一種大學(xué)食堂餐廚廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇和飼料蛋白的方法技術(shù)

一種大學(xué)食堂餐廚廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇和飼料蛋白的方法，屬于生物化學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種新的以大學(xué)食堂餐廚廢棄物為原料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇和飼料蛋白的方法。本發(fā)明專利技術(shù)解決了現(xiàn)有餐廚廢棄物生產(chǎn)乙醇和飼料蛋白方法存在工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本過(guò)高、產(chǎn)品得率低以及難以工業(yè)化生產(chǎn)的問(wèn)題。本發(fā)明專利技術(shù)一種大學(xué)食堂餐廚廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇和飼料蛋白的方法按照如下步驟進(jìn)行：1.原料破碎、蒸煮；2.離心、干燥脫水；3.擠壓膨化處理；4.同步糖化發(fā)酵；5.乙醇蒸餾；6.殘?jiān)鞍追蛛x和制備。本發(fā)明專利技術(shù)以大學(xué)食堂產(chǎn)生的餐廚廢棄物為原料生產(chǎn)乙醇和飼料蛋白，不僅可以大大降低乙醇和飼用蛋白生產(chǎn)成本，而且可達(dá)到變廢為寶、提高大學(xué)食堂餐廚廢棄物的附加值、避免大學(xué)食堂餐廚廢棄物對(duì)環(huán)境造成污染和對(duì)社會(huì)造成危害的目的。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及。
技術(shù)介紹
餐廚廢棄物是指居民日常生活以及除居民日常生活以外的食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動(dòng)中產(chǎn)生的廚余食品廢棄物，主要以淀粉類、食物纖維類、動(dòng)物脂肪類等物質(zhì)為主，是城市生活垃圾中有機(jī)相的主要成分，具有含水率高，油脂、鹽分含量高，易腐爛、發(fā)酵、發(fā)臭等特點(diǎn)。其產(chǎn)生的渠道主要為食品加工、處理、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程，來(lái)源主要集中在酒店、食品廠、學(xué)校、政府、科研行政機(jī)構(gòu)等。易腐有機(jī)物水分和油脂含量高，如果與生活垃圾混合焚燒會(huì)大大降低焚燒的熱能利用，同時(shí)其中的脂類物質(zhì)在重金屬的催化條件下成為產(chǎn)生二噁英的重要因子；而填埋處理則會(huì)產(chǎn)生大量沼氣及滲濾液，對(duì)環(huán)境造成二次污染，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的不斷提高，餐廚垃圾正成為我國(guó)城市管理者面臨 的新問(wèn)題。雖然少數(shù)城市已經(jīng)采取措施加以治理，但無(wú)論從技術(shù)、管理等各層面分析，餐廚廢棄物有效處理在我國(guó)僅是起步階段，尚存在許多社會(huì)問(wèn)題和技術(shù)性難題。餐廚廢棄物在國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)城市存在著管理無(wú)序、任意處置等問(wèn)題，已經(jīng)成為垃圾收集、運(yùn)輸和填埋處理的主要污染源，嚴(yán)重影響市容市貌、居民身體健康及環(huán)境質(zhì)量。因而，必須對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行有效的處理和資源開(kāi)發(fā)利用，才能從根本上解決餐廚垃圾帶來(lái)的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)及食品安全和人體健康等方面的問(wèn)題。目前，餐廚廢棄物處理方法比較多，有作為垃圾直接排放、焚燒、掩埋、不法分子二次利用生產(chǎn)地溝油和喂飼動(dòng)物和生物處理等途徑,在這些方法中，生物處理是一種有效的餐廚廢棄物處理方法，因此目前的餐廚機(jī)物大多采取生物處理。國(guó)內(nèi)外對(duì)生物技術(shù)研究比較多的如好氧堆肥處理技術(shù)、厭氧消化處理技術(shù)、飼料化處理技術(shù)、生化處理技術(shù)等。在這些技術(shù)當(dāng)中，微生物發(fā)酵餐廚廢棄物生產(chǎn)乙醇和飼料的技術(shù)研究比較熱，這不僅能將餐廚廢棄物的污染問(wèn)題解決，還會(huì)變廢為寶，生產(chǎn)出燃料乙醇和飼料等有實(shí)用價(jià)值產(chǎn)品，大大增加了餐廚廢棄物的附加值，提高了資源的利用率。但是，當(dāng)前對(duì)餐廚廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇和飼料還存在著較多問(wèn)題，例如大多技術(shù)方法成本較高、乙醇產(chǎn)率較低，由于餐廚廢棄物中纖維素、油脂較多，會(huì)阻礙發(fā)酵反應(yīng)的進(jìn)行，可供微生物利用發(fā)酵乙醇的糖類利用率因而比較低。以上因素是限制利用法餐廚廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇和動(dòng)物飼料的技術(shù)發(fā)展的主要原因。許多專利技和科研成果術(shù)也未能全面的解決這些問(wèn)題。因此，如何選用適合微生物發(fā)酵的原料和提高餐廚廢棄物營(yíng)養(yǎng)成分的利用率是解決上述難題的關(guān)鍵所在。大學(xué)食堂餐廚廢棄物含有糖類、淀粉、油脂和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，和其他餐飲、飯店相比，大學(xué)食堂餐桌廢棄物營(yíng)養(yǎng)物組成穩(wěn)定、營(yíng)養(yǎng)物全面、油脂和纖維素含量相對(duì)較低、糖類較多、微生物和其它污染物相對(duì)較少，比較利于被微生物利用進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品，所以有極大的可開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
從上述技術(shù)背景可知，現(xiàn)在還沒(méi)與專門針對(duì)大學(xué)食堂餐廚廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇和飼料蛋白的方法，其它利用餐廚廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇和飼料蛋白的方法存在很多缺陷。本專利技術(shù)的目的是提供一種迄今未見(jiàn)報(bào)道的以大學(xué)食堂餐廚廢棄物為原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇和飼料蛋白的方法，該方法具有生產(chǎn)工藝先進(jìn)、低成本、產(chǎn)品的率高、可工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。本專利技術(shù)的具體步驟如下I、，其特征是該方法包括下列步驟 (I)原料破碎、蒸煮大學(xué)食堂餐廚廢棄物用組織破碎機(jī)進(jìn)行破碎，使固形物顆粒大小g 5mm，加入廣2倍的水，100°C條件下，攪拌蒸煮30min，然后除去水分，再次加入Γ2倍的水，繼續(xù)蒸煮15min ；(2)離心、干燥脫水采用臥式離心機(jī)將固液進(jìn)行分離，取固體部分，采用微波真空干燥法在微波功率為5 lOw/g，真空度O. IMPa條件下將固形物進(jìn)行干燥脫水至水分含量為30% 40% ；(3)擠壓膨化處理采用雙螺桿擠壓膨化機(jī)在螺桿轉(zhuǎn)速10(Tl50r/min，溫度為14(Tl60°C條件下，對(duì)干燥后的餐廚廢棄物進(jìn)行擠壓膨化處理；(4)同步糖化發(fā)酵將擠壓膨化后的餐廚廢棄物加5 10倍水后蒸煮攪拌30min，冷卻至45°C保溫，然后調(diào)節(jié)體系的PH為4. (Γ6. 0，充分?jǐn)嚢杌旌虾笙燃尤?°/Γ5%的纖維素酶和O. 49ΓΟ. 6%的糖化酶，在5(T65°C下反應(yīng)Ih后，再將溶液冷卻至40°C后加入I. 09Γ1. 5%的耐高溫活性干酵母，在溫度為4(T45°C條件下進(jìn)行同步糖化發(fā)酵4(T50h ；(5)乙醇蒸餾將發(fā)酵后的料液在80°C條件下進(jìn)行蒸餾，得到的乙醇溶液用薄膜式真空濃縮器將其濃縮為濃度95%以上；(6)殘?jiān)鞍追蛛x制備蒸餾后的料液中加入5 10倍水稀釋，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為8. 0^8. 5，在溫度為60°C條件下保溫2h并不斷攪拌。然后在4000rpm條件下進(jìn)行離心lOmin，取溶液部分加入HCl溶液調(diào)節(jié)pH為4. (Γ4. 5，再次以4000rpm條件下離心并收集沉淀，用蒸餾水沖洗至中性，然使用截留分子量為5000(Γ100000的中空纖維超濾膜將固形物濃縮至含量為3(Γ35%，然后進(jìn)行噴霧干燥，得到總蛋白含量709Γ80%的高純度飼料蛋白固體粉末。本專利技術(shù)和現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本專利技術(shù)以大學(xué)食堂餐廚廢棄物為原料，首先利用擠壓膨化預(yù)處理技術(shù)使餐廚廢棄物結(jié)構(gòu)疏松，使酶和微生物能夠充分地和糖類、纖維素等接觸并且利用，提高發(fā)酵效率，為后續(xù)的糖化發(fā)酵創(chuàng)造了非常有利的條件。該方法在餐廚廢棄物預(yù)處理方面未見(jiàn)相關(guān)資料報(bào)道。其方法簡(jiǎn)單，成本較低，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，在餐廚廢棄物預(yù)處理方面具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和實(shí)用性。二、本專利技術(shù)采用同步糖化發(fā)酵工藝生產(chǎn)燃料乙醇，采用雙酶結(jié)合酵母同完成發(fā)酵反應(yīng)，生化反應(yīng)速度快，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間和成本，解決了酶解產(chǎn)物反饋抑制阻礙作用，能充分利用餐廚廢棄物中的纖維素和淀粉轉(zhuǎn)化為乙醇，產(chǎn)物得率較高，降低了生產(chǎn)成本。三、本專利技術(shù)采用堿提酸沉的方法提取出了餐廚廢棄物中的蛋白質(zhì)和微生物蛋白，并采用膜分離方法進(jìn)行濃縮，節(jié)省了成本，提高了效率，同時(shí)充分保留了蛋白活性，所得蛋白制品純度較高。四、本專利技術(shù)利用餐廚廢棄物所制得的乙醇可作為工業(yè)燃料，所制得的飼料蛋白安全無(wú)污染，可直接作為飼料、飼料添加劑和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。五、本專利技術(shù)方法所使用的材料來(lái)自于大學(xué)食堂，來(lái)源廣泛，不僅節(jié)約了能源，減少了環(huán)境污染和社會(huì)危害。是一種簡(jiǎn)單方便、低成本、高效的廚廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇和飼料蛋白的方法。 具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式一通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)(I)原料破碎、蒸煮大學(xué)食堂餐廚廢棄物用組織破碎機(jī)進(jìn)行破碎，使固形物顆粒大小=5mm，加入廣2倍的水，100°C條件下，攪拌蒸煮30min，然后除去水分，再次加入Γ2倍的水，繼續(xù)蒸煮15min ；(2)離心、干燥脫水采用臥式離心機(jī)將固液進(jìn)行分離，取固體部分，采用微波真空干燥法在微波功率為5 lOw/g，真空度O. IMPa條件下將固形物進(jìn)行干燥脫水至水分含量為30% 40% ；(3)擠壓膨化處理采用雙螺桿擠壓膨化機(jī)在螺桿轉(zhuǎn)速10(Tl50r/min，溫度為14(Tl60°C條件下，對(duì)干燥后的餐廚廢棄物進(jìn)行擠壓膨化處理；(4)同步糖化發(fā)酵將擠壓膨化后的餐廚廢棄物加5 10倍水后蒸煮攪拌30min，冷卻至45°C保溫，然后調(diào)節(jié)體系的PH為4. (Γ6. 0，充分?jǐn)嚢杌旌虾笙燃尤?°/Γ5%的纖維素酶和O. 49ΓΟ. 6%的糖化酶，在5(T65°C下反應(yīng)Ih后，再將溶液冷本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種大學(xué)食堂餐廚廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇和飼料蛋白的方法，其特征是：該方法包括下列步驟：(1)原料破碎、蒸煮將大學(xué)食堂餐廚廢棄物破碎，加入1~2倍的水，蒸煮30min，重復(fù)加水蒸煮1~2次；(2)離心、干燥脫水采用離心機(jī)將固液進(jìn)行分離，取固體部分，采用微波真空干燥法在微波功率為5~10w/g,？真空度0.1MPa條件下將固形物進(jìn)行干燥脫水；(3)擠壓膨化處理采用擠壓膨化機(jī)在螺桿轉(zhuǎn)速100~150r/min，溫度為140~160℃條件下，對(duì)干燥后的餐廚廢棄物進(jìn)行擠壓膨化處理；(4)同步糖化發(fā)酵將擠壓膨化后的餐廚廢棄物加5~10倍水后蒸煮攪拌30min，冷卻至45℃，然后調(diào)節(jié)體系的pH為4.0~6.0，充分?jǐn)嚢杌旌虾蠓謩e依次加入1%~5%的纖維素酶，0.4%~0.6%的糖化酶和1.0%~1.5%的耐高溫干酵母，在溫度為40~45℃條件下進(jìn)行同步糖化發(fā)酵40~50h；(5)乙醇蒸餾將發(fā)酵后的料液在80℃條件下進(jìn)行蒸餾并濃縮，得到乙醇含量95%以上溶液；(6)殘?jiān)鞍追蛛x制備蒸餾后的料液中加入5~10倍水稀釋，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為8.0~8.5，在溫度為60℃條件下保溫2h并充分?jǐn)嚢琛Ｈ缓笤?000rpm條件下進(jìn)行離心，取溶液部分加入HCl溶液調(diào)節(jié)pH為4.0~4.5，離心收集沉淀，用蒸餾水沖洗，然后超濾膜進(jìn)行濃縮至固形物含量30~35%，噴霧干燥得飼料蛋白。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：焦巖，常影，解天怡，孫英尉，曹洪爽，薛新宇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：齊齊哈爾大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：