一种利用醋糟生产的绿化用基质及其生产工艺 【技术领域】
本发明属于绿化工程用土及其制造方法，特别是一种利用醋糟生产的绿化用基质及其生产工艺。
背景技术
醋糟是酿醋的主要伴生副产品，约占制醋原料的70-80％。它由经制醋发酵过的稻粒外壳和少量麸皮、米酒渣组成，但它含有粗蛋白6％～10％，粗脂肪2％～5％，无氮浸出物20％～30％，粗灰分13％～17％，钙0.25％～0.45％，磷0.16％～0.37％，营养丰富；然而它又是纤维含量多达99％以上，pH4.5-5.5的酸度极高的难以处理的有机废弃物。由于其数量大、纤维含量多、酸度极高，容易造成环境污染，成为制醋行业难以处理的一大难题。
文献1为中国专利号ZL200910075700.6、名称《一种以粉煤灰和醋糟为主要原料的基质及基质化方法》的专利案，其基质特征是体积百分比25-50％的粉煤灰，50-75％的醋糟为主要原料，还添加1-5的含磷肥料、0-3的含钾肥料；1-5的含氮肥料；0-10的酸性调节剂；0-10的碱性调节剂。其基质化方法特征是将醋糟干燥至表面无水分并呈夥粒状，分别测定粉煤灰与醋糟的理化指标值，与东北草炭的理化指标值比较而确定粉煤灰与醋糟的配比量，再用酸性调节剂或碱性调节剂调节粉煤灰与醋糟混合物的酸碱度至pH4.5-6.5，并测定混合物的理化指标值，再次与东北草炭的理化指标值比较而参照其氮、磷、钾指标值添加含氮、磷、钾肥料，最后移至自然环境，摊铺5-10厘米厚度后种植草坪草1-2年，并在种植第一年的七月中下旬期间翻土并闷棚10-15天，就获得各项理化指标接近或高于东北草炭的基质。
文献1中对醋糟的利用仅仅停留在物理方式的机械混合，纤维含量多达99％以上的醋糟并未得到真正处理，因此该申请人对醋糟的认识定位在该文献中0026段中的“醋糟是制醋过程中的下脚料，其酸性大、纤维含量高、热量低，既不能用饲料，也不能作肥料，而成为农产品加工的废弃物，在山西等醋业大省，由于醋产量较大，大量醋糟成了污染环境的一大公害。”
文献1中公开的对醋糟利用的基质化方法需要“移至自然环境，摊铺5-10厘米厚度后种植草坪草1-2年，并在种植第一年的七月中下旬期间翻土并闷棚10-15天”，才能获得各项理化指标接近或高于东北草炭的基质。这样的方法显然无法实现工厂化生产，难以大批 量利用醋糟，对处理数量大、纤维含量多、酸度极高，容易造成环境污染的醋糟，解决制醋行业难以处理的一大难题意义不大。
文献2为中国专利申请号02138074.0、名称《以醋糟为原料的植物育苗和栽培用的基质及其制造方法》的专利申请案，其基质特征是由醋糟加营养物质鸡粪、酸度调节剂粉煤灰拌匀后再加入液体的乳酸菌、硫化线菌、酵母菌和纤维放线菌的混合体组成的发酵菌种进行堆制发酵的固体粒状物；其制造方法的特征在于用含水量达70％的醋糟，加入一定量的液体微生物、鸡粪、粉煤灰，并搅拌均匀；然后复盖塑料布等防水保温材料，进行堆制发酵。当堆中心部分的温度达65℃以上时，翻一次堆后继续堆制；夏天堆制30-40天，冬天堆制45-55天，当堆中的温度基本上降至与外界气温相同时，发酵过程完毕，形成了醋糟基质。
文献1、2中醋糟基质的成分缺陷是含有粉煤灰。粉煤灰是电厂煤粉燃烧后得到的无机废弃物，其主要化学成分以二氧化硅和三氧化二铝为主，据浙江大学土壤与农业化学系汪海珍、徐建民、谢正苗、俞劲炎在1999年第4期《土壤与环境》的《粉煤灰对土壤和作物生长的影响》一文中指出：“据国内外报道，粉煤灰农用投资最省、成本最低，是开发利用的重要途径，但粉煤灰中有害物质对土壤和作物生长的不利影响，也引起了人们的极大关注。因此，如何将粉煤灰合理利用于农业上，是值得讨论的重要问题。”
文献2中醋糟基质的制造方法缺陷是复盖塑料布等不透气的防水保温材料，且进行数十天堆制发酵过程中仅仅翻堆一次，这就造成整个发酵过程主要是厌氧发酵，发酵过程完毕后形成的醋糟基质中未转化的纤维含量仍然较多，加之成品水分含量太高，无法直接商品化，必须化费可观的能量烘干后，才能作为植物育苗和无土栽培用的基质。这样的方法显然也难以实现工厂化生产而大批量利用醋糟，对处理数量大、纤维含量多、酸度极高，容易造成环境污染的醋糟，解决制醋行业难以处理的一大难题同样意义不大。
菇渣又叫菌糠、菌渣，是指栽培各种食用菌以后剩下的固体废弃物。近年来，随着食用菌栽培技术的普及，食用菌种植面积迅速扩大，我国已成为世界上第一大食用菌生产国，生产实践表明：每100kg培养料，收获100kg鲜菇后，就会得到60kg菇渣废物。我国现在年产食用菌约1000万吨，每年产生大量废弃菇渣，这些废弃培养料的处理问题常常是困扰食用菌栽培者的难题。要么随地堆积，要么燃烧掉，这样既浪费了资源，又对环境造成了严重的污染。菇渣中含有食用菌的代谢产物：包括糖类、有机酸类、酶和生物活性物质，数量庞大的微生物群落以及残留的菌丝体，菇渣具有生态告知化利用的潜力。目前国内对菇渣资源化利用的研究主要集中在将其再生利用种植食用菌、直接作为有机肥料或土壤改良剂还田方 面，将其工厂化批量处理、实现商品化生产是值得探索的新途径。
目前在城市道路绿化建设、园林住宅小区绿化工程中，首先，普遍存在着回填土大都是非种植土、黄泥土或深层土，对种植花卉苗木显然是不适宜的；其次，道路建设时加入大量的生石灰和粉煤灰，致使土壤的酸碱度明显偏碱，根本不适宜栽植绝大多数喜欢偏酸性环境的花卉苗木的生长；再有，移植苗木时仅仅在根部周围几十厘米处放入栽培用土，除此之外均为不适宜生长的回填土，其结果是移植苗木一年活、两年黄、三年死的假活现象普遍出现。
由此可见，研究设计一种基质成分是有利于移植苗木生长的，能使醋糟充分发酵转化成有机质的，一种利用醋糟生产的绿化用基质及其生产工艺是必要的。
【发明内容】
本发明的目的是针对已有技术的不足，研究并设计一种基质成分是有利于移植苗木生长的，能使醋糟充分发酵转化成有机质的，一种利用醋糟生产的绿化用基质及其生产工艺。
本发明更深意义的目的是探索出醋糟和菇渣的工厂化批量处理，实现商品化生产，为处理易于造成环境污染的醋糟和菇渣，解决制醋、食用菌行业的大难题找到一条解决环境污染、变废为宝的新途径。
本发明的目的是这样实现的：
一种利用醋糟生产的绿化用基质，其特征是利用酿造食用醋生产过程得到的伴生副产品醋糟为重量百分比90-92％的主料、草木灰为重量百分比8-10％的辅料，加菌混合后经过一次主(有氧)发酵，再加入重量百分比6-8％的蛭石、10-15％的珍珠岩、15-20％的菇渣进行二次后(腐熟)发酵，得到的有机质含量不低于50％、可溶性离子浓度EC值1-3mS/cm、酸碱度pH5.5-6.5、透气空隙25％(V)、持水空隙50％(V)的颗粒基质。
利用醋糟生产的绿化用基质的生产工艺，包括原料配制--加菌混合--堆制发酵--成品工序组成，其特征是
--原料配制工序中先将酿造食用醋生产过程得到的伴生副产品含水量72-75％的原始醋糟采用压滤机械压滤至含水量为60-65％的原料醋糟，滤出的醋糟水留置后续工序备用；采用占重量百分比90-92％的原料醋糟为主料，重量百分比8-10％的酸碱度pH高于9、钾含量高于7％的草木灰为辅料，混合均匀后组成酸碱度pH6.0-7.0的发酵物料；
--加菌混合工序中加入占发酵物料重量百分比0.1-0.2％的发酵菌种；
--堆制发酵工序由一次主(有氧)发酵、二次后(腐熟)发酵组成；
--二次后(腐熟)发酵时加入重量百分比6-8％的蛭石、10-15％的珍珠岩、15-20％ 的菇渣以及原料配制工序中滤出的醋糟水，混合均匀后使发酵物料含水量达38-42％。
本发明的目的还可以采取如下的进一步措施来实现：
所述的一次主发酵是指在有顶棚覆盖、有通风条件的发酵厂房内，将加菌混合均匀后的发酵物料堆成堆顶高1-2米、堆底宽2-3米的长条条垛，当堆内温度达65-75℃时，夏秋季每天一次、冬春季隔天一次利用抛扬机械对发酵物料进行抛扬翻垛，夏秋季经15-25天、冬春季经25-35天，直到发酵物料堆内温度开始下降、含水量下降为28-32％时为完成一次主发酵过程。利用抛扬机械对发酵物料进行抛扬翻垛的效果是在有氧条件下，好氧菌对发酵物料进行吸收、氧化、分解，通过其自身的生命活动：一方面好氧菌通过分解代谢将原料醋糟中的淀粉、纤维素、半纤维素等最终分解为二氧化碳和水，同时释放出能量；而另一方面微生物生长繁殖过程中，部分氮素被用以合成微生物细胞体及蛋白酶如纤维素酶、蛋白质酶等，从而使发酵物料中有机氮含量得到提高。好氧性发酵微生物群产生的纤维素酶、蛋白质酶等水解酶能促进将有机物分解成小分子微生物可以利用的营养物质，进一步促进好氧微生物生长，形成更丰富的细胞蛋白，从而进一步提高发酵物料中有机氮磷的含量。
所述的二次后发酵是指在有顶棚覆盖、有通风条件的发酵厂房内，先加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比6-8％的蛭石、10-15％的珍珠岩、15-20％的菇渣；再加入原料配制工序中滤出的醋糟水，混合均匀后使发酵物料含水量达38-42％；然后将发酵物料堆成顶高2-3米、堆底宽4-5米的长条条垛，夏秋季经15-25天、冬春季经25-35天，直到发酵物料堆内温度不再上升，与环境温度相同，且发酵物料堆高下降达三分之一时为止。加入原料配制工序中滤出的富含营养的醋糟水，使发酵物料含水量达38-42％的效果是给一次主发酵后的发酵物料中的兼嫌气性微生物在有氧或缺氧条件下，可通过不同的氧化方式获得能量，进一步对发酵物料内中未完全分解的纤维素进行综合加水分解反应，使其成为营养成分。这样对发酵物料进一步进行腐熟，还具有避免仓储、运输或使用过程中产生发热现象的作用。
上述加菌混合工序中加入占发酵物料重量百分比0.1-0.2％的发酵菌种的是指用于对纤维含量多、酸度偏高的醋糟为主料、草木灰为辅料组成的发酵物料进行有氧发酵的能产生活力很强的水解酶的细菌、酵母菌、丝状菌、纤维分解放线菌组成的微生物群体。
所述的二次后发酵先加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比6-8％的蛭石、10-15％的珍珠岩、15-20％的菇渣中的
--优选的方案之一是加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比6％的蛭石、10％的 珍珠岩、20％的菇渣，再进行发酵。
--优选的方案之二是加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比8％的蛭石、12％的珍珠岩、18％的菇渣，再进行发酵。
--优选的方案之三是加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比8％的蛭石、10％的珍珠岩、16％的菇渣，再进行发酵。
--优选的方案之四是加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比6％的蛭石、15％的珍珠岩、15％的菇渣，再进行发酵。
蛭石(Vermiculite)，化学式为(Mg，Ca)0.7(Mg，Fe，Al)6.0[(Al，Si)8.0](OH
4.8H
2O)。蛭石矿物的名称来自拉丁文，带有“蠕虫状”、“虫迹形”的意思。蛭石被突然加热到200至300℃后会沿其晶体的c轴产生虫似的剥落，由此它也获得了它的名字。蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，原矿外似云母，通常由黑(金)云母经热液蚀变作用或风化而成，因其受热失水膨胀时呈挠曲状，形态酷似水蛭，故称蛭石。蛭石原矿经过高温焙烧其体积可迅速膨胀8-20倍，膨胀后的比重小至130-180kg/m3，具有很高的透气性和保水率。应用于农林园艺中成为土壤调节剂、湿润剂、植物生长剂。本发明加入蛭石的目的是调整基质的透气性和保水率及EC值。
珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，因其具有珍珠裂隙结构而得名。化学成分主要为SiO
2占68-72％、Al
2O
3占10-14％、Na
2O占4-5％、K
2O占2-3％。珍珠岩经膨胀而成为一种轻质、多功能新型材料，具有密度轻、导热系数低、化学稳定性好、使用温度范围广、吸湿能力小，且无毒、无味、防火、吸音等特点，应用于农林园艺中作为防止土壤板结的土壤改造用调节剂。本发明加入珍珠岩以调整基质合理的EC值，透气性和保水率。
菇渣中含有食用菌的代谢产物：包括糖类、有机酸类、酶和生物活性物质。本发明使用的是生产金针菇后的菇渣，该种菇渣中水分47-52％、pH6.1-6.8、有机质含量72-76％、含氮1.4-1.6％、含磷0.6-0.8％、含钾0.8-1.2％。由于其通气孔隙为20.8％左右比醋糟的通气孔隙43.5％小，而持水孔隙44.2％比醋糟的持水孔隙26.5％要大，二者刚好形成互补。加入本发明的绿化用基质的目的是使醋糟基质在保持良好的通气性的同时，也能具备良好的保水性能。
本发明在实施过程中，和实施得到的绿化用基质试用于花卉苗木栽培过程中，与已有技 术相比显示出如下的优点：
1、基质成分均是有利于移植苗木生长的。其中，酸度调节剂是有利于花卉苗木生长的且具有肥效的天然草木灰，而不是对比文献1、2中的粉煤灰。草木灰为植物燃烧后的灰烬，凡是植物所含的矿物质元素，草木灰中几乎都含有。其中含量最多的是钾元素，一般含钾6-12％，其中90％以上是水溶性，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5-3％；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素，等钾量施用草木灰与化学钾肥的对比试验表明：草木灰肥效好于化学钾肥。所以，它是一种来源广泛、成本低廉、养分齐全、肥效明显的农家肥。众所周知，草木灰原本就是数千年来农民对农田中施加钾肥的来源，选用草木灰作为酸度调节辅料既对调整发酵物料的酸碱度调节起到立竿见影的作用，也同时添加了总养分中钾、磷的含量，实在是独具创造性的一举两得的技术措施；此举也以成功的生产实践打破了传统观念认为的碱性肥料的草木灰不能用于酸性醋糟物料发酵过程的常规做法。
2、醋糟得到发酵充分，转化成有机质的程度高。对比文献1中对醋糟未进行生化处理，对比文献2中采用复盖塑料布等不透气的防水保温材料，且进行数十天堆制发酵过程中仅仅翻堆一次，主要依靠厌氧发酵，发酵过程完毕后形成的醋糟基质，由于纤维素含量仍然相当多，且营养成分少，因此只能作为植物育苗和无土栽培用的基质。而本发明在实施过程中采用一次主发酵、二次后发酵，经两次发酵使醋糟中的纤维素相当充分地转化成有机营养物质，得到了有机质含量不低于50％的基质，高于国家有机肥农业行业标准NY 525-2002中规定的有机质含量不低于30％的技术指标。
3、对处理数量大、纤维含量多、酸度极高，容易造成环境污染的醋糟和食用菌行业产生的大量废弃物菇渣，解决制醋、食用菌行业难以处理的大难题具有重要的现实意义和社会意义。本申请人所在的江苏镇江，是我国酿造食用醋的最大生产基地，仅镇江恒顺醋业集团每年生产过程中伴生的醋糟就达数十万吨，本发明的成功实施，将含水量72-75％的原始醋糟经本发明的生产工艺实施为有机质含量不低于50％，适用于绿化时花卉苗木成活并茁壮成长的具有质地松软透气特点的，能明显降低花卉苗木周围土壤容重，提高土壤保水、保肥、透气性，改善植物周围土壤微域环境的新型基质，在生产工艺中一次发酵时醋糟利用量达90-92％、二次发酵时菇渣利用量达15-20％，为醋糟、菇渣工厂化批量处理，实现商品化生产开辟了一条解决环境污染，变废为宝新的重要途径。
【具体实施方式】
下面结合实施例，将本发明的实施细节说明如下：
实施例1
1、原料配制工序：选用江苏镇江恒顺醋业集团生产过程中伴生的原始醋糟20吨，经检验其含水量为72％、酸碱度pH值5，使用辊式压榨机压滤出醋糟水6吨，得到含水量降为60％的原料醋糟14吨；按原料醋糟90％、草木灰10％的重量百分比，加入酸碱度pH值10、含水量4％的草木灰1.56吨，混合均匀后得到酸碱度pH值6、含水量54.3％的发酵物料15.6吨。
2、加菌混合工序：加入0.1％重量百分比的发酵菌种15.6公斤混合均匀。
3.1、堆制发酵工序中的一次主发酵工序：在有顶棚覆盖、有通风条件的发酵车间厂房内，将发酵物料堆成顶高1.5米、堆底宽2.5米的长条条垛，由于生产过程正值夏季，经过3天，当堆内温度达65-75℃时，每天1次使用抛扬机械对发酵物料进行抛扬翻垛，经15天翻垛发酵，堆垛内部温度开始下降、含水量下降为28-32％时，一次主发酵完成。
3.2、堆制发酵工序中的二次后发酵工序：在有顶棚覆盖、有通风条件的发酵车间厂房内，先加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比6％的蛭石、10％的珍珠岩、20％的金针菇菇渣；再加入原料配制工序中滤出的醋糟水，混合均匀后使发酵物料含水量达38-42％；然后将发酵物料堆成顶高2米、堆底宽4.5米的长条条垛，再经20天后发酵，直到发酵物料堆内温度不再上升，与车间内环境温度渐趋相同，且发酵物料堆高下降达三分之一时，再经检验：发酵物料含水量降为24-28％，有机质含量50％以上、可溶性离子浓度EC值1-3mS/cm、酸碱度pH5.5-6.5、透气空隙25％(V)、持水空隙50％(V)；通过植物种子发芽试验：发芽率达90％以上；蚯蚓饲养试验：两天内成活率95％以上，则二次后发酵完成，成为基质成品。
4、成品工序：将完成二次后发酵的基质成品，按基质产品常规规定进行出厂检验，产品包装、贮存。
实施例2
1、原料配制工序：选用江苏镇江恒顺醋业集团生产过程中伴生的原始醋糟20吨，经检验其含水量为75％、酸碱度pH值4，使用辊式压榨机压滤出醋糟水5.7吨，得到含水量降为65％的原料醋糟14.3吨；按原料醋糟92％、草木灰8％的重量百分比，加入酸碱度pH值11、含水量2％的草木灰1.24吨，混合均匀后得到酸碱度pH值6、含水量60.0％的发酵物料15.54吨。
2、加菌混合工序：加入0.2％重量百分比的发酵菌种31.1公斤混合均匀。
3.1、堆制发酵工序中的一次主发酵工序：由于生产过程正值冬季，经过8天，当堆内 温度达65-75℃时，每2天1次使用抛扬机械对发酵物料进行抛扬翻垛，经30天翻垛发酵，堆垛内部温度开始下降、含水量下降为28-32％，一次主发酵完成，此工序其余实施方法与实施例1相同。
3.2、堆制发酵工序中的二次后发酵工序：先加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比8％的蛭石、10％的珍珠岩、16％的金针菇菇渣，由于生产过程正值冬季，再经35天后发酵，直到发酵物料堆内温度不再上升，与车间内环境温度温度渐趋相同，且发酵物料堆高下降达三分之一时为止，此工序其余实施方法与实施例1相同。
4、成品工序：实施方法与实施例1相同。
实施例3
1、原料配制工序：选用江苏镇江恒顺醋业集团生产过程中伴生的原始醋糟20吨，经检验其含水量为75％、酸碱度pH值4，使用辊式压榨机压滤出醋糟水5.7吨，得到含水量降为65％的原料醋糟14.3吨；按原料醋糟92％、草木灰8％的重量百分比，加入酸碱度pH值11、含水量2％的草木灰1.24吨，混合均匀后得到酸碱度pH值6、含水量60.0％的发酵物料15.54吨。
2、加菌混合工序：加入0.2％重量百分比的发酵菌种31.1公斤混合均匀。
3.1、堆制发酵工序中的一次主发酵工序：由于生产过程正值春季，经过6天，当堆内温度达65-75℃时，每2天1次使用抛扬机械对发酵物料进行抛扬翻垛，经28天翻垛发酵，堆垛内部温度开始下降、含水量下降为28-32％，一次主发酵完成，此工序其余实施方法与实施例1相同。
3.2、堆制发酵工序中的二次后发酵工序：先加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比8％的蛭石、10％的珍珠岩、16％的金针菇菇渣，由于生产过程正值春季，再经32天后发酵，直到发酵物料堆内温度不再上升，与车间内环境温度温度渐趋相同，且发酵物料堆高下降达三分之一时为止，此工序其余实施方法与实施例1相同。
4、成品工序：实施方法与实施例1相同。
实施例4
1、原料配制工序：选用江苏镇江恒顺醋业集团生产过程中伴生的原始醋糟20吨，经检验其含水量为72％、酸碱度pH值5，使用辊式压榨机压滤出醋糟水6吨，得到含水量降为60％的原料醋糟14吨；按原料醋糟90％、草木灰10％的重量百分比，加入酸碱度pH值10、含水量4％的草木灰1.56吨，混合均匀后得到酸碱度pH值6、含水量54.3％的发酵物料15.6吨。
2、加菌混合工序：加入0.1％重量百分比的发酵菌种15.6公斤混合均匀。
3.1、堆制发酵工序中的一次主发酵工序：由于生产过程正值秋季，经过5天，当堆内温度达65-75℃时，每2天1次使用抛扬机械对发酵物料进行抛扬翻垛，经20天翻垛发酵，堆垛内部温度开始下降、含水量下降为28-32％，一次主发酵完成，此工序其余实施方法与实施例1相同。
3.2、堆制发酵工序中的二次后发酵工序：先加入占经一次主发酵后的发酵物料重量百分比6％的蛭石、15％的珍珠岩、15％的金针菇菇渣；由于生产过程正值秋季，再经23天后发酵，直到发酵物料堆内温度不再上升，与车间内环境温度温度渐趋相同，且发酵物料堆高下降达三分之一时为止，此工序其余实施方法与实施例1相同。
4、成品工序：实施方法与实施例1相同。
本发明实施得到的绿化用基质，广泛使用于绿化工程中花卉苗木的栽培中。