[發明專利]一種餐廚垃圾微波預處理協同多酶水解糖化發酵乙醇的方法

在審

• 申請號: 202110599015.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113151365A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 邱衛華;趙蕓卿;修涵
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12P7/14;C12P19/14;C12P19/02;C12N1/36;C12N1/18;C12R1/865
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明屬于餐廚垃圾資源化利用技術領域。本發明的目的是通過微波預處理與多酶協同酶解實現餐廚垃圾高效水解，并將餐廚垃圾高效定向轉化為乙醇，達到餐廚資源化利用，同時降低乙醇的生產成本。本發明提供的一種餐廚垃圾微波預處理協同多酶水解糖化發酵乙醇的方法包括以下步驟：1)餐廚垃圾的前處理；2)餐廚垃圾的微波預處理；3)酵母菌在餐廚垃圾水解液中的馴化；4)餐廚垃圾的生物降解與乙醇發酵。采用本發明提供的技術，可為餐廚垃圾的產品定向轉化提供高濃度糖平臺，為實現餐廚垃圾的資源化和高值化奠定基礎；同時，也為乙醇的生產開拓了廉價高效的生產原料。

【技術領域】

本發明屬于餐廚垃圾資源化利用的技術領域，特別涉及一種餐廚垃圾微波預處理協同多酶水解糖化發酵乙醇的方法。

【背景技術】

根據《2017-2022年中國餐廚垃圾處理行業發展情景預測與投資戰略規劃分析報告》，全國餐廚垃圾的日均產生量逐年增加，即將突破一億噸/年。而由于餐廚垃圾具有高含量有機質(主要是淀粉)、高含水率(70-80％)、高油脂以及高鹽分等特點。餐廚垃圾堆積所滲透出的液體會污染地表水和地下水，另外餐廚垃圾中有機物含量豐富，容易發生腐敗變質，從而造成細菌滋生引發各種疾病等。因此，如何正確、有效地處理是中國乃至全世界亟待解決的問題。目前針對餐廚垃圾的處理方法有物理填埋、焚燒，生物轉化堆肥、甲烷發酵、生產飼料等，這些方法都普遍存在著一定的弊端，如餐廚垃圾堆肥占地面積大、周期長、產生污水和臭氣，對周邊環境造成污染；餐廚垃圾含水量很高，脫水燃燒的過程中需要投入大量資金；填埋法伴隨的餐廚垃圾滲液也對水土進行了污染，產生的甲烷不能有效進行利用反成火災或爆炸隱患等等。因此餐廚垃圾的新興資源化利用愈來愈受到各界的廣泛關注。餐廚垃圾的定向生物轉化不僅可以實現餐廚垃圾的減量化、無害化，而且有望實現餐廚垃圾的資源化利用。尤其是餐廚垃圾中的纖維素類、淀粉類、蛋白質類、多糖類等物質是生物轉化的潛在碳源，具有很高的回收利用價值。如果能快速、有效地降解這些大分子為可供微生物生長及代謝的營養及促進因子，將有助于最大限度實現餐廚垃圾再利用的價值。

隨著資源耗竭和環境污染問題日益嚴峻，人們對乙醇等清潔能源的開發越發重視。乙醇的傳統生產原料是以玉米、甘蔗等農作物為主，但這會危及全球糧食供應。近幾年來有機廢棄物，如農業廢棄物、果蔬垃圾、園林廢棄物等，已被探索作為乙醇生產的替代基質。也有將餐廚垃圾通過酶解糖化的方法轉化為可發酵營養物質生產生物乙醇的研究。但是由于餐廚垃圾原料的復雜性和異質性，以餐廚垃圾制備燃料乙醇的研究還存在諸多的問題，其中原料轉化率低及乙醇得率低是最主要的問題。因此，已有一些專利提供了提高餐廚垃圾原料利用率及乙醇發酵得率的方法，如專利ZL 201310015313.X利用在餐廚垃圾中加入乳酸菌達到抑菌的同時由乳酸轉化的丙酮酸提高餐廚垃圾的乙醇產量；專利201910361741.5發明了一種高效降解餐廚垃圾源淀粉類廢料為乙醇的方法；專利ZL201610626176.7依次采用堿法-酸法預處理廚余垃圾后再以纖維素酶和淀粉酶水解廚余垃圾制備還原糖，后者用于乙醇發酵；專利ZL20130437655.0和ZL201710414934.3均公布了采用水熱預處理餐廚垃圾后進行乙醇發酵的方法。

本發明專利擬采用微波預處理餐廚垃圾以提高其生物可降解性，同時耦合多酶協同酶解為后續乙醇發酵提供高濃度的可發酵糖平臺，最終實現餐廚垃圾高效生物發酵乙醇。

【發明內容】

【發明目的】

餐廚垃圾中富含纖維素類、淀粉類、蛋白質類、多糖類等微生物發酵定向轉化為乙醇的潛在營養物質，具有很高的回收利用價值。但是，由于餐廚垃圾原料的復雜性和異質性，原料轉化率低及乙醇發酵效率仍然較低。本發明的目的是通過微波預處理耦合多酶協同酶解實現餐廚垃圾原料的高效降解，同時實現提高乙醇發酵效率，降低乙醇生產成本。

【技術方案】

本發明所述的一種餐廚垃圾微波預處理協同多酶水解糖化發酵乙醇的方法，其特征在于，包括以下步驟：