專利名稱：一種蠅蛆蚯蚓養殖自動控制反應器及培養方法
技術領域：
本發明屬于蠅蛆、蚯蚓飼養繁殖技術領域，具體涉及蠅蛆蚯蚓養殖自動控制反應 器及培養方法。
背景技術：
城市化的快速發展，畜禽養殖的集約化，使得畜禽糞便、城市廚房垃圾、城市生 活污泥呈現出集中堆置的狀態，并且遠離農田，其中很大部分沒有作為有機肥利用。 另外，迅速增加的人口以及人類活動力度增大，使得環境的自凈能力減弱。如能使這 些廢棄物經過無害化處理，成為優質有機肥，則不僅減輕了環境污染，而且極有利于 農業的良性發展。
蠅蛆、蚯蚓均能消化或減輕環境污染物的處理壓力、農業廢棄物的堆放問題，并 使之轉化為有機肥并收獲大量蠅蛆及蚯躬l。蛆糞、蚓糞是優質有機肥，適合作各種花 卉、農作物等的肥料。蠅蛆及蚯頓均是優質動物蛋白，是飼料和食品的理想原料。蠅 蛆、蚯蚓養殖可以形成一個獨立產業，它能擔負城市和農業廢棄物資源化利用的任務。 在悉尼奧運會上，160萬條蚯蚓為奧運村的垃圾處理立下了汗馬功勞。此外，悉尼還動 用數千萬條蚯蚓清除全城垃圾，再將垃圾轉化為高質量的肥料。2008年北京奧運會馬 術比賽即將在香港舉行，香港從內地購買了8000萬條蚯頓，以處理每天奧運馬廄排出 的廢棄物，蚯蚓排出的糞便又是最好的有機肥料，實現廢物循環利用，以保護香港的 生態環境。
蠅蛆具有多食性，形形色色的腐敗發酵有機物，都是它的美味佳肴，廣泛攝食人 的食品、畜禽分泌物與排泄物、廚房下腳料及垃圾中有機物等。蚯蚓喜食腐質的有機 廢棄物成為優質的生物有機肥，有機廢棄物通過蚯蚓的消化系統在蚯蚓腸道中的蛋白 酶、脂肪分解酶、纖維酶、淀粉酶的作用下轉化成為自身或其他生物易于利用的活性 物質，同時產生蚯蚓蛋白和氨基酸對環境不產生二次污染。蚯頓體含多種氨基酸、酶 類和活性物質有很好的經濟價值和藥用價值。據國內外對蠅蛆營養成份的分析，蠅蛆含粗蛋白55 65%，脂肪2.6~12%。無論從 原物質，或是干粉來比較，蠅蛆的粗蛋白含量都和鮮魚、魚粉及肉骨粉相近或略高。 蠅蛆的營養成分亦較為全面，含有動物所需要的多種氨基酸，其每一種氨基酸含量都 高于魚粉。自然界中，蒼蠅是傳播疾病的重要媒介害蟲，能給人、畜傳染多種疾病， 但自身并不染病。蒼蠅對惡劣環境具有極強的適應能力和有效的防御機制，只要有萬 分之一濃度的蒼蠅抗菌物質，就可以殺死多種病菌，其效力是目前人類已發現的任何 一種抗菌素所無法比擬的。專利01106191.X、 01106190.1、 01106192.8公開了抗菌肽 藥物的合成及蠅蛆的繁殖方法。除了從蒼蠅體內提取上述抗菌物質以作藥用外， 97116490.8、 99115309.X、 99115312.X、 98112782.7、 200610048004.2、 CN1699405、 CN1868298等專利公丌了蠅蛆蛋白的提取及蛋白飼料的制備方法。對于蠅蛆體內的幾 丁質、凝集素、溶菌酶等物質的分離和純化均有文獻或專利報道。并且對于蠅蛆體內 提取的幾丁質經過硫酸化后能夠有效地抑制HIV (愛滋病毒)對人體淋巴細胞的感染， 以及凝集素治療多種腫瘤的研究亦比較多，因此丌發蠅蛆養殖產業具有廣闊的應用前 景。
蚯蚓是一種軟體多汁、蛋白質含量達70%的軟體動物。對于蚯蚓的開發研究很多， 專利CN1640292、 C菌1019603、 CN1031172等分別公丌的從蚯蚓中提取的蛋白及作 蛋白飼料的方法。并且蚯蚓在環保、飼料、肥料、醫藥、保健品、化妝品等方面的深 入開發和應用亦很多。①藥用利用蚯蚓提取抗癌新藥，治療心腦血管疾病，還有地
龍糖漿、地龍酒、地龍接骨丹等。②蛋白飼料蚯蚓含蛋白質(70%左右干品)是蓄
禽獸的蛋白飼料，可用來喂雞、鴨類、牛蛙、甲魚、珍禽等，發展我國蓄禽、水產事 業。③處理城市生活垃圾化廢為肥，世界各國都在丌展利用蚯蚓處理生活垃圾解決環
境污染問題。④改良土壤蚯蚓糞是優質肥料可以用它改良土壤的理化性質，養殖蚯 蚓的場地三年后能變為高產農田。⑤蚯蚓糞的利用它是優質有機肥料是園林綠化、
草坪花卉、生產綠色無公害的蔬菜食品首選肥料。
對于蠅蛆、蚯蚓的飼養裝置也有部分文獻報道，專利CN1080993C、 CN200959774Y 、 CN1149013C 、 CN1050498C 、 CN2580761Y 、 CN2777970Y 、 CN2455069Y、 CN101069497A、 CN201036293Y、 CN1085040A、 CN2765475Y等專利
分別公開了蠅蛆、蚯蚓飼養裝置，但是這些裝置在溫控、濕度控制等方面無法實現在 線控制，并且對于蠅蛆及蚯蚓培養結束后與飼養原料的分離過程復雜。蠅蛆、蚯蚓有著相似的生活習性，喜鉆孔、喜陰暗、喜潮濕、喜安靜、喜溫暖、 喜甜酸味，怕強光、怕震動、怕水浸泡、怕悶氣，終日隱居于孳生物的避光黑暗處。 在適宜溫度下(蚯蚓13°C~28°C——最適溫度25°C 、蠅蛆34~40°C )控制濕度在65~80% 時生長效果最好。
針對上述裝置的不足我們根據蠅蛆、蚯頓的特點設計制作了一個自動化控制的蠅 蛆、蚯蚓養殖生物反應器。
發明內容
'本發明的目的本發明的主要目的是提供一個能夠實現自動化控制的并且能夠 規模化養殖蠅蛆及蚯蚓的裝置，從^J使得蠅蛆、蚯蚓自動化、規模化養殖成為現實， 并且使有機廢棄垃圾得到合理的循環利用，美化生態環境。
本發明的思路對蠅蛆、蚯蚓進行規模化養殖，不僅能合理有效處理有機廢棄 物而且使其高值化得到蚓糞等高效生態肥，同時得到高附加值的蠅蛆、蚯蚓蛋白及飼 料，推動廢物綜合利用，為生態經濟的發展貢獻力量。
本發明針對蠅蛆、蚯蚓的生活習性進行設計，具體思路如下①喜鉆孔、喜陰暗 該反應器處于整體封閉狀態，保證了其生長的陰暗條件，并且培養料層高度合適，為 其運動、鉆孔提供便利；②喜潮濕該反應器通過濕度控制器進行控制，并且反應器 下部分布有氣體分布器給生物提供空氣，當濕度低于65%時，使空氣通過霧化水器以 增加空氣濕度，從而為物料加濕，當濕度高于80%不斷通入干燥空氣以調節；③喜溫 暖該反應器通過熱交換器調節通入空氣的溫度，從而控制整個料層溫度處于生物生 長適宜溫度；④喜甜酸味通過調節加入反應器物料的成分來調節其中的味道； 怕 強光當蠅蛆及蚯蚓到成熟期時，通過打丌反應器側面推拉窗體，并以燈光等強光向 反應器內部照射，以使蠅蛆及蚯蚓向接收倉(窗體對面)移動； 喜安靜、怕震動 蠅蛆、蚯蚓排泄物較多時，通過機械輕度攪動促使其向上移動，同時排泄物通過攪動
落入反應器下部的接收倉。
操作過程首先通過加料口 7將物料及蠅蛆后蚯蚓加入反應器筒體12中，通過 布料器13將物料鋪平并混合均勻；關上有機玻璃窗4后丌始培養，通過熱電偶及濕度 儀3的顯示決定是否需要改變溫度和濕度，如果溫度低于培養溫度，外部熱交換器調 節外部空氣進氣口 21的溫度，由進氣器19分散進入反應器內部以調節溫度，若濕度低于培養所需濕度通過加濕空氣進入進氣器19以調節；培養一定時間后若需將部分代 謝物排出，先通入熱空氣將蠅蛆及軀蚓趕入上層物料層，再通過轉動排污器17將細小 代謝物通過篩網18排入代謝物收集盤1中；當蠅蛆及蚯弼l培養結束時，通過外部空氣 進氣口 21通入熱空氣強迫其向上移動，同時打丌有機玻璃窗加上強光剌激其向反應器
一側的料倉16移動，同時轉動排料手輪14使蠅蛆及蚯蚓通過排料器15進入料倉16
中。此時完成一個周期的培養過程。本發明的技術路線
(1) 根據蠅蛆、蚯蚓的生活習性、其排出糞便的特性及所需生物產品的特點，而 設計提供一種連續自動化控制并且能夠規模化養殖蠅蛆及蚯蚓的生物反應器。反應器
的構成反應器底、反應器透光窗、反應器頂部、加料部分、蠅蛆及蚯弼l收集器、強 制通風裝置、過程自動化控制裝置.以及熱交換器。
(2) 反應器底部包括廢棄物收集盤、支架和掃污器，該部分用于清理、收集蠅蛆
及蚯蚓代謝物。 '
(3) 反應器透光窗包括透光有機玻璃窗、窗卡子和窗蓋，反應器透光窗位于反應
器側面，用于加強光刺激內部蠅蛆及蚯蚓移動。
(4) 反應器頂部包括攪拌電機、轉軸、軸承和布料器，布料器位于反應器體內中
部，用于反應器內物料的混合。
(5) 蠅蛆及蚯弼i收集器包括排料手輪、排料器和料倉，位于反應器透光窗的對面， 用于收集成熟期的蠅蛆及蚯蚓。 .
(6) 強制通風裝置包括篩網、進氣器和外部空氣進口，該部分用于空氣調節以及 空氣進入方式。
(7) 所述的過程自動化控制裝置包括熱電偶及濕度儀安裝件和進氣量控制，該部 分用于控制反應器的溫度、濕度等因素，以調節最佳培養條件。
本發明的優點是①根據蠅蛆、蚯蚓的生活習性和特點設計了利于其生長的生物反 應器，該反應器實現了自動化控制并能夠規模化生產放大。②利用蠅蛆、蚯蚓吸收消 化有機廢棄物的特點，實現了廢物循環利用，并且得到高附加值的產物——生態肥料 及蠅蛆、蚯蚓高蛋白產品等。③克服了傳統養殖方法的不易操作性、季節性、不適宜 規模養殖的缺點，實現了蠅蛆、蚯蚓自動化控制，為其生長提供適宜生長條件，縮短 其生長周期，為降低經營成本、擴.大經營規模創造了條件。
附圖1為本專利反應器的總體結構布局圖。
其中，1.代謝物收集盤，2.支架，3.熱電偶及濕度儀安裝件，4.有機玻璃窗，5.窗 卡子，6.窗蓋，7.加料斗和蓋，8.轉軸，9.電機，IO.軸承，ll.上蓋，12.反應器筒體， 13.布料器，14.排料手輪，15.排料器，16.料倉，17.掃污器，18.篩網，19.進氣器，20.
螺釘，21.外部空氣進氣口及進氣量控制。 附圖2為本專利反應器的進氣器。 附圖3為本專利反應器的有機玻璃窗卡子。
附圖4為本專利反應器的熱交換器。
其中，l.水入口， 2.空氣入口， 3.空氣壓縮機，4.熱交換器側面，5.水霧化器， 6.水、空氣分布網，7.空氣出口， 8.循環水出口。
具體實施例方式
實施例1:
通過加料口 7將濕度為75%汽爆秸稈料加入反應器筒體12中，通過布料器13將 物料鋪平并混合均勻，關上有機玻璃窗4后丌始冷模培養。該冷模實驗要求料層溫度 控制在35t;、濕度75%以利于蠅蛆培養。培養丌始后，熱電偶及濕度儀3的顯示分別 為一一溫度24。C、濕度75%，需要通過外部熱交換器調節外部空氣進氣口 21的溫度。 首先通入4(TC熱空氣對料層進行加熱，由進氣器19分散進入反應器內部以調節溫度， 加熱一段時間后，溫度達到35'C，然后丌始保溫靜態培養，當料層濕度低于75%時， 通過通入濕空氣對料層進行加濕。通過實施冷模實驗，可以快速實現反應器中的溫度、 濕度控制，達到反應器的預期效果'。同時對于蠅蛆固態培養效果明顯。
實施例2:
通過加料口 7將濕度為75%汽爆秸稈料加入反應器筒體12中，通過布料器13將 物料鋪平并混合均勻，關上有機玻璃窗4后丌始冷模培養。該冷模實驗要求料層溫度 控制在25°C、濕度75%。培養丌始后，熱電偶及濕度儀3的顯示分別為——溫度20 。C、濕度75%，需要通過外部熱交換器調節外部空氣進氣口 21的溫度。首先通入30 。C熱空氣對料層進行加熱，由進氣器19分散進入反應器內部以調節溫度及濕度，加熱一段時間后，溫度達到25t:，然后開始保溫靜態培養，當料層濕度低于75%時，通過 通入濕空氣對料層進行加濕。通過實施冷模實驗，可以快速實現反應器中的溫度、濕 度控制，達到反應器的預期效果。同時對于蚯蚓固態培養效果明顯。
實施例3:
通過加料口 7將濕度為50%汽爆秸稈料加入反應器筒體12中，通過布料器13將 物料鋪平并混合均勻，關上有機玻璃窗4后丌始冷模培養。該冷模實驗要求料層溫度 控制在25匸、濕度75%。培養丌始后，熱電偶及濕度儀3的顯示分別為——溫度21 °C、濕度50%，需要通過外部熱交換器調節外部空氣進氣口 21的溫度。首先通入30 t:熱加濕空氣對料層進行加熱并加濕，由進氣器19分散進入反應器內部以調節溫度及 濕度，加熱加濕一段時間后，濕度先達到75%，然后調節空氣成進入干燥熱空氣，溫 度達到25'C，然后開始保溫靜態培養，當料層濕度低于75%時，通過通入濕空氣對料 層進行加濕。通過實施冷模實驗，可以快速實瑰反應器中的溫度、濕度控制，達到反 應器的預期效果。同時對于蚯蚓固態培養效果明顯。
權利要求
1一種蠅蛆、蚯蚓養殖的自動控制生物反應器，包括反應器由反應器底、反應器透光窗、反應器頂部、加料部分、蠅蛆及蚯蚓收集器、強制通風裝置、過程自動化控制裝置以及熱交換器組成，所述反應器底部包括廢棄物收集盤(1)、支架(2)和掃污器(17)；所述的反應器透光窗包括透光有機玻璃窗(4)、窗卡子(5)和窗蓋(6)；反應器頂部包括攪拌電機(9)、轉軸(8)、軸承(10)和布料器(13)；所述的加料部分包括加料斗和蓋(7)；所述的蠅蛆及蚯蚓收集器包括排料手輪(14)、排料器(15)和料倉(16)；所述的強制通風裝置包括篩網(18)、進氣器(19)和外部空氣進口(21)；所述的過程自動化控制裝置包括熱電偶及濕度儀安裝件(3)和進氣量控制(21)。
2.根據權利要求1所述的自動控制生物反應器，其特征在于，所述的掃污器(17)位于篩網上部，用于清除代謝剩余物。
3.根據權利要求1所述的自動控制生物反應器，其特征在于，所述的反應器透光窗位于反應器側面，用于加強光刺激內部蠅蛆及蚯蚓移動。
4.根據權利要求1所述的自動控制生物反應器，其特征在于，所述的布料器(13) 位于反應器體內中部，用于反應器內物料的混合。.
5.根據權利要求1所述的自動控制生物反應器，其特征在于，所述的蠅蛆及蚯蚓 收集器位于反應器透光窗的對面，用于收集成熟期的蠅蛆及蚯蟲引。
6.根據權利要求1 '所述的自動控制生物反庫器，其特征在于，所述的進氣器(19) 位于篩網(18)下部，所述的外部空氣進口(21)位于進氣器(19)進口處，所述的熱交換器 連接在外部空氣進口(21)，用于反應器的溫度、濕度調節。
7. —種用于權利要求l-6任一項所述的蠅蛆固態培養方法，包括以下歩驟 (1) 通過加料斗(7)將物料及蠅蛆加入反應器筒體(12)中，通過布料器(13)將物料鋪 平并混合均勻；(2) 關上有機有機玻璃窗(4)后開始培養，溫度控制在34 40°C，濕度控制在65~腦；C3)蠅蛆培養3天后，通入熱空氣強迫蠅蛆向上移動，同時打丌有機玻璃窗(4)加 上強光刺激其向反應器料倉(16)移動，同時轉動排料手輪(14)使蠅蛆通過排料器(15)進 入料倉(16)。
8. —種用于權利要求l-6任一項所述的蚯躬l固態培養方法，包括以下歩驟(1) 通過加料斗(7)將物料及蚯蚓加入反應器筒體(12)中，通過布料器(13)將物料鋪 平并混合均勻；(2) 關上有機有機玻璃窗(4)后開始培養，溫度控制在2(TC 27。C，濕度控制在 65 80%;(3) 每培養六天，通過熱交換器通入35"C熱空氣，然后轉動掃污器(17)清理代謝物 將其排入廢棄物收集盤(l)中，蚯蚓培養50天后，通入熱空氣強迫其向上移動，同時 打開有機玻璃窗(4)加上強光刺激其向反應器料倉(16)移動，同時轉動排料手輪(14)使蚯 蚓通過排料器(l 5)進入料倉(16)。
全文摘要
本發明涉及蠅蛆、蚯蚓養殖的自動控制生物反應器及其固態培養方法，通過對反應器溫度、濕度的控制可以有效促進蠅蛆及蚯蚓生長，縮短生長周期。同時在蠅蛆及蚯蚓成熟階段通過控制光照及溫度調節促進動物向收集器移動，從而實現有效分離，降低分離成本。該生物反應器包括反應器底、反應器透光窗、反應器頂部、加料部分、蠅蛆及蚯蚓收集器、強制通風裝置、過程自動化控制裝置以及熱交換器組成。該發明的方法可以實現蠅蛆及蚯蚓的自動化養殖、適用于規模放大，并且該反應器具有結構簡單、操作方便、經營成本低、對環境友好的特點。
文檔編號A01K67/00GK101622972SQ20081011644
公開日2010年1月13日 申請日期2008年7月10日 優先權日2008年7月10日
發明者張建興, 陳洪章 申請人:中國科學院過程工程研究所