[发明专利]一种两段式发酵提高厨余垃圾产己酸的方法

说明书

本发明提供一种两段式发酵提高厨余垃圾产己酸的方法，属于有机固体废物资源化利用技术领域。该方法首先将厨余垃圾除去不适宜发酵的物质后粉碎获得垃圾浆液，然后引入隔油罐分离出粗油脂储存至储料罐，引入糖化罐进行批式糖化处理，糖化后进入离心机进行固液分离，糖化渣进入配料罐，糖化液进入储料罐，循环水引进配料罐混合得到糖化渣浆液，糖化渣浆液流入乙酸发酵罐，糖化液流入乙醇发酵罐，同时收集发酵气体，将乙醇发酵液和乙酸发酵液引入己酸发酵罐，添加乙醇或乙酸，将发酵气体通入己酸发酵过程，最终发酵得到粗己酸。本发明使厨余垃圾总的营养成分得到了充分利用，且对碳固定也有一定的效果，具有一定的经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及有机固体废物资源化利用技术领域，特别是指一种两段式发酵提高厨余垃圾产己酸的方法。

背景技术

固体废物中的生物质废物——厨余垃圾，其产量巨大，对环境影响日益加重，所以，实现厨余垃圾的资源化利用将是一个很好的处理方式。厨余垃圾有多种用途，如生产沼气、氢和短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acid，SCFAs)但产物价值较低，很难与再利用过程中产生的高额成本形成收支平衡，应该进一步探索能够产生高经济价值的产品方式。在厨余垃圾再利用的目标产品中，以疏水性为特征的中链脂肪酸(Medimum Chain FattyAcid，MCFAs)被认为是相比其他产物更有价值、更好利用的最终产物。

厨余垃圾的厌氧发酵产MCFAs过程如下：厨余垃圾在厌氧发酵过程中先被分解为小分子有机物，进一步发酵过程中生产乙醇、乳酸和SCFAs。从SCFAs到MCFAs的链增长过程(Chain Elongation，CE)，涉及电子供体(Electronic Donor，ED)的氧化和反向β氧化循环。电子供体是富含能量的还原化合物，是链增长过程的先决条件。首先，电子供体的氧化提供了反应所需的能量、还原当量(NADH)和必需的中间体乙酰-CoA。目前，乙醇和乳酸被认为是诱导链增长过程的最理想的电子供体，而SCFAs一般作为电子受体，共同参与链增长过程。

厨余垃圾中的有机物含量丰富且复杂，有研究将厨余垃圾糖化离心后的糖化液进行发酵制乙醇，也有研究将仍然含有的糖类和蛋白质的糖化渣进行发酵制SCFAs。基于这些研究，我们认为分步使用厨余垃圾糖化液产乙醇+糖化渣产SCFAs，然后将上述的两种产物混合后产MCFAs，是一种提高厨余利用率和MCFAs产率的方法。

在乙醇和乙酸发酵过程中还会产生二氧化碳气体，以乙醇发酵为例，二氧化碳的产量与乙醇的产量相当。乙酸发酵过程中发酵气组分主要为二氧化碳和氢气。发酵气的排放对于发酵产酸来看是一种碳源的流失。而在链增长过程中，发酵气氛对己酸产量有着重要影响。发酵气氛中二氧化碳分压的增加可以提高乙醇的利用率，同时也能增强发酵体系中的乳酸代谢途径，更能抑制丙酮酸途径，提高发酵体系向己酸发酵潜力。发酵气氛中氢气分压可以提高体系的还原力，但分压过大也会减缓链增长趋势。而在乙酸发酵中，少量的氢气生产可以维持己酸发酵过程中氢气分压，有研究表明发酵过程中氢气分压的维持可以提高己酸产量。因此可以考虑综合利用前端乙酸和乙醇的发酵气体提高己酸浓度。

因此本发明希望充分利用厨余垃圾中的糖类和蛋白类物质，同时利用发酵气体调控中链酸的产量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种两段式发酵提高厨余垃圾产己酸的方法。