餐厨垃圾中废淀粉的利用研究

摘要

随着人口的增涨及人们生活方式的改变，餐厨垃圾的产生量也在逐年增加，据估算我国每年产生的餐厨垃圾至少有6000万吨。这些垃圾处置不妥将给我们的生活造成消极的影响。根据相关研究，餐厨垃圾具有一定的再利用价值，合理的处置后将带来较大的社会效益与经济效益。本课题以武汉工程大学帆程餐厅的餐厨垃圾为研究对象，对其组成成分和理化指标进行了分析测定，并通过三种不同的途径将其进行资源化利用。具体研究内容为：
　　（1）餐厨固体垃圾发酵制有机肥。实验结果表明发酵物料含水率在55％-60%为佳，发酵前将餐厨垃圾进行分拣和粉碎更有利于发酵，发酵过程中提供适当的外界温度（如40℃）可以缩短发酵周期及提高有机物降解率。经处理之后餐厨垃圾中淀粉降解率约为72%，油脂降解率约为23%，蛋白质降解率约为35%。发酵后得到的有机肥，松散干燥无刺激性气味，可长时间存放，容易运输。有机肥中有机质含量为97%，有机肥收率（以干物质量为基准）约为57%，总养分（N+P2O5+K2O）含量约为6.5%，pH值为5.6左右，达到我国农业有机肥的要求（NY525-2012）。
　　（2）餐厨垃圾中废淀粉制备草酸。分析纯淀粉为原料制备草酸最佳工艺条件：30 g淀粉需要消耗20 mL硫酸与65 mL硝酸以及0.1 g催化剂；先在90℃条件下水解2 h，然后在65℃条件下氧化5 h；混合酸（HNO3、H2SO4）以4 h滴加完为宜。以餐厨垃圾中废淀粉为原料制备草酸时，水解液中含有少量的油脂及无机盐对产品草酸最终的收率及品质并无明显的影响，故可以不予考虑。最后以餐厨垃圾中废淀粉为原料制备草酸时，其最终实验结果与分析纯淀粉制备草酸结果相近，草酸收率较高，纯度可达99%以上。油脂回收率为63%，高于一般机械分离的油脂回收率，这主要是由于淀粉类物质被水解，油脂水解较少，使固体与油脂的混合物中的油脂成为悬浮油而分离出来。
　　（3）以餐厨垃圾为原料发酵制乙醇。利用1%（wt）的硫酸水解餐厨垃圾5 h后，淀粉水解率可达86.7%，水解完成后可以通过加入Ca(OH)2调节pH，生成CaSO4沉淀，故实验选择1%的硫酸来水解餐厨垃圾滤过物。酵母菌在高盐高油的餐厨垃圾中存活状态良好，能够消耗大量淀粉及蛋白质并产生乙醇。经微波灭菌的样品在发酵结束后油脂的回收率可达78%以上，这主要是由于酵母菌一方面消耗了蛋白质及淀粉类物质，使固体中油脂成为悬浮油，另一方面发酵过程中产生大量 CO2气体，从而带动油脂上浮，提高了油脂回收率。经低酸水解或微波灭菌后的样品在发酵的前20 h均产生了大量的CO2，实验结果表明经微波灭菌的样品在发酵30 h后的发酵液中乙醇含量约为25.6 g/kg，淀粉利用率为58%。经低酸水解后的样品在发酵30 h后发酵液中乙醇含量约为29.2 g/kg，淀粉利用率为65%。由于微波灭菌有着低能耗、低投入、环保性的特点，因此更具优势。

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第1章文献综述

1.1 研究背景

1.2 餐厨垃圾处理概况

1.3生物有机肥概述

1.4淀粉制备草酸及乙醇简介

1.5课题的研究目的、意义及主要研究内容

第2章分析及表征方法

2.1餐厨固体垃圾分析方法

2.2餐厨垃圾发酵液分析方法

2.3表征方法

第3章餐厨固体垃圾发酵制有机肥

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4餐厨固体垃圾发酵处理前后的比较

3.5本章小结

第4章餐厨垃圾中废淀粉制备草酸

4.1 前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4产品分析

4.5本章小结

第5章以餐厨垃圾为原料发酵制乙醇

5.1 前言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4本章小结

第6章结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢