[发明专利]一种餐厨垃圾与废油脂生物柴油副产物粗甘油联合发酵生产乳酸的方法

说明书

本发明提供一种餐厨垃圾与废油脂生物柴油副产物粗甘油联合发酵生产乳酸的方法。该方法包括如下步骤：将混合水解酶加入到餐厨垃圾培养基中水解，将种子液接种到水解后的餐厨垃圾培养基中，再加入经生物质初步处理的废油脂生物柴油粗甘油，厌氧或微氧发酵，同时流加经生物质初步处理的废油脂生物柴油粗甘油，控制发酵体系中粗甘油浓度在10～80g/L，pH在5.0～8.0，发酵过程中测定甘油和乳酸的含量，发酵后得到的发酵液过滤即得乳酸液。本发明获得了一种成本更低、原料来源更广泛的乳酸发酵新途径，具有良好的经济效益和环境效益，这些拓宽了乳酸发酵生产原料的选择范围，为餐厨垃圾、废甘油等废弃物的资源化利用提供了新的途径。

技术领域：

本发明属于乳酸发酵技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾与废油脂生物柴油副产物粗甘油联合发酵生产乳酸的方法。

背景技术：

乳酸(lactic acid)即2-羟基丙酸，自1780年瑞典化学家席勒(Scheele)从酸乳中发现以来，已经成为世界上公认的三大有机酸之一。乳酸及其衍生物作为重要的化工原料，已广泛应用于食品、制药、纺织、皮革以及其它化工行业。近年来，由于“白色污染”日益的严重，可生物降解材料也越来越受到人们的青睐。聚乳酸制品就是其中一种研究较多、性能较好的生物降解性塑料，其制品在农业、生活领域、服装和医疗行业等方面都有广阔的应用前景。聚乳酸制品废弃后能在土壤或水中被微生物分解成二氧化碳和水，因而是一种可生物降解性塑料，不会对环境产生污染。2015年中国聚乳酸市场消费量约为3万，每年以20％～30％的速率增长，2020年聚乳酸全球市场预计可超过30～50万吨。近年来随着聚乳酸材料技术的创新突破以及高光纯L型聚乳酸及D型聚乳酸的工业化等，提高了聚乳酸的力学、耐热及耐久性能，促进了其在高性能、高附加值材料等领域的应用拓展。

乳酸的传统生产方法有化学法、酶法及微生物发酵法。微生物法因其具有原料来源广泛、生产成本较低、产品光学纯度高、安全可靠性好等优点，是目前国内外生产乳酸的主要方法。迄今为止，国内外90％的乳酸是利用微生物发酵，主要集中在以粮食作物(如大麦，淀粉，玉米，土豆等)的水解糖为原料生产乳酸，成本较高，而且大规模工业化生产乳酸作为聚乳酸合成原料会大量消耗粮食，加剧粮食与饲料资源的紧张状况。

餐厨垃圾是指家庭、学校、机关公共食堂以及餐饮行业食物废料和食物残余垃圾。中国餐厨垃圾年产生量约为0.3亿吨，占城市有机垃圾总量的37％～55％。伴随着我国现代化水平逐渐提高，城市餐厨垃圾产量也在不断增长。根据统计，我国正以年平均8％～10％的速度递增。餐厨垃圾主要包括剩菜、剩饭、菜叶、菜根、动植物油等，这些物质中含有水分、还原糖、淀粉、粗脂肪、粗纤维、蛋白质等成分，可为微生物提供丰富的碳源、氮源，利用餐厨垃圾发酵生产乳酸不但可以消除其污染而且是实现资源化的有效途径。专利201110425458.8公开了利用餐厨垃圾，在30℃～37℃下封闭发酵48～84小时乳酸含量最高达到20g/L，经换算，每100g餐厨垃圾能够产生15g乳酸。

目前，我国生物柴油年产能已达到300～350万吨，甘油是生物柴油生产过程中伴生的副产物，每生产1吨的生物柴油约可以得到0.1吨的副产品粗甘油。随着生物柴油产量的不断提高，甘油的产量非常可观。我国每年约有30万吨的粗甘油产生。中国产业信息网发布的《2015～2020年中国生物柴油市场运营态势及投资战略研究报告》指出：2014年全球生物柴油产量为2562万吨，德国汉堡的行业刊物《油世界》称，全球2015年生物柴油产量达到2910万吨。这当中约300万吨的副产物废甘油将产生，这远大于传统的甘油市场规模，利用甘油转化生产一系列化学品以及化学中间品，如发酵产乳酸，此举可以废弃物资源化利用，提升废甘油高附加值，延伸生物柴油的产业链。乳酸发酵过程中，发酵液的pH值会随着乳酸的生成而降低，传统的做法是加入氢氧化钙或者碳酸钙来中和乳酸，维持最佳pH值发酵条件，如专利01109905.4、200810102824.4等。

发明内容：