一种利用餐厨垃圾发酵制备乙酸的方法及所使用的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体废物生物处理技术领域，涉及一种利用餐厨垃圾发酵制备乙酸的 方法及所使用的装置。
【背景技术】
[0002] 餐厨垃圾俗称泔脚，是居民在生活消费过程中形成的生活废物，同时也是生活有 机垃圾的重要组成部分。餐厨垃圾主要包括餐饮业废弃物、食品行业余料等，其产生的渠道 主要为食品加工、处理、运输等过程，来源主要集中在酒店、食品厂、学校、政府、科研行政机 构等。餐厨垃圾以淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等物质为主，主要成分包括米和面粉类 食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等，从化学组成上来说有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机 盐。因此，餐厨垃圾可作为生物质能源再利用，利用其生产乙酸是餐厨垃圾资源化处理的有 效途径之一，从而极大程度地避免了餐厨垃圾被重新回收生产地沟油、作为猪饲料等，对人 体健康、环境卫生和城市市容造成很大危害的用途。
[0003] 国内外相关机构对餐厨垃圾发酵制成具有高附加值的产物有较多研究。例如，公 开号CN102039304为一种餐厨垃圾通过厌氧发酵用来发电的方法，公开号CN103396973为一 种通过微生物发酵餐厨垃圾生产菌体蛋白饲料的方法。采用餐厨垃圾进行乙酸发酵的研究 较少，仅有公开号为CN103509829的中国专利将餐厨垃圾联合剩余污泥发酵制乙酸和丁酸 的方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种生产成本低、易操作的利用餐厨 垃圾发酵制备乙酸的方法。
[0005] 本发明的另一个目的是提供一种所述利用餐厨垃圾发酵制备乙酸的方法所使用 的装置。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -种利用餐厨垃圾发酵制备乙酸的方法，包括以下步骤:将发酵剂加入到粉碎的 餐厨垃圾中搅拌均匀，调整pH值并进行发酵，发酵完成后进行固液分离得到发酵液和发酵 残渣，发酵液经提纯后得到挥发性脂肪酸，精馏后得到乙酸。
[0008] 所述发酵剂为高活性干酵母。
[0009] 所述发酵剂的加入量占餐厨垃圾加入质量的2~10%。
[0010] 所述pH值为4.5~5.5〇
[0011] 所述调整pH值是采用酸和碱进行的。
[0012] 所述酸为盐酸。
[0013 ]所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的至少一种。
[0014] 所述进行发酵是在25~35°C的温度下发酵96~168h。
[0015] 所述挥发性脂肪酸中，乙酸占挥发性脂肪酸总质量的85~95%。
[0016] 一种所述利用餐厨垃圾发酵制备乙酸的方法所使用的装置，即发酵机，包括pH测 量计、0RP测量计、温度测量计、pH控制器、搅拌器、气体流量计、取样器和外壳，所述pH测量 计和所述取样器分别位于所述外壳上端相对的位置，所述温度测量计位于所述pH测量计的 下部，所述0RP测量计位于所述取样器的下部，所述搅拌器位于所述外壳顶部盖子的中央位 置并伸入所述外壳内部，所述pH控制器和所述气体流量计位于所述外壳顶部盖子上，分别 位于所述搅拌器的两边。
[0017] 所述外壳采用橡木材质制成，包括桶体及与所述桶体配合的盖子。
[0018] 由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
[0019] 本发明的方法利用高活性干酵母处理餐厨垃圾，其中高活性干酵母可将餐厨垃圾 微氧发酵生产乙酸，餐厨垃圾发酵的乙酸产量可达到23.94(g/L餐厨垃圾发酵液），与不添 加高活性干酵母并用传统不锈钢材质制成的发酵机相比，乙酸产量提高了0.96倍，与不添 加高活性干酵母并用橡木材质制成的发酵机相比，乙酸产量提高了0.46倍，与添加高活性 干酵母并用传统不锈钢材质制成的发酵机相比，乙酸产量提高了0.18倍。
[0020] 本发明的方法利用高活性干酵母作为发酵菌种，发酵液中杂酸种类少，生产成本 低。其中，乙酸占发酵液中有机酸总质量的90~95%，丁酸占发酵液中有机酸总质量的3~ 8%，其余则为短链酸的混合物。
[0021] 本发明的方法采用高活性干酵母处理餐厨垃圾，不仅大幅度提高餐厨垃圾发酵生 产乙酸的产量，同时也减少了餐厨垃圾对环境的污染，实现了餐厨垃圾的资源化利用。
[0022] 本发明的方法不仅达到餐厨垃圾资源化利用的目的，同时也生产出了高附加值的 产物乙酸，而且就目前餐厨垃圾的处理率低的现状，利用其进行乙酸的生产能够使餐厨垃 圾传统处理模式的成本降低、废物资源化利用率提高，具有环境、经济双赢的效果。
[0023] 本发明的装置中外壳采用橡木制成，具有一定的透气性，橡木桶桶壁的木质细胞 具有透气的功能，可以让极少量的空气穿过桶壁，渗透到桶中提供微量的氧气，高活性干酵 母可促进餐厨垃圾微氧生产乙酸，从而达到餐厨垃圾资源化利用、乙酸生产成本的降低，同 时也减少餐厨垃圾处理不当带来的环境污染问题，具有较高的经济利用价值和环境保护价 值。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例利用餐厨垃圾发酵制备乙酸的方法所使用的装置的结构示意 图。
[0025] 其中：1为pH测量计，2为0RP测量计，3为温度测量计，4为pH控制器，5为搅拌器，6为 气体流量计，7为取样器，8为外壳。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0027] 本发明实施例中所用的高活性干酵母为英联马利(北京)食品销售有限公司生产 的高活性干酵母，其主要成分为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
[0028] 实施例1
[0029] -种利用餐厨垃圾发酵制备乙酸的方法所使用的装置，如图1所示，图1为本发明 实施例利用餐厨垃圾发酵制备乙酸的方法所使用的装置的结构示意图，即发酵机，包括pH 测量计1、ORP测量计2、温度测量计3、pH控制器4、搅拌器5、气体流量计6、取样器7和外壳8， 所述pH测量计1和所述取样器7分别位于所述外壳8上端相对的位置，所述温度测量计3位于 所述pH测量计1的下部，所述ORP测量计2位于所述取样器7的下部，所述搅拌器5位于所述外 壳8顶部盖子的中央位置并伸入所述外壳8内部，所述pH控制器4和所述气体流量计6位于所 述外壳8顶部盖子上，分别位于所述搅拌器5的两边;外壳8采用橡木材质制成，包括桶体及 与所述桶体配合的盖子。所述搅拌器5、所述pH控制器4、所述气体流量计6和所述外壳8顶部 盖子在制作时是一体形成的。
[0030] 按表1的数据，称取餐厨垃圾200g将其粉碎，过2mm的筛子，然后将其放入图1中的 外壳8中，盖上外壳8上面的盖子，搅拌器5开始搅拌，用氮气置换几次外壳8内的空气，从取 样器7的口加入10g英联马利(北京)食品销售有限公司生产的高活性干酵母，其主要成分为 酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，发酵剂高活性干酵母的加入量占餐厨垃圾加入质 量的5%，搅拌均匀，由于外壳8采用橡木材质制成，橡木桶桶壁的木质细胞具有透气的功 能，可以让极少量的空气穿过桶壁，渗透到桶中提供微量的氧气。先用盐酸调节pH值，然后 用氢氧化钠调整pH值为5,30°C的温度下微氧发酵168h，pH测量计1用于监测发酵机内环境 pH值，0RP(氧化还原电位)测量计2用于监测0RP值在微氧环境范围内，温度测量计3用于监 测发酵机内温度，pH控制器4用于保证发酵机内环境pH值，搅拌器5用于控制发酵机内pH值， 气体流量计6用于监测发酵机内气体流量，防止过度发酵。发酵过程中每隔一段时间用取样 器7取样，对样品进行分析，待样品中挥发性有机酸含量恒定后认为反应完全。
[0031] 最后将反应完后的餐厨垃圾进行离心固液分离，得到餐厨垃圾发酵液和餐厨垃圾 发酵残渣，餐厨垃圾发酵残渣送垃圾填埋场填埋，餐厨垃圾发酵液经磷酸三丁酯萃取后蒸 馏提纯，得到挥发性有机酸(VFA)，挥发性有机酸包括乙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊 酸，精馏后得到乙酸。本实施例的结果如表1所示，每升餐厨垃圾发酵液可以转化成为 23.94g乙酸，与不添加高活性干酵母并用传统不锈钢材质制成的发酵机相比（表1中的对比 例1)，乙酸产量提高了 0.96倍，与不添加高活性干酵母并用橡木材质制成的发酵机相比(表 1中的对比例2)，乙酸产量提高了0.46倍，与添加高活性干酵母并用传统不锈钢材质制成的 发酵机相比(表1中的对比例3)，乙酸产量提高了0.18倍。经过检测，餐厨垃圾发