本發(fā)明屬于固體廢棄物處理與處置領(lǐng)域，具體涉及一種酶解餐廚垃圾與玉米秸稈聯(lián)合發(fā)酵產(chǎn)乳酸方法，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用。

背景技術(shù)：

我國城市餐廚垃圾年產(chǎn)生量已超過9000萬噸，占城市生活垃圾重量的60-70%。餐廚垃圾具有含水率高、有機(jī)物、鹽分及油脂含量高的特點(diǎn)，具有很大的回收利用價(jià)值。如果處置不當(dāng)，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，而且會(huì)造成“地溝油”、“瘋牛病”等嚴(yán)重的社會(huì)問題?！丁笆濉比珖擎?zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》指出，到2015年在50%的社區(qū)初步實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾分類收運(yùn)處理，處理率達(dá)到每天3萬噸，而屆時(shí)無害化處理率也僅為16.7%。因此如何合理處置餐廚垃圾，實(shí)現(xiàn)其減量化、無害化和資源化利用已經(jīng)成為當(dāng)今的熱點(diǎn)問題。

目前以餐廚垃圾為原料發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸，存在的問題是餐廚垃圾成分復(fù)雜，大分子物質(zhì)難以直接被乳酸菌降解，以及C/N比較低，反應(yīng)體系pH值不穩(wěn)定，導(dǎo)致L-乳酸產(chǎn)率偏低。為此尋找一種有效降解糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等大分子有機(jī)物質(zhì)的方法，是提高乳酸菌利用率的關(guān)鍵因素，以及為平衡C/N比，可以將餐廚垃圾與廢棄玉米秸稈進(jìn)行聯(lián)合發(fā)酵，從而增強(qiáng)反應(yīng)體系穩(wěn)定性，解決L-乳酸產(chǎn)率低的難題。這對(duì)與節(jié)約資源、防止環(huán)境污染、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。而目前關(guān)于這方面的研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，報(bào)道較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)在技術(shù)中的問題，提供一種餐廚垃圾制備乳酸的方法，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用。本方法采用混合酶制劑對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行水解預(yù)處理，解決了難降解或大分子有機(jī)物不能直接被乳酸菌利用的難題，再通過添加玉米秸稈，平衡反應(yīng)體系C/N比，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最后加入乳酸菌，充分降解有機(jī)質(zhì)，提高乳酸產(chǎn)率。

技術(shù)原理：餐廚垃圾中的淀粉類物質(zhì)被淀粉酶水解為麥芽糖、低聚糖或葡萄糖；脂肪被脂肪酶催化轉(zhuǎn)化為脂肪酸、甘油等簡(jiǎn)單物質(zhì)；變性蛋白質(zhì)被胰蛋白酶水解為多肽和氨基酸。這些水解后的部分小分子產(chǎn)物可以直接或間接被乳酸菌利用產(chǎn)生乳酸，比乳酸菌直接以餐廚垃圾為營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)乳酸所用時(shí)間短，底物利用率高。最后通過投加玉米秸稈的方式，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的C/N，提高L-乳酸產(chǎn)率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的餐廚垃圾處理工藝，包括以下步驟：

（1）餐廚垃圾打漿。從餐廚垃圾中，分揀出骨頭、塑料袋、木屑等無機(jī)雜質(zhì)，經(jīng)粉碎后，按照固液比1：5-8加入水，形成發(fā)酵原始底料。然后將餐廚垃圾發(fā)酵液注入到發(fā)酵罐中，進(jìn)料量為反應(yīng)器體積的4.5%~5%。

（2）混合酶制劑水解預(yù)處理。按產(chǎn)品說明對(duì)市售真菌α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶進(jìn)行活化，將活化好的市售真菌α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶，濃度分別為300U/g?VS~600U/g?VS、100U/g?VS~300U/g?VS和30U/g?VS~150U/g?VS，配制成混合酶制劑。加入到步驟（1）中，調(diào)節(jié)溫度為37±1℃，水解60min，冷卻至室溫。

（3）玉米秸稈粉碎。首先將玉米秸稈切成小段1~2cm，再用中藥機(jī)粉碎，過40目篩，取篩下物置于干燥處，密封保存。

（4）乳酸菌培養(yǎng)。按產(chǎn)品說明對(duì)市售乳酸菌進(jìn)行活化，制備乳酸菌液，平板劃線，斜面保存。挑取菌落接種于滅菌后的200mL MRS液體培養(yǎng)基，放入37℃恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)24小時(shí)，備用。

上述步驟中，MRS液體培養(yǎng)基配制：蛋白胨10g，酵母粉5g，牛肉膏10g，葡萄糖20g，乙酸鈉5g，檸檬酸氫二銨1.5g，MnSO₄·4H₂O 0.25g，MgSO₄·7H₂O 0.58g，K₂HPO₄ 2g，吐溫80 1.0mL，1000mL蒸餾水，調(diào)節(jié)pH值為6.6~6.8，121℃滅菌30min。

（5）酶解后餐廚垃圾與玉米秸稈聯(lián)合發(fā)酵。

在步驟（2）的基礎(chǔ)上，向其中加入粉碎后的玉米秸稈、步驟（4）培養(yǎng)后的乳酸菌液和CaCO₃，調(diào)節(jié)C/N比為20：1~30：1，進(jìn)行發(fā)酵。

在步驟（2）的基礎(chǔ)上，向其中加入粉碎后的玉米秸稈和步驟（4）培養(yǎng)后的乳酸菌液和CaCO₃，調(diào)節(jié)溫度為35℃~55℃，進(jìn)行發(fā)酵。

在步驟（2）的基礎(chǔ)上，向其中加入粉碎后的玉米秸稈、步驟（4）培養(yǎng)后的乳酸菌液和CaCO₃，調(diào)節(jié)pH值為5.0~7.0，進(jìn)行發(fā)酵。

在步驟（2）的基礎(chǔ)上，向其中加入粉碎后的玉米秸稈、CaCO₃和步驟（4）培養(yǎng)后的乳酸菌液，調(diào)節(jié)接種量為5%~20%，進(jìn)行發(fā)酵。

（6）乳酸分離

發(fā)酵完成后過濾，濾渣為菌渣和發(fā)酵廢渣，濾液主要成分為乳酸鈣，向?yàn)V液中加入H₂SO₄，分離得乳酸。

優(yōu)選的，所述的處理餐廚垃圾的工藝，所述步驟（1）中，餐廚垃圾是指家庭、酒店、餐館、機(jī)關(guān)事業(yè)單位和學(xué)校食堂產(chǎn)生的收集或未收集的餐廚剩余物。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的有點(diǎn)；

1、實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾的資源化處理，使餐廚垃圾不僅從“量”上而且從“質(zhì)”上達(dá)到完全去除，變廢為寶。

2、本工藝制備了混合酶制劑，對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行了水解預(yù)處理，通過不同酶制劑的配伍和含量的調(diào)整，將難降解或大分子有機(jī)物分解為小分子物質(zhì)，提高了底物的利用率。

3、將酶解餐廚垃圾與玉米秸稈進(jìn)行協(xié)同發(fā)酵，平衡反應(yīng)體系C/N比，增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高乳酸產(chǎn)率。

4、本發(fā)明首先開發(fā)了一種“酶解餐廚垃圾+酶解餐廚垃圾和玉米秸稈協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)乳酸”的方法，產(chǎn)生的乳酸可以回收利用作為工業(yè)原材料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的減量化、無害化和資源化。

附圖說明

圖1 一種酶解餐廚垃圾與玉米秸稈混合發(fā)酵產(chǎn)乳酸方法餐廚垃圾資源化利用的工藝流程簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)不為實(shí)施例所限。

實(shí)施例1

餐廚垃圾2kg，分揀出骨頭、塑料袋、木屑等雜質(zhì)，粉碎，注入1.2L水，形成發(fā)酵原始底料。向其中加入活化好混合酶制劑，其中真菌α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶濃度依次為20萬U、7萬U和2萬U，調(diào)節(jié)溫度為37℃，水解60min，冷卻至室溫。向發(fā)酵液中加入玉米秸稈和碳酸鈣，使C/N達(dá)到20:1，同時(shí)加入接種量為5%的乳酸菌液后，調(diào)節(jié)溫度達(dá)到35℃，初始pH值達(dá)到5.0，發(fā)酵12小時(shí)，測(cè)得乳酸產(chǎn)量為0.16 kg。

實(shí)施例2

餐廚垃圾2kg，分揀出骨頭、塑料袋、木屑等雜質(zhì)，粉碎，注入1.2L水，形成發(fā)酵原始底料。向其中加入活化好的混合酶制劑，其中真菌α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶濃度依次為30萬U、12萬U和6萬U，調(diào)節(jié)溫度為37℃，水解60min，冷卻至室溫。向發(fā)酵液中加入玉米秸稈和碳酸鈣，使C/N達(dá)到25:1，同時(shí)加入接種量為10%的乳酸菌液后，調(diào)節(jié)溫度達(dá)到45℃，初始pH值達(dá)到6.0，發(fā)酵12小時(shí)，測(cè)得乳酸產(chǎn)量為0.28 kg。

實(shí)施例3

餐廚垃圾2kg，分揀出骨頭、塑料袋、木屑等雜質(zhì)，粉碎，注入1.2L水，形成發(fā)酵原始底料。向其中加入活化好的混合酶制劑，其中真菌α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶濃度依次為40萬U、20萬U和10萬U，調(diào)節(jié)溫度為37℃，水解60min，冷卻至室溫。向發(fā)酵液中加入玉米秸稈和碳酸鈣，使C/N達(dá)到30:1，同時(shí)加入接種量為20%的乳酸菌液后，然后調(diào)節(jié)溫度達(dá)到55℃，初始pH值達(dá)到7.0，發(fā)酵12小時(shí)，測(cè)得-乳酸產(chǎn)量為0.20 kg。