專利名稱：一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)微生態(tài)制劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)由芽孢桿菌、酵 母菌、乳酸菌、光合細(xì)菌和霉菌組成的微生態(tài)制劑的方法，在解決餐廚垃圾處理難題和工業(yè) 化生產(chǎn)微生態(tài)制劑方面具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和前景。
背景技術(shù)：
餐廚垃圾主要分為餐飲垃圾和廚余垃圾，是居民在生活消費(fèi)過程中形成的生活廢 物，極易腐爛變質(zhì)，散發(fā)惡臭，傳播細(xì)菌和病毒，污染環(huán)境。據(jù)報(bào)道，北京市每天產(chǎn)生餐廚垃 圾大約有1680噸，而現(xiàn)在的日處理能力僅在600噸左右。餐廚垃圾主要成分包括米和面粉 類食物殘余、蔬菜、動(dòng)植物油、肉骨等，從化學(xué)組成上分析包含了有淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂 類和無機(jī)鹽等。餐廚垃圾的主要特點(diǎn)是有機(jī)物含量豐富，因此易腐爛并產(chǎn)生臭味，對(duì)環(huán)境衛(wèi) 生造成惡劣影響，且容易滋長病原微生物并產(chǎn)生毒素。目前，采用餐廚垃圾主要的處理方法有生物和物理方法，物理方法主要是將餐廚 垃圾直接填埋處理，但必然會(huì)造成地下水的嚴(yán)重污染。生物處理方法包括采用餐廚垃圾生 產(chǎn)乙醇、沼氣、微生物飼料蛋白和微生物肥料等，但均因采用比較單一的微生物菌種進(jìn)行處 理，使餐廚垃圾中的營養(yǎng)成分沒有得到充分利用，例如生產(chǎn)乙醇和沼氣只利用了餐廚垃圾 中的有機(jī)碳化合物，而對(duì)其中的蛋白等卻沒有得到充分利用，因此導(dǎo)致產(chǎn)率低且成本高。從 國外餐廚垃圾處理的發(fā)展態(tài)勢(shì)來看，通過生物技術(shù)推進(jìn)餐廚垃圾的資源化回收利用是主要 的發(fā)展趨勢(shì)。由于餐廚垃圾中含有豐富的營養(yǎng)成分，直接制備蛋白飼料是具有潛力的資源 化利用方式，但存在飼料同源性等問題。因此通過多種微生物將餐廚垃圾中的主要成分進(jìn) 行分解轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)出由各種不同益生微生物組成的微生態(tài)制劑，是高效處理餐廚垃圾并使 其充分資源化的一條有效途徑。目前，國內(nèi)外在此研究領(lǐng)域尚未見有研究報(bào)道。動(dòng)物微生態(tài)制劑指運(yùn)用微生態(tài)原理將從動(dòng)物體內(nèi)分離的益生菌，經(jīng)特殊工藝培養(yǎng) 成的活菌制劑。益生菌(probiotics) —詞最早用以描述“由一種微生物分泌的能刺激另一 種微生物生長的物質(zhì)”。1989年益生菌被定義為“通過改善腸道菌群平衡而有益于動(dòng)物宿 主的活菌飼料添加劑”。2002年歐洲食品與飼料協(xié)會(huì)給出了益生菌的最新定義為“益生菌 是活的微生物，通過攝入可對(duì)宿主產(chǎn)生一種或多種特殊且經(jīng)論證功能性健康益處”。因?yàn)槲?生態(tài)制劑能夠促進(jìn)動(dòng)物生長，提高肉、蛋和奶品質(zhì)并有望取代抗生素，已經(jīng)成為國內(nèi)外研究 與應(yīng)用的熱點(diǎn)和前沿。目前，國內(nèi)外對(duì)于餐廚垃圾的處理及資源化主要集中于三個(gè)領(lǐng)域，一是堆肥生產(chǎn) 肥料；二是轉(zhuǎn)化乙醇或沼氣作為能源；三是生產(chǎn)微生物飼料蛋白。從餐廚垃圾富含蛋白、淀 粉和脂肪(油)等高價(jià)值營養(yǎng)成分的利用角度分析，如果只作為肥料雖然也進(jìn)行了垃圾的 資源化利用，但生產(chǎn)出的有機(jī)肥料并非屬于高價(jià)值的產(chǎn)品。雖然利用酵母菌和八疊球菌等 可以將餐廚垃圾中的有機(jī)碳化合物轉(zhuǎn)化為乙醇和沼氣等生物能源，但只充分利用了餐廚垃 圾中的淀粉和糖等化合物，而對(duì)其中的蛋白等利用的程度卻很少，因此導(dǎo)致乙醇或沼氣的 產(chǎn)率不高。直接采用餐廚垃圾制備飼料，雖然蛋白等營養(yǎng)成分的含量較高，但存在動(dòng)物飼料同源性問題而不能使用。如果采用酵母菌等比較單一的微生物菌種可以將餐廚垃圾的有機(jī) 成分轉(zhuǎn)化為微生物菌體蛋白飼料，但只利用了餐廚垃圾中的淀粉和糖，而對(duì)于纖維素等卻 不能進(jìn)行有效利用。本專利申請(qǐng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是采用多種益生菌對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行發(fā)酵，在 餐廚垃圾中的主要營養(yǎng)成分如纖維素、淀粉、糖、油和蛋白等均得到充分分解利用的同時(shí)， 一方面高效全面處理了餐廚垃圾，另一方面可培養(yǎng)生產(chǎn)出由多種益生菌組成的高價(jià)值微生 態(tài)制劑。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于采用多種益生菌對(duì)餐廚垃圾中的不同營養(yǎng) 成分進(jìn)行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，使餐廚垃圾中的不同營養(yǎng)成分得到充分的資源化利用，以達(dá)到高效 處理餐廚垃圾和培養(yǎng)生產(chǎn)微生態(tài)制劑的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)微生態(tài)制劑的方法，具體包括以下工 藝步驟首先，將收集的餐廚垃圾通過粉碎機(jī)粉碎，然后在溫度為68-100°C，保持20-40分 鐘；進(jìn)行高溫滅菌；其次，待溫度降低到30_50°C后，加入餐廚垃圾重量10% -300%重量的載體和餐 廚垃圾重量10% -50%重量的益生菌混合菌劑，經(jīng)進(jìn)行充分混合后，在固體發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行 厭氧固體發(fā)酵，發(fā)酵培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，將發(fā)酵后的餐廚垃圾和載體晾曬干燥后，可生產(chǎn)出活菌細(xì) 胞含量達(dá)到500億/g以上的高價(jià)值微生態(tài)制劑。其中，所述發(fā)酵條件溫度為25-40°C，每 天攪拌3次，培養(yǎng)時(shí)間1-3天。所述載體為淀粉、米糠、稻殼、麥麩、柑渣和/或秸稈。所述益生菌混合菌劑包含芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、光合細(xì)菌和霉菌。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)餐廚垃圾的組成和營養(yǎng)成分，采用不同益生菌對(duì)餐廚垃 圾中的主要營養(yǎng)成分進(jìn)行充分發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，使餐廚垃圾中的不同營養(yǎng)成分得到充分的資源 化利用，不僅高效生物處理了餐廚垃圾，而且生產(chǎn)出了由多種益生菌組成的高價(jià)值微生態(tài) 制劑。另外，在利用餐廚垃圾生產(chǎn)微生態(tài)制劑的整個(gè)過程，餐廚垃圾全部得到充分的資源化 利用，不再產(chǎn)生其他任何需要進(jìn)一步處理的污染物。


圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施例1的制備過程中的各類益生菌的生長曲線圖。圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施例2的制備過程中的各類益生菌的生長曲線圖。圖3是本發(fā)明的具體實(shí)施例3的制備過程中的各類益生菌的生長曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。本發(fā)明的原理是首先根據(jù)餐廚垃圾中主要包括米、面、蔬菜、動(dòng)植物油和肉骨等 物質(zhì)，從化學(xué)組成上看含有纖維素、淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、動(dòng)植物油和無機(jī)鹽等成分，采用各 種不同益生菌(如枯草芽孢桿菌利用纖維素、酵母菌利用動(dòng)植物油脂，根霉和酵母菌利用 淀粉，乳酸菌和其他芽孢桿菌利用糖類，所有益生菌均利用蛋白)對(duì)餐廚垃圾的主要營養(yǎng)成分進(jìn)行全面的資源化利用，同時(shí)培養(yǎng)出了由不同益生菌組成的高活菌含量達(dá)到500億/g 以上微生態(tài)制劑。實(shí)施例1首先將從食堂收集的包含有米、面、肉、蛋、水果和蔬菜的餐廚垃圾500g通過粉碎 機(jī)粉碎，然后將粉碎后的餐廚垃圾裝入玻璃容器中經(jīng)100°c高溫滅菌20分鐘，待溫度降低 到30°C時(shí)，加入50g粉碎后的稻殼作為載體，同時(shí)加入50ml由9種益生菌包括3種芽孢桿 菌(納豆芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌)、1種光合細(xì)菌(沼澤紅假單胞菌)、2種 酵母菌(釀酒酵母、假絲酵母)、2種乳酸菌(乳酸菌、嗜酸乳桿菌)和1種霉菌(根霉)組 成的混合益生菌劑，經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠓湃朊荛]的不銹鋼容器內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵培養(yǎng)。培養(yǎng) 條件是溫度25°C，每天攪拌3次，每天取樣檢測(cè)不同益生菌的活菌含量。在為期3天的餐廚 垃圾厭氧發(fā)酵培養(yǎng)過程中，各種不同益生菌活菌數(shù)均呈現(xiàn)迅猛的生長趨勢(shì)(附圖1)，益生 菌活菌總數(shù)從實(shí)驗(yàn)初始的M億/g增加到第3天的5 億/g，活菌數(shù)量增加了近10倍，如 附圖1所示，說明采用餐廚垃圾確實(shí)能夠高效培養(yǎng)出由9種益生菌組成的高價(jià)值微生態(tài)制 劑。將厭氧發(fā)酵培養(yǎng)后的餐廚垃圾經(jīng)晾曬干燥后，就可生產(chǎn)出高價(jià)值固體微生態(tài)制劑，可以 廣泛應(yīng)用于畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，達(dá)到促進(jìn)動(dòng)物生長和提高的肉、蛋和奶品質(zhì)的功效。實(shí)施例2首先將從食堂收集的包含有米、面、肉、蛋、水果和蔬菜的餐廚垃圾500g通過粉碎 機(jī)粉碎，然后將粉碎后的餐廚垃圾裝入玻璃容器中經(jīng)68°C高溫滅菌30分鐘，待溫度降低到 40°C時(shí)，加入150g粉碎后的麥麩作為載體，同時(shí)加入IOOml由9種益生菌包括3種芽孢桿 菌(納豆芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌)、1種光合細(xì)菌(沼澤紅假單胞菌)、2種 酵母菌(釀酒酵母、假絲酵母)、2種乳酸菌(乳酸菌、嗜酸乳桿菌)和1種霉菌(根霉)組 成的混合益生菌劑，經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠓湃朊荛]的不銹鋼容器內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵培養(yǎng)。培養(yǎng) 條件是溫度35°C，每天攪拌3次，每天取樣檢測(cè)不同益生菌的活菌含量。在為期2天的餐廚 垃圾厭氧發(fā)酵培養(yǎng)過程中，各種不同益生菌活菌數(shù)均呈現(xiàn)迅猛的生長趨勢(shì)，活菌含量從初 始的92億/g增加到培養(yǎng)2天的520億/g，如附圖2所示。固體發(fā)酵后的餐廚垃圾經(jīng)晾曬 干燥后，也可生產(chǎn)出高價(jià)值的固體微生態(tài)制劑。實(shí)施例3首先將從食堂收集的包含有米、面、肉、蛋、水果和蔬菜的餐廚垃圾500g通過粉碎 機(jī)粉碎，然后將粉碎后的餐廚垃圾裝入玻璃容器中經(jīng)82°C高溫滅菌20分鐘，待溫度降低到 40°C時(shí)，加入1500g粉碎后的淀粉、米糠、稻殼、和麥麩混合物作為載體，同時(shí)加入250ml由 9種益生菌包括3種芽孢桿菌(納豆芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌)、1種光合細(xì) 菌(沼澤紅假單胞菌)、2種酵母菌(釀酒酵母、假絲酵母)、2種乳酸菌(乳酸菌、嗜酸乳桿 菌)和1種霉菌(根霉)組成的混合益生菌劑，經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠓湃朊荛]的玻璃容器內(nèi) 進(jìn)行厭氧發(fā)酵培養(yǎng)。培養(yǎng)條件是溫度40°C，每天攪拌3次，每天取樣檢測(cè)不同益生菌的活菌 含量。在為期1天的厭氧發(fā)酵，可生產(chǎn)出活菌含量達(dá)到523億/g的高價(jià)值固體微生態(tài)制劑 如附圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)微生態(tài)制劑的方法，其特征在于，具體包括以下工藝步驟 首先，將收集的餐廚垃圾通過粉碎機(jī)粉碎，然后在溫度為68-100°C，保持20-40分鐘；進(jìn)行高溫滅菌；其次，待溫度降低到30-50°C后，加入餐廚垃圾重量10% -300%重量的載體和餐廚垃 圾重量10% -50%重量的益生菌混合菌劑，經(jīng)充分混合后，在固體發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行厭氧固體 發(fā)酵，發(fā)酵培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，將發(fā)酵后的餐廚垃圾和載體晾曬干燥后，可生產(chǎn)出活菌細(xì)胞含量達(dá) 到500億/g以上的高價(jià)值微生態(tài)制劑；其中，所述發(fā)酵條件溫度為25-40°C，每天攪拌3 次，培養(yǎng)時(shí)間1-3天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用餐廚垃圾生產(chǎn)微生態(tài)制劑的方法，其特征在于，所述載 體為淀粉、米糠、稻殼、麥麩、柑渣和/或秸稈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用餐廚垃圾生產(chǎn)微生態(tài)制劑的方法，其特征在于，所述益 生菌混合菌劑包含芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、光合細(xì)菌和霉菌。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)由芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、光合細(xì)菌和霉菌組成的微生態(tài)制劑的方法。該方法首先，將包含有米、面、蔬菜、動(dòng)植物油、水果和肉骨等的餐廚垃圾粉碎并經(jīng)過高溫滅菌后；然后與載體和由多種益生菌組成的菌劑充分混合，在溫度為25～40℃，進(jìn)行厭氧固體發(fā)酵1-3天，晾干后可以獲得活菌含量達(dá)到500億/g以上的高價(jià)值微生態(tài)制劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于使餐廚垃圾中的不同營養(yǎng)成分得到充分資源化利用，不僅高效生物處理了餐廚垃圾，而且生產(chǎn)出了由多種益生菌組成的高價(jià)值微生態(tài)制劑。另外，在利用餐廚垃圾生產(chǎn)微生態(tài)制劑的整個(gè)過程，餐廚垃圾得到充分的資源化利用，不再產(chǎn)生其他任何需要進(jìn)一步處理的污染物。
文檔編號(hào)C12N1/16GK102051335SQ20101053053
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者劉曉璐, 呂樂, 尹春華, 山奇米克, 張可毅, 張?chǎng)? 許倩倩, 閆海 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)