从有机材料的料流生产生物产品的方法技术

本发明专利技术涉及从有机材料的料流生产生物产品的方法，包括下述步骤：(i)用水和一个或多个机械步骤对有机料流进行物理

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从有机材料的料流生产生物产品的方法


[0001]本专利技术涉及从有机材料的料流生产生物产品的方法。
[0002]特别地，本专利技术旨在将有机废弃物料流和能源作物(诸如玉米和油菜籽)转化为优质蛋白质。

技术介绍

[0003]已知，以往生物废弃物通常最终填埋或在焚烧炉中进行处理，但现在更多可持续技术可用于处理所述废弃物料流。
[0004]目前，生物废弃物主要用作生产堆肥或沼气的基质。然而，还有其它方法可以将生物废弃物升级为具有更高附加值的生物产品。因此，废弃物料流可转化为微生物蛋白质，其然后可用作农业部门的当地蛋白质来源。此类蛋白质生产使当地农业更具可持续性，并且对于富含蛋白质原材料的进口的依赖较少。
[0005]另外，这有力地扩展了适用于沼气生产(例如，用于干燥厌氧发酵过程)的基质范围。由于其太高流体和/或氮含量而初始不适合于干燥厌氧消解的有机料流在蛋白质生产过程期间被脱水。所得干燥级分更适合用于此后的沼气生产。液体级分用作用于蛋白质生产的合适有机料流。因此，本专利技术所描述的新工艺为直接可一体化的，而不会对现有和未来的干燥厌氧发酵设备产生任何问题。
[0006]处理有机废弃物料流的方法因国家不同而不同。欧盟(EU)每年产生1.18至1.38亿吨的生物废弃物。所述废弃物料流的仅3000万吨通过堆肥和消解进行分类和升级(欧盟委员会，2010年，“欧盟委员会就欧盟生物废弃物管理的未来步骤向理事会和欧洲议会发出的信函(Communication from the Commission to the Council and the European Parliament on future steps in biowaste management in the European Union)”，布鲁塞尔；Siebert，2016年，循环经济方案背景下的欧洲生物废弃物回收(Bio
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Waste Recycling in Europe against the backdrop of the circular economy package)，德国波鸿)。在欧盟以外，例如全球南方的城市，80％的生活废弃物包括食物残渣和其它有机废弃物。
[0007]每年，全世界30％的食品生产被浪费，其大部分最终填埋(Rezaei&Liu,2017,Food loss and waste in the food supply chain)。追求所述废弃物料流的最佳可能处理必须通过投资于预防和减少废弃物以及开发再利用和能源回收的创新方法。目前应用的技术具有极大地域局限，并且与从无能源回收的倾倒至通过堆肥和沼气生产的再循环均不同。除了有机废弃物料流，能源作物(诸如玉米、油菜籽、高粱和向日葵)也用作用于生产沼气的基质。

技术实现思路

[0008]本专利技术涉及从有机材料的料流生产生物产品的方法，其至少包括下述步骤：
[0009](i)将有机料流进行物理
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生物预处理，以从所述料流释放大量的有机化合物。
[0010]这种预处理初始包括混合，由此将基质与水混合成具有充分低的干物质含量的稀释料流，更具体地，干物质含量低于15％，使得混合物的可泵性得以确保。据此，应用一个或多个机械步骤，诸如连续研磨、搅拌和连续挤压。
[0011]还进一步调整水量，使得获得了溶解有机化合物的所需浓度。所需的溶解化学耗氧量(COC)的浓度为10克/升和200克/升之间，更具体为10克/升和50克/升之间、或50克/升和100克/升之间、或100克/升和150克/升之间或150克/升和200克/升之间的COC。COC为水相中存在的有机碳数量的量度，具体地指将有机碳完全地氧化成二氧化碳所必需的氧气量。
[0012]这些有机化合物包括易溶有机酸等。
[0013]通过一个或多个机械步骤来刺激有机化合物的释放，并且可在新鲜基质上的单独步骤中和/或在与新鲜水和工艺用水相混合期间发生。机械步骤可包括研磨机的连续研磨、搅拌、连续挤压或机械处理，由此破坏了基质的结构。因此，混合期间的机械处理可包括将基质和水在转筒中混合，该转筒可能具有固定挡板和/或沉重的松散物体，从而导致基质的更佳混合和滚动。
[0014](ii)将碱性溶液添加至混合物，直至混合物的pH值已达到pH5和pH9之间的水平，以刺激这些有机化合物的释放。更具体地，所述pH值可在pH5和pH7之间或pH7和pH9之间。
[0015]碱性溶液包含1至3mol/升的氢氧化钠溶液，并且在混合开始时仅添加一次，从而获得了前述pH范围内的pH值。
[0016]是否添加碱性溶液为任选的，并且取决于溶解化合物的所需浓度。
[0017](iii)添加外部接种物或不包括微生物群，使在厌氧过程期间刺激化合物的释放。这种接种物涉及天然厌氧培养物，例如来自消解设备、来自食品工业的发酵过程、来自发酵食品产品自身(诸如酸奶)或来自废弃物料流中已存在的菌株。
[0018]当将有机料流与水(可能添加了碱性溶液和/或接种物)混合时，必须维持五分钟至两周的接触时间，更具体地，维持五分钟和一小时之间或一小时和六小时之间或六小时和一天之间或一天和一周之间或一周和两周之间的接触时间。在接触时间期间，所施加的温度在10℃和80℃之间，更具体地在10℃和25℃之间、或在25℃和40℃之间、或在40℃和60℃之间或在60℃和80℃之间。
[0019](iv)在预处理之后，在分离步骤期间将混合物分成纤维级分和液体级分。这种分离可通过离心步骤、压缩或另一种方法来进行，由此水从有机级分中释放。此时，纤维级分具有10％和50％之间的充分低的干物质(DM)含量，使得所述纤维级分适合于在连续过程期间通过干燥消解进一步处理。这产生了作为最终产物的沼气和沼渣。
[0020](v)在分离步骤期间所释放的液体级分具有非常低的悬浮物质含量，约在0和2.5％之间，并且基本上包含70％和100％之间的溶解有机化合物。将所述级分进行连续需氧处理，由此有机化合物被微生物转化为富含蛋白质的产品。所述转化需要连续曝气、中温反应器温度和短暂水力停留时间而无生物质滞留。
[0021]为实现有机化合物的最佳转化，在所述需氧步骤期间将必需营养物质(诸如氯化铵或尿素形式的氮(N)和磷酸二氢钾或磷酸二氢铵或磷酸铵形式的磷(P))添加至反应器。据此，需实现100:5:1的COC:N:P比率。所述需氧转化将存在的溶解有机化合物和营养物质转化了至少95％，使得剩余流出物中的有机化合物和营养物质贫乏。
[0022]蛋白质生产的量在125mg/g和275mg/g的COC之间，但例如，可在125mg/g至200mg/g的COC之间或在200mg/g和275mg/g的COC之间，由此所形成的生物质(作为TSS)包括50％至70％并且有时至多90％的蛋白质。所述需氧步骤的流出物经受下一分离步骤。
[0023](vi)在下一分离步骤中，以4500g和5000g之间的相对离心力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.从有机材料的料流生产生物产品的方法，其特征在于，其至少包括下述步骤：(i)将有机料流进行物理
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生物预处理，由此将基质与水混合成干物质含量低于15％的稀释料流，并且应用一个或多个机械步骤，诸如连续研磨、搅拌和连续挤压；(ii)通过添加碱性溶液进行碱性处理，直至混合物的pH值达到pH5和pH9之间；(iii)添加包括天然厌氧培养物的接种物，所述天然厌氧培养物刺激有机化合物的释放；(iv)通过离心、压缩或过滤进行第一分离步骤，所述第一分离步骤将所述混合物分成固体级分和液体级分，由此采用厌氧发酵技术进一步处理所述固体级分，形成作为最终产物的沼气和沼渣；(v)将分离的液体级分进行连续需氧处理，由此所述有机化合物在添加必需营养物质之后被生物转化为富含蛋白质的生物产品；(vi)进行第二分离步骤，由此形成的富含蛋白质的生物产品与液相分离；(v...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：德朗科有限公司，
类型：发明
国别省市：