專利名稱：一種微生物肥料菌種發(fā)酵用的膜過(guò)濾裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物肥料制造領(lǐng)域，具體涉及微生物肥料菌種發(fā)酵用過(guò)濾裝置及其在微生物肥料生產(chǎn)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
肥料在我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，雖然我國(guó)的化肥產(chǎn)量已達(dá)到1.4億噸的年生產(chǎn)能力，但還是不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。微生物肥料作為肥料家族的一員，具有調(diào)控作物生產(chǎn)、提高農(nóng)作物品質(zhì)、增強(qiáng)作物防病抗病能力、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在綠色食品等生產(chǎn)方面有著其它肥料不可替代的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年我國(guó)微生物肥料的年產(chǎn)量為150萬(wàn)噸，占商品肥料使用量的1％左右；據(jù)專家分析到2010年，微生物肥料將占有10～20％的份額，即年需求量在1400～2800萬(wàn)噸左右。21世紀(jì)良好的“綠色營(yíng)銷”市場(chǎng)前景會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)微生物肥料的研究開(kāi)發(fā)向商品化目標(biāo)前進(jìn)。隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，微生物肥料的市場(chǎng)需求量會(huì)愈來(lái)愈大。
在微生物肥料生產(chǎn)中，首先是優(yōu)良生產(chǎn)菌種的斜面活化，活化好的菌種通過(guò)三角瓶擴(kuò)大培養(yǎng)，達(dá)到生產(chǎn)要求后轉(zhuǎn)入種子罐進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，達(dá)到要求后再轉(zhuǎn)接到發(fā)酵罐中進(jìn)行培養(yǎng)。整個(gè)過(guò)程中必須嚴(yán)格按照無(wú)菌的要求來(lái)操作，溫度、溶氧、壓力和風(fēng)量等的調(diào)節(jié)也將嚴(yán)格控制。發(fā)酵罐中的發(fā)酵液達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)后，即可和滅菌的吸附載體混合，通過(guò)濃縮或干燥，完成微生物肥料菌劑的生產(chǎn)。在菌種發(fā)酵的過(guò)程中，壓縮空氣與蒸汽的過(guò)濾非常關(guān)鍵，采用何種過(guò)濾技術(shù)至關(guān)重要。
過(guò)濾技術(shù)是近百年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展而逐步形成的一門綜合技術(shù)，它是指應(yīng)用凈化設(shè)備控制粉塵微?；蚓w的污染或通過(guò)循環(huán)過(guò)濾將流體中的懸浮顆粒物攔截。過(guò)濾技術(shù)廣泛地應(yīng)用于室內(nèi)、外空氣質(zhì)量品質(zhì)的控制。此外，在空調(diào)的新風(fēng)過(guò)濾、循環(huán)空氣的處理及利用方面以及環(huán)境保護(hù)、機(jī)械、電力、煤炭、陶瓷、化工、醫(yī)藥、輕工、化肥、農(nóng)藥、糧食加工、港口運(yùn)輸、交通筑路等行業(yè)。傳統(tǒng)的過(guò)濾技術(shù)，濾料表面無(wú)薄膜，固體顆粒先穿透濾材的空隙，不能穿透者堵住空隙，直到堆積成一定的厚度后才能有效地過(guò)濾。隨著時(shí)間推移，系統(tǒng)阻力增大，流速下降，能耗增加效果差，另外有的則占地面積大，操作、維護(hù)復(fù)雜。
過(guò)濾設(shè)備內(nèi)芯是可將分散于彌散的流體中的固體顆料分離出來(lái)的多孔材料，決定著過(guò)濾過(guò)程的效果和效益，它的發(fā)展決定著過(guò)濾技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)過(guò)濾器選用棉花，活性炭，超細(xì)纖維紙做內(nèi)芯，通常采取增加總過(guò)濾器棉花活性炭的厚度及終端過(guò)濾器濾材的層數(shù)，但這大大增加了空氣系統(tǒng)阻力，過(guò)濾效率低，操作復(fù)雜，能耗費(fèi)用上升，成本越來(lái)越高，影響了經(jīng)濟(jì)效益。玻璃纖維也是一種傳統(tǒng)的過(guò)濾材料，但是該過(guò)濾材料具有密度大，耐堿性差，脆性，排氣、空氣阻力大，并且對(duì)皮膚有刺激性等缺點(diǎn)。其他傳統(tǒng)的濾材，如濾紙、棉布?xì)忠约吧鞍?芯)等皆是不規(guī)則交錯(cuò)堆置的多孔體?？椎呐帕袠O不整齊，也無(wú)所渭孔徑大小，過(guò)濾時(shí)液體中的顆粒在濾層的彎曲孔道中填置，難免有少量大顆粒物質(zhì)進(jìn)入濾液，特別在有壓力波動(dòng)的情況下更是如此；且相比于膜式過(guò)濾器孔隙率較低，對(duì)介質(zhì)的阻力較大，過(guò)濾速度慢，因而一般不適用于精過(guò)濾或終過(guò)濾。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)微生物肥料制造過(guò)程中過(guò)濾技術(shù)所存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種膜過(guò)濾技術(shù)。該技術(shù)所用的過(guò)濾裝置包括3個(gè)一組的過(guò)濾器，分別為蒸汽預(yù)過(guò)濾器、空氣預(yù)過(guò)濾器和精過(guò)濾器，它們與發(fā)酵罐的連接如圖1所示。蒸汽預(yù)過(guò)濾器1和空氣預(yù)過(guò)濾器2的輸入端分別與蒸汽管道7和壓縮空氣管道6連接，輸出端合并接入精過(guò)濾器3，精過(guò)濾器3與發(fā)酵罐4連接，各個(gè)過(guò)濾器均有閥門5控制。
膜過(guò)濾技術(shù)概述膜過(guò)濾技術(shù)是近70年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，是液流和氣流在壓力的作用下經(jīng)膜表面進(jìn)行組分的分離，可從大到淀粉顆粒和細(xì)菌，小到離子這一范圍中選擇性地分離出所需要的物質(zhì)。(劉延琳。膜過(guò)濾技術(shù)在釀酒水處理中的應(yīng)用，釀酒科技，1998年第6期)。常用的膜過(guò)濾技術(shù)有微濾(MF)，超濾(CF)，納濾(NF)以及反滲透(RO)。膜過(guò)濾技術(shù)去除微生物的機(jī)理主要是通過(guò)以下兩種作用——機(jī)械篩分作用和吸附截留作用。在機(jī)械篩分截留中，多孔介質(zhì)在微生物顆粒滲透時(shí)作為一層篩網(wǎng)，使比膜孔徑大或與其相當(dāng)?shù)奈⑸镱w粒被截留在膜表面，同時(shí)在膜表面形成濾餅并隨著過(guò)濾的進(jìn)行而逐漸加厚。因而機(jī)械篩分作用主要發(fā)生在膜表面，且與膜的孔徑密切相關(guān)。許多尺寸較大的微生物(大多數(shù)細(xì)菌、原生動(dòng)物胞囊，寄生蟲(chóng)卵等)都主要通過(guò)這種作用去除的。例如，大腸桿菌就主要是以這種機(jī)械篩分作用形成濾餅去除的。另一種吸附截留作用涉及到進(jìn)入穿過(guò)膜表面和在膜內(nèi)部基質(zhì)中吸附沉積兩個(gè)過(guò)程。當(dāng)微生物顆粒穿過(guò)膜表面進(jìn)入膜內(nèi)部時(shí)，由于物理化學(xué)性能和靜電引力的影響會(huì)使它們沉積在膜孔側(cè)壁或膜內(nèi)部基質(zhì)上但不形成濾餅。因而這種截留作用主要發(fā)生在膜內(nèi)部，并受到微生物顆粒物理化學(xué)性能，膜孔徑與微生物體大小的比率以及膜材料性質(zhì)和組成的影響[3]，許多尺寸較小的微生物(大部分病毒)都主要是通過(guò)這種作用去除的。例如，脊髓灰質(zhì)炎病毒就主要是以這種吸附截留作用去除的。微生物體被膜表面或膜內(nèi)部吸附的作用力包括靜電引力，疏水作用，離子作用力和氫鍵作用力。其中離子作用力和氫鍵作用力在吸作用力[2]附過(guò)程中并不是很重要，而靜電引力和疏水作用是微生物體被吸附的主要。膜過(guò)濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(1)一般不發(fā)生相變，能耗低(2)分離效率高，效果好(3)通常在室溫下工作，操作、維護(hù)簡(jiǎn)便，可靠性高(4)設(shè)備的體積較小，占地面積少。(金奇庭，周安寧。膜過(guò)濾技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用研究新進(jìn)展，工業(yè)水處理，2002年5月，22卷第5期)。目前這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有在微生物肥料生產(chǎn)中使用。
上述精過(guò)濾器內(nèi)芯材料優(yōu)選聚四氟乙烯，預(yù)過(guò)濾器內(nèi)芯材料優(yōu)選聚丙烯。聚四氟乙烯薄膜濾料是一種多孔、光滑、憎水的聚四氟乙烯過(guò)濾膜與不同基材復(fù)合而成的有多種類型的過(guò)濾材料。聚四氟乙烯薄膜化學(xué)穩(wěn)定、質(zhì)體強(qiáng)韌、孔徑小、空隙率高，耐酸堿、不老化、摩擦系數(shù)低，有不粘性和較寬的使用溫度范圍(-180℃-260℃)。聚四氟乙烯薄膜顆粒無(wú)法透入，顆粒無(wú)論大小都聚集在表面，而表面具有光滑，憎水和化學(xué)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，污物容易清除，因此可以實(shí)現(xiàn)表面過(guò)濾。另外，聚四氟乙烯做內(nèi)芯的過(guò)濾器減小了空氣阻力，提高過(guò)濾效率，延長(zhǎng)使用壽命，降低成本，操作簡(jiǎn)單。
聚丙烯內(nèi)芯則具有過(guò)濾精度高，強(qiáng)度大，阻力小，流量大，濾層容污量大，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1膜過(guò)濾裝置連接圖1蒸汽預(yù)過(guò)濾器 2空氣預(yù)過(guò)濾器 3精過(guò)濾器 4發(fā)酵罐5閥門 6壓縮空氣管道 7蒸汽管道
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1膜過(guò)濾技術(shù)在微生物多抗菌肥生產(chǎn)中的應(yīng)用選用以下4種菌種A、膠凍樣芽孢桿菌(gacillus mucilaginosus Krasilnikov)中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)農(nóng)業(yè)微生物中心，菌種編號(hào)ACCC10091；B、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis(Weigmann)Chaester)中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)農(nóng)業(yè)微生物中心菌種編號(hào)ACCC10613；C、涇陽(yáng)鏈霉菌(Streptomyces jingyangensis Tao et al.)；中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)農(nóng)業(yè)微生物中心，菌種編號(hào)ACCC30409；D、木霉(Trichoderma sp。)中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)農(nóng)業(yè)微生物中心，菌種編號(hào)ACCC40127。上述4個(gè)菌種公眾可按菌種編號(hào)向中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)農(nóng)業(yè)微生物中心購(gòu)買。
1)膠凍樣芽孢桿菌發(fā)酵A、培養(yǎng)基蔗糖10g；K2HPO40.5g；MgSO47H2O0.2g；酵母膏0.4g；CaCO31g；FeCl30.005g；固體培養(yǎng)時(shí)另加瓊脂15-20g。
B)培養(yǎng)發(fā)酵過(guò)程斜面培養(yǎng)28℃±2℃培養(yǎng)36-48小時(shí)。
三角瓶液體搖床培養(yǎng)28℃±2℃，培養(yǎng)36-48小時(shí)，200轉(zhuǎn)/分鐘；一級(jí)發(fā)酵罐發(fā)酵28℃±2℃，培養(yǎng)36-48小時(shí)，通氣量在0.1-1之間(每分鐘通氣量與發(fā)酵液的體積比)。
二級(jí)發(fā)酵罐發(fā)酵28℃±2℃，培養(yǎng)36-48小時(shí)，通氣量在0.1-1之間(每分鐘通氣量與發(fā)酵液的體積比)。
三級(jí)發(fā)酵罐28℃±2℃，培養(yǎng)48小時(shí)左右，通氣量在0.1-1之間(每分鐘通氣量與發(fā)酵液的體積比)。
所得菌液以下稱菌液1。
2)芽孢桿菌發(fā)酵A)培養(yǎng)基g/1000ml蒸餾水 pH7.0蛋白胨5g；NaCl5g牛肉膏3g固體培養(yǎng)時(shí)另加瓊脂15-20g(固體培養(yǎng)加)B)培養(yǎng)發(fā)酵過(guò)程斜面培養(yǎng)28℃±2℃，培養(yǎng)36-48小時(shí)。
三角瓶液體搖床培養(yǎng)28℃±2℃，培養(yǎng)36-48小時(shí)，200轉(zhuǎn)/分鐘。
一級(jí)發(fā)酵罐發(fā)酵28℃±2℃，培養(yǎng)36-48小時(shí)，通氣量在0.1-1之間(每分鐘通氣量與發(fā)酵液的體積比)。
二級(jí)發(fā)酵罐發(fā)酵28℃+2℃，培養(yǎng)36-48小時(shí)，通氣量在0.1-1之間(每分鐘通氣量與發(fā)酵液的體積比)。
三級(jí)發(fā)酵罐8℃±2℃，培養(yǎng)48小時(shí)左右，通氣量在0.1-1之間(每分鐘通氣量與發(fā)酵液的體積比)所得菌液以下稱菌液2。
3)涇陽(yáng)鏈霉菌發(fā)酵A)培養(yǎng)基g/1000ml蒸餾水pH7.2-7.4KNO31g；NaCl0.5g；MgSO47H2O0.5g；K2HPO40.5g；FeSO47H2O0.01g；可溶性淀粉20g；瓊脂20g。
B)培養(yǎng)發(fā)酵過(guò)程斜面培養(yǎng)22℃±2℃。
三角瓶固體培養(yǎng)22℃±2℃。
固體發(fā)酵培養(yǎng)22℃±2℃)。
所得培養(yǎng)物以下稱菌劑3。
4)木霉發(fā)酵A)培養(yǎng)基g/1000ml蒸餾水去皮馬鈴薯200g切小塊，加水1000ml煮沸30分鐘，濾去馬鈴薯塊，將濾液補(bǔ)足1000ml，加葡萄糖20g，瓊脂15g。
B)培養(yǎng)發(fā)酵過(guò)程斜面培養(yǎng)22℃±2℃。
三角瓶固體培養(yǎng)22℃±2℃。
固體發(fā)酵培養(yǎng)22℃±2℃。
所得培養(yǎng)物以下稱菌劑4。
5)菌劑復(fù)配將菌液1，菌液2，菌劑3，菌劑4按3.53.51.51.5組合在一起。
6)菌液的載體吸附將實(shí)5)所得菌液與載體充分混合，包裝，出成品。
實(shí)施例1所用到的發(fā)酵罐均為機(jī)械攪拌發(fā)酵罐。所采用的過(guò)濾裝置包括蒸汽預(yù)過(guò)濾器、空氣預(yù)過(guò)濾器和空氣精過(guò)濾器。蒸汽預(yù)過(guò)濾器和空氣預(yù)過(guò)濾器的型號(hào)為GS-B2型，空氣精過(guò)濾器的型號(hào)為GS-NB型，都是由上海過(guò)濾器廠生產(chǎn)。
實(shí)施例2實(shí)施例1所得到的生物多抗菌肥在棉花上的應(yīng)用枯黃萎病原真菌是兩種藉土壤、種子和植物殘?bào)w迅速傳播的土傳性真菌，一旦侵染流行后就能造成棉花大幅減產(chǎn)及皮棉品質(zhì)降低，是對(duì)我國(guó)棉花生產(chǎn)危害最嚴(yán)重的兩種病害。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所進(jìn)行了生物多抗菌肥在棉花防病增產(chǎn)方面的盆栽和田間小區(qū)試驗(yàn)。
盆栽棉種采用“鄂抗三號(hào)”，土壤為黃棕壤土，肥料為生物多抗菌肥，棉枯萎病原菌為尖鐮孢萎蔫?；驼婢?Fusarium oxysporum f.sp.vasinfecfum以下簡(jiǎn)稱F.o)，棉花黃萎病原菌為大麗花輪枝菌(Verficillium dahliac以下簡(jiǎn)稱V.d)。6個(gè)處理，重復(fù)5次，即不接種對(duì)照(CK1)，每盆加2克滅菌處理的菌肥拌種F.o拌種，為枯萎病害對(duì)照(CK2)；V.d拌種，為黃萎病害對(duì)照(CK3)F.o+菌肥拌種；V.d+菌肥拌種F.o+V.d+菌肥拌種。播種14天計(jì)出苗率后每盆定苗4棵，35天取樣后每盆定苗2株，45天取樣后每盆留1株。小區(qū)在湖北省老河口棉區(qū)(“鄂棉18”)進(jìn)行了田間小區(qū)試驗(yàn)，土壤類型為黃棕壤。試驗(yàn)設(shè)兩個(gè)處理(1)CK為不施生物多抗菌肥，(2)處理為用生物多抗菌肥按500克/畝拌種，同時(shí)，按肥/土比1/1000比例混勻制成營(yíng)養(yǎng)缽，育苗后移栽。采用三次重復(fù)、隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積40m2。試驗(yàn)各小區(qū)按每畝施棉花專用肥100公斤施肥，處理區(qū)按每畝4公斤生物多抗菌肥隨底肥施用，追施鈴肥(尿素)0.25Kg/40m2，其它田間管理一致。結(jié)果如表1-3。
表1生物多抗茵肥對(duì)棉花生長(zhǎng)和致病的影響

表2生物多抗菌肥對(duì)棉花成苗素質(zhì)的影響

表3生物多抗菌肥對(duì)棉花產(chǎn)量和病害的影響

上述結(jié)果表明生物多抗菌肥不僅能防治病害，而且還能促進(jìn)棉籽發(fā)芽、促進(jìn)生長(zhǎng)，不論是在枯萎病或黃萎病單一發(fā)病區(qū)，還是在枯黃萎病混發(fā)區(qū)都是一種很好的生物防治方法，在無(wú)病區(qū)使用也有增加產(chǎn)量和收益的效果。
權(quán)利要求
1.一種微生物肥料菌種發(fā)酵用的過(guò)濾裝置，其特征在于含有蒸汽預(yù)過(guò)濾器(1)、空氣預(yù)過(guò)濾器(2)、精過(guò)濾器(3)；蒸汽預(yù)過(guò)濾器(1)和空氣預(yù)過(guò)濾器(2)輸入端分別與與蒸汽管道7和壓縮空氣管道6連接，輸出端合并接入精過(guò)濾器(3)，精過(guò)濾器(3)輸出端與發(fā)酵罐(4)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾裝置，其特征在于所述蒸汽預(yù)過(guò)濾器(1)和空氣預(yù)過(guò)濾器(2)中的內(nèi)芯由聚丙烯組成，精過(guò)濾器(3)中的內(nèi)芯由聚四氟乙烯組成。
3.一種微生物肥料生產(chǎn)方法，包括菌種斜面活化，三角瓶培養(yǎng)，發(fā)酵罐發(fā)酵，載體吸附，其特征是發(fā)酵罐發(fā)酵時(shí)所用的發(fā)酵罐與權(quán)利要求1或2中的過(guò)濾裝置連接。
4.如權(quán)利要求3所述的微生物肥料生產(chǎn)方法，其特征是所使用的菌種為膠凍樣芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、涇陽(yáng)鏈霉菌和木霉的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在微生物肥料菌種發(fā)酵過(guò)程中使用的膜過(guò)濾裝置及其在微生物肥料生產(chǎn)中的應(yīng)用。該過(guò)濾裝置包括蒸汽預(yù)過(guò)濾器(1)、空氣預(yù)過(guò)濾器(2)、精過(guò)濾器(3)。其中，蒸汽預(yù)過(guò)濾器(1)和空氣預(yù)過(guò)濾器(2)中的內(nèi)芯由聚丙烯組成，精過(guò)濾器(3)中的內(nèi)芯由聚四氟乙烯組成。該過(guò)濾裝置減小了空氣阻力，提高過(guò)濾效率，操作簡(jiǎn)單，降低成本，使用本發(fā)明的過(guò)濾裝置生產(chǎn)的微生物多抗肥生物多抗菌肥有效地防治病害，促進(jìn)棉籽發(fā)芽、促進(jìn)生長(zhǎng)，從而提高了棉花的產(chǎn)量。
文檔編號(hào)C12M1/12GK1546640SQ20031011721
公開(kāi)日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者劉小秧 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所