基于農(nóng)產(chǎn)品余料生產(chǎn)環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑的探究

彭林濤，冉清紅*，岳云華

（成都師范學(xué)院史地與旅游學(xué)院 四川，成都 611130）

四川盆周丘陵山區(qū)是紅薯等塊根類、各種蔬菜類、各種瓜果類等農(nóng)產(chǎn)品的主要產(chǎn)區(qū)，這些農(nóng)產(chǎn)品屬于人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活不可缺少的部分。受科學(xué)管理方法缺乏、科學(xué)處理與利用手段不足等因素影響，農(nóng)產(chǎn)品從田間地頭到餐桌，在經(jīng)歷種植、采摘、匯集、運(yùn)輸、加工、去葉根皮等一系列過程中會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)作物余料[1-2]。普遍認(rèn)為，農(nóng)作物余料具有良好的生態(tài)屬性，易于環(huán)境消納，再生循環(huán)利用率高、可分解安全處理的具有優(yōu)異使用性能和低環(huán)境負(fù)荷[3-6]。但如果被隨意的丟棄就會(huì)給環(huán)境帶來一系列的不利影響，對(duì)土壤、水體、空氣等的污染已經(jīng)成為和綜合治理的難題；如果能夠綜合利用，農(nóng)作物余料就變廢為寶，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)農(nóng)村居民增收，同時(shí)又解決了農(nóng)村環(huán)境的生物污染源問題[7-8]。查閱文獻(xiàn)和專利的結(jié)果表明，盡管農(nóng)作物余料的利用研究較多，但將其作為原料制備清洗劑的生產(chǎn)工具、研究方法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的成果鮮有報(bào)道。為此，本研究以“農(nóng)作物余料制備生態(tài)清洗劑”目標(biāo)，對(duì)生態(tài)清洗劑的制備工具、制備方法和工藝流程等進(jìn)行了探索性試驗(yàn)研究，企為存在與廣大農(nóng)村的農(nóng)作物余料的綜合利用提供技術(shù)支撐，為農(nóng)村扶貧、農(nóng)戶致富提供參考。

1 材料與與設(shè)備

1.1 材料

制備生態(tài)清洗劑的原料為常見的農(nóng)作物余料，包括紅薯藤、甜菜、青菜、蘿卜、萵筍、牛皮菜等農(nóng)作物余料和橘皮、橙皮、柚子皮、香蕉皮、蘋果皮等瓜果余料。同時(shí)，還需要一定數(shù)量的糖、食鹽、水等輔料，其中，食鹽可防止原料腐化變質(zhì)，糖能夠增強(qiáng)發(fā)酵效果。

1.2 設(shè)備

實(shí)驗(yàn)室制備生態(tài)清洗劑的主要設(shè)備為攪拌機(jī)、發(fā)酵桶、溫度計(jì)、凈化過濾器。批量生產(chǎn)設(shè)備主要由清洗池、攪拌室、發(fā)酵罐、擠壓室四部分構(gòu)成，分別擔(dān)任清洗余料、混合原料使之均勻、余料在密閉環(huán)境發(fā)酵、發(fā)酵完成后處理。設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵部件見圖1，已經(jīng)獲得實(shí)用新型專利授權(quán)。

圖1 生態(tài)清洗劑生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)圖

清洗池（1）的兩側(cè)壁上分別設(shè)置有清洗進(jìn)料口（101）和清洗出料口（102），所述清洗池（1）頂部設(shè)置進(jìn)水管（103），所述進(jìn)水管（103）上設(shè)置有多個(gè)噴頭（104），所述清洗池（1）內(nèi)傾斜設(shè)置有第一濾網(wǎng)（105），所述第一濾網(wǎng)（105）的兩端分別與所述清洗進(jìn)料口（101）和所述清洗出料口（102）連接，所述清洗出料口（102）與所述攪拌室（2）之間設(shè)有第一傳送履帶（5），所述清洗出料口（102）與所述第一傳送履帶（5）傳送始端相對(duì)應(yīng)。

攪拌室（2）包括攪拌倉(cāng)（201）、設(shè)置在在所述攪拌倉(cāng)（201）兩端的攪拌進(jìn)料口（202）和攪拌出料口（203）以及設(shè)置在所述攪拌倉(cāng)（201）內(nèi)的主體配料箱（204）和第一電機(jī)（205），所述攪拌進(jìn)料口（202）與所述第一傳送履帶（5）的傳送末端相對(duì)應(yīng)；所述主體配料箱（204）的兩端分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承（206）與所述攪拌進(jìn)料口（202）和所述攪拌出料口（203），所述主體配料箱（204）上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)組件，所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件與所述第一電機(jī)（205）連接，所述主體配料箱（204）靠近所述攪拌出料口（203）內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置攪拌葉片（207）；所述攪拌進(jìn)料口（202）與所述發(fā)酵罐（3）之間設(shè)有第二傳送履帶（6），所述攪拌進(jìn)料口（202）與所述第二傳送履帶（6）的傳送始端相對(duì)應(yīng)。

發(fā)酵罐（3）包括罐體（301）以及與所述罐體（301）配合的蓋體（302），所述蓋體（302）兩側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄（303），并且所述蓋體（302）上方設(shè)置有安全閥（304）和放氣閥（305）；所述罐體（301）的罐口與第二傳送履帶（6）的傳送末端相對(duì)應(yīng)；所述罐體（301）的底部設(shè)置有發(fā)酵出料口（306），所述發(fā)酵出料口（306）通過送料管（7）與所述擠壓室（4）連接。

擠壓室（4）包括傾斜設(shè)置的擠壓倉(cāng)（401）、設(shè)置在所述擠壓倉(cāng)（401）兩側(cè)的擠壓進(jìn)料口（402）和殘?jiān)隽峡冢?03）以及設(shè)置在所述擠壓倉(cāng)（401）靠近所述殘?jiān)隽峡冢?02）的底部的清洗劑出料口（404），所述擠壓倉(cāng)（401）內(nèi)設(shè)置有擠壓輥（405），所述擠壓輥（404）通過電機(jī)軸與設(shè)置在擠壓倉(cāng)（401）上的第二電機(jī)（406）連接；所述殘?jiān)隽峡冢?03）為帶多孔的喇叭形；所述擠壓進(jìn)料口（402）與所述送料管（7）連接。

2 生產(chǎn)工藝

將各種輔料和清潔余料，按照瓜果余料：農(nóng)作物余料：食鹽：食糖：水=5%：25%：1%：9%：60%的配比關(guān)系，配好、攪拌均勻，置于發(fā)酵桶，并確保所有物料都浸于水中，鑒于發(fā)酵時(shí)有氣體產(chǎn)生液體可能外溢，發(fā)酵桶內(nèi)需要留一定空間，然后旋緊發(fā)酵桶蓋，桶蓋注明日期，置于陰涼、通風(fēng)之處。發(fā)酵桶在首月會(huì)有氣體產(chǎn)生，每天根據(jù)實(shí)際溫度情況將桶蓋旋松2到3次，釋出因發(fā)酵而膨脹的氣體并立刻旋緊桶蓋，一月后就氣體減少。靜置發(fā)酵期因環(huán)境溫度不同需要二到三個(gè)月，發(fā)酵期間應(yīng)定期檢查，通過按壓等措施確保沒有物料浮在液面上，使其浸泡在液體中充分發(fā)酵。生產(chǎn)工藝流程見圖2。

各種農(nóng)產(chǎn)品余料含有多種礦質(zhì)元素、碳水化合物，水果的果皮等余料還帶有清香味，通過發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生多種生物酶，能夠有效起到去污效果。農(nóng)作物余料與糖、食鹽混合起來，置于密閉環(huán)境下發(fā)酵，糖以及余料中的碳水化合物等物質(zhì)可為菌種提供營(yíng)養(yǎng)成分，共同促進(jìn)菌種快速生長(zhǎng)，在發(fā)酵液中富含大量的生物酶，對(duì)廚具、衛(wèi)生間尤其是蹲便器、各種玻璃等生活器材上的污垢進(jìn)行分解形成水溶性物質(zhì)而起到清潔作用。

圖2 生產(chǎn)工藝流程圖

3 去污效果試驗(yàn)

對(duì)充滿污垢的鍋、窗臺(tái)玻璃和衛(wèi)生間蹲便器來作為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)生態(tài)清洗劑的去污效果進(jìn)行測(cè)試。

3.1 鍋去污效果試驗(yàn)

選擇三口規(guī)格一致，使用時(shí)間與污垢分布面積大致相同的家用電壓鍋，依次給每口鍋編號(hào)為一號(hào)鍋、二號(hào)鍋、三號(hào)鍋，向一號(hào)鍋、二號(hào)鍋、三號(hào)鍋中分別注入10mL、20 mL、30 mL 生態(tài)清洗劑，然后按順序各自兌水1L，浸泡6min、8min、10min后，用抹布進(jìn)行清洗，去污效果見表1。

表1 鍋的去污效果試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table..1 The test results of decontamination effect of pot

由表1可知，一號(hào)鍋內(nèi)注入10 mL環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡6min 后進(jìn)行清洗，污垢僅有局部減少；二號(hào)鍋內(nèi)注入20mL環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡8min后進(jìn)行清洗，污垢明顯大部分減少，僅有小部分殘余；三號(hào)鍋內(nèi)注入30mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡10 分鐘后進(jìn)行清洗，污垢基本清除干凈。說明當(dāng)需要清洗污垢的面積大小相近、使用的清洗工具相同的時(shí)候，注入的劑量和浸泡時(shí)間會(huì)影響去污效果；清洗這類型號(hào)的鍋?zhàn)⑷?0mL環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡10min后進(jìn)行清洗效果最佳。

3.2 玻璃去污效果試驗(yàn)

選擇滿是灰塵和污漬的窗戶作為試驗(yàn)對(duì)象，依次給窗戶上的玻璃進(jìn)行編號(hào)：一號(hào)玻璃、二號(hào)玻璃、三號(hào)玻璃和四號(hào)玻璃；每張玻璃規(guī)格1m×0.5m，然后選擇容量為200 mL 的噴灑壺四個(gè)，依次編號(hào)為：一號(hào)玻璃噴灑壺、二號(hào)玻璃噴灑壺、三號(hào)玻璃噴灑壺、四號(hào)玻璃噴灑壺；按序向一至四號(hào)噴灑壺分別注入10 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100 mL 水、15mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100 mL水、20 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和 100 mL 水、25 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100 mL 水進(jìn)行兌配；而后分別向一號(hào)玻璃、二號(hào)玻璃、三號(hào)玻璃、四號(hào)玻璃噴灑，直接用抹布擦洗，玻璃去污效果試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 玻璃去污效果試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table..2 The test results of glass decontamination effect

由表2可知，一號(hào)玻璃采用注入10 mL環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100mL 水兌配的一號(hào)噴灑壺，無浸泡直接對(duì)玻璃進(jìn)行噴灑，用抹布擦洗，污垢僅有小范圍面積減少，去污效能較低；二號(hào)鍋采用注入15 mL環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100 mL 水兌配的二號(hào)噴灑壺，無浸泡直接對(duì)玻璃進(jìn)行噴灑，用抹布擦洗，污垢明顯大范圍減少，但仍有小部分殘余；三號(hào)鍋采用注入20 mL環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100 mL 水兌配的三號(hào)噴灑壺，無浸泡直接對(duì)玻璃進(jìn)行噴灑，用抹布擦洗，污垢基本清除干凈；四號(hào)鍋采用注入25 mL環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100 mL水兌配的四號(hào)噴灑壺，無浸泡直接對(duì)玻璃進(jìn)行噴灑，用抹布擦洗，玻璃變得干凈明亮。這說明當(dāng)需要清洗污垢的面積大小相同、清洗工具相同、不浸泡直接噴灑用抹布擦洗玻璃的時(shí)候，注入的劑量直接影響去污效果。清洗玻璃這類物品，注入20 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100 mL 水兌配，已經(jīng)能夠達(dá)到清除玻璃污漬的預(yù)期效果，但玻璃不夠明亮；注入25 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑和100 mL 水兌配，清除玻璃污漬特別徹底，玻璃明亮干凈，清洗效果最理想。

3.3 蹲便器去污效果試驗(yàn)

選擇家庭衛(wèi)生間污垢分布面積大約為0.5m×0.3m的蹲便器作為試驗(yàn)對(duì)象，依次給蹲便器進(jìn)行編號(hào)：一號(hào)蹲便器、二號(hào)蹲便器和三號(hào)蹲便器，然后分別向一號(hào)蹲便器、二號(hào)蹲便器和三號(hào)蹲便器內(nèi)噴灑100 mL、150 mL 和200 mL 生態(tài)清洗劑，分別浸泡 3min、5min 和 8min 后用軟毛刷對(duì)蹲便器進(jìn)行清洗，其去污效果試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 蹲便器去污效果試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果Table..3 The test results of decontamination effect of squatting pan

表3 可知，一號(hào)蹲便器噴灑100 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡3分鐘后，用軟毛刷進(jìn)行刷洗，污垢減少、有小部分殘余；二號(hào)蹲便器噴灑150 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡5分鐘后，用軟毛刷進(jìn)行清洗，污垢明顯減少，基本清除；三號(hào)蹲便器噴灑200 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡8 分鐘后，用軟毛刷進(jìn)行清洗，污垢徹底清除干凈，蹲便器表面變得光亮。試驗(yàn)說明當(dāng)需要清洗污垢的面積大小相近、使用的清洗工具相同的時(shí)候，產(chǎn)品的去污效果在很大程度上受噴灑的劑量和浸泡時(shí)間的影響；清洗蹲便器這類物品噴灑150 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡5分鐘后，進(jìn)行刷洗能將污漬基本清除，達(dá)到初步效果；噴灑200 mL 環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑，浸泡8 分鐘后，進(jìn)行刷洗能將頑固污漬徹底清除，蹲便器變得光亮如新，此種方案是最佳的。

4 環(huán)境友好性試驗(yàn)

為了檢測(cè)生態(tài)清洗劑的環(huán)境友好性，對(duì)水環(huán)境和土壤環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)試驗(yàn)。

4.1 水環(huán)境友好性觀測(cè)

選取小蝌蚪作為試驗(yàn)對(duì)象，取6 個(gè)規(guī)格為500 mL 的廣口容量杯，依次編號(hào)為 1 號(hào)杯、2 號(hào)杯、3 號(hào)杯、4 號(hào)杯、5號(hào)杯和6 號(hào)杯，向每個(gè)杯子中加滿水，然后分別放入2 條蝌蚪，再向1號(hào)杯中加入1mg生態(tài)清洗劑，3號(hào)杯中加2mg生態(tài)清洗劑，5 號(hào)杯中加3mg 生態(tài)清洗劑，其余杯中不加生態(tài)清洗劑，進(jìn)行為期30天的蝌蚪生長(zhǎng)情況觀測(cè)試驗(yàn)，其結(jié)果如表4。

由表4 可知，1 號(hào)杯到6 號(hào)杯所有試驗(yàn)蝌蚪至試驗(yàn)結(jié)束均存活，但1號(hào)杯、3號(hào)杯、5號(hào)杯內(nèi)蝌蚪身體圓潤(rùn)、營(yíng)養(yǎng)充足、發(fā)育狀況良，2 號(hào)杯、4 號(hào)杯、6 號(hào)杯內(nèi)蝌蚪個(gè)體偏瘦、營(yíng)養(yǎng)不足、發(fā)育遲緩，說明環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑對(duì)1號(hào)杯、3號(hào)杯、5號(hào)杯內(nèi)蝌蚪生長(zhǎng)無影響，還能為蝌蚪生長(zhǎng)提供一定量的營(yíng)養(yǎng)。

4.2 土壤環(huán)境友好性觀測(cè)

蚯蚓是一種無脊椎土壤動(dòng)物，對(duì)周圍土壤環(huán)境有著敏感的觸覺，蚯蚓在某一區(qū)域的分布與活動(dòng)范圍間接反映了該地區(qū)土壤環(huán)境情況，因此，本實(shí)驗(yàn)選擇蚯蚓這一典型的土壤動(dòng)物12條，均分為4個(gè)小組，分裝在4個(gè)容量為2L 且裝滿采樣土壤的寬口瓶中，依次給每個(gè)寬口瓶編號(hào)為1號(hào)瓶、2號(hào)瓶、3號(hào)瓶和4號(hào)瓶，按1-4號(hào)瓶的順序分別注入0mg、1mg、2mg和3mg生態(tài)清洗劑，進(jìn)行為期30天的蚯蚓生長(zhǎng)情況觀測(cè)，其結(jié)果如表5所示。

由表5可知，截至試驗(yàn)結(jié)束日期，1 號(hào)瓶、2 號(hào)瓶、3 號(hào)瓶、4號(hào)瓶的試驗(yàn)蚯蚓生命體征正常、無異常狀況，試驗(yàn)結(jié)果說明環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑對(duì)蚯蚓這種土壤動(dòng)物沒有影響。

文竹是一種長(zhǎng)在土壤中具有極高觀賞價(jià)值的植物，性喜溫暖濕潤(rùn)和半陰通風(fēng)的環(huán)境，冬季不耐嚴(yán)寒，不耐干旱，夏季忌陽(yáng)光直射，對(duì)其附近土壤環(huán)境質(zhì)量有著較高要求，能夠很好的指示所處生長(zhǎng)土壤環(huán)境。因此、選擇文竹作為本試驗(yàn)對(duì)象，取6個(gè)規(guī)格為1L的小花盆，依次編號(hào)為1 號(hào)盆、2 號(hào)盆、3 號(hào)盆、4 號(hào)盆、5 號(hào)盆和 6 號(hào)盆，向每個(gè)小花盆中裝滿采樣土壤，然后分別植入一株文竹，再向1號(hào)盆土壤中加入1mg生態(tài)清洗劑，3號(hào)盆土壤中加2mg生態(tài)清洗劑，5 號(hào)盆土壤中加3mg 生態(tài)清洗劑，其余小花盆中不加生態(tài)清洗劑，進(jìn)行為期30 天的文竹生長(zhǎng)情況觀測(cè)試驗(yàn)，其結(jié)果如表6所示。

表6 可知，1 號(hào)盆到6 號(hào)盆所有試驗(yàn)文竹樣本至試驗(yàn)結(jié)束，1號(hào)盆、3號(hào)盆、5號(hào)盆內(nèi)文竹樣本均生長(zhǎng)正常、枝繁葉茂。但2號(hào)盆文竹樣本枯萎死亡，4號(hào)盆文竹樣本葉面邊緣枯黃、生長(zhǎng)遲緩，6 號(hào)盆內(nèi)文竹枝干發(fā)黃、臨近枯萎。試驗(yàn)結(jié)果說明環(huán)境友好型生態(tài)清洗劑對(duì)1號(hào)盆、3號(hào)盆、5號(hào)盆內(nèi)文竹生長(zhǎng)無影響，還能為文竹生長(zhǎng)提供一定量的營(yíng)養(yǎng)。

表4 蝌蚪樣本觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果Table..4 The observation results of tadpole samples

表5 蚯蚓樣本觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果Table..5 The observation results of earthworm samples

表6 文竹樣本觀測(cè)試驗(yàn)Table..6 The observation results of Asparagus fern samples

5 結(jié)論

采用盆周丘陵地區(qū)常見的紅薯藤等農(nóng)作物余料，就地取材，按照設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工具和工藝流程進(jìn)行發(fā)酵處理，工藝簡(jiǎn)單、易行，發(fā)酵條件容易控制，發(fā)酵過程中不添加任何化學(xué)成分。按照鄉(xiāng)村振興、生態(tài)文明建設(shè)的要求，能夠生產(chǎn)出生態(tài)清洗劑。對(duì)生態(tài)清洗劑進(jìn)行去污能力觀測(cè)試驗(yàn)，對(duì)鍋、玻璃、蹲便器等典型污染用品的污漬去除效果良好；對(duì)水環(huán)境、土壤環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)試驗(yàn)，樣本動(dòng)物與植物的生長(zhǎng)發(fā)育未受影響，產(chǎn)品具有環(huán)境友好性。