一种微生物发酵处理餐厨垃圾的方法与流程

本发明属于餐厨垃圾处理技术领域，具体为一种微生物发酵处理餐厨垃圾的方法。

背景技术：

餐厨垃圾是居民在生活消费过程中产生的有机废弃物，包括米面类残余、蔬菜、动植物油脂、鱼、肉、骨等，含有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等成分，具有来源广、产量高、含水量高、易腐败及滋生病原微生物等特点。

目前，餐厨垃圾的处理方法主要有：1)填埋法，该法成本低、操作简单、处理能力强，但占用大量土地，易造成水和大气污染，并浪费资源；2)焚烧法，该法处理周期短、减量效果好、可用于发电，但餐厨垃圾的高含水量会降低焚烧产生的热值，并污染空气；3)粉碎入下水道法，该法能就地解决餐厨垃圾、操作方便，但会造成下水道恶臭、滋生细菌和病毒，增加污水处理压力，且只适合于餐厨垃圾量较少的情况；4)有机堆肥法，该法操作简单、便于推广，可提供有机肥料，但占地面积大、加工周期长、产生的气味会影响周围环境，加剧土壤的盐碱化；5)厌氧发酵制氢法，该法不消耗太多能量，采用集中封闭处理，产生的污染较少，可提供大量的清洁能源用于供热和发电，但处理周期长、处理量少、成本高。基于现有餐厨垃圾处理方法的不足,发明一种简单快速的餐厨垃圾处理方法,对于保护环境、节约资源、促进经济发展等具有重大意义。

微生物发酵法是利用微生物能够产生丰富的酶类及生长繁殖迅速的特点来处理餐厨垃圾，通过微生物的代谢活动将餐厨垃圾中的部分大分子物质如蛋白质、糖类等降解成分子量较低且易于消化吸收的小分子物质，改善其气味及适口性，实现有机废弃物的资源化利用。

此发明的实施对改善生态环境，促进服务业的健康发展以及餐厨垃圾合理利用具有重要意义，能够产生良好的经济效益和社会效益。

技术实现要素：

本发明的目的是基于现有餐厨垃圾处理技术的不足，发明一种操作简单、快速高效的餐厨垃圾资源化处理方法。

本发明采用的技术方案是一种利用微生物对餐厨垃圾进行固态发酵的方法，按照下述步骤进行：

(1)收集新鲜的餐厨垃圾，将餐厨垃圾中的纸巾、牙签等剔除；

(2)按照餐厨垃圾：豆粕为3:1(w/w)的比例添加豆粕，将混合物粗粉碎，其中最大颗粒粒径小于3mm，并调节水分含量以质量计为40％～70％；

(3)分别采用菌种bacillusvelezensis20076、bacilluslicheniformis10092、lysinibacillusmacroides24548、bacillussubtilis10071、bacillussubtilis10066、saccharomycescerevisiae1005、saccharomycescerevisiae1006、saccharomycescerevisiae1008对步骤(2)中餐厨垃圾和豆粕的混合物进行单菌发酵，发酵条件为：接种量2％(v/w)，含水率60％，温度37℃，发酵时间48h；将发酵产物冷冻干燥，定量分析发酵产物中粗蛋白和可溶性蛋白含量，确定发酵餐厨垃圾用菌种为bacillussubtilis10071、bacillusvelezensis20076和saccharomycescerevisiae1005。

(4)将步骤(3)确定的3种发酵餐厨垃圾用菌种的种子液分别以1:1:1(v/v/v)、2:1:1(v/v/v)、1:2:1(v/v/v)、1:2:2(v/v/v)、2:2:1(v/v/v)、3:2:1(v/v/v)比例混合，接种于餐厨垃圾和豆粕混合物中，以接种量2％(v/w)、含水率60％、温度37℃、发酵时间48h的条件发酵；将发酵产物冷冻干燥，定量分析发酵产物粗蛋白和可溶性蛋白含量，确定发酵菌种的配比为bacillussubtilis10071:bacillusvelezensis20076:saccharomycescerevisiae1005＝1:1:1(v/v/v)。

(5)将步骤(4)确定的一定配比的混合菌种按照0.5％(v/w)、1.0％(v/w)、1.5％(v/w)、2.0％(v/w)、2.5％(v/w)的接种量添加于餐厨垃圾和豆粕混合物，以含水率60％、温度37℃、发酵时间48h的条件发酵；将发酵产物冷冻干燥，定量分析发酵产物粗蛋白和可溶性蛋白含量，确定接种量为1.5％(v/w)。

(6)按照步骤(4)和(5)确定的发酵菌种的配比和接种量对餐厨垃圾和豆粕混合物在含水率分别为45％、50％、55％、60％、65％条件下，于37℃发酵48h；将发酵产物冷冻干燥，定量分析发酵产物粗蛋白和可溶性蛋白含量，确定发酵底物含水率为55％。

本发明的优点

(1)本发明采用微生物发酵法处理餐厨垃圾，利用微生物的代谢活动将餐厨垃圾中部分大分子物质降解成分子量较低且易于消化吸收的小分子物质；产品粗蛋白和可溶性蛋白含量明显增加，气味改善，易于保存及运输，实现餐厨垃圾的资源化利用。

(2)本发明处理餐厨垃圾所需时间短，操作简单，为我国餐厨垃圾的处理提供技术支持和理论指导。

附图说明

图1为餐厨垃圾和豆粕混合物利用细菌发酵所得产物中粗蛋白和可溶性蛋白含量；图2为餐厨垃圾和豆粕混合物利用酵母菌发酵所得产物中粗蛋白和可溶性蛋白含量。

具体实施方式

本发明所用的微生物菌株bacillusvelezensis20076、bacilluslicheniformis10092、lysinibacillusmacroides24548、bacillussubtilis10071、bacillussubtilis10066、saccharomycescerevisiae1005、saccharomycescerevisiae1006、saccharomycescerevisiae1008均购自中国工业微生物菌种保藏管理中心。

为了进一步说明本发明所述一种利用微生物发酵处理餐厨垃圾的方法,下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：

实施例1～6(发酵菌种配比的选择)

将餐厨垃圾中的纸巾、牙签等杂物分拣出来；按餐厨垃圾：豆粕为3:1(w/w)的比例添加豆粕，将混合物粗粉碎(最大颗粒粒径小于3mm)后，于121℃灭菌20分钟，冷却至室温；将活化后的bacillussubtilis10071、bacillusvelezensis20076和saccharomycescerevisiae1005种子液按照表1所示比例进行混合，并接种于餐厨垃圾及豆粕混合物中,在接种量2％(v/w)、含水率60％、温度37℃下发酵48h；将发酵产物冷冻干燥，用凯氏定氮法测其粗蛋白和可溶性蛋白含量。

表1菌种配比对发酵产物粗蛋白和可溶性蛋白含量的影响

从表1可以看出，采用不同配比的3种菌种发酵餐厨垃圾和豆粕混合物，产物粗蛋白和可溶性蛋白含量分别提高了17.01％～19.83％和179.03％～246.77％。当混合菌种配比为1:1:1(v/v/v)时，发酵产物中可溶性蛋白含量提高率达到最高，粗蛋白含量变化不明显，故将bacillussubtilis10071:bacillusvelezensis20076:saccharomycescerevisiae1005＝1:1:1(v/v/v)作为发酵餐厨垃圾用菌种。

实施例7～11(接种量的选择)

将餐厨垃圾中的纸巾、牙签等杂物分拣出来；按餐厨垃圾：豆粕为3:1(w/w)的比例添加豆粕，将混合物粗粉碎(最大颗粒粒径小于3mm)后，于121℃灭菌20分钟，冷却至室温；将活化后的bacillussubtilis10071、bacillusvelezensis20076和saccharomycescerevisiae1005种子液按照1:1:1(v/v/v)混合，按照表2中的接种量分别接种于餐厨垃圾和豆粕混合物中，在含水率60％、温度37℃的条件下发酵48h；将发酵产物冷冻干燥，用凯氏定氮法测其粗蛋白和可溶性蛋白含量。

表2接种量对发酵产物中粗蛋白和可溶性蛋白含量的影响

从表2可看出，当混合菌种接种量为0.5％～2.0％(v/w)时，发酵产物粗蛋白和可溶性蛋白含量分别提高13.79％～18.91％和194.53％～273.06％；其中，当接种量为1.5％时，粗蛋白和可溶性蛋白含量提高率均达最高，故确定发酵菌种接种量为1.5％(v/w)。

实施例12～16(含水率的选择)

将餐厨垃圾中的纸巾、牙签等杂物分拣出来；按照餐厨垃圾：豆粕为3:1(w/w)的比例添加豆粕，将混合物粗粉碎(最大颗粒粒径小于3mm)后，于121℃灭菌20分钟，冷却至室温；将活化后的bacillussubtilis10071、bacillusvelezensis20076和saccharomycescerevisiae1005种子液按照1:1:1(v/v/v)混合，以1.5％(v/w)的比例接种于餐厨垃圾及豆粕混合物中，按照表3所示的含水率(以质量计)调整混合物含水率后，于37℃发酵48h；将发酵产物冷冻干燥；用凯氏定氮法测其粗蛋白和可溶性蛋白的含量。

表3含水率对发酵产物粗蛋白和可溶性蛋白含量的影响

从表3可以看出，混合菌种对餐厨垃圾和豆粕混合物在不同含水率条件下发酵，发酵产物粗蛋白和可溶性蛋白含量分别提高了14.03％～21.36％和170.03％～331.09％；当含水率为55％时，粗蛋白和可溶性蛋白含量提高率均达最高，故选择发酵底物含水率为55％。