基于农产品余料生产环境友好型生态清洗剂的探究

彭林涛，冉清红*，岳云华

（成都师范学院史地与旅游学院 四川，成都 611130）

四川盆周丘陵山区是红薯等块根类、各种蔬菜类、各种瓜果类等农产品的主要产区，这些农产品属于人们日常生产生活不可缺少的部分。受科学管理方法缺乏、科学处理与利用手段不足等因素影响，农产品从田间地头到餐桌，在经历种植、采摘、汇集、运输、加工、去叶根皮等一系列过程中会产生大量的农作物余料[1-2]。普遍认为，农作物余料具有良好的生态属性，易于环境消纳，再生循环利用率高、可分解安全处理的具有优异使用性能和低环境负荷[3-6]。但如果被随意的丢弃就会给环境带来一系列的不利影响，对土壤、水体、空气等的污染已经成为和综合治理的难题；如果能够综合利用，农作物余料就变废为宝，发展绿色经济，促进农村居民增收，同时又解决了农村环境的生物污染源问题[7-8]。查阅文献和专利的结果表明，尽管农作物余料的利用研究较多，但将其作为原料制备清洗剂的生产工具、研究方法和实验验证的成果鲜有报道。为此，本研究以“农作物余料制备生态清洗剂”目标，对生态清洗剂的制备工具、制备方法和工艺流程等进行了探索性试验研究，企为存在与广大农村的农作物余料的综合利用提供技术支撑，为农村扶贫、农户致富提供参考。

1 材料与与设备

1.1 材料

制备生态清洗剂的原料为常见的农作物余料，包括红薯藤、甜菜、青菜、萝卜、莴笋、牛皮菜等农作物余料和橘皮、橙皮、柚子皮、香蕉皮、苹果皮等瓜果余料。同时，还需要一定数量的糖、食盐、水等辅料，其中，食盐可防止原料腐化变质，糖能够增强发酵效果。

1.2 设备

实验室制备生态清洗剂的主要设备为搅拌机、发酵桶、温度计、净化过滤器。批量生产设备主要由清洗池、搅拌室、发酵罐、挤压室四部分构成，分别担任清洗余料、混合原料使之均匀、余料在密闭环境发酵、发酵完成后处理。设计方案的关键部件见图1，已经获得实用新型专利授权。

图1 生态清洗剂生产设备设计图

清洗池（1）的两侧壁上分别设置有清洗进料口（101）和清洗出料口（102），所述清洗池（1）顶部设置进水管（103），所述进水管（103）上设置有多个喷头（104），所述清洗池（1）内倾斜设置有第一滤网（105），所述第一滤网（105）的两端分别与所述清洗进料口（101）和所述清洗出料口（102）连接，所述清洗出料口（102）与所述搅拌室（2）之间设有第一传送履带（5），所述清洗出料口（102）与所述第一传送履带（5）传送始端相对应。

搅拌室（2）包括搅拌仓（201）、设置在在所述搅拌仓（201）两端的搅拌进料口（202）和搅拌出料口（203）以及设置在所述搅拌仓（201）内的主体配料箱（204）和第一电机（205），所述搅拌进料口（202）与所述第一传送履带（5）的传送末端相对应；所述主体配料箱（204）的两端分别通过转动轴承（206）与所述搅拌进料口（202）和所述搅拌出料口（203），所述主体配料箱（204）上设置有转动组件，所述转动组件与所述第一电机（205）连接，所述主体配料箱（204）靠近所述搅拌出料口（203）内侧壁上设置搅拌叶片（207）；所述搅拌进料口（202）与所述发酵罐（3）之间设有第二传送履带（6），所述搅拌进料口（202）与所述第二传送履带（6）的传送始端相对应。

发酵罐（3）包括罐体（301）以及与所述罐体（301）配合的盖体（302），所述盖体（302）两侧设置有转动手柄（303），并且所述盖体（302）上方设置有安全阀（304）和放气阀（305）；所述罐体（301）的罐口与第二传送履带（6）的传送末端相对应；所述罐体（301）的底部设置有发酵出料口（306），所述发酵出料口（306）通过送料管（7）与所述挤压室（4）连接。

挤压室（4）包括倾斜设置的挤压仓（401）、设置在所述挤压仓（401）两侧的挤压进料口（402）和残渣出料口（403）以及设置在所述挤压仓（401）靠近所述残渣出料口（402）的底部的清洗剂出料口（404），所述挤压仓（401）内设置有挤压辊（405），所述挤压辊（404）通过电机轴与设置在挤压仓（401）上的第二电机（406）连接；所述残渣出料口（403）为带多孔的喇叭形；所述挤压进料口（402）与所述送料管（7）连接。

2 生产工艺

将各种辅料和清洁余料，按照瓜果余料：农作物余料：食盐：食糖：水=5%：25%：1%：9%：60%的配比关系，配好、搅拌均匀，置于发酵桶，并确保所有物料都浸于水中，鉴于发酵时有气体产生液体可能外溢，发酵桶内需要留一定空间，然后旋紧发酵桶盖，桶盖注明日期，置于阴凉、通风之处。发酵桶在首月会有气体产生，每天根据实际温度情况将桶盖旋松2到3次，释出因发酵而膨胀的气体并立刻旋紧桶盖，一月后就气体减少。静置发酵期因环境温度不同需要二到三个月，发酵期间应定期检查，通过按压等措施确保没有物料浮在液面上，使其浸泡在液体中充分发酵。生产工艺流程见图2。

各种农产品余料含有多种矿质元素、碳水化合物，水果的果皮等余料还带有清香味，通过发酵会产生多种生物酶，能够有效起到去污效果。农作物余料与糖、食盐混合起来，置于密闭环境下发酵，糖以及余料中的碳水化合物等物质可为菌种提供营养成分，共同促进菌种快速生长，在发酵液中富含大量的生物酶，对厨具、卫生间尤其是蹲便器、各种玻璃等生活器材上的污垢进行分解形成水溶性物质而起到清洁作用。

图2 生产工艺流程图

3 去污效果试验

对充满污垢的锅、窗台玻璃和卫生间蹲便器来作为试验对象，对生态清洗剂的去污效果进行测试。

3.1 锅去污效果试验

选择三口规格一致，使用时间与污垢分布面积大致相同的家用电压锅，依次给每口锅编号为一号锅、二号锅、三号锅，向一号锅、二号锅、三号锅中分别注入10mL、20 mL、30 mL 生态清洗剂，然后按顺序各自兑水1L，浸泡6min、8min、10min后，用抹布进行清洗，去污效果见表1。

表1 锅的去污效果试验检测结果Table..1 The test results of decontamination effect of pot

由表1可知，一号锅内注入10 mL环境友好型生态清洗剂，浸泡6min 后进行清洗，污垢仅有局部减少；二号锅内注入20mL环境友好型生态清洗剂，浸泡8min后进行清洗，污垢明显大部分减少，仅有小部分残余；三号锅内注入30mL 环境友好型生态清洗剂，浸泡10 分钟后进行清洗，污垢基本清除干净。说明当需要清洗污垢的面积大小相近、使用的清洗工具相同的时候，注入的剂量和浸泡时间会影响去污效果；清洗这类型号的锅注入30mL环境友好型生态清洗剂，浸泡10min后进行清洗效果最佳。

3.2 玻璃去污效果试验

选择满是灰尘和污渍的窗户作为试验对象，依次给窗户上的玻璃进行编号：一号玻璃、二号玻璃、三号玻璃和四号玻璃；每张玻璃规格1m×0.5m，然后选择容量为200 mL 的喷洒壶四个，依次编号为：一号玻璃喷洒壶、二号玻璃喷洒壶、三号玻璃喷洒壶、四号玻璃喷洒壶；按序向一至四号喷洒壶分别注入10 mL 环境友好型生态清洗剂和100 mL 水、15mL 环境友好型生态清洗剂和100 mL水、20 mL 环境友好型生态清洗剂和 100 mL 水、25 mL 环境友好型生态清洗剂和100 mL 水进行兑配；而后分别向一号玻璃、二号玻璃、三号玻璃、四号玻璃喷洒，直接用抹布擦洗，玻璃去污效果试验检测数据如表2所示。

表2 玻璃去污效果试验检测结果Table..2 The test results of glass decontamination effect

由表2可知，一号玻璃采用注入10 mL环境友好型生态清洗剂和100mL 水兑配的一号喷洒壶，无浸泡直接对玻璃进行喷洒，用抹布擦洗，污垢仅有小范围面积减少，去污效能较低；二号锅采用注入15 mL环境友好型生态清洗剂和100 mL 水兑配的二号喷洒壶，无浸泡直接对玻璃进行喷洒，用抹布擦洗，污垢明显大范围减少，但仍有小部分残余；三号锅采用注入20 mL环境友好型生态清洗剂和100 mL 水兑配的三号喷洒壶，无浸泡直接对玻璃进行喷洒，用抹布擦洗，污垢基本清除干净；四号锅采用注入25 mL环境友好型生态清洗剂和100 mL水兑配的四号喷洒壶，无浸泡直接对玻璃进行喷洒，用抹布擦洗，玻璃变得干净明亮。这说明当需要清洗污垢的面积大小相同、清洗工具相同、不浸泡直接喷洒用抹布擦洗玻璃的时候，注入的剂量直接影响去污效果。清洗玻璃这类物品，注入20 mL 环境友好型生态清洗剂和100 mL 水兑配，已经能够达到清除玻璃污渍的预期效果，但玻璃不够明亮；注入25 mL 环境友好型生态清洗剂和100 mL 水兑配，清除玻璃污渍特别彻底，玻璃明亮干净，清洗效果最理想。

3.3 蹲便器去污效果试验

选择家庭卫生间污垢分布面积大约为0.5m×0.3m的蹲便器作为试验对象，依次给蹲便器进行编号：一号蹲便器、二号蹲便器和三号蹲便器，然后分别向一号蹲便器、二号蹲便器和三号蹲便器内喷洒100 mL、150 mL 和200 mL 生态清洗剂，分别浸泡 3min、5min 和 8min 后用软毛刷对蹲便器进行清洗，其去污效果试验检测数据如表3 所示。

表3 蹲便器去污效果试验检测结果Table..3 The test results of decontamination effect of squatting pan

表3 可知，一号蹲便器喷洒100 mL 环境友好型生态清洗剂，浸泡3分钟后，用软毛刷进行刷洗，污垢减少、有小部分残余；二号蹲便器喷洒150 mL 环境友好型生态清洗剂，浸泡5分钟后，用软毛刷进行清洗，污垢明显减少，基本清除；三号蹲便器喷洒200 mL 环境友好型生态清洗剂，浸泡8 分钟后，用软毛刷进行清洗，污垢彻底清除干净，蹲便器表面变得光亮。试验说明当需要清洗污垢的面积大小相近、使用的清洗工具相同的时候，产品的去污效果在很大程度上受喷洒的剂量和浸泡时间的影响；清洗蹲便器这类物品喷洒150 mL 环境友好型生态清洗剂，浸泡5分钟后，进行刷洗能将污渍基本清除，达到初步效果；喷洒200 mL 环境友好型生态清洗剂，浸泡8 分钟后，进行刷洗能将顽固污渍彻底清除，蹲便器变得光亮如新，此种方案是最佳的。

4 环境友好性试验

为了检测生态清洗剂的环境友好性，对水环境和土壤环境进行观测试验。

4.1 水环境友好性观测

选取小蝌蚪作为试验对象，取6 个规格为500 mL 的广口容量杯，依次编号为 1 号杯、2 号杯、3 号杯、4 号杯、5号杯和6 号杯，向每个杯子中加满水，然后分别放入2 条蝌蚪，再向1号杯中加入1mg生态清洗剂，3号杯中加2mg生态清洗剂，5 号杯中加3mg 生态清洗剂，其余杯中不加生态清洗剂，进行为期30天的蝌蚪生长情况观测试验，其结果如表4。

由表4 可知，1 号杯到6 号杯所有试验蝌蚪至试验结束均存活，但1号杯、3号杯、5号杯内蝌蚪身体圆润、营养充足、发育状况良，2 号杯、4 号杯、6 号杯内蝌蚪个体偏瘦、营养不足、发育迟缓，说明环境友好型生态清洗剂对1号杯、3号杯、5号杯内蝌蚪生长无影响，还能为蝌蚪生长提供一定量的营养。

4.2 土壤环境友好性观测

蚯蚓是一种无脊椎土壤动物，对周围土壤环境有着敏感的触觉，蚯蚓在某一区域的分布与活动范围间接反映了该地区土壤环境情况，因此，本实验选择蚯蚓这一典型的土壤动物12条，均分为4个小组，分装在4个容量为2L 且装满采样土壤的宽口瓶中，依次给每个宽口瓶编号为1号瓶、2号瓶、3号瓶和4号瓶，按1-4号瓶的顺序分别注入0mg、1mg、2mg和3mg生态清洗剂，进行为期30天的蚯蚓生长情况观测，其结果如表5所示。

由表5可知，截至试验结束日期，1 号瓶、2 号瓶、3 号瓶、4号瓶的试验蚯蚓生命体征正常、无异常状况，试验结果说明环境友好型生态清洗剂对蚯蚓这种土壤动物没有影响。

文竹是一种长在土壤中具有极高观赏价值的植物，性喜温暖湿润和半阴通风的环境，冬季不耐严寒，不耐干旱，夏季忌阳光直射，对其附近土壤环境质量有着较高要求，能够很好的指示所处生长土壤环境。因此、选择文竹作为本试验对象，取6个规格为1L的小花盆，依次编号为1 号盆、2 号盆、3 号盆、4 号盆、5 号盆和 6 号盆，向每个小花盆中装满采样土壤，然后分别植入一株文竹，再向1号盆土壤中加入1mg生态清洗剂，3号盆土壤中加2mg生态清洗剂，5 号盆土壤中加3mg 生态清洗剂，其余小花盆中不加生态清洗剂，进行为期30 天的文竹生长情况观测试验，其结果如表6所示。

表6 可知，1 号盆到6 号盆所有试验文竹样本至试验结束，1号盆、3号盆、5号盆内文竹样本均生长正常、枝繁叶茂。但2号盆文竹样本枯萎死亡，4号盆文竹样本叶面边缘枯黄、生长迟缓，6 号盆内文竹枝干发黄、临近枯萎。试验结果说明环境友好型生态清洗剂对1号盆、3号盆、5号盆内文竹生长无影响，还能为文竹生长提供一定量的营养。

表4 蝌蚪样本观测试验结果Table..4 The observation results of tadpole samples

表5 蚯蚓样本观测试验结果Table..5 The observation results of earthworm samples

表6 文竹样本观测试验Table..6 The observation results of Asparagus fern samples

5 结论

采用盆周丘陵地区常见的红薯藤等农作物余料，就地取材，按照设计的生产工具和工艺流程进行发酵处理，工艺简单、易行，发酵条件容易控制，发酵过程中不添加任何化学成分。按照乡村振兴、生态文明建设的要求，能够生产出生态清洗剂。对生态清洗剂进行去污能力观测试验，对锅、玻璃、蹲便器等典型污染用品的污渍去除效果良好；对水环境、土壤环境进行观测试验，样本动物与植物的生长发育未受影响，产品具有环境友好性。