一种电发酵提高厨余垃圾产乳酸效能的方法技术

本发明专利技术提供了一种电发酵提高餐厨垃圾产乳酸效能的方法，具体实施步骤如下：(1)餐厨垃圾先经分拣去除不易粉碎的杂质，然后进行粉碎制浆，向浆液中加水，调节含水率为70

【技术实现步骤摘要】
一种电发酵提高厨余垃圾产乳酸效能的方法


[0001]本专利技术涉及微生物发酵领域，具体地涉及一种电发酵提高餐厨垃圾产乳酸效能的方法。

技术介绍

[0002]餐厨垃圾是指餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物。餐厨垃圾产量巨大，且大量堆积已经成为全球性的问题。餐厨垃圾的有机物含量及含水率都较高，如果不经妥善处理，餐厨垃圾会腐烂变质，从而污染土壤、水体和大气，同时还会散发恶臭气体，影响居民生活环境；也容易传播疾病，危害人们的身体健康。因此必须要对餐厨垃圾进行合理的处理，实现环境友好及资源回收。
[0003]乳酸是人们在日常生活中应用较广的一种酸，在食品，化妆品，制药和化学工业等多个行业得到了广泛应用。乳酸可以通过缩聚反应生成聚乳酸，是一种环保绿色的生物可降解材料，其具有良好的生物安全性、可降解性、环境友好性。易于加工，可作为丙烯酸、丙酸、2,3
‑
戊二酮、丙酮酸和丙烯等化学品的生产原料。在纺织工业、包装、农村地膜、医药等领域具有广阔的应用前景。
[0004]餐厨垃圾有机物含量高，自身可做碳源也可做氮源。其含有多种水解微生物，可将大分子水解为小分子，此外，还含有丰富的营养，是乳酸菌很好的培养基，适合作为乳酸发酵的底物。现有技术中已有报道使用餐厨垃圾发酵产乳酸，但发酵体系易酸化导致乳酸菌活性降低从而降低乳酸产量。因此需要研究更高效节能的发酵方式。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种电发酵提高餐厨垃圾产乳酸效能的方法，具体实施步骤如下：
[0006](1)餐厨垃圾先经分拣去除不易粉碎的杂质，然后进行粉碎制浆，向浆液中加水，调节含水率为70
‑
95％，制得发酵底物；
[0007](2)按5
‑
15％的接种量向发酵底物中接种乳酸菌，混匀，得发酵混合物；
[0008](3)将发酵混合物放入发酵反应器中，所述发酵反应器使用双室电解槽，阳极槽中放入0.5
‑
1.0mol/L的NaCl或发酵混合物，阴极槽中放入发酵混合物；向电解槽施加低电流，在35
‑
45℃温度下厌氧发酵36
‑
120h，制得含乳酸的发酵液。
[0009]本专利技术优选的技术方案中，所述餐厨垃圾为餐馆、饭店、单位食堂的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点的加工过程废弃物，或家庭餐厨垃圾和农贸市场排出的其他厨房垃圾。
[0010]本专利技术优选的技术方案中，所述乳酸菌为蒙氏肠球菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、屎肠球菌中的任一种或其组合。
[0011]本专利技术优选的技术方案中，所述蒙氏肠球菌为Enterococcus mundtii CGMCC 22227，保藏单位为：中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年4月22日。
[0012]本专利技术优选的技术方案中，所述乳酸菌为乳酸菌的富集种子液，制备方法为，将冷藏下的乳酸菌种按1
‑
10％接入乳酸菌培养基，35
‑
45℃下培养12
‑
24h后作为活化种子液，之后再将1
‑
10％的活化种子液接入到乳酸菌培养基中，35
‑
45℃下培养1
‑
10h作为富集种子液。
[0013]本专利技术优选的技术方案中，所述的乳酸菌培养基的配方为：每升去离子水中加入蛋白胨10.0g，牛肉膏8.0g，酵母膏4.0g，葡萄糖20.0g，单油酸山梨酯1.0mL，磷酸氢二钾2.0g，三水合乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵2.0g，七水合硫酸镁0.2g，四水合硫酸锰0.05g，pH 6.2
±
0.2。
[0014]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(1)得到的发酵用底物不灭菌，按8
‑
10％的接种量直接接种乳酸菌进行开放式发酵。
[0015]本专利技术优选的技术方案中，所述发酵反应器的阳极电极采用(1
‑
5)
×
(1
‑
5)cm的碳毡，阴极采用(2
‑
5)
×
(2
‑
5)cm的碳毡，电解槽中间使用阳离子交换膜隔开。
[0016]本专利技术优选的技术方案中，所述施加低电流的方式为持续施加低电流，或者间隔一定时间施加低电流。
[0017]本专利技术优选的技术方案中，所述间歇加电的时间间隔为6
‑
12h。
[0018]本专利技术优选的技术方案中，所述施加的电流值为0.001
‑
0.005A。
[0019]本专利技术优选的技术方案中，所述发酵过程间歇调节pH，优选为使用NaOH溶液每12～24h调节pH至6.0
‑
7.0。
[0020]本专利技术的优点和特点在于：
[0021](1)本专利技术将电化学引入乳酸发酵系统，在阴极发生的还原反应同时用NaOH溶液对pH进行间歇调节的方法，使pH能够在一定时间内降低到较低的水平，从而抑制某些杂菌的活性，又要满足乳酸菌增殖的最适条件，可大大提高乳酸产量。
[0022](2)发酵底物仅为餐厨垃圾，无需进行底物灭菌，也不需和其他物质混合，前操作及发酵操作简单，易于实施。且发酵中副产物的浓度低，发酵产物更纯，乳酸占比更高。
[0023](3)本专利技术将外加弱电场与微生物发酵过程结合，可促进微生物的生长及代谢活动，影响底物中混合菌群的结构，从而影响发酵过程中某些重要的酶的产生，促进丙酮酸向乳酸的代谢过程，提高乳酸产量。同时本专利技术所外加电流为低电流，特别是间隔一段时间施加低电流(间歇电发酵)方式，在提高乳酸产量的同时可显著节省能耗。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1、对比例1发酵过程中乳酸浓度变化图
[0025]图2为本专利技术实施例1、对比例1发酵过程中pH值变化图
[0026]图3为本专利技术实施例2、对比例2发酵过程中乳酸浓度变化图
[0027]图4为本专利技术实施例3、对比例3发酵过程中乳酸浓度变化图
具体实施方式
[0028]下面结合实例对本专利技术的实施方式进行详细说明。但此实例仅用作说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0029]餐厨垃圾720g取自学校食堂，先经简单分拣去除塑料、金属及大块固体，使用破碎
机进行制浆，调节含水率至90％，制得发酵底物。发酵底物不进行灭菌，按接种量10％(v/v)接入乳酸菌富集种子液后，制得发酵混合液1600ml。
[0030]所用的乳酸菌菌株为Enterococcus mundtii(CGMCC 22227)。所述的乳酸菌富集种子液培养步骤为：
‑
80℃条件保藏下的乳酸菌菌种，按接种量10％接入乳酸菌培养基，43℃下培养12h后作为活化种子液，之后再将10％的乳酸菌活化种子液接入到乳酸菌培养基中，43本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电发酵提高餐厨垃圾产乳酸效能的方法，其特征在于，具体实施步骤如下：(1)餐厨垃圾先经分拣去除不易粉碎的杂质，然后进行粉碎制浆，向浆液中加水，调节含水率为70
‑
95％，制得发酵底物；(2)按5
‑
15％的接种量向发酵底物中接种乳酸菌，混匀，得发酵混合物；(3)将发酵混合物放入发酵反应器中，所述发酵反应器使用双室电解槽，阳极槽中放入0.5
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1.0mol/L的NaCl或发酵混合物，阴极槽中放入发酵混合物；向电解槽施加低电流，在35
‑
45℃温度下厌氧发酵36
‑
120h，制得含乳酸的发酵液。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述餐厨垃圾为餐馆、饭店、单位食堂的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点的加工过程废弃物，或家庭餐厨垃圾和农贸市场排出的其他厨房垃圾。3.如权利要求1
‑
2任一项所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌为蒙氏肠球菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、屎肠球菌中的任一种或其组合，优选所述蒙氏肠球菌为Enterococcus mundtii CGMCC 22227，保藏单位为：中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年4月22日。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌为乳酸菌的富集种子液，制备方法为，将冷藏下的乳酸菌种按1
‑
10％接入乳酸菌培养基，35
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45℃下培养12
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24h后作为活化种子液，之后再将1
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10％的活化种子液接入到乳酸菌培养基中，35
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【专利技术属性】
技术研发人员：汪群慧，王锘涵，刘硕，关伟杰，高明，吴川福，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：