一種利用餐廚垃圾發(fā)酵制備乙酸的方法及所使用的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體廢物生物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用餐廚垃圾發(fā)酵制備乙酸的 方法及所使用的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 餐廚垃圾俗稱泔腳，是居民在生活消費(fèi)過程中形成的生活廢物，同時也是生活有 機(jī)垃圾的重要組成部分。餐廚垃圾主要包括餐飲業(yè)廢棄物、食品行業(yè)余料等，其產(chǎn)生的渠道 主要為食品加工、處理、運(yùn)輸?shù)冗^程，來源主要集中在酒店、食品廠、學(xué)校、政府、科研行政機(jī) 構(gòu)等。餐廚垃圾以淀粉類、食物纖維類、動物脂肪類等物質(zhì)為主，主要成分包括米和面粉類 食物殘余、蔬菜、動植物油、肉骨等，從化學(xué)組成上來說有淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類和無機(jī) 鹽。因此，餐廚垃圾可作為生物質(zhì)能源再利用，利用其生產(chǎn)乙酸是餐廚垃圾資源化處理的有 效途徑之一，從而極大程度地避免了餐廚垃圾被重新回收生產(chǎn)地溝油、作為豬飼料等，對人 體健康、環(huán)境衛(wèi)生和城市市容造成很大危害的用途。
[0003] 國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)對餐廚垃圾發(fā)酵制成具有高附加值的產(chǎn)物有較多研究。例如，公 開號CN102039304為一種餐廚垃圾通過厭氧發(fā)酵用來發(fā)電的方法，公開號CN103396973為一 種通過微生物發(fā)酵餐廚垃圾生產(chǎn)菌體蛋白飼料的方法。采用餐廚垃圾進(jìn)行乙酸發(fā)酵的研究 較少，僅有公開號為CN103509829的中國專利將餐廚垃圾聯(lián)合剩余污泥發(fā)酵制乙酸和丁酸 的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本低、易操作的利用餐廚 垃圾發(fā)酵制備乙酸的方法。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種所述利用餐廚垃圾發(fā)酵制備乙酸的方法所使用 的裝置。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種利用餐廚垃圾發(fā)酵制備乙酸的方法，包括以下步驟:將發(fā)酵劑加入到粉碎的 餐廚垃圾中攪拌均勻，調(diào)整pH值并進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵完成后進(jìn)行固液分離得到發(fā)酵液和發(fā)酵 殘渣，發(fā)酵液經(jīng)提純后得到揮發(fā)性脂肪酸，精餾后得到乙酸。
[0008] 所述發(fā)酵劑為高活性干酵母。
[0009] 所述發(fā)酵劑的加入量占餐廚垃圾加入質(zhì)量的2~10%。
[0010] 所述pH值為4.5~5.5〇
[0011] 所述調(diào)整pH值是采用酸和堿進(jìn)行的。
[0012] 所述酸為鹽酸。
[0013 ]所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的至少一種。
[0014] 所述進(jìn)行發(fā)酵是在25~35°C的溫度下發(fā)酵96~168h。
[0015] 所述揮發(fā)性脂肪酸中，乙酸占揮發(fā)性脂肪酸總質(zhì)量的85~95%。
[0016] 一種所述利用餐廚垃圾發(fā)酵制備乙酸的方法所使用的裝置，即發(fā)酵機(jī)，包括pH測 量計、0RP測量計、溫度測量計、pH控制器、攪拌器、氣體流量計、取樣器和外殼，所述pH測量 計和所述取樣器分別位于所述外殼上端相對的位置，所述溫度測量計位于所述pH測量計的 下部，所述0RP測量計位于所述取樣器的下部，所述攪拌器位于所述外殼頂部蓋子的中央位 置并伸入所述外殼內(nèi)部，所述pH控制器和所述氣體流量計位于所述外殼頂部蓋子上，分別 位于所述攪拌器的兩邊。
[0017] 所述外殼采用橡木材質(zhì)制成，包括桶體及與所述桶體配合的蓋子。
[0018] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：
[0019] 本發(fā)明的方法利用高活性干酵母處理餐廚垃圾，其中高活性干酵母可將餐廚垃圾 微氧發(fā)酵生產(chǎn)乙酸，餐廚垃圾發(fā)酵的乙酸產(chǎn)量可達(dá)到23.94(g/L餐廚垃圾發(fā)酵液），與不添 加高活性干酵母并用傳統(tǒng)不銹鋼材質(zhì)制成的發(fā)酵機(jī)相比，乙酸產(chǎn)量提高了0.96倍，與不添 加高活性干酵母并用橡木材質(zhì)制成的發(fā)酵機(jī)相比，乙酸產(chǎn)量提高了0.46倍，與添加高活性 干酵母并用傳統(tǒng)不銹鋼材質(zhì)制成的發(fā)酵機(jī)相比，乙酸產(chǎn)量提高了0.18倍。
[0020] 本發(fā)明的方法利用高活性干酵母作為發(fā)酵菌種，發(fā)酵液中雜酸種類少，生產(chǎn)成本 低。其中，乙酸占發(fā)酵液中有機(jī)酸總質(zhì)量的90~95%，丁酸占發(fā)酵液中有機(jī)酸總質(zhì)量的3~ 8%，其余則為短鏈酸的混合物。
[0021] 本發(fā)明的方法采用高活性干酵母處理餐廚垃圾，不僅大幅度提高餐廚垃圾發(fā)酵生 產(chǎn)乙酸的產(chǎn)量，同時也減少了餐廚垃圾對環(huán)境的污染，實現(xiàn)了餐廚垃圾的資源化利用。
[0022] 本發(fā)明的方法不僅達(dá)到餐廚垃圾資源化利用的目的，同時也生產(chǎn)出了高附加值的 產(chǎn)物乙酸，而且就目前餐廚垃圾的處理率低的現(xiàn)狀，利用其進(jìn)行乙酸的生產(chǎn)能夠使餐廚垃 圾傳統(tǒng)處理模式的成本降低、廢物資源化利用率提高，具有環(huán)境、經(jīng)濟(jì)雙贏的效果。
[0023] 本發(fā)明的裝置中外殼采用橡木制成，具有一定的透氣性，橡木桶桶壁的木質(zhì)細(xì)胞 具有透氣的功能，可以讓極少量的空氣穿過桶壁，滲透到桶中提供微量的氧氣，高活性干酵 母可促進(jìn)餐廚垃圾微氧生產(chǎn)乙酸，從而達(dá)到餐廚垃圾資源化利用、乙酸生產(chǎn)成本的降低，同 時也減少餐廚垃圾處理不當(dāng)帶來的環(huán)境污染問題，具有較高的經(jīng)濟(jì)利用價值和環(huán)境保護(hù)價 值。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實施例利用餐廚垃圾發(fā)酵制備乙酸的方法所使用的裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0025] 其中：1為pH測量計，2為0RP測量計，3為溫度測量計，4為pH控制器，5為攪拌器，6為 氣體流量計，7為取樣器，8為外殼。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027] 本發(fā)明實施例中所用的高活性干酵母為英聯(lián)馬利(北京)食品銷售有限公司生產(chǎn) 的高活性干酵母，其主要成分為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
[0028] 實施例1
[0029] -種利用餐廚垃圾發(fā)酵制備乙酸的方法所使用的裝置，如圖1所示，圖1為本發(fā)明 實施例利用餐廚垃圾發(fā)酵制備乙酸的方法所使用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，即發(fā)酵機(jī)，包括pH 測量計1、ORP測量計2、溫度測量計3、pH控制器4、攪拌器5、氣體流量計6、取樣器7和外殼8， 所述pH測量計1和所述取樣器7分別位于所述外殼8上端相對的位置，所述溫度測量計3位于 所述pH測量計1的下部，所述ORP測量計2位于所述取樣器7的下部，所述攪拌器5位于所述外 殼8頂部蓋子的中央位置并伸入所述外殼8內(nèi)部，所述pH控制器4和所述氣體流量計6位于所 述外殼8頂部蓋子上，分別位于所述攪拌器5的兩邊;外殼8采用橡木材質(zhì)制成，包括桶體及 與所述桶體配合的蓋子。所述攪拌器5、所述pH控制器4、所述氣體流量計6和所述外殼8頂部 蓋子在制作時是一體形成的。
[0030] 按表1的數(shù)據(jù)，稱取餐廚垃圾200g將其粉碎，過2mm的篩子，然后將其放入圖1中的 外殼8中，蓋上外殼8上面的蓋子，攪拌器5開始攪拌，用氮?dú)庵脫Q幾次外殼8內(nèi)的空氣，從取 樣器7的口加入10g英聯(lián)馬利(北京)食品銷售有限公司生產(chǎn)的高活性干酵母，其主要成分為 釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，發(fā)酵劑高活性干酵母的加入量占餐廚垃圾加入質(zhì) 量的5%，攪拌均勻，由于外殼8采用橡木材質(zhì)制成，橡木桶桶壁的木質(zhì)細(xì)胞具有透氣的功 能，可以讓極少量的空氣穿過桶壁，滲透到桶中提供微量的氧氣。先用鹽酸調(diào)節(jié)pH值，然后 用氫氧化鈉調(diào)整pH值為5,30°C的溫度下微氧發(fā)酵168h，pH測量計1用于監(jiān)測發(fā)酵機(jī)內(nèi)環(huán)境 pH值，0RP(氧化還原電位)測量計2用于監(jiān)測0RP值在微氧環(huán)境范圍內(nèi)，溫度測量計3用于監(jiān) 測發(fā)酵機(jī)內(nèi)溫度，pH控制器4用于保證發(fā)酵機(jī)內(nèi)環(huán)境pH值，攪拌器5用于控制發(fā)酵機(jī)內(nèi)pH值， 氣體流量計6用于監(jiān)測發(fā)酵機(jī)內(nèi)氣體流量，防止過度發(fā)酵。發(fā)酵過程中每隔一段時間用取樣 器7取樣，對樣品進(jìn)行分析，待樣品中揮發(fā)性有機(jī)酸含量恒定后認(rèn)為反應(yīng)完全。
[0031] 最后將反應(yīng)完后的餐廚垃圾進(jìn)行離心固液分離，得到餐廚垃圾發(fā)酵液和餐廚垃圾 發(fā)酵殘渣，餐廚垃圾發(fā)酵殘渣送垃圾填埋場填埋，餐廚垃圾發(fā)酵液經(jīng)磷酸三丁酯萃取后蒸 餾提純，得到揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)，揮發(fā)性有機(jī)酸包括乙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊 酸，精餾后得到乙酸。本實施例的結(jié)果如表1所示，每升餐廚垃圾發(fā)酵液可以轉(zhuǎn)化成為 23.94g乙酸，與不添加高活性干酵母并用傳統(tǒng)不銹鋼材質(zhì)制成的發(fā)酵機(jī)相比（表1中的對比 例1)，乙酸產(chǎn)量提高了 0.96倍，與不添加高活性干酵母并用橡木材質(zhì)制成的發(fā)酵機(jī)相比(表 1中的對比例2)，乙酸產(chǎn)量提高了0.46倍，與添加高活性干酵母并用傳統(tǒng)不銹鋼材質(zhì)制成的 發(fā)酵機(jī)相比(表1中的對比例3)，乙酸產(chǎn)量提高了0.18倍。經(jīng)過檢測，餐廚垃圾發(fā)