本發明屬于固體廢棄物處理與處置領域，具體涉及一種酶解餐廚垃圾與玉米秸稈聯合發酵產乳酸方法，實現餐廚垃圾的資源化利用。

背景技術：

我國城市餐廚垃圾年產生量已超過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、有機物、鹽分及油脂含量高的特點，具有很大的回收利用價值。如果處置不當，不僅嚴重污染環境，而且會造成“地溝油”、“瘋牛病”等嚴重的社會問題。《“十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》指出，到2015年在50%的社區初步實現餐廚垃圾分類收運處理，處理率達到每天3萬噸，而屆時無害化處理率也僅為16.7%。因此如何合理處置餐廚垃圾，實現其減量化、無害化和資源化利用已經成為當今的熱點問題。

目前以餐廚垃圾為原料發酵生產L-乳酸，存在的問題是餐廚垃圾成分復雜，大分子物質難以直接被乳酸菌降解，以及C/N比較低，反應體系pH值不穩定，導致L-乳酸產率偏低。為此尋找一種有效降解糖類、脂肪和蛋白質等大分子有機物質的方法，是提高乳酸菌利用率的關鍵因素，以及為平衡C/N比，可以將餐廚垃圾與廢棄玉米秸稈進行聯合發酵，從而增強反應體系穩定性，解決L-乳酸產率低的難題。這對與節約資源、防止環境污染、發展循環經濟具有重要意義。而目前關于這方面的研究尚處于實驗室階段，報道較少。

技術實現要素：

本發明為解決現在技術中的問題，提供一種餐廚垃圾制備乳酸的方法，實現餐廚垃圾的資源化利用。本方法采用混合酶制劑對餐廚垃圾進行水解預處理，解決了難降解或大分子有機物不能直接被乳酸菌利用的難題，再通過添加玉米秸稈，平衡反應體系C/N比，提高系統的穩定性，最后加入乳酸菌，充分降解有機質，提高乳酸產率。

技術原理：餐廚垃圾中的淀粉類物質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化為脂肪酸、甘油等簡單物質；變性蛋白質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物可以直接或間接被乳酸菌利用產生乳酸，比乳酸菌直接以餐廚垃圾為營養物質產乳酸所用時間短，底物利用率高。最后通過投加玉米秸稈的方式，調節系統的C/N，提高L-乳酸產率。

為實現上述目的，本發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、木屑等無機雜質，經粉碎后，按照固液比1：5-8加入水，形成發酵原始底料。然后將餐廚垃圾發酵液注入到發酵罐中，進料量為反應器體積的4.5%~5%。

（2）混合酶制劑水解預處理。按產品說明對市售真菌α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶進行活化，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，調節溫度為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。按產品說明對市售乳酸菌進行活化，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液體培養基，放入37℃恒溫培養箱中，培養24小時，備用。

上述步驟中，MRS液體培養基配制：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，調節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合發酵。

在步驟（2）的基礎上，向其中加入粉碎后的玉米秸稈、步驟（4）培養后的乳酸菌液和CaCO₃，調節C/N比為20：1~30：1，進行發酵。

在步驟（2）的基礎上，向其中加入粉碎后的玉米秸稈和步驟（4）培養后的乳酸菌液和CaCO₃，調節溫度為35℃~55℃，進行發酵。

在步驟（2）的基礎上，向其中加入粉碎后的玉米秸稈、步驟（4）培養后的乳酸菌液和CaCO₃，調節pH值為5.0~7.0，進行發酵。

在步驟（2）的基礎上，向其中加入粉碎后的玉米秸稈、CaCO₃和步驟（4）培養后的乳酸菌液，調節接種量為5%~20%，進行發酵。

（6）乳酸分離

發酵完成后過濾，濾渣為菌渣和發酵廢渣，濾液主要成分為乳酸鈣，向濾液中加入H₂SO₄，分離得乳酸。

優選的，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、機關事業單位和學校食堂產生的收集或未收集的餐廚剩余物。

本發明與現有技術相比具有以下顯著的有點；

1、實現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”上達到完全去除，變廢為寶。

2、本工藝制備了混合酶制劑，對餐廚垃圾進行了水解預處理，通過不同酶制劑的配伍和含量的調整，將難降解或大分子有機物分解為小分子物質，提高了底物的利用率。

3、將酶解餐廚垃圾與玉米秸稈進行協同發酵，平衡反應體系C/N比，增強了系統穩定性，提高乳酸產率。

4、本發明首先開發了一種“酶解餐廚垃圾+酶解餐廚垃圾和玉米秸稈協同發酵產乳酸”的方法，產生的乳酸可以回收利用作為工業原材料，同時實現餐廚垃圾的減量化、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酵產乳酸方法餐廚垃圾資源化利用的工藝流程簡圖。

具體實施方式

以下實施例是對本發明的進一步說明，本發明的權利要求保護不為實施例所限。

實施例1

餐廚垃圾2kg，分揀出骨頭、塑料袋、木屑等雜質，粉碎，注入1.2L水，形成發酵原始底料。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，調節溫度為37℃，水解60min，冷卻至室溫。向發酵液中加入玉米秸稈和碳酸鈣，使C/N達到20:1，同時加入接種量為5%的乳酸菌液后，調節溫度達到35℃，初始pH值達到5.0，發酵12小時，測得乳酸產量為0.16 kg。

實施例2

餐廚垃圾2kg，分揀出骨頭、塑料袋、木屑等雜質，粉碎，注入1.2L水，形成發酵原始底料。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，調節溫度為37℃，水解60min，冷卻至室溫。向發酵液中加入玉米秸稈和碳酸鈣，使C/N達到25:1，同時加入接種量為10%的乳酸菌液后，調節溫度達到45℃，初始pH值達到6.0，發酵12小時，測得乳酸產量為0.28 kg。

實施例3

餐廚垃圾2kg，分揀出骨頭、塑料袋、木屑等雜質，粉碎，注入1.2L水，形成發酵原始底料。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，調節溫度為37℃，水解60min，冷卻至室溫。向發酵液中加入玉米秸稈和碳酸鈣，使C/N達到30:1，同時加入接種量為20%的乳酸菌液后，然后調節溫度達到55℃，初始pH值達到7.0，發酵12小時，測得-乳酸產量為0.20 kg。