· Не містить патогенної мікрофлори і яєць гельмінтів.
· Не містить солей важких металів.
Оптимальними дозами є 3–3,5 т чистого біогумусу або 4–5 т неочищеного (із залишками субстрату) на 1 га площі. За поживністю 1 т біогумусу рівноцінна 60–70 т гною.
1.3 Біотехнологія культивування спіруліни
1.3.1 Загальна характеристик спіруліни
Спіруліна є мікроскопічною, синьо-зеленою авто-гетеротрофною мікроводоростю, яка культивується в лужному середовищі.
Біологічна маса спіруліни вилучається з живильного рідкого середовища осадженням, згущується і висушується у вигляді порошку, який містить:
· 60–70% засвоюваного протеїну (білка);
· 1,5–12% ліпідів з незамінними жирними ненасиченими кислотами;
· 10–12% засвоєних вуглеводів;
· Вітамін Б12 (у три рази більше, ніж в печінці);
· Бета-каротин (у 15 разів більше, ніж в моркві і обліписі);
· Вітаміни Б1, Б2, Б6, РР;
· Амінокислоти: ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, треонін, триптофан, валін, аланін, аргінін, чистин, глутамінова кислота, гістидин, тирозин;
· Мінерали: калій, кальцій, магній, цинк, марганець, залізо, фосфор.
Такий «букет» найважливіших поживних і фізіологічно активних речовин, в потрібній пропорції, не міститься ні в якому іншому відомому харчовому продукті.
Біомаса спіруліни застосовується як харчовий продукт, а також лікарський препарат як високоефективний засіб від 80% хвороб.
Засвоюваність протеїну, жирів і вуглеводів спіруліни організмом людини і тварин перевершує 95%, що не зустрічається ні в одному іншому рослинному або тваринному харчовому продукті. Цим і обумовлена її висока цінність.
1.3.2 Живильне середовище для вирощування спіруліни
Спіруліна – вибаглива фототрофна ціанобактерія і для свого росту вимагає збалансованого живильного середовища, до складу якого мають обов'язково входити такі біогенні елементи, як вуглець, азот, фосфор, сірка, магній, натрій, калій, залізо. Особливе значення має концентрація азоту в середовищі.
Вуглець. На відміну від наземних рослин, яким доступна лише атмосферна сполука СО2, водорості можуть вуглецеву кислоту та її іони.
Поряд з вуглецем для синтезу органічної речовини водорості використовують водень, кисень, фосфор та азот.
Азот. Спіруліна може асимілювати азот за рахунок його трьох форм: газоподібний, у вигляді неорганічних сполук та азот біополімерів. Здатність фіксувати газоподібний азот виявлено лише у прокаріот, до яких належить і спіруліна. З мінеральних сполук використовуються іони нітрату, нітриту і амонію.
Фосфор необхідний клітинам спіруліни для синтезу нуклеїнових кислот, фосфоліпідів і складних ефірів фосфорної кислоти. Єдиним природним джерелом неорганічного фосфору для спіруліни є ортофосфати. Синьо-зелені водорості здатні накопичувати надлишок фосфору у вигляді гранул. Оптимумом є співвідношення C:N:P як 106:16:1.
1.3.3 Використання біомаси спіруліни
Біомаса спіруліни застосовується у годівлі тварин як домішка до раціонів птиці, свиней та риб. Позитивний вплив на м'ясну і яєчну продуктивність курей відмічено китайськими дослідниками при введенні сухої біомаси спіруліни в дозі 5% від маси раціону.
Введення спіруліни в раціон курей забезпечувало більш інтенсивне забарвлення яєчного жовтка пігментами спіруліни, що дозволило уникнути використання дорогих хімічно синтезованих сполук.
Спостереження показали, що при згодовуванні поросятам спіруліни повністю вдалося запобігти виникненню шлунково-кишкових захворювань, стимулювалось прискорення активації ферментативних процесів у шлунку і кишечнику, збуджувався апетит поросят до поїдання кормів, в першу чергу рослинних. Як наслідок, краще збереження поголів'я молодняку на 10–14%. Згодовування пасти спіруліни супоросним та підсисним свиноматкам у дозі від 2 до 20 г. на голову на добу сприяє підвищенню їх резистентності та стійкості до стресів.
Одним із напрямів використання біомаси спіруліни є застосування її в аквакультурі: каротиноїди та фікоціаніни впливають на яскравість забарвлення лосося, форелі та ракоподібних, підвищуючи насиченість забарвлення спини та боків. Жирні кислоти з довгим ланцюгом позитивно впливають на продуктивність риби.
Спіруліни має ряд переваг над іншими кормами рослинного походження: це вміст білка в сухій речовині, амінокислотний склад білка, концентрація ненасичених жирних кислот у складі ліпідів біомаси та вітамінний склад.
Спіруліна використовується також у гуманній медицині як профілактичний та лікувальний засіб.
2. Власні дослідження
Добовий вихід біомаси гною з використанням підстилки.
| Qг доб=(МеJ+BJ+MпJ) | nJ | , |
| 1000 |
Qг доб – добовий вихід гною, т;
МеJ – добова маса екскрементів від однієї голови, кг;
BJ – добова кількість води, яка потрапляє в систему гноєвидалення, кг;
nJ – поголів’я тварин на фермі, гол;
MпJ – добова кількість підстилки на 1 гол., кг.
Добова кількість води, яка потрапляє в систему гноєвидалення.
BJ=К МеJ,
К – коефіцієнт (0,15)
BJ(см)=0,15· 6,0=0,90 (кг);
BJ(відг)=0,15· 5,0=0,75 (кг).
| Qг доб(свм)=(6,0+0,9+0,5) | 200 | =1,48 (т) |
| 1000 |
| Qг доб(відг)=(5,0+0,75+0,5) | 1210 | =7,56 (т) |
| 1000 |
Річний вихід гнойової біомаси з використанням підстилки.
Qг річний= Qг доб·t,
Qг річний – річний вихід гною, т;
t – кількість днів у році (365).
Qг річний(свм)=1,48·365=540,20 (т);
Qг річний(відг)=7,56·365=2760,31 (т);
Qг річний(заг)= 540,20+2760,31=3300,51 (т);
Qг доб(заг)=3300,51/365=9,04 (т)
Вологість підстилкового гною
Wг= WE – [0,01·Pп·(WE-Wп)+0,01·Рв·(100-WE)],
Wг – відносна вологість гною, %;
WE – відносна вологість екскрементів (87%);
Wп – вологість підстилки (солома) – 19,6%;
Pп і Рв – співвідношення у гнойовій біомасі підстилки і води (%).
| Pп = | MпJ ·100 | ||
| МеJ+ BJ+MпJ | |||
| Рв= | BJ·100 | ||
| МеJ+ BJ+MпJ | |||
| Рв(свм)= | 0,9·100 | =12,16 (%) | ||
| 6,0+0,9+0,5 | ||||
| Рв(відг)= | 0,75·100 | =12,00 (%) | ||
| 5,0+0,75+0,5 | ||||
| Рп(свм)= | 0,5·100 | =6,76 (%) | ||
| 6,0+0,9+0,5 | ||||
| Рп(відг)= | 0,75·100 | =8,00 (%) | ||
| 5,0+0,75+0,5 | ||||
Вологість гнойової біомаси:
Wг(свм)=87 – (0,01·6,76·(87,5–19,6)+0,01·12,16·(100–87))=80,86 (%);
Wг(відг)=87 – (0,01·8,0·(87,5–19,6)+0,01·12,0·(100–87))=80,05 (%).
Вологість гною, який надходить від різних виробничих груп:
| Wг = | 81,05+80,86 | =80,46 (%) |
| 2 |
Вміст сухої речовини у гнойовій біомасі:
| Ра.с.р. = | Qг ·(100-Wг) |
| 100 |
Ра.с.р. – вміст сухої речовини в гнойовій біомасі, т;
Qг – добовий або річний вихід гною з ферми.
| Ра.с.р.(доб) = | 9,04·(100–80,46) | =1,77 (т); | ||
| 100 | ||||
| Ра.с.р.(рік) = | 3300,51·(100–80,46) | =645,04 (т). | ||
| 100 | ||||
Вміст органічної речовини у гнойовій біомасі:
Ор= Ра.с.р.·0,8
Ор(доб)= 1,77·0,8=1,41 (т); Ор(рік)=645,04·0,8=516,03 (т).
Добова продуктивність реактора, або його пропускна спроможність відносно вихідного гною
| Gдоб = | Qг річн | , |
| tрічн-tз |
tрічн – кількість днів у році (365);
tз – тривалість випуску й обслуговування реактора, діб (30).
| Gдоб = | 3300,51 | =9,85 (т/добу). |
| 365–30 |
Добовий обсяг завантаження метантенка (м3)
| Qдоб = | W2г·Q г доб | , |
| W1г·qг |
W1г – відносна вологість гною, який надходить з ферми, %;
W2г – відносна оптимальна вологість гною (89%);
qг – питома вага 1м3 при оптимальній вологості (1070 кг).
| Qдоб = | 91·9,04 | =10,74 (м3). |
| 80,46·1,05 |
Об’єм бродильної камери БГУ (м3).
| Vк = | Qдоб ·100 | , |
| p·q |
p – добова доза завантаження (для мезофільного процесу 7%);
q – коефіцієнт заповнення камери (0,9).
| Vк = | 10,74 ·100 | =170,46 (м3) |
| 7·0,9 |
Обсяг газогенерації вираховується за вмістом сухої та органічної речовини:
| Vг(с.р.) = | Qг· | 100-W | ·Z | , |
| 100 | ||||
| 100·K·V | ||||
Z – стан розкладання органіки (30%);
K – коефіцієнт розчинності біогазу (1,2);
V – питома вага біогазу (0,00117 т/м3).
| Vг(с.р.) доб. = | 9,04· | 100–80,46 | ·30 | =377,61263 (м3) |
| 100 | ||||
| 100·1,2·0,00117 | ||||
| Vг(с.р.) річ. = | 3300,51· | 100–80,46 | ·30 | =137828,60908 (м3) |
| 100 | ||||
| 100·1,2·0,00117 | ||||
За органічною речовиною: