[发明专利]一种藤蔓类尾菜两段式厌氧发酵产酸的方法及装置

权利要求书

1.一种藤蔓类尾菜两段式厌氧发酵产酸的方法，包括以下步骤：

(1)将粉碎的藤蔓类尾菜与水混合，调节pH值≤6，得到尾菜浆液；

(2)向所述尾菜浆液中曝臭氧，在加热条件下进行曝气反应，得到曝气反应液；

(3)向所述曝气反应液中加入纤维素酶，进行纤维素酶催化反应，得到第一催化反应液；

(4)向所述第一催化反应液中加入木质素酶，进行木质素酶催化反应，得到第二催化反应液；

(5)向所述第二催化反应液中依次加入第一碳源和厌氧菌剂，使所得混合液的碳氮比为30～35，进行第一阶段厌氧发酵，得到第一上清液和第一下层混合物，分离出第一上清液备用；

(6)将所述第一下层混合物与水、第二碳源混合，使所得混合液的碳氮比≥35，进行第二阶段厌氧发酵，得到第二上清液和第二下层混合物；

(7)将所述第一上清液与第二上清液加热混合，得到有机酸混合液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中加热的温度为60～75℃；所述曝气使尾菜浆液中的臭氧溶解量≥2.5mg/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中纤维素酶的加入量的最小值根据式1计算：

式1中，Q_a为纤维素酶加入量的最小值，g；

m为藤蔓类尾菜的干物质重，g；

U_a为使用的纤维素酶的标称酶活力，无单位；

α为系数，为所述步骤(1)中水与藤蔓类尾菜湿重的比值，无单位；

所述纤维素酶的最大投加量为藤蔓类尾菜干物质重的1％；

所述纤维素酶催化反应的温度为60～75℃，时间为6～12h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中木质素酶的加入量的最小值根据式2计算：

式2中，Q_b为木质素酶加入量的最小值，g；

m为藤蔓类尾菜的干物质重，g；

U_b为使用的木质素酶的标称酶活力，无单位；

α为系数，为所述步骤(1)中水与藤蔓类尾菜湿重的比值，无单位；

所述木质素酶的最大投加量为藤蔓类尾菜干物质重的0.5％；

所述木质素酶催化反应的温度为40～60℃，时间为4～10h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一碳源和第二碳源独立为蔗糖、葡萄糖和果糖中的一种或几种；所述第一碳源的加入量为藤蔓类尾菜湿重的6～12％，第二碳源的加入量为藤蔓类尾菜湿重的2～3.5％；

所述厌氧菌剂包括乳酸菌和丁酸梭菌剂；所述厌氧菌剂的体积为第二催化反应液体积的1～3％；所述厌氧菌剂的浓度为2～8亿cfu/mL。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阶段厌氧发酵的温度为35～38℃，时间为60～72h；

所述步骤(6)中下层混合物与水、第二碳源混合后的pH值为6～7；

所述第二阶段厌氧发酵的温度为35～38℃，时间为24～48h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中加热混合的温度为65～75℃，时间为30～45min。

8.一种两段式厌氧发酵产酸装置，包括发酵反应罐(1)；所述发酵反应罐(1)设有进料口(2)、出料口(3)和第一出液口(4)；所述发酵反应罐(1)内部设有可升降的压滤盘(5)，内部底部设有臭氧曝气装置(6)；所述发酵反应罐的腔内(1)与换热器(7)连通；

入口与所述发酵反应罐(1)的第一出液口(4)连通的过滤池(8)；

入口与所述过滤池(8)出口连通的存储混合罐(9)；所述存储混合罐(9)设有第二出液口(10)；所述存储混合罐(9)底部设有加热管(11)。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述发酵反应罐(1)顶部设有电动机(12)，所述电动机(12)与压滤盘(5)通过丝杠连接。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述存储混合罐(9)内设有搅拌器(14)。