專利名稱：一種利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法
技術領域：
本發明屬于生物技術領域，具體涉及利用生物技術的方法即生物菌液及酶制劑共同處理餐廚垃圾，生產燃料乙醇。
背景技術：
餐廚垃圾是指剩飯、剩菜、蔬菜的根葉、瓜果的皮核、廢棄的動物組織等，其成分主要是糖類、脂肪、蛋白質、鹽分、水等，營養豐富。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境。三.垃圾未經任何處理，喂出豬的衛生情況令人擔憂，容易導致口蹄疫等疾病的產生。而隨著我國社會、經濟的發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的數量和質量也明顯的提高，餐廚垃圾的數量必將繼續攀升。由于餐廚垃圾含有豐富的淀粉、纖維素、蛋白質等物質，對其進行合理的利用，不僅可以減少對環境的污染，而且可以變廢為寶，對其進行資源化利用。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發明了一種利用富含纖維素和半纖維素的有機廢棄物生產燃料乙醇的方法，需要耐酸、耐壓，這對設備的要求較高，且可操作性差。本發明是通過生物技術的方法即利用生物菌液及酶制劑共同處理餐廚垃圾，入發酵罐進行固態發酵來生產燃料乙醇，具有生產成本低、易操作等優點，而且可以很好的解決污染等問題，同時也提出了一種制備能源的新技術，應用前景廣泛，具有重大的經濟、社會和環境效益。

發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法。利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法如下包括如下步驟餐廚垃圾中添加質量比為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酵罐，25-32°C封閉發酵48-80小時，發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、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌菌體濃度均在4X IO8個/ml至8X IO8 個/ml。
所述酶制劑的比例優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、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌采用常規菌株培養方法經斜面、一二級搖瓶培養獲得。由于餐廚垃圾富含淀粉、纖維素、脂肪、蛋白質等有機物質，所以運用生物技術的方法能夠有效處理富含有機物質的餐廚垃圾，最終達到利用餐廚垃圾發酵產酒精的目的。有益效果本發明充分利用了已對環境造成污染的餐廚垃圾，根據餐廚垃圾富含淀粉、纖維素、蛋白質等特點，通過生物技術的方法處理餐廚垃圾，即利用篩選得到的可以發酵產酒精的酵母菌株，利用被降解成小分子的營養物質，能夠迅速生長繁殖，在厭氧條件下，在自身產生的酒化酶作用下，將糖轉化成乙醇和二氧化碳，來生產燃料乙醇。將發酵后的繆液進行蒸餾和精餾，制得的燃料乙醇的酒精度可達8. 2°以上，經換算，每100克餐廚垃圾能夠產生100-150ML 6°及以上濃度酒精。據相關統計，在我國，每一萬人能夠在一天產生出1噸餐廚垃圾，我國每天會產生 16萬噸的餐廚垃圾，而按照傳統的利用玉米生產燃料乙醇，每3噸玉米可以生產1噸燃料乙醇來計算，每天利用產生的餐廚垃圾制備燃料可以節省288噸玉米，每年可以節省10萬余噸的玉米，這對緩解和節約我國糧食危機及環境保護方面具有重大的意義。運用生物技術方法對餐廚垃圾進行處理，符合無害化、資源化、減量化的處理原則，既減少了對環境的污染，同時又變廢為寶，將餐廚垃圾進行了資源化利用，提出了一項制備能源的新技術。該法與利用玉米生產燃料乙醇的傳統方法相比，既降低了生產成本，又減少了對環境的污染，具有廣泛的應用前景，是一項切實可行的新技術。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限制性的，不能以此限定本發明的保護范圍。實施例1向4千克餐廚垃圾當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、釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液，其添加的質量比例各為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/ml至8X IO8個/ml ；釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在 6X IO8個/ml至7X IO8個/ml。添加質量比為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酵罐相對封閉保溫發酵48小時。最后將發酵好的繆液入蒸餾塔中進行蒸餾，制得粗乙醇液體，經精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經酒精計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10. 1°，經換算，每100克餐廚垃圾能夠產生 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普通微生物中心， 地址位于北京市朝陽區北辰西路1號院3號，郵編100101，保藏編號分別為CGMCC Nol. 106, Nol. 941，Nol. 1086，Nol. 1630，Nol. 124，Nol. 1482，No2. 2081，No2. 1838。1.生物菌株一級種子和二級種子培養一級種子培養肉湯培養基固態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M小時。 YEPD培養基固態斜面活化釀酒酵母和發酵畢赤酵母，28°C培養M小時。二級種子培養將地衣芽孢桿菌、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基500ml三角瓶中，裝液量 50ml，在37°C，150r/min條件下搖床中培養18小時。經涂布營養瓊脂平板，計算得各細菌菌體濃度為6X IO8個/ml至8X IO8個/ml。經涂布YEPD平板，計算得釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6 X IO8個/ml至7 X IO8個/ml。實施例2向4千克餐廚垃圾當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/ml至8X IO8個/ml ；釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6X IO8個/ ml 至 7X IO8 個/ml。添加質量比為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酵罐相對封閉30°C保溫發酵60小時。最后將發酵好的繆液入蒸餾塔中進行蒸餾，制得粗乙醇液體，經精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經酒精計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9. 1°，經換算，每100克餐廚垃圾能夠產生 130ML 7°的酒精。實施例3向4千克餐廚垃圾當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/ml至8X IO8個/ml ；釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌液的菌體濃度在6X IO8個/ml 至7X108個/ml。。添加質量比為0.6%的混合酶制劑，酶制劑的組成質量比例為淀粉酶 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酵罐相對封閉保溫發酵72小時。最后將發酵好的繆液入蒸餾塔中進行蒸餾，制得粗乙醇液體，經精餾塔和分子篩塔的處理，即得成品燃料乙醇。經酒精計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 8.2°，經換算，每100克餐廚垃圾能夠產生110ML 6°的酒精。
權利要求
1.一種利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法，包括如下步驟餐廚垃圾中添加質量比為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酵罐，25-32°C封閉發酵48-80小時，發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1所述一種利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法，其特征在于所述混合酶制劑的質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1所述一種利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法，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、 釀酒酵母和發酵畢赤酵母菌菌體濃度均在4X IO8個/ml至8X IO8個/ml。
4.如權1或2所述一種利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法，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1或2所述一種利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法，其特征在于所述生物菌液中各菌液添加量為餐廚垃圾質量比例的0. 25%、0. 4%或0. 5%。
全文摘要
本發明公開了一種利用餐廚垃圾生產燃料乙醇的方法，本發明利用餐廚垃圾生產燃料乙醇屬于生物技術領域，旨在減少餐廚垃圾對環境的污染，同時變廢為寶，將餐廚垃圾進行資源化利用。本方法利用餐廚垃圾含有豐富的淀粉、纖維素、脂肪、蛋白質等物質，通過生物菌液及酶制劑對其進行綜合作用，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，最后入發酵罐25-32℃保溫發酵48-80小時，將發酵好的繆液進行蒸餾，精餾，即得燃料乙醇。
文檔編號C12R1/11GK102321722SQ20111020748
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月23日 優先權日2011年7月23日
發明者喬長昇, 李棟, 楊朋朋, 蔣磊, 趙男 申請人:天津北洋百川生物技術有限公司