專利名稱：一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用生物技術(shù)的方法即生物菌液及酶制劑共同處理餐廚垃圾，生產(chǎn)燃料乙醇。
背景技術(shù)：
餐廚垃圾是指剩飯、剩菜、蔬菜的根葉、瓜果的皮核、廢棄的動(dòng)物組織等，其成分主要是糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、鹽分、水等，營養(yǎng)豐富。長期以來，餐廚垃圾在我國一直作為生豬的飼料，并通過市場自行尋找出路，這種處理方式存在很多問題一.垃圾含水率高，流動(dòng)性大，容易泄露，造成二次污染。二.垃圾車影響城市日常交通并污染環(huán)境。三.垃圾未經(jīng)任何處理，喂出豬的衛(wèi)生情況令人擔(dān)憂，容易導(dǎo)致口蹄疫等疾病的產(chǎn)生。而隨著我國社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們的居家飲食以及去飯店消費(fèi)的數(shù)量和質(zhì)量也明顯的提高，餐廚垃圾的數(shù)量必將繼續(xù)攀升。由于餐廚垃圾含有豐富的淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行合理的利用，不僅可以減少對(duì)環(huán)境的污染，而且可以變廢為寶，對(duì)其進(jìn)行資源化利用。中國專利 200710017960. 9公布了 “一種餐廚垃圾資源化利用方法”，就已提出了很好的處理方法，但在污染排放等方面存在缺陷，而中國專利ZL03117223. 7發(fā)明了一種利用富含纖維素和半纖維素的有機(jī)廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，需要耐酸、耐壓，這對(duì)設(shè)備的要求較高，且可操作性差。本發(fā)明是通過生物技術(shù)的方法即利用生物菌液及酶制劑共同處理餐廚垃圾，入發(fā)酵罐進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵來生產(chǎn)燃料乙醇，具有生產(chǎn)成本低、易操作等優(yōu)點(diǎn)，而且可以很好的解決污染等問題，同時(shí)也提出了一種制備能源的新技術(shù)，應(yīng)用前景廣泛，具有重大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法。利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法如下包括如下步驟餐廚垃圾中添加質(zhì)量比為1-5%的生物菌液和0. 1-0. 6%的混合酶制劑，添加有生物菌液和混合酶制劑的餐廚垃圾加入發(fā)酵罐，25-32°C封閉發(fā)酵48-80小時(shí)，發(fā)酵后繆液入蒸餾塔中蒸餾提取酒精；所述生物菌液為地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、 枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌液；所述混合酶制劑由淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶、蛋白酶、果膠酶和糖化酶組成。所述混合酶制劑的質(zhì)量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶 糖化酶為 0.8-1. 2 1.0-1.2 0.8-1.0 1.0-1.4 0.8-1.2 0.6-0.8。所述地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌菌體濃度均在4X IO8個(gè)/ml至8X IO8 個(gè)/ml。
所述酶制劑的比例優(yōu)選如下比例淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為 1.0 1. 1 0. 9 1. 3 1. 0 0. 7。生物菌液中各菌的組分為任意比例；生物菌液中各菌液添加量為餐廚垃圾質(zhì)量比例的0. 25%,0. 4%或0. 5%。所述地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌采用常規(guī)菌株培養(yǎng)方法經(jīng)斜面、一二級(jí)搖瓶培養(yǎng)獲得。由于餐廚垃圾富含淀粉、纖維素、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)，所以運(yùn)用生物技術(shù)的方法能夠有效處理富含有機(jī)物質(zhì)的餐廚垃圾，最終達(dá)到利用餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)酒精的目的。有益效果本發(fā)明充分利用了已對(duì)環(huán)境造成污染的餐廚垃圾，根據(jù)餐廚垃圾富含淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等特點(diǎn)，通過生物技術(shù)的方法處理餐廚垃圾，即利用篩選得到的可以發(fā)酵產(chǎn)酒精的酵母菌株，利用被降解成小分子的營養(yǎng)物質(zhì)，能夠迅速生長繁殖，在厭氧條件下，在自身產(chǎn)生的酒化酶作用下，將糖轉(zhuǎn)化成乙醇和二氧化碳，來生產(chǎn)燃料乙醇。將發(fā)酵后的繆液進(jìn)行蒸餾和精餾，制得的燃料乙醇的酒精度可達(dá)8. 2°以上，經(jīng)換算，每100克餐廚垃圾能夠產(chǎn)生100-150ML 6°及以上濃度酒精。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在我國，每一萬人能夠在一天產(chǎn)生出1噸餐廚垃圾，我國每天會(huì)產(chǎn)生 16萬噸的餐廚垃圾，而按照傳統(tǒng)的利用玉米生產(chǎn)燃料乙醇，每3噸玉米可以生產(chǎn)1噸燃料乙醇來計(jì)算，每天利用產(chǎn)生的餐廚垃圾制備燃料可以節(jié)省288噸玉米，每年可以節(jié)省10萬余噸的玉米，這對(duì)緩解和節(jié)約我國糧食危機(jī)及環(huán)境保護(hù)方面具有重大的意義。運(yùn)用生物技術(shù)方法對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行處理，符合無害化、資源化、減量化的處理原則，既減少了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)又變廢為寶，將餐廚垃圾進(jìn)行了資源化利用，提出了一項(xiàng)制備能源的新技術(shù)。該法與利用玉米生產(chǎn)燃料乙醇的傳統(tǒng)方法相比，既降低了生產(chǎn)成本，又減少了對(duì)環(huán)境的污染，具有廣泛的應(yīng)用前景，是一項(xiàng)切實(shí)可行的新技術(shù)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限制性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1向4千克餐廚垃圾當(dāng)中加入生物菌液和酶制劑。生物菌液，其包含如下成分地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌液，其添加的質(zhì)量比例各為0. 25%。其中，地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種的菌體濃度在7X IO8個(gè)/ml至8X IO8個(gè)/ml ；釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在 6X IO8個(gè)/ml至7X IO8個(gè)/ml。添加質(zhì)量比為0. 4%的混合酶制劑，酶制劑的組成為淀粉酶(200000u/g)，纖維素酶(200000u/g)，脂肪酶(100000U/g)，蛋白酶(100000u/g)，脂肪酶 (100000u/g)，果膠酶(100000u/g)，糖化酶(200000u/g)。酶制劑的組成質(zhì)量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為1.0 11 0.9 1.3 1.0 0.7。然后將加入生物菌液及酶制劑的料液入發(fā)酵罐相對(duì)封閉保溫發(fā)酵48小時(shí)。最后將發(fā)酵好的繆液入蒸餾塔中進(jìn)行蒸餾，制得粗乙醇液體，經(jīng)精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經(jīng)酒精計(jì)測定后查閱溫度和酒精度換算表可知，制得的燃料乙醇的酒精度可達(dá)10. 1°，經(jīng)換算，每100克餐廚垃圾能夠產(chǎn)生 140ML 6°的酒精。本例中地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、巨大芽孢桿菌(Paenibacillus larvael)、納豆芽孢桿菌(Bacillus natto)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)和德氏乳桿菌保加利亞亞種(Lactobacillus delbrucckii subsp. bulgaricus)、酉良酒酵母(saccharomyces cerevisiae)禾口發(fā)酵畢赤酵母菌種(pichia fermentans)，購于中國普通微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心， 地址位于北京市朝陽區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)，郵編100101，保藏編號(hào)分別為CGMCC Nol. 106, Nol. 941，Nol. 1086，Nol. 1630，Nol. 124，Nol. 1482，No2. 2081，No2. 1838。1.生物菌株一級(jí)種子和二級(jí)種子培養(yǎng)一級(jí)種子培養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基固態(tài)斜面活化地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌，植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種六株菌，37°C培養(yǎng)M小時(shí)。 YEPD培養(yǎng)基固態(tài)斜面活化釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母，28°C培養(yǎng)M小時(shí)。二級(jí)種子培養(yǎng)將地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌， 植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種接種至肉湯液體培養(yǎng)基500ml三角瓶中，裝液量 50ml，在37°C，150r/min條件下?lián)u床中培養(yǎng)18小時(shí)。經(jīng)涂布營養(yǎng)瓊脂平板，計(jì)算得各細(xì)菌菌體濃度為6X IO8個(gè)/ml至8X IO8個(gè)/ml。經(jīng)涂布YEPD平板，計(jì)算得釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6 X IO8個(gè)/ml至7 X IO8個(gè)/ml。實(shí)施例2向4千克餐廚垃圾當(dāng)中加入生物菌液和酶制劑。生物菌液，其包含如下成分地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌，其添加比例各為0.4%，其中，地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種的菌體濃度在7X IO8個(gè)/ml至8X IO8個(gè)/ml ；釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6X IO8個(gè)/ ml 至 7X IO8 個(gè)/ml。添加質(zhì)量比為0.6%的混合酶制劑，酶制劑的組成為淀粉酶O00000U/g)，纖維素酶(200000u/g)，脂肪酶(100000U/g)，蛋白酶(100000u/g)，脂肪酶(100000u/g)，果膠酶 (100000u/g)，糖化酶 O00000u/g)。酶制劑的組成質(zhì)量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為1.2 1.2 1.0 1.4 1. 1 0.7。然后將加入生物菌液及酶制劑的料液入發(fā)酵罐相對(duì)封閉30°C保溫發(fā)酵60小時(shí)。最后將發(fā)酵好的繆液入蒸餾塔中進(jìn)行蒸餾，制得粗乙醇液體，經(jīng)精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經(jīng)酒精計(jì)測定后查閱溫度和酒精度換算表可知，制得的燃料乙醇的酒精度可達(dá)9. 1°，經(jīng)換算，每100克餐廚垃圾能夠產(chǎn)生 130ML 7°的酒精。實(shí)施例3向4千克餐廚垃圾當(dāng)中加入生物菌液和酶制劑。生物菌液，其包含如下成分地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌，其添加比例各為0.5%，其中，地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種的菌體濃度在7X IO8個(gè)/ml至8X IO8個(gè)/ml ；釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6X IO8個(gè)/ml 至7X108個(gè)/ml。。添加質(zhì)量比為0.6%的混合酶制劑，酶制劑的組成質(zhì)量比例為淀粉酶 纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為0.8 1.0 0.8 1.0 0.8 0.6。 然后將加入生物菌液及酶制劑的料液入發(fā)酵罐相對(duì)封閉保溫發(fā)酵72小時(shí)。最后將發(fā)酵好的繆液入蒸餾塔中進(jìn)行蒸餾，制得粗乙醇液體，經(jīng)精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經(jīng)酒精計(jì)測定后查閱溫度和酒精度換算表可知，制得的燃料乙醇的酒精度可達(dá) 8.2°，經(jīng)換算，每100克餐廚垃圾能夠產(chǎn)生110ML 6°的酒精。
權(quán)利要求
1.一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法，包括如下步驟餐廚垃圾中添加質(zhì)量比為1-5%的生物菌液和0. 1-0. 6%的混合酶制劑，添加有生物菌液和混合酶制劑的餐廚垃圾加入發(fā)酵罐，25-32°C封閉發(fā)酵48-80小時(shí)，發(fā)酵后繆液入蒸餾塔中蒸餾提取酒精；所述生物菌液為地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌液；所述混合酶制劑由淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶、蛋白酶、果膠酶和糖化酶組成。
2.如權(quán)1所述一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其特征在于所述混合酶制劑的質(zhì)量比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為0. 8-1. 2 1. 0-1. 20.8-1.0 1.0-1.4 0.8-1.2 0.6-0.8。
3.如權(quán)1所述一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其特征在于所述地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種、 釀酒酵母和發(fā)酵畢赤酵母菌菌體濃度均在4X IO8個(gè)/ml至8X IO8個(gè)/ml。
4.如權(quán)1或2所述一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其特征在于所述酶制劑的比例為淀粉酶纖維素酶脂肪酶蛋白酶果膠酶糖化酶為 1.0 11 0.9 1. 3 1.0 0. 7。
5.如權(quán)1或2所述一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其特征在于所述生物菌液中各菌液添加量為餐廚垃圾質(zhì)量比例的0. 25%、0. 4%或0. 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法，本發(fā)明利用餐廚垃圾生產(chǎn)燃料乙醇屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，旨在減少餐廚垃圾對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)變廢為寶，將餐廚垃圾進(jìn)行資源化利用。本方法利用餐廚垃圾含有豐富的淀粉、纖維素、脂肪、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，通過生物菌液及酶制劑對(duì)其進(jìn)行綜合作用，生物菌液包含地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種、釀酒酵母和畢赤酵母。酶制劑包含如下成分淀粉酶，纖維素酶，脂肪酶，蛋白酶、果膠酶和糖化酶，最后入發(fā)酵罐25-32℃保溫發(fā)酵48-80小時(shí)，將發(fā)酵好的繆液進(jìn)行蒸餾，精餾，即得燃料乙醇。
文檔編號(hào)C12R1/11GK102321722SQ20111020748
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月23日
發(fā)明者喬長昇, 李棟, 楊朋朋, 蔣磊, 趙男 申請(qǐng)人:天津北洋百川生物技術(shù)有限公司