整治，走资源化利用的循环发展方式。

发明内容

[0004] 针对现有技术的上述不足，本发明提供一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统，以解决上述的技术问题。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统，包括收集池、好氧池、水解改性池、检测模块和变性池；所述动物粪渣的处理流向依次为收集池、好氧池、水解改性池、变性池；所述检测模块设置与水解改性池同步；两池之间均设置有提升机构或者抽水机，两池之间通过输送带或者输送管连接。

[0007] 本发明通过对养猪场的粪便及饲料残渣进行收集处理，依次通过好氧池、水解改性池和变性池，收集了粪便和残渣中大部分蛋白质和蛋白胶，实现吧猪场粪渣的含水率降到30％左右，为后续加工成生物质能资源或者有机肥提供了便利的条件，降低了后续的加工成本。附图说明

[0008] 图1是本发明的结构示意图。

[0009] 图2是本发明检测模块中氨基酸含量检测传感器结构示意图。

[0010] 其中：载样室-50，过氧化氢电极-51，酶膜-52，进样孔-53，清洗孔-54，进风孔-55，流量计-56，电磁阀开关-57，小型鼓风机-58，废液排放孔-59。

具体实施方式

[0011] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。

[0012] 一种从动物粪渣中提取蛋白胶并制备生物质能的系统，如图1所示，包括收集池、好氧池、水解改性池、检测模块、变性池和成品制备池；所述动物粪渣的处理流向依次为收集池、好氧池、水解改性池、变性池和成品制备池；所述检测模块设置与水解改性池同步；两池之间均设置有提升机构或者抽水机，两池之间通过输送带或者输送管连接。

[0013] 本发明通过对养猪场的粪便及饲料残渣进行收集处理，依次通过好氧池、水解改性池和变性池，收集了粪便和残渣中大部分蛋白质和蛋白胶，实现吧猪场粪渣的含水率降到30左右，为后续加工成生物质能资源或者有机肥提供了便利的条件，降低了后续的加工成本。

[0014] 作为优选的实施例，以下将介绍一种使用上述系统提取蛋白胶并制备生物质能的方法，包括以下步骤：

[0015] S1.将养殖场产生的猪粪渣经管网，导入收集池，按日处理量的5～20％的比例加入含水率40～60％的活性污泥，搅拌3～16h后；

[0016] S2.导入好氧池，搅拌和间歇曝气1～7d，达到培育、繁殖和富集微生物的目的，得泥水混合物；

[0017] S3.导入水解改性池，按泥水混合物与改性消化酶质量比为100：1～5的比例加入改性消化酶，辅以搅拌，在25～30℃、pH值6.5～8的条件下，保持1～3h；水解改性的同时进行检测；

[0018] S4.导入变性池，比重小的蛋白质溶液，上浮在表面，在温度保持35～50℃、按20～50圈/min的速度搅拌40～100min的条件作用下，蛋白质形成不可逆的变性凝结；启动自动刮浆机，从变性池上部三分之一处导出上层浆液，进入蛋白胶收集池，静置后，得含水率83～88％的蛋白胶，用桶装密闭；粪渣中仍含有少许蛋白胶，对水解液进行脱水至含水率
30％，得干粪渣。

[0019] 本发明的提取蛋白胶并制备生物质能的方法通过添加改性剂，用量较少的改性剂，既可以提高反应速度，缩短处理时间，降低处理成本，生产效率更高。

[0020] 本发明从猪粪渣中提取的蛋白胶，作为一种可溶性强、无毒害的胶粘剂，耐久性、耐水性、粘接强度比其他化工胶好得多，成本低廉，使用方便，能快速、高质量地粘接生物质燃料所需的各种配料。

[0021] 优选地，所述两池之间通过输送带或者输送管连接均设置有温度传感器，所述两池之间通过输送带或者输送管连接均设置有流量计和电磁阀开关。

[0022] 优选地，所述检测模块包括浊度检测传感器、pH值检测传感器；还包括蛋白质或氨基酸含量检测传感器或者生物芯片；还包括微生物菌体含量检测传感器或者生物芯片。

[0023] 本发明可采用常规设备设施，在养殖场内可直接安装使用，操作环境良好，易于掌握操作，能耗低，生产成本低。本发明所需的设备设施，一次性投资少，占地少，工期短。本发明适于养殖行业，也适用于生物质燃料加工厂、生物质锅炉使用单位、生物质发电厂等企业使用。

[0024] 现有的赖氨酸含量检测常用的方法主要包括高效液相色谱法和DBL法，这两种方法比较成熟，检测结果也比较准确。但是，以上两种方法都要对待测样品进行复杂的预处理，需要具备一定的实验技能的实验人员操作。高效液相色谱法还需要使用大型昂贵仪器，实验条件一般单位一般不具备，所以也不适合推广。

[0025] 作为另一个优选的实施例，以下将介绍本发明的检测模块中氨基酸含量检测传感器的具体结构和工作原理。

[0026] 一种赖氨酸含量检测传感器，如图2所示，包括载样室-50，过氧化氢电极-51，酶膜-52，进样孔-53，清洗孔-54，进风孔-55，流量计-56，电磁阀开关-57，小型鼓风机-58，废液排放孔-59，所述载样室内设置有过氧化氢电极，载样室侧面安装有赖氨酸氧化酶酶膜；所述载样室上方设置有进样孔和清洗孔，下方设置有废液排放孔和进风孔；所述传感器与传感器检测仪电联接。

[0027] 所述赖氨酸氧化酶酶膜的载体选自尼龙膜、混合纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚碳酸酯膜、PVDF膜、鸡蛋壳膜和动物肠道膜。

[0028] 所述赖氨酸氧化酶酶膜经过纳米碳管和纳米银颗粒修饰；所述进样孔还与电磁阀开关和流量计相连接；所述清洗孔为雾化喷嘴，可以全方位清洗电极。

[0029] 所述进风孔与小型鼓风机相连接，所述进风孔设置有一密封开关，当传感器进行检测工作时，该密封开关处于关闭状态。

[0030] 所述电极形状设置为T字形，提高电极的表面积，从而提高传感器的灵敏度。

[0031] 以上所述赖氨酸含量检测传感器的工作原理：

[0032] 含有赖氨酸的样品进入载样室后，会进行以下酶反应：

[0033]

[0034] 在一定时间内，赖氨酸的含量与产生H2O2的量呈线性关系，由过氧化氢电极产生相应的电信号，在传感器分析仪的屏幕上以数字显示并自动记录，通过往传感器分析仪输入相应的线性关系公式，屏幕上即可显示赖氨酸的含量。

[0035] 作为优选的实施例，以下将详细介绍赖氨酸氧化酶酶膜的制备过程，包括以下步骤：

[0036] S1.载体处理：本实施例选取硝酸纤维素膜，将商品膜裁剪为长4cm，宽1.5cm的膜片；将膜片浸泡在pH 7.0 0.1mol/L的磷酸缓冲液中活化，室温低速震荡(90rpm)活化8-12h，取出用流动的去离子水冲洗5min，常温晾干，备用。

[0037] S2.纳米吸附剂固定：向准备好的纳米碳管材料中加入氯金酸溶液，超声后加入柠檬酸钠溶液，混匀反应后，离心、洗涤和干燥，得到修饰的纳米碳管载纳米金，将纳米碳管载纳米金与适量的交联剂戊二醛溶液混合，分3次涂布于步骤S1处理过的膜片，厚度控制在0.2um，常温晾干，备用。

[0038] S3.酶液固定：吸取比例为3:1的赖氨酸氧化酶和牛血清蛋白溶液混匀，然后加入三分之一体积的交联剂戊二醛迅速混匀，分3次将混合液涂布于步骤S2处理过的膜片上，涂布后置于4度冰箱静置反应过夜，厚度控制在0.1um。

[0039] S4.残余酶液酶活测定：上述步骤反应结束后，轻轻取出膜片，并将膜片置于一定量的pH 7.0 0.01mol/L的磷酸缓冲液中浸泡，低速震荡(50rpm)洗去未被固定的酶，洗涤时间5min，洗涤后晾干膜片，备用；洗涤后测定洗涤液的酶活，计算被固定的酶量。

[0040] 本方案制备的赖氨酸含量检测传感器，创造性的将纳米碳管和金纳米颗粒同时对氧化酶载体进行修饰，该修饰方案有利于后续的酶固定，可以显著提高固定酶的量；因为纳米碳管的多孔结构和巨大比表面，可以提高酶的吸附能力，延长酶膜的使用寿命。

[0041] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

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