[发明专利]混菌共发酵餐厨垃圾生产燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源制造领域，特别涉及一种以餐厨垃圾为原料发酵生产燃料乙醇的方法

背景技术

餐厨垃圾是指产生于餐饮经营与居民生活的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。餐厨垃圾具有含水率高和有机质含量高的特点，不适于传统的焚烧、填埋方法处理；且由于其含盐量高，用于做堆肥原料受到很大的限制。因此，如何科学、合理地对餐厨垃圾进行处置和资源化利用已经成为亟待解决的问题，值得人们关注[1，2，3]。

乙醇是酒精燃料的主要成分，也是汽车可以使用的干净燃料之一。目前，国内外生产的燃料乙醇多是以粮食作为原料，对粮食的消耗较大，且生产成本较高。为降低成本，乙醇的生产应该采用非粮食原料或部分使用非粮食原料，研究利用各种废弃可再生资源，例如餐厨垃圾生产燃料乙醇具有环境保护及可再生能源开发的双重意义[1，2，3]。

目前研究利用餐厨垃圾生产燃料乙醇的工艺通常为采用酶水解后发酵工艺(SHF)和同步糖化发酵工艺(SSF)[4，5]。两者都要利用淀粉酶或纤维素酶的水解催化作用，使联结淀粉、纤维素分子的各化学键经液化、糖化工序，逐级水解为麦芽糖或葡萄糖，再通过酿酒酵母将餐厨垃圾中糖分发酵，转化成燃料乙醇。

其中，同步糖化发酵(SSF)工艺是在加酶对底物进行糖化作用的同时投加酿酒酵母菌种，使糖化和发酵同时进行。由于酶水解的产生的葡萄糖可以很快被酿酒酵母转化为乙醇，所以能在很大程度上解除产物对酶的反馈抑制作用，同时降低了基质浓度，省去了单独的酶催化水解处理原料的步骤，在工艺上要优于分步水解发酵工艺[6]。

但酶活性受环境影响较大，因此很难保证在发酵全过程中都具有较好的催化水解效果，若想达到垃圾原料充分利用的效果，则需要在发酵中进行酶的补加，这无疑会使发酵工艺复杂化，同时提高了发酵成本[7]。若采用将具有淀粉酶或纤维素酶活性的菌株与酿酒酵母混合进行共发酵的工艺，在发酵全过程中不断会有酶生成，避免了由于酶失活而产生的原料不能水解，发酵液中葡萄糖匮乏，乙醇发酵不能进行的问题；省去了发酵过程中补加酶液的步骤，在简化生产工艺的同时，降低了餐厨垃圾乙醇的生产成本，节约能源，提高了垃圾中淀粉、纤维素等大分子有机物的利用度，为难于处理的厨余垃圾寻找出一条种新的资源化途径。

[1]J.D.Murphy，K.McCarthy.Ethanol Production from energy crops and wastes for use as atransport fuel in Ireland[J].Applied Energy，2005，82：148-166

[2]马鸿志，宫利娟，汪群慧，等.Plackett-Burman实验设计优化餐厨垃圾发酵产燃料酒精的研究[J].环境科学，2008，29(5)：1452-1456

[3]胡尚勤.利用有机垃圾发酵生产酒精新能源的研究[J].可再生能源，2005，119(1)：20-22

[4]Wan Q H，Narita J，Xie W M，et al.Effects of anaerobic/aerobic incubation and storagetemperature on preservation and deodorization of kitchen garbage[J].BioresourceTechnology，2002，84(3)：213-220

[5]Mural T，Yoshlno T，Ueda M，et al.Evaluation of the function arming yeast displayingglucoamy lase on its cell surface by direct fermentation of corn to ethanol[J].Journal ofFermentation and Bioengineering，1998，86(6)：569-572

[6]Hanne R.Sorensen，Sven Pedersen.Efficiencies of designed enzyme combinations in releasingarabinose and xylose from wheat arabinoxylan in an industrial ethanol fermentation residue[J].Enzyme and Microbial Technology，2005，36：773-784