将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法
【专利摘要】本发明公开了一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，包括以下步骤：原料收集及预处理——用二氧化氯或亚氯酸钠溶液消毒——用维生素C清除消毒剂——调pH值和酶解——固液分离——调整pH值、温度和水分含量——接种发酵——干燥，本发明由于采用以上工艺方法，利用二氧化氯或亚氯酸钠对不同原料进行消毒，消毒完成后用维生素C清除残留的二氧化氯或亚氯酸钠，可快速、安全高效、低成本地对原材料进行综合处理，所得产品安全高效。本发明生产工艺简单，适合现代工业流水线自动化生产，并且节能环保。
【专利说明】将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废弃物资源化、高值化利用领域，特别是一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法。
【背景技术】
[0002]餐厨垃圾包括餐饮企业、公共食堂及家庭厨房所产生的剩饭、剩菜、汤汤水水、择菜时产生的下脚料等；废弃动植物包括屠宰畜、禽、鱼时所产生的皮毛、鱼鳞、动物内脏及其它不能食用的杂碎，农产品的次品下脚料、瓜果皮核等。上述物质平常多作生活垃圾填埋处理，既占用了宝贵的土地资源又污染了环境，污染了地表、地下水资源及空气；如经处理作有机肥料则利用价值太低，每吨有机肥只值几百元，而且收率低，虽然也进行了资源化利用，但价值太低，造成了巨大的资源浪费，大材小用。
[0003]因此现在普通将餐厨垃圾及废弃动植物转化为饲料，而如果将这些厨垃圾及废弃动植物直接作为饲料使用，会存在以下问题:首先，少数用餐人员可能患有乙型肝炎、结核病等人畜共患病，用餐时会污染残余食物；其次，餐厨垃圾在贮存、收集、运输过程中被空气中的细菌污染已经轻度变质，存在霉菌等有害微生物；再次，动物下脚料也有可能来自染疫或病死动物，因此如不经消毒处理作为饲料则会危害食品安全和养殖业安全。
[0004]同时，餐厨垃圾中含有猪肉、禽肉、牛肉、羊肉、鱼肉等各种各样的动物蛋白质，而且无法分离，如果直接将这些动物蛋白质不做分解转化处理就饲喂畜禽，就会造成“猪吃猪肉”、“鸡吃鸡肉”的现象发生，带来动物蛋白同源性污染的问题，有可能引发新的疫病，如现在牛、羊吃了肉骨粉已经发生了“疯牛病”。另外，羽毛、鱼鳞等含角质蛋白的原料，虽然蛋白质含量高达70-80%，但不经特殊消化分解处理动物很难消化吸收利用。
[0005]关于对餐厨垃圾及废弃动植物的消毒处理，目前多采用高温消毒的方法，然而高温消毒需要特殊的设备，能耗高，升温、降温用时长，费用高，经济效益低。对某些非常规原料如含水量高的工业副产品、被污染或霉变或陈化、老化的原料、餐厨废弃物等，采用高温消毒处理其费用高得惊人，而且高温处理还难以解决一些问题:如去异味、去有毒有害成分特别是黄曲霉毒素、农药残留、兽药残留等物质。
[0006]同时，随着社会的进步，人们对生物发酵的要求越来越高，如国家农业部规定，生产酵母蛋白饲料必须用葡萄糖或葡萄糖母液发酵工艺，因此生产工艺要符合相关规定，才能获得生产许可证。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了解决上述技术问题，为餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料提供一种更安全、更有价值的处理方法，即一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法。
[0008]为实现上述发明目的，本发明的技术方案是包括以下步骤:
I)原料收集及预处理:收集原材料进行分类粉碎，并分离油脂，油脂作工业用或作生产生物柴油的原料，粉碎物置于搅拌机内；
2)消毒处理:将二氧化氯或亚氯酸钠消毒液添加到预处理好的原料中进行消毒处理，同时消除异味，氧化清除其中的有毒有害成分，如黄曲霉毒素、硫化氢、氰化物、农药残留、兽药残留等有毒有害物质；
3)清除消毒剂:消毒完成后在原料中添加还原剂维生素C，搅拌均匀，彻底清除其中残留的二氧化氯或亚氯酸钠；
4)调pH值和酶解:在经上述处理后，调pH值至6.0?7.0，保持温度25_50°C，调整水分含量，然后添加中性蛋白酶、淀粉酶和糖化酶，充分拌匀，酶解1-10小时，分解其中的蛋白质和淀粉；其中，羽毛、鱼鳞等含角质蛋白的原料添加角质蛋白专用水解酶充分拌匀，酶解1-10小时；
5)固液分尚:酶解完成后用固液分尚机进行固液分尚，固体置于固体发酵机中；液体置于液体搅拌机中，过滤分离沉淀物，将滤液置于液体发酵罐中，滤渣作无害化处理；
6)调整pH值、温度和水分含量:调整固体发酵机和液体发酵罐的pH值至5.0?6.0，并调整温度25-35°C，调整固体发酵机培养基中水分含量55-60% ；
7)接种发酵:将预处理好的菌种加入已处理好的固、液发酵罐中，并加入1%的磷酸氢钙，加入适量的尿素使培养基中非蛋白氮占干物质的1.5%或以内，同时添加适量的植酸酶，充分搅拌均匀，保持固体培养基和液体温度25?35°C，其中在固体发酵罐中发酵前阶段保持空气湿度90?95%，促进菌丝在培养基表面快速生长，后阶段保持固体发酵罐中空气湿度70?80%，促使菌丝由培养基表面向培养基内部生长；
8)干燥:好氧发酵I?2天或厌氧发酵6?7天结束发酵，将液体发酵罐中的发酵液进行浓缩通过喷雾干燥，固体发酵罐中的固体发酵物进行真空干燥或经烘干、粉碎包装成酵母蛋白饲料产品。
[0009]本发明由于采用以上工艺方法，利用二氧化氯或亚氯酸钠对不同原料进行消毒，消毒完成后用维生素C清除残留的二氧化氯或亚氯酸钠，可快速、安全高效、低成本地对原材料进行综合处理。在处理过程中，生物发酵前己对原料消毒处理，二氧化氯是最新一代食品级强氧化型消毒剂，在消毒的同时可除臭、氧化清除黄曲霉毒素及农药残留物等，安全可靠、用量少、费用低，消毒完成后用还原剂维生素C可快速清除残留的二氧化氯，不会影响以后的生物发酵，更不会有三致(致畸、致癌、致突变)效应，即使维生素C稍过量也不会产生毒副作用，因为维生素C是人和动物的营养剂；用中性蛋白酶、糖化酶和淀粉酶对原料进行酶解，这样就彻底改变了动物蛋白质和淀粉的生物学特性，消除了动物蛋白质同源性污染的问题，所得产品安全可靠，消化利用率高，通过酶解和将淀粉糖化处理，提高了培养基中氨基酸和糖类的含量，可以提高生物发酵速度和提高发酵产品的质量，也符合农业部对生物发酵的工艺要求；在培养基中添加适量的非蛋白氮，通过生物发酵转化，可以提高产品中8-10个真蛋白质含量；对液体发酵物进行喷雾干燥，可有效解决污水的治理，符合现代环保的要求。处理设备可以形成工业化生产流水线，操作方便，处理成本低廉，适合现代工厂化生产。
[0010]本发明进一步的技术方案是:在固液分离时沉淀分离重金属元素，酶解完成后用固液分离机进行固液分离，固体置于固体发酵机中；液体置于液体搅拌机中，调PH值至7.0?8.0，添加硫化钠溶液，充分搅拌均匀，致没有新的沉淀物产生时为止，硫化钠的用量为重金属元素当量浓度的1-2倍；然后再适量添加硫酸亚铁或硫酸铜或硫酸锰溶液，沉淀分离过量的硫离子，过滤分离沉淀物，将滤液置于液体发酵罐中，滤渣作无害化处理。
[0011]由于土壤被工业污染的原因，土壤中某些重金属如镉、铅等含量会超标，在这些土壤中种出来的农作物重金属含量也会超过饲料卫生标准中重金属的允许含量，不符合饲料卫生标准。用硫化钠沉淀分离重金属离子效果好、成本低，再用硫酸亚铁等沉淀多余的硫离子可有效消除硫化物的危害，保障饲料产品的质量。
[0012]优选地，在消毒处理步骤中，二氧化氯或亚氯酸钠消毒液用量为每升含二氧化氯50-300 mg，搅拌均匀，消毒处理30分钟或以上。
[0013]优选地，在清除消毒剂步骤中，维生素C的添加量是残留二氧化氯或亚氯酸钠等当量浓度的5.5倍或以上。
[0014]优选地，在调pH值和酶解步骤中，每千克干物质添加中性蛋白酶5000-10000国际单位；加入淀粉酶和糖化酶，用量分别为10000-30000单位，充分拌匀，酶解1-10小时，分解其中的蛋白质和淀粉；其中，羽毛、鱼鳞等含角质蛋白的原料按每千克干物质添加角质蛋白专用水解酶5000-10000国际单位，充分拌匀，酶解1-10小时。
[0015]优选地，在接种发酵步骤中，按照在pH值为5.0?6.0的培养基中能良好生长繁殖，能充分利用培养基中的非蛋白氮和糖类合成氨基酸和菌体蛋白质，能大幅降解培养基中的粗纤维的条件选择一种或多个菌种的混合菌种，接种前I?2小时将菌种加入25?35°C的I?2%葡萄糖温开水中充分浸透保温备用，菌种的用量为培养基即已中和的原料混合物干物质的I?2%。
[0016]优选地，所述二氧化氯或亚氯酸钠的消毒液的浓度为0.1_2%。
【具体实施方式】
[0017]实施列I
收集餐厨垃圾和废弃动植物，去杂后将羽毛、鱼鳞等含角质蛋白原料粉碎置于反应釜中，将其它原料打碎去油脂后置于搅拌机中，配制1%的亚氯酸钠消毒液，将消毒液添加到搅拌机中，用量为保持每升含二氧化氯100-200毫克，搅拌均匀，经过20?30分钟彻底杀菌消毒、除臭并消除异味；添加维生素C适量，搅拌均匀，清除残留的亚氯酸钠，调温度25-50°C，调pH值至5.5-6.0，按每千克干物质添加5000-10000国际单位中性蛋白酶，加入淀粉酶和糖化酶，用量分别为10000-30000单位，充分拌匀，酶解1-10小时，分解其中的蛋白质和淀粉；其中,羽毛、鱼鳞等含角质蛋白的原料需调PH6.0?7.0，按每千克干物质添加角质蛋白专用水解酶5000-10000国际单位，充分拌匀，调温度25-50°C，酶解1-10小时。酶解结束后，对酶解液进行固液分离，将固体物质置于固体发酵罐中，使罐中固体物质水分含量55-60% ;将液体置于液体搅拌机中，调pH值至7.0-8.0，添加硫化钠溶液，搅拌均匀，致没有新的沉淀物产生时停止添加硫化钠溶液，再向液体中添加硫酸亚铁溶液，沉淀多余的硫离子，过滤分离沉淀物，沉淀物作无害化处理，将过滤液置于液体发酵罐中；选择饲用酵母菌，接种前I?2小时，将菌种加入25?35°C的I?2%葡萄糖温开水充分浸透保温备用，菌种的用量为培养基即已中和的原料混合物干物质的I?2%，将预处理好的菌种加入已中和的固体和液体发酵罐原料混合物中，并加入1%的磷酸氢钙粉、2?3%的尿素至培养基中的非蛋白氮含量占培养基中干物质的比列1.5%，同时加入适量的植酸酶，充分拌匀，保持原料混合物和液体的温度25?30°C，调pH值至5.0-6.0，发酵前阶段保持固体发酵罐中空气湿度90?95%，以后保持罐内空气湿度70?80%，好氧发酵I?2天终止发酵，将液体发酵罐中的发酵液进行浓缩喷物干燥，将固体发酵罐中的发酵物进行真空抽干或烘干，然后粉碎打包，即得饲料酵母粉。
[0018]实施例2
收集餐厨垃圾打碎去油脂后置于搅拌机中，配制0.1%的亚氯酸钠消毒液，将消毒液添加到搅拌机中，用量为保持每升含二氧化氯100-200毫克，搅拌均匀，经过30分钟彻底杀菌消毒、除臭并消除异味；添加维生素C适量，搅拌均匀，清除残留的亚氯酸钠，调温度25-50°C，调pH值至5.0-6.0，按每千克干物质添加5000-10000国际单位中性蛋白酶，加入淀粉酶和糖化酶，用量分别为10000-30000单位，充分拌匀，酶解1-10小时，分解其中的蛋白质和淀粉；酶解结束后，对酶解液进行固液分离，将固体物质置于固体发酵罐中，使罐中固体物质水分含量55-60% ;将液体置于液体搅拌机中，调pH值至7.0-8.0,添加硫化钠溶液，搅拌均匀，致没有新的沉淀物产生时停止添加硫化钠溶液，再向液体中添加硫酸亚铁溶液，沉淀多余的硫离子，过滤分离沉淀物，沉淀物作无害化处理，将过滤液置于液体发酵罐中；选择饲用酵母菌，接种前I?2小时，将菌种加入25?35°C的I?2%葡萄糖温开水充分浸透保温备用，菌种的用量为培养基即已中和的原料混合物干物质的I?2%，将预处理好的菌种加入已中和的固体和液体发酵罐原料混合物中，并加入1%的磷酸氢钙粉、2?3%的尿素至培养基中的非蛋白氮含量占培养基中干物质的比列1.5%，同时加入适量的植酸酶，充分拌匀，保持原料混合物和液体的温度25?30°C，调pH值至5.0-6.0，发酵前阶段保持固体发酵罐中空气湿度90?95%，以后保持罐内空气湿度70?80%，好氧发酵I?2天终止发酵，将液体发酵罐中的发酵液进行浓缩喷物干燥，将固体发酵罐中的发酵物进行真空抽干或烘干，然后粉碎打包，即得饲料酵母粉。
[0019]实施例3
收集废弃动植物粉碎后置于搅拌机中，配制2%的亚氯酸钠消毒液，将消毒液添加到搅拌机中，用量为保持每升含二氧化氯100-200毫克，搅拌均匀，经过30分钟或以上彻底杀菌消毒、除臭并消除异味；添加维生素C适量，搅拌均匀，清除残留的亚氯酸钠，调温度25-50°C，调pH值至5.0-6.0，按每千克干物质添加5000-10000国际单位中性蛋白酶，加入淀粉酶和糖化酶，用量分别为10000-30000单位，充分拌匀，酶解1-10小时，分解其中的蛋白质和淀粉；将分解物置于固体发酵罐中，使罐中固体物质水分含量55-60% ;选择饲用酵母菌，接种前I?2小时，将菌种加入25?35°C的I?2%葡萄糖温开水充分浸透保温备用，菌种的用量为培养基即已中和的原料混合物干物质的I?2%，将预处理好的菌种加入已中和的固体和液体发酵罐原料混合物中，并加入1%的磷酸氢钙粉、2?3%的尿素至培养基中的非蛋白氮含量占培养基中干物质的比列1.5%或以内，同时加入适量的植酸酶，充分拌匀，保持原料混合物和液体的温度25?30°C，调pH值至5.0-6.0,发酵前阶段保持固体发酵罐中空气湿度90?95%，以后保持罐内空气湿度70?80%，好氧发酵I?2天终止发酵，将固体发酵罐中的发酵物进行真空抽干或烘干，然后粉碎打包，即得饲料蛋白酵母粉。
【权利要求】
1.一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)原料收集及预处理:收集原材料进行分类粉碎，并分离油脂，油脂作工业用或作生产生物柴油的原料，粉碎物置于搅拌机内； 2)消毒处理:将二氧化氯或亚氯酸钠消毒液添加到预处理好的原料中进行消毒处理，同时消除异味，氧化清除其中的有毒有害成分，如黄曲霉毒素、硫化氢、氰化物、农药残留、兽药残留等有毒有害物质； 3)清除消毒剂:消毒完成后在原料中添加还原剂维生素C，搅拌均匀，彻底清除其中残留的二氧化氯或亚氯酸钠； 4)调pH值和酶解:在经上述处理后，调pH值至6.0?7.0，保持温度25_50°C，调整水分含量，然后添加中性蛋白酶、淀粉酶和糖化酶，充分拌匀，酶解1-10小时，分解其中的蛋白质和淀粉；其中，羽毛、鱼鳞等含角质蛋白的原料添加角质蛋白专用水解酶充分拌匀，酶解1-10小时； 5)固液分尚:酶解完成后用固液分尚机进行固液分尚，固体置于固体发酵机中；液体置于液体搅拌机中，过滤分离沉淀物，将滤液置于液体发酵罐中，滤渣作无害化处理； 6)调整pH值、温度和水分含量:调整固体发酵机和液体发酵罐的pH值至5.0?6.0，并调整温度25-35°C，调整固体发酵机培养基中水分含量55-60% ； 7)接种发酵:将预处理好的菌种加入已处理好的固、液发酵罐中，并加入1%的磷酸氢钙，加入适量的尿素使培养基中非蛋白氮占干物质的1.5%或以内，同时添加适量的植酸酶，充分搅拌均匀，保持固体培养基和液体温度25?35°C，其中在固体发酵罐中发酵前阶段保持空气湿度90?95%，促进菌丝在培养基表面快速生长，后阶段保持固体发酵罐中空气湿度70?80%，促使菌丝由培养基表面向培养基内部生长； 8)干燥:好氧发酵I?2天或厌氧发酵6?7天结束发酵，将液体发酵罐中的发酵液进行浓缩通过喷雾干燥，固体发酵罐中的固体发酵物进行真空干燥或经烘干、粉碎包装成酵母蛋白饲料产品。
2.根据权利要求1所述的一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，其特征在于:在固液分离的同时沉淀分离其中的重金属元素。
3.根据权利要求3所述的一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，其特征在于:在固液分离时沉淀分离重金属元素，酶解完成后用固液分离机进行固液分离，固体置于固体发酵机中；液体置于液体搅拌机中，调PH值至7.0?8.0，添加硫化钠溶液，充分搅拌均匀，致没有新的沉淀物产生时为止，硫化钠的用量为重金属元素当量浓度的1-2倍；然后再适量添加硫酸亚铁或硫酸铜或硫酸锰溶液，沉淀分离过量的硫离子，过滤分离沉淀物，将滤液置于液体发酵罐中，滤渣作无害化处理。
4.根据权利要求1或2所述的一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，其特征在于:在消毒处理步骤中，二氧化氯或亚氯酸钠消毒液用量为每升含二氧化氯50-300 mg，搅拌均匀，消毒处理30分钟或以上。
5.根据权利要求1或2所述的一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，其特征在于:在清除消毒剂步骤中，维生素C的添加量是残留二氧化氯或亚氯酸钠等当量浓度的5.5倍或以上。
6.根据权利要求1或2所述的一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，其特征在于:在调pH值和酶解步骤中，每千克干物质添加中性蛋白酶5000-10000国际单位；加入淀粉酶和糖化酶，用量分别为10000-30000单位，充分拌匀，酶解1-10小时，分解其中的蛋白质和淀粉；其中，羽毛、鱼鳞等含角质蛋白的原料按每千克干物质添加角质蛋白专用水解酶5000-10000国际单位，充分拌匀，酶解1-10小时。
7.根据权利要求1或2所述的一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，其特征在于:在接种发酵步骤中，按照在pH值为5.0?6.0的培养基中能良好生长繁殖，能充分利用培养基中的非蛋白氮和糖类合成氨基酸和菌体蛋白质，能大幅降解培养基中的粗纤维的条件选择一种或多个菌种的混合菌种，接种前I?2小时将菌种加入25?35°C的I?2%葡萄糖温开水中充分浸透保温备用，菌种的用量为培养基即已中和的原料混合物干物质的I?2%。
8.根据权利要求1或2所述的一种将餐厨垃圾及废弃动植物转化为酵母蛋白饲料的方法，其特征在于:所述二氧化氯或亚氯酸钠的消毒液的浓度为0.1-2%。
【文档编号】A23K1/14GK104304648SQ201410557150
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】王长安, 王以晖 申请人:衡山卓越生物科技有限责任公司