[发明专利]一种制备湿垃圾超高温发酵产乳酸的方法

说明书

本发明公开了一种湿垃圾超高温发酵产乳酸的方法，步骤如下：湿垃圾分选和粉碎后过筛去除其中大颗粒物质；在反应器中加入处理后的湿垃圾中和接种物；发酵生产含有高浓度乳酸的发酵液。与现有技术相比，本发明通过发酵条件的控制，提高了发酵液中乳酸浓度和比例，本发明在实现湿垃圾处理的同时，实现湿垃圾的资源化，产生了高附加值产品乳酸。本发明实现了湿垃圾的高效定向转化，减少副产物的生成，提高发酵液中乳酸比例。本发明无需对湿垃圾进行灭菌和糖化预处理，简化了湿垃圾发酵工艺，降低了湿垃圾发酵产乳酸成本。

技术领域

本发明涉及废弃物资源化处理技术领域，尤其是涉及一种制备湿垃圾超高温发酵产乳酸的方法。

背景技术

垃圾是城市发展的附属产物，垃圾处理处置是全球性问题。我国城市生活垃圾产量巨大，2019年城市生活垃圾年产量超过2亿吨。随着社会经济的发展，“垃圾分类，源头减量”受到社会各界的关注，成为建设“美丽中国”的重要内容。2019年，《中华人民共和国固体废物污染环境防治法(修订草案)》首次将推行生活垃圾分类制度写入草案，上海市于2019年7月率先立法并正式启动生活垃圾分类工作，标志着我国垃圾分类工作开始取得实质性进展。2020年4月29日发布的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法(修订)》明确在该法的总则增加了“第六条国家推行生活垃圾分类制度”。北京市于2020年5月正式启动生活垃圾分类工作，并在全国46个城市开展试点。生活垃圾分类已经上升为国家可持续发展的重要战略决策。湿垃圾是生活垃圾的重要组成部分，占比超过30％。由于其含水率高，有机质含量高，易腐烂变质，若不及时有效处理，将会对生态环境及人体健康产生重大影响，如污染土壤环境；污染地表水或者地下水，导致水质恶化；分解所产生的的臭气污染大气环境；易滋生病菌，危害人体健康等。传统的焚烧和填埋等处理手段资源化利用率低、二次污染严重，而目前普遍采用厌氧消化生物转化方式存在生物转化率低、沼液沼渣资源化利用难的问题，导致出现先分后混的现象，严重阻碍了垃圾干湿分类的战略的推进。通过厌氧发酵，制备平台分子如丙酸、乳酸等可以实现高附加值产品的回收，逐渐得到研究人员的关注。

乳酸作为一种高附加值的平台分子，广泛应用于食品、医药、化妆品、农业畜业、环保等行业，有较高经济价值。随着传统石油基塑料引发的一系列环境和能源问题，可生物降解塑料正逐步取代传统石油基塑料，聚乳酸作为一种可生物降解塑料的重要原料，其市场需求不断扩大，而乳酸再则是合成聚乳酸的单体。传统的乳酸生产方法有化学合成法、酶催化法和生物发酵法，其中90％以上的乳酸都是通过生物发酵法生产的。但现有的乳酸生产基质多以淀粉基原料(玉米、土豆等)和糖基原料(甘蔗、甜菜等)为主，生产成本较高。而湿垃圾中含有丰富的多糖和乳酸菌生长所需的生长因子，若能以湿垃圾为基质，制备高值化产品既能实现湿垃圾的处理，又能实现附加值产品的回收。

针对湿垃圾发酵产乳酸的问题，对基质进行灭菌处理的纯菌发酵过程一般包括预处理→糖化→灭菌→接种产乳酸菌种(一种或多种)→发酵，发酵工艺复杂，能耗物耗较大。而不对原料进行灭菌处理时的开放式发酵产乳酸发酵过程一般包括预处理→接种微生物(或不接种)→发酵，由于发酵温度一般为常温(25℃)/中温(35℃)/高温(50℃)，发酵过程除了产生乳酸外还会产生较多的挥发性脂肪酸等副产物，使得发酵液中乳酸浓度低，乳酸比例低。因此，仍需开发一种乳酸浓度高，副产物少的湿垃圾乳酸发酵方法。目前，没有超高温发酵产乳酸研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用湿垃圾高效产乳酸的方法，实现湿垃圾的减量化和产物的高值化利用的湿垃圾超高温发酵产乳酸的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种制备湿垃圾超高温发酵产乳酸的方法，包括以下步骤：

S1：湿垃圾分选和粉碎后过筛去除其中大颗粒物质；

S2：在反应器中加入处理后的湿垃圾和接种物；

S3：在高温下发酵生产含有高浓度乳酸的发酵液。