[发明专利]一种餐厨垃圾微波预处理协同多酶水解糖化发酵乙醇的方法

说明书

本发明属于餐厨垃圾资源化利用技术领域。本发明的目的是通过微波预处理与多酶协同酶解实现餐厨垃圾高效水解，并将餐厨垃圾高效定向转化为乙醇，达到餐厨资源化利用，同时降低乙醇的生产成本。本发明提供的一种餐厨垃圾微波预处理协同多酶水解糖化发酵乙醇的方法包括以下步骤：1)餐厨垃圾的前处理；2)餐厨垃圾的微波预处理；3)酵母菌在餐厨垃圾水解液中的驯化；4)餐厨垃圾的生物降解与乙醇发酵。采用本发明提供的技术，可为餐厨垃圾的产品定向转化提供高浓度糖平台，为实现餐厨垃圾的资源化和高值化奠定基础；同时，也为乙醇的生产开拓了廉价高效的生产原料。

【技术领域】

本发明属于餐厨垃圾资源化利用的技术领域，特别涉及一种餐厨垃圾微波预处理协同多酶水解糖化发酵乙醇的方法。

【背景技术】

根据《2017-2022年中国餐厨垃圾处理行业发展情景预测与投资战略规划分析报告》，全国餐厨垃圾的日均产生量逐年增加，即将突破一亿吨/年。而由于餐厨垃圾具有高含量有机质(主要是淀粉)、高含水率(70-80％)、高油脂以及高盐分等特点。餐厨垃圾堆积所渗透出的液体会污染地表水和地下水，另外餐厨垃圾中有机物含量丰富，容易发生腐败变质，从而造成细菌滋生引发各种疾病等。因此，如何正确、有效地处理是中国乃至全世界亟待解决的问题。目前针对餐厨垃圾的处理方法有物理填埋、焚烧，生物转化堆肥、甲烷发酵、生产饲料等，这些方法都普遍存在着一定的弊端，如餐厨垃圾堆肥占地面积大、周期长、产生污水和臭气，对周边环境造成污染；餐厨垃圾含水量很高，脱水燃烧的过程中需要投入大量资金；填埋法伴随的餐厨垃圾渗液也对水土进行了污染，产生的甲烷不能有效进行利用反成火灾或爆炸隐患等等。因此餐厨垃圾的新兴资源化利用愈来愈受到各界的广泛关注。餐厨垃圾的定向生物转化不仅可以实现餐厨垃圾的减量化、无害化，而且有望实现餐厨垃圾的资源化利用。尤其是餐厨垃圾中的纤维素类、淀粉类、蛋白质类、多糖类等物质是生物转化的潜在碳源，具有很高的回收利用价值。如果能快速、有效地降解这些大分子为可供微生物生长及代谢的营养及促进因子，将有助于最大限度实现餐厨垃圾再利用的价值。

随着资源耗竭和环境污染问题日益严峻，人们对乙醇等清洁能源的开发越发重视。乙醇的传统生产原料是以玉米、甘蔗等农作物为主，但这会危及全球粮食供应。近几年来有机废弃物，如农业废弃物、果蔬垃圾、园林废弃物等，已被探索作为乙醇生产的替代基质。也有将餐厨垃圾通过酶解糖化的方法转化为可发酵营养物质生产生物乙醇的研究。但是由于餐厨垃圾原料的复杂性和异质性，以餐厨垃圾制备燃料乙醇的研究还存在诸多的问题，其中原料转化率低及乙醇得率低是最主要的问题。因此，已有一些专利提供了提高餐厨垃圾原料利用率及乙醇发酵得率的方法，如专利ZL 201310015313.X利用在餐厨垃圾中加入乳酸菌达到抑菌的同时由乳酸转化的丙酮酸提高餐厨垃圾的乙醇产量；专利201910361741.5发明了一种高效降解餐厨垃圾源淀粉类废料为乙醇的方法；专利ZL201610626176.7依次采用碱法-酸法预处理厨余垃圾后再以纤维素酶和淀粉酶水解厨余垃圾制备还原糖，后者用于乙醇发酵；专利ZL20130437655.0和ZL201710414934.3均公布了采用水热预处理餐厨垃圾后进行乙醇发酵的方法。

本发明专利拟采用微波预处理餐厨垃圾以提高其生物可降解性，同时耦合多酶协同酶解为后续乙醇发酵提供高浓度的可发酵糖平台，最终实现餐厨垃圾高效生物发酵乙醇。

【发明内容】

【发明目的】

餐厨垃圾中富含纤维素类、淀粉类、蛋白质类、多糖类等微生物发酵定向转化为乙醇的潜在营养物质，具有很高的回收利用价值。但是，由于餐厨垃圾原料的复杂性和异质性，原料转化率低及乙醇发酵效率仍然较低。本发明的目的是通过微波预处理耦合多酶协同酶解实现餐厨垃圾原料的高效降解，同时实现提高乙醇发酵效率，降低乙醇生产成本。

【技术方案】

本发明所述的一种餐厨垃圾微波预处理协同多酶水解糖化发酵乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：