[发明专利]一种水热处理促进餐厨垃圾生产乙醇和乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于餐厨垃圾处理领域，具体涉及一种餐厨垃圾生产乙醇和乳酸的方法。

背景技术

餐厨垃圾具有含水率高、油脂和有机物含量高的特点。目前的处理技术主要集中在油脂炼制生物柴油、厌氧发酵产沼气和乙醇、微生物发酵生产饲料、肥料等。其中，生物柴油是将餐厨废油直接分离后通过酯交换反应制得；而乙醇通常由餐厨垃圾糖化水解后再添加酵母发酵制得。发明专利“一种适用于餐厨垃圾发酵的乳酸抑菌方法”（CN101665809B），是在餐厨垃圾中加入乳酸菌产生乳酸实现抑菌后，加入酵母进行发酵。发明专利“一种餐厨垃圾综合利用的方法”（CN102453614B）将油脂制成生物柴油、采用米曲霉与酿酒酵母菌混合进行餐厨垃圾共发酵，所得水相蒸馏后制成乙醇，发酵后固体残渣直接作为蛋白饲料。现有的技术方法存在如下问题，需要特定条件、对设备要求高、未涉及污染物处理等。

在餐厨垃圾生产乙醇的现有技术中，发酵条件及菌种对乙醇产品的品质和产量影响很大，对设备的要求也很高。如发明专利“一种利用富含纤维素和半纤维素的有机废弃物生产乙醇的方法”（ZL03117223.7）在有酸和压力的条件下进行，要求设备耐酸及耐高压。发明专利“一种利用餐厨垃圾生产乙醇的方法”（CN102321722 A）采用生物菌液和混合酶制剂协同发酵餐厨垃圾生产乙醇，但是生物菌液和混合酶制剂的组成复杂，菌种不易获得，配置方法较为繁琐，在实际应用中存在一定困难。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上克服现有技术中存在的问题，提供一种水热处理促进餐厨垃圾生产乙醇和乳酸的方法，将餐厨垃圾作为生产能源和高附加值产品的原料，在充分利用废物的同时，实现生物质的能源化及资源化。同时本发明选用简单易得的菌种，配成混合菌群，用于高效发酵乙醇，工艺简便，特别适合产业化应用。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

S1. 餐厨垃圾的水热处理：将收集的餐厨垃圾分拣后，投入水热反应器中，根据实际需要适当补加水使餐厨垃圾完全浸没在水中，然后进行水热处理。 

S2. 将步骤S1中水热处理后的餐厨垃圾分离出固体餐厨垃圾：将水热处理后的餐厨垃圾送至三相分离器，进行油脂、水、固体三相分离，得到固体餐厨垃圾。

S3. 乙醇的制备：将步骤S2得到的固体餐厨垃圾加入水和混合菌群进行发酵，制备乙醇；发酵残渣备用。具体步骤是根据固体餐厨垃圾含水率情况决定是否加水及加水量，使固液比达到乙醇发酵所需范围；然后加入混合菌群后进行发酵；发酵结束后离心，取上清液进行蒸馏，得到乙醇，发酵残渣备用。

S4. 乳酸的制备：将步骤S3得到的发酵残渣加入水、碳酸钙和菌种后进行发酵，发酵结束后离心，上清液经提纯得乳酸。

步骤S2中所述的三相分离是在分离出油脂后，再根据实际需要分离超过乙醇发酵所需的固液比范围的水，余下的水及固体垃圾进入下一步发酵。

步骤S3是根据步骤S2得到的固体餐厨垃圾的含水率情况，决定是否加入水及加水量，使固液比达到乙醇发酵所需固液比范围。

步骤S3中所述的混合菌群包括毕赤酵母菌、发酵单胞菌、曲霉菌、根霉菌、酿酒酵母菌和木霉菌等。

步骤S4所述的乳酸发酵菌种可以在30℃~50℃进行乳酸发酵，所述的乳酸发酵菌种为魏斯氏菌、植物乳杆菌和米根霉菌中的一种或多种。

优选的，混合菌群中毕赤酵母菌、发酵单胞菌、曲霉菌、根霉菌、酿酒酵母菌和木霉菌的浓度均为6×10⁸ ~8×10⁸个/mL。

更优选的，所述的混合菌群的各菌种加入比例为毕赤酵母菌：发酵单胞菌：曲霉菌：根霉菌：酿酒酵母菌：木霉菌=1-5:1-6:1-4:1-5:1-6:1-6。

更优选的，所述混合菌群的加入量为固体餐厨垃圾重量的0.3%~40%。

更优选的，步骤S3和步骤S4中在发酵前分别加入固体餐厨垃圾重量0.1%-20%的未经水热处理的分拣后的餐厨垃圾。未经水热处理的餐厨垃圾中含有大量土著微生物，可以促进餐厨垃圾的发酵，提高乙醇和乳酸产率。

优选的，步骤S3中所述的发酵温度为20℃~50℃，发酵时间为20～480小时。

优选的，步骤S3中加入水，使水与固体餐厨垃圾的体积比为0.5~15:1。

作为优选，加入的水为三相分离后贮存的餐厨废水。