將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法
2023-08-02 13:34:36
將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法
【專利摘要】本發明公開了一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，包括以下步驟：原料收集及預處理——用二氧化氯或亞氯酸鈉溶液消毒——用維生素C清除消毒劑——調pH值和酶解——固液分離——調整pH值、溫度和水分含量——接種發酵——乾燥，本發明由於採用以上工藝方法，利用二氧化氯或亞氯酸鈉對不同原料進行消毒，消毒完成後用維生素C清除殘留的二氧化氯或亞氯酸鈉，可快速、安全高效、低成本地對原材料進行綜合處理，所得產品安全高效。本發明生產工藝簡單，適合現代工業流水線自動化生產，並且節能環保。
【專利說明】將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢棄物資源化、高值化利用領域，特別是一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法。
【背景技術】
[0002]餐廚垃圾包括餐飲企業、公共食堂及家庭廚房所產生的剩飯、剩菜、湯湯水水、擇菜時產生的下腳料等；廢棄動植物包括屠宰畜、禽、魚時所產生的皮毛、魚鱗、動物內臟及其它不能食用的雜碎，農產品的次品下腳料、瓜果皮核等。上述物質平常多作生活垃圾填埋處理，既佔用了寶貴的土地資源又汙染了環境，汙染了地表、地下水資源及空氣；如經處理作有機肥料則利用價值太低，每噸有機肥只值幾百元，而且收率低，雖然也進行了資源化利用，但價值太低，造成了巨大的資源浪費，大材小用。
[0003]因此現在普通將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為飼料，而如果將這些廚垃圾及廢棄動植物直接作為飼料使用，會存在以下問題:首先，少數用餐人員可能患有B型肝炎、結核病等人畜共患病，用餐時會汙染殘餘食物；其次，餐廚垃圾在貯存、收集、運輸過程中被空氣中的細菌汙染已經輕度變質，存在黴菌等有害微生物；再次，動物下腳料也有可能來自染疫或病死動物，因此如不經消毒處理作為飼料則會危害食品安全和養殖業安全。
[0004]同時，餐廚垃圾中含有豬肉、禽肉、牛肉、羊肉、魚肉等各種各樣的動物蛋白質，而且無法分離，如果直接將這些動物蛋白質不做分解轉化處理就飼餵畜禽，就會造成「豬吃豬肉」、「雞吃雞肉」的現象發生，帶來動物蛋白同源性汙染的問題，有可能引發新的疫病，如現在牛、羊吃了肉骨粉已經發生了「狂牛症」。另外，羽毛、魚鱗等含角質蛋白的原料，雖然蛋白質含量高達70-80%，但不經特殊消化分解處理動物很難消化吸收利用。
[0005]關於對餐廚垃圾及廢棄動植物的消毒處理，目前多採用高溫消毒的方法，然而高溫消毒需要特殊的設備，能耗高，升溫、降溫用時長，費用高，經濟效益低。對某些非常規原料如含水量高的工業副產品、被汙染或黴變或陳化、老化的原料、餐廚廢棄物等，採用高溫消毒處理其費用高得驚人，而且高溫處理還難以解決一些問題:如去異味、去有毒有害成分特別是黃麴黴毒素、農藥殘留、獸藥殘留等物質。
[0006]同時，隨著社會的進步，人們對生物發酵的要求越來越高，如國家農業部規定，生產酵母蛋白飼料必須用葡萄糖或葡萄糖母液發酵工藝，因此生產工藝要符合相關規定，才能獲得生產許可證。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為了解決上述技術問題，為餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料提供一種更安全、更有價值的處理方法，即一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法。
[0008]為實現上述發明目的，本發明的技術方案是包括以下步驟:
I)原料收集及預處理:收集原材料進行分類粉碎，並分離油脂，油脂作工業用或作生產生物柴油的原料，粉碎物置於攪拌機內；
2)消毒處理:將二氧化氯或亞氯酸鈉消毒液添加到預處理好的原料中進行消毒處理，同時消除異味，氧化清除其中的有毒有害成分，如黃麴黴毒素、硫化氫、氰化物、農藥殘留、獸藥殘留等有毒有害物質；
3)清除消毒劑:消毒完成後在原料中添加還原劑維生素C，攪拌均勻，徹底清除其中殘留的二氧化氯或亞氯酸鈉；
4)調pH值和酶解:在經上述處理後，調pH值至6.0?7.0，保持溫度25_50°C，調整水分含量，然後添加中性蛋白酶、澱粉酶和糖化酶，充分拌勻，酶解1-10小時，分解其中的蛋白質和澱粉；其中，羽毛、魚鱗等含角質蛋白的原料添加角質蛋白專用水解酶充分拌勻，酶解1-10小時；
5)固液分尚:酶解完成後用固液分尚機進行固液分尚，固體置於固體發酵機中；液體置於液體攪拌機中，過濾分離沉澱物，將濾液置於液體發酵罐中，濾渣作無害化處理；
6)調整pH值、溫度和水分含量:調整固體發酵機和液體發酵罐的pH值至5.0?6.0，並調整溫度25-35°C，調整固體發酵機培養基中水分含量55-60% ；
7)接種發酵:將預處理好的菌種加入已處理好的固、液發酵罐中，並加入1%的磷酸氫鈣，加入適量的尿素使培養基中非蛋白氮佔乾物質的1.5%或以內，同時添加適量的植酸酶，充分攪拌均勻，保持固體培養基和液體溫度25?35°C，其中在固體發酵罐中發酵前階段保持空氣溼度90?95%，促進菌絲在培養基表面快速生長，後階段保持固體發酵罐中空氣溼度70?80%，促使菌絲由培養基表面向培養基內部生長；
8)乾燥:好氧發酵I?2天或厭氧發酵6?7天結束髮酵，將液體發酵罐中的發酵液進行濃縮通過噴霧乾燥，固體發酵罐中的固體發酵物進行真空乾燥或經烘乾、粉碎包裝成酵母蛋白飼料產品。
[0009]本發明由於採用以上工藝方法，利用二氧化氯或亞氯酸鈉對不同原料進行消毒，消毒完成後用維生素C清除殘留的二氧化氯或亞氯酸鈉，可快速、安全高效、低成本地對原材料進行綜合處理。在處理過程中，生物發酵前己對原料消毒處理，二氧化氯是最新一代食品級強氧化型消毒劑，在消毒的同時可除臭、氧化清除黃麴黴毒素及農藥殘留物等，安全可靠、用量少、費用低，消毒完成後用還原劑維生素C可快速清除殘留的二氧化氯，不會影響以後的生物發酵，更不會有三致(致畸、致癌、致突變)效應，即使維生素C稍過量也不會產生毒副作用，因為維生素C是人和動物的營養劑；用中性蛋白酶、糖化酶和澱粉酶對原料進行酶解，這樣就徹底改變了動物蛋白質和澱粉的生物學特性，消除了動物蛋白質同源性汙染的問題，所得產品安全可靠，消化利用率高，通過酶解和將澱粉糖化處理，提高了培養基中胺基酸和糖類的含量，可以提高生物發酵速度和提高發酵產品的質量，也符合農業部對生物發酵的工藝要求；在培養基中添加適量的非蛋白氮，通過生物發酵轉化，可以提高產品中8-10個真蛋白質含量；對液體發酵物進行噴霧乾燥，可有效解決汙水的治理，符合現代環保的要求。處理設備可以形成工業化生產流水線，操作方便，處理成本低廉，適合現代工廠化生產。
[0010]本發明進一步的技術方案是:在固液分離時沉澱分離重金屬元素，酶解完成後用固液分離機進行固液分離，固體置於固體發酵機中；液體置於液體攪拌機中，調PH值至7.0?8.0，添加硫化鈉溶液，充分攪拌均勻，致沒有新的沉澱物產生時為止，硫化鈉的用量為重金屬元素當量濃度的1-2倍；然後再適量添加硫酸亞鐵或硫酸銅或硫酸錳溶液，沉澱分離過量的硫離子，過濾分離沉澱物，將濾液置於液體發酵罐中，濾渣作無害化處理。
[0011]由於土壤被工業汙染的原因，土壤中某些重金屬如鎘、鉛等含量會超標，在這些土壤中種出來的農作物重金屬含量也會超過飼料衛生標準中重金屬的允許含量，不符合飼料衛生標準。用硫化鈉沉澱分離重金屬離子效果好、成本低，再用硫酸亞鐵等沉澱多餘的硫離子可有效消除硫化物的危害，保障飼料產品的質量。
[0012]優選地，在消毒處理步驟中，二氧化氯或亞氯酸鈉消毒液用量為每升含二氧化氯50-300 mg，攪拌均勻，消毒處理30分鐘或以上。
[0013]優選地，在清除消毒劑步驟中，維生素C的添加量是殘留二氧化氯或亞氯酸鈉等當量濃度的5.5倍或以上。
[0014]優選地，在調pH值和酶解步驟中，每千克乾物質添加中性蛋白酶5000-10000國際單位；加入澱粉酶和糖化酶，用量分別為10000-30000單位，充分拌勻，酶解1-10小時，分解其中的蛋白質和澱粉；其中，羽毛、魚鱗等含角質蛋白的原料按每千克乾物質添加角質蛋白專用水解酶5000-10000國際單位，充分拌勻，酶解1-10小時。
[0015]優選地，在接種發酵步驟中，按照在pH值為5.0?6.0的培養基中能良好生長繁殖，能充分利用培養基中的非蛋白氮和糖類合成胺基酸和菌體蛋白質，能大幅降解培養基中的粗纖維的條件選擇一種或多個菌種的混合菌種，接種前I?2小時將菌種加入25?35°C的I?2%葡萄糖溫開水中充分浸透保溫備用，菌種的用量為培養基即已中和的原料混合物乾物質的I?2%。
[0016]優選地，所述二氧化氯或亞氯酸鈉的消毒液的濃度為0.1_2%。
【具體實施方式】
[0017]實施列I
收集餐廚垃圾和廢棄動植物，去雜後將羽毛、魚鱗等含角質蛋白原料粉碎置於反應釜中，將其它原料打碎去油脂後置於攪拌機中，配製1%的亞氯酸鈉消毒液，將消毒液添加到攪拌機中，用量為保持每升含二氧化氯100-200毫克，攪拌均勻，經過20?30分鐘徹底殺菌消毒、除臭並消除異味；添加維生素C適量，攪拌均勻，清除殘留的亞氯酸鈉，調溫度25-50°C，調pH值至5.5-6.0，按每千克乾物質添加5000-10000國際單位中性蛋白酶，加入澱粉酶和糖化酶，用量分別為10000-30000單位，充分拌勻，酶解1-10小時，分解其中的蛋白質和澱粉；其中,羽毛、魚鱗等含角質蛋白的原料需調PH6.0?7.0，按每千克乾物質添加角質蛋白專用水解酶5000-10000國際單位，充分拌勻，調溫度25-50°C，酶解1-10小時。酶解結束後，對酶解液進行固液分離，將固體物質置於固體發酵罐中，使罐中固體物質水分含量55-60% ;將液體置於液體攪拌機中，調pH值至7.0-8.0，添加硫化鈉溶液，攪拌均勻，致沒有新的沉澱物產生時停止添加硫化鈉溶液，再向液體中添加硫酸亞鐵溶液，沉澱多餘的硫離子，過濾分離沉澱物，沉澱物作無害化處理，將過濾液置於液體發酵罐中；選擇飼用酵母菌，接種前I?2小時，將菌種加入25?35°C的I?2%葡萄糖溫開水充分浸透保溫備用，菌種的用量為培養基即已中和的原料混合物乾物質的I?2%，將預處理好的菌種加入已中和的固體和液體發酵罐原料混合物中，並加入1%的磷酸氫鈣粉、2?3%的尿素至培養基中的非蛋白氮含量佔培養基中乾物質的比列1.5%，同時加入適量的植酸酶，充分拌勻，保持原料混合物和液體的溫度25?30°C，調pH值至5.0-6.0，發酵前階段保持固體發酵罐中空氣溼度90?95%，以後保持罐內空氣溼度70?80%，好氧發酵I?2天終止發酵，將液體發酵罐中的發酵液進行濃縮噴物乾燥，將固體發酵罐中的發酵物進行真空抽乾或烘乾，然後粉碎打包，即得飼料酵母粉。
[0018]實施例2
收集餐廚垃圾打碎去油脂後置於攪拌機中，配製0.1%的亞氯酸鈉消毒液，將消毒液添加到攪拌機中，用量為保持每升含二氧化氯100-200毫克，攪拌均勻，經過30分鐘徹底殺菌消毒、除臭並消除異味；添加維生素C適量，攪拌均勻，清除殘留的亞氯酸鈉，調溫度25-50°C，調pH值至5.0-6.0，按每千克乾物質添加5000-10000國際單位中性蛋白酶，加入澱粉酶和糖化酶，用量分別為10000-30000單位，充分拌勻，酶解1-10小時，分解其中的蛋白質和澱粉；酶解結束後，對酶解液進行固液分離，將固體物質置於固體發酵罐中，使罐中固體物質水分含量55-60% ;將液體置於液體攪拌機中，調pH值至7.0-8.0,添加硫化鈉溶液，攪拌均勻，致沒有新的沉澱物產生時停止添加硫化鈉溶液，再向液體中添加硫酸亞鐵溶液，沉澱多餘的硫離子，過濾分離沉澱物，沉澱物作無害化處理，將過濾液置於液體發酵罐中；選擇飼用酵母菌，接種前I?2小時，將菌種加入25?35°C的I?2%葡萄糖溫開水充分浸透保溫備用，菌種的用量為培養基即已中和的原料混合物乾物質的I?2%，將預處理好的菌種加入已中和的固體和液體發酵罐原料混合物中，並加入1%的磷酸氫鈣粉、2?3%的尿素至培養基中的非蛋白氮含量佔培養基中乾物質的比列1.5%，同時加入適量的植酸酶，充分拌勻，保持原料混合物和液體的溫度25?30°C，調pH值至5.0-6.0，發酵前階段保持固體發酵罐中空氣溼度90?95%，以後保持罐內空氣溼度70?80%，好氧發酵I?2天終止發酵，將液體發酵罐中的發酵液進行濃縮噴物乾燥，將固體發酵罐中的發酵物進行真空抽乾或烘乾，然後粉碎打包，即得飼料酵母粉。
[0019]實施例3
收集廢棄動植物粉碎後置於攪拌機中，配製2%的亞氯酸鈉消毒液，將消毒液添加到攪拌機中，用量為保持每升含二氧化氯100-200毫克，攪拌均勻，經過30分鐘或以上徹底殺菌消毒、除臭並消除異味；添加維生素C適量，攪拌均勻，清除殘留的亞氯酸鈉，調溫度25-50°C，調pH值至5.0-6.0，按每千克乾物質添加5000-10000國際單位中性蛋白酶，加入澱粉酶和糖化酶，用量分別為10000-30000單位，充分拌勻，酶解1-10小時，分解其中的蛋白質和澱粉；將分解物置於固體發酵罐中，使罐中固體物質水分含量55-60% ;選擇飼用酵母菌，接種前I?2小時，將菌種加入25?35°C的I?2%葡萄糖溫開水充分浸透保溫備用，菌種的用量為培養基即已中和的原料混合物乾物質的I?2%，將預處理好的菌種加入已中和的固體和液體發酵罐原料混合物中，並加入1%的磷酸氫鈣粉、2?3%的尿素至培養基中的非蛋白氮含量佔培養基中乾物質的比列1.5%或以內，同時加入適量的植酸酶，充分拌勻，保持原料混合物和液體的溫度25?30°C，調pH值至5.0-6.0,發酵前階段保持固體發酵罐中空氣溼度90?95%，以後保持罐內空氣溼度70?80%，好氧發酵I?2天終止發酵，將固體發酵罐中的發酵物進行真空抽乾或烘乾，然後粉碎打包，即得飼料蛋白酵母粉。
【權利要求】
1.一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)原料收集及預處理:收集原材料進行分類粉碎，並分離油脂，油脂作工業用或作生產生物柴油的原料，粉碎物置於攪拌機內； 2)消毒處理:將二氧化氯或亞氯酸鈉消毒液添加到預處理好的原料中進行消毒處理，同時消除異味，氧化清除其中的有毒有害成分，如黃麴黴毒素、硫化氫、氰化物、農藥殘留、獸藥殘留等有毒有害物質； 3)清除消毒劑:消毒完成後在原料中添加還原劑維生素C，攪拌均勻，徹底清除其中殘留的二氧化氯或亞氯酸鈉； 4)調pH值和酶解:在經上述處理後，調pH值至6.0?7.0，保持溫度25_50°C，調整水分含量，然後添加中性蛋白酶、澱粉酶和糖化酶，充分拌勻，酶解1-10小時，分解其中的蛋白質和澱粉；其中，羽毛、魚鱗等含角質蛋白的原料添加角質蛋白專用水解酶充分拌勻，酶解1-10小時； 5)固液分尚:酶解完成後用固液分尚機進行固液分尚，固體置於固體發酵機中；液體置於液體攪拌機中，過濾分離沉澱物，將濾液置於液體發酵罐中，濾渣作無害化處理； 6)調整pH值、溫度和水分含量:調整固體發酵機和液體發酵罐的pH值至5.0?6.0，並調整溫度25-35°C，調整固體發酵機培養基中水分含量55-60% ； 7)接種發酵:將預處理好的菌種加入已處理好的固、液發酵罐中，並加入1%的磷酸氫鈣，加入適量的尿素使培養基中非蛋白氮佔乾物質的1.5%或以內，同時添加適量的植酸酶，充分攪拌均勻，保持固體培養基和液體溫度25?35°C，其中在固體發酵罐中發酵前階段保持空氣溼度90?95%，促進菌絲在培養基表面快速生長，後階段保持固體發酵罐中空氣溼度70?80%，促使菌絲由培養基表面向培養基內部生長； 8)乾燥:好氧發酵I?2天或厭氧發酵6?7天結束髮酵，將液體發酵罐中的發酵液進行濃縮通過噴霧乾燥，固體發酵罐中的固體發酵物進行真空乾燥或經烘乾、粉碎包裝成酵母蛋白飼料產品。
2.根據權利要求1所述的一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，其特徵在於:在固液分離的同時沉澱分離其中的重金屬元素。
3.根據權利要求3所述的一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，其特徵在於:在固液分離時沉澱分離重金屬元素，酶解完成後用固液分離機進行固液分離，固體置於固體發酵機中；液體置於液體攪拌機中，調PH值至7.0?8.0，添加硫化鈉溶液，充分攪拌均勻，致沒有新的沉澱物產生時為止，硫化鈉的用量為重金屬元素當量濃度的1-2倍；然後再適量添加硫酸亞鐵或硫酸銅或硫酸錳溶液，沉澱分離過量的硫離子，過濾分離沉澱物，將濾液置於液體發酵罐中，濾渣作無害化處理。
4.根據權利要求1或2所述的一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，其特徵在於:在消毒處理步驟中，二氧化氯或亞氯酸鈉消毒液用量為每升含二氧化氯50-300 mg，攪拌均勻，消毒處理30分鐘或以上。
5.根據權利要求1或2所述的一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，其特徵在於:在清除消毒劑步驟中，維生素C的添加量是殘留二氧化氯或亞氯酸鈉等當量濃度的5.5倍或以上。
6.根據權利要求1或2所述的一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，其特徵在於:在調pH值和酶解步驟中，每千克乾物質添加中性蛋白酶5000-10000國際單位；加入澱粉酶和糖化酶，用量分別為10000-30000單位，充分拌勻，酶解1-10小時，分解其中的蛋白質和澱粉；其中，羽毛、魚鱗等含角質蛋白的原料按每千克乾物質添加角質蛋白專用水解酶5000-10000國際單位，充分拌勻，酶解1-10小時。
7.根據權利要求1或2所述的一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，其特徵在於:在接種發酵步驟中，按照在pH值為5.0?6.0的培養基中能良好生長繁殖，能充分利用培養基中的非蛋白氮和糖類合成胺基酸和菌體蛋白質，能大幅降解培養基中的粗纖維的條件選擇一種或多個菌種的混合菌種，接種前I?2小時將菌種加入25?35°C的I?2%葡萄糖溫開水中充分浸透保溫備用，菌種的用量為培養基即已中和的原料混合物乾物質的I?2%。
8.根據權利要求1或2所述的一種將餐廚垃圾及廢棄動植物轉化為酵母蛋白飼料的方法，其特徵在於:所述二氧化氯或亞氯酸鈉的消毒液的濃度為0.1-2%。
【文檔編號】A23K1/14GK104304648SQ201410557150
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】王長安, 王以暉 申請人:衡山卓越生物科技有限責任公司