[發(fā)明專利]一種水熱處理促進餐廚垃圾生產(chǎn)乙醇和乳酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310437655.0
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103484521A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王春銘
• 申請（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12P39/00
• 分類號: C12P39/00;C12P7/14;C12P7/08;C12P7/56;C12R1/84;C12R1/66;C12R1/845;C12R1/865;C12R1/885;C12R1/25;C12R1/01
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林立明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于餐廚垃圾處理領(lǐng)域，具體涉及一種餐廚垃圾生產(chǎn)乙醇和乳酸的方法。

背景技術(shù)

餐廚垃圾具有含水率高、油脂和有機物含量高的特點。目前的處理技術(shù)主要集中在油脂煉制生物柴油、厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣和乙醇、微生物發(fā)酵生產(chǎn)飼料、肥料等。其中，生物柴油是將餐廚廢油直接分離后通過酯交換反應(yīng)制得；而乙醇通常由餐廚垃圾糖化水解后再添加酵母發(fā)酵制得。發(fā)明專利“一種適用于餐廚垃圾發(fā)酵的乳酸抑菌方法”（CN101665809B），是在餐廚垃圾中加入乳酸菌產(chǎn)生乳酸實現(xiàn)抑菌后，加入酵母進行發(fā)酵。發(fā)明專利“一種餐廚垃圾綜合利用的方法”（CN102453614B）將油脂制成生物柴油、采用米曲霉與釀酒酵母菌混合進行餐廚垃圾共發(fā)酵，所得水相蒸餾后制成乙醇，發(fā)酵后固體殘渣直接作為蛋白飼料。現(xiàn)有的技術(shù)方法存在如下問題，需要特定條件、對設(shè)備要求高、未涉及污染物處理等。

在餐廚垃圾生產(chǎn)乙醇的現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)酵條件及菌種對乙醇產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量影響很大，對設(shè)備的要求也很高。如發(fā)明專利“一種利用富含纖維素和半纖維素的有機廢棄物生產(chǎn)乙醇的方法”（ZL03117223.7）在有酸和壓力的條件下進行，要求設(shè)備耐酸及耐高壓。發(fā)明專利“一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)乙醇的方法”（CN102321722?A）采用生物菌液和混合酶制劑協(xié)同發(fā)酵餐廚垃圾生產(chǎn)乙醇，但是生物菌液和混合酶制劑的組成復(fù)雜，菌種不易獲得，配置方法較為繁瑣，在實際應(yīng)用中存在一定困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種水熱處理促進餐廚垃圾生產(chǎn)乙醇和乳酸的方法，將餐廚垃圾作為生產(chǎn)能源和高附加值產(chǎn)品的原料，在充分利用廢物的同時，實現(xiàn)生物質(zhì)的能源化及資源化。同時本發(fā)明選用簡單易得的菌種，配成混合菌群，用于高效發(fā)酵乙醇，工藝簡便，特別適合產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

S1.?餐廚垃圾的水熱處理：將收集的餐廚垃圾分揀后，投入水熱反應(yīng)器中，根據(jù)實際需要適當(dāng)補加水使餐廚垃圾完全浸沒在水中，然后進行水熱處理。?

S2.?將步驟S1中水熱處理后的餐廚垃圾分離出固體餐廚垃圾：將水熱處理后的餐廚垃圾送至三相分離器，進行油脂、水、固體三相分離，得到固體餐廚垃圾。

S3.?乙醇的制備：將步驟S2得到的固體餐廚垃圾加入水和混合菌群進行發(fā)酵，制備乙醇；發(fā)酵殘渣備用。具體步驟是根據(jù)固體餐廚垃圾含水率情況決定是否加水及加水量，使固液比達到乙醇發(fā)酵所需范圍；然后加入混合菌群后進行發(fā)酵；發(fā)酵結(jié)束后離心，取上清液進行蒸餾，得到乙醇，發(fā)酵殘渣備用。

S4.?乳酸的制備：將步驟S3得到的發(fā)酵殘渣加入水、碳酸鈣和菌種后進行發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后離心，上清液經(jīng)提純得乳酸。

步驟S2中所述的三相分離是在分離出油脂后，再根據(jù)實際需要分離超過乙醇發(fā)酵所需的固液比范圍的水，余下的水及固體垃圾進入下一步發(fā)酵。

步驟S3是根據(jù)步驟S2得到的固體餐廚垃圾的含水率情況，決定是否加入水及加水量，使固液比達到乙醇發(fā)酵所需固液比范圍。

步驟S3中所述的混合菌群包括畢赤酵母菌、發(fā)酵單胞菌、曲霉菌、根霉菌、釀酒酵母菌和木霉菌等。

步驟S4所述的乳酸發(fā)酵菌種可以在30℃~50℃進行乳酸發(fā)酵，所述的乳酸發(fā)酵菌種為魏斯氏菌、植物乳桿菌和米根霉菌中的一種或多種。

優(yōu)選的，混合菌群中畢赤酵母菌、發(fā)酵單胞菌、曲霉菌、根霉菌、釀酒酵母菌和木霉菌的濃度均為6×10⁸?~8×10⁸個/mL。

更優(yōu)選的，所述的混合菌群的各菌種加入比例為畢赤酵母菌：發(fā)酵單胞菌：曲霉菌：根霉菌：釀酒酵母菌：木霉菌=1-5:1-6:1-4:1-5:1-6:1-6。

更優(yōu)選的，所述混合菌群的加入量為固體餐廚垃圾重量的0.3%~40%。

更優(yōu)選的，步驟S3和步驟S4中在發(fā)酵前分別加入固體餐廚垃圾重量0.1%-20%的未經(jīng)水熱處理的分揀后的餐廚垃圾。未經(jīng)水熱處理的餐廚垃圾中含有大量土著微生物，可以促進餐廚垃圾的發(fā)酵，提高乙醇和乳酸產(chǎn)率。

優(yōu)選的，步驟S3中所述的發(fā)酵溫度為20℃~50℃，發(fā)酵時間為20～480小時。

優(yōu)選的，步驟S3中加入水，使水與固體餐廚垃圾的體積比為0.5~15:1。

作為優(yōu)選，加入的水為三相分離后貯存的餐廚廢水。