餐厨垃圾厌氧发酵研究进展

对目前餐厨垃圾的主要处理工艺如干化焚烧、卫生填埋、生物饲料、好氧堆肥和厌氧发酵等的现状和存在问题进行了分析,发现厌氧发酵逐渐成为最有效的处理工艺,分析了餐厨垃圾厌氧发酵资源化技术的发展趋势,并总结了餐厨垃圾与其他有机垃圾联合厌氧发酵的常见种类,旨在探讨更有效的餐厨垃圾厌氧发酵工艺条件。     

餐厨垃圾发酵产乳酸菌种的筛选、鉴定及应用

从餐厨垃圾有机肥样品中筛选能够发酵餐厨垃圾产乳酸的菌株。经过平板分离纯化、形态观察及生理生化鉴定，获得了6株形态各异的单菌株。通过比较各菌株对温度、盐度和酸碱度的耐受性，最终确定M4、M5和M6为潜力菌株。经过分子生物学鉴定，确定菌株M4、M5和M6分别为乳酸片球菌、干酪乳杆菌和植物乳杆菌。将这3株菌株等比例制成复合菌剂作为菌种与枯草芽孢杆菌混合接种用于餐厨垃圾乳酸发酵实验，发现该复合菌剂能明显提高乳酸产量(约63.6%),且缩短发酵时间(约1/3)。该复合菌剂可用于餐厨垃圾处理工业，具有良好的应用前景和经济价值。     

耐高温餐厨垃圾分解细菌的筛选、鉴定及应用

将餐厨垃圾中的微生物采用营养琼脂培养基(LA)在温度55℃,相对湿度50%RH的条件下培养,根据菌落形态进行筛选分离。经过筛选得到细菌20株,测定其对淀粉、蛋白质、油脂和纤维素的分解效果,并根据分解效果选出最优菌株X13。对其进行形态学、生理生化以及分子生物学的鉴定并测定生长曲线,最终判定菌株X13为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。再使用X13菌株制成菌制剂处理餐厨垃圾,在小型餐厨垃圾处理器中运行48h后,测定餐厨垃圾降解率达到72.82%。X13菌株制成的菌制剂能够有效提高餐厨垃圾的降解效率,缩短处理时间,所以该地衣芽孢杆菌可以用于餐厨垃圾处理工业。     

酸白菜腌制过程中优势乳酸菌及菌群演替规律研究

以陕西杨凌地区大白菜为原料,切碎,添加2.5%食盐,在22 ℃进行半厌氧自然发酵酸泡菜。发酵过程中在不同时间取泡菜液,测定泡菜pH值、乳酸菌落和菌落总数变化,分离鉴定优势乳酸菌株,检测酸白菜微生物多样性,探究酸白菜腌制过程中菌群的演替变化规律。结果表明:泡菜自然发酵,从第0天到第7天,pH值从初始的6.0降到4.2,乳酸菌数由4.65 lg(CFU/mL)增至7.86 lg(CFU/mL),菌落总数由9.11 lg(CFU/mL)减至8.65 lg(CFU/mL)。在不同发酵阶段共分离鉴定出27株乳酸菌,分别为10株明串珠菌,7株魏斯氏菌,4株乳酸乳球菌,4株弯曲乳杆菌和2株戊糖片球菌。泡菜发酵起始优势乳酸菌种属为魏斯氏菌,发酵中期优势乳酸菌逐渐变成乳酸乳球菌,肠膜明串珠菌演替成优势乳酸菌。整个泡菜发酵阶段异型乳酸发酵菌种占据主导地位,发酵中、后期(5 d后)同型乳酸发酵菌种参与泡菜发酵。     

餐厨垃圾中乳酸菌的筛选及其发酵条件的优化

从餐厨垃圾中分离出3种菌,通过形态观察、生理生化鉴定和乳酸定性试验筛选出一株具有溶钙圈的乳酸菌,命名为R,分离纯化并保存。根据发酵液吸光度的测定值绘出该乳酸菌的生长曲线,选择对数期的菌用于餐厨垃圾的乳酸发酵。采用单因素和正交试验对发酵条件进行优化。最后确定最佳发酵条件为:固液比1/9、接种量10%、pH值6.0、温度43℃和发酵时间60h。最终得出加入R1乳酸菌比不加R1乳酸菌的空白对照的乳酸浓度高15.5%。     

发酵罐内流场的数值模拟及桨叶优化

针对目前斜叶桨餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题设计了新型轴流式搅拌桨(axialflow impeller,AFI)。采用FLUENT软件对斜叶桨和AFI桨发酵罐内流场进行数值模拟,通过斜叶桨发酵罐单相水体系时搅拌功率计算值与模拟值的比较验证数值模拟的可靠性,并对比2种发酵罐中单相流场分布、固相体积分数分布和功率消耗情况。结果表明:单相水体系时,AFI桨改善了发酵罐内流场结构,搅拌功率较斜叶桨下降40.39%;固液体系时,AFI桨发酵罐内固相体积分数分布更为均匀,罐底沉积现象不明显,搅拌功率较斜叶桨下降17.37%。研究结果为餐厨垃圾厌氧发酵罐搅拌桨的设计与选择提供参考。     

餐厨垃圾微生物发酵生产蛋白饲料的工艺优化

以餐厨垃圾为原料,采用酵母菌、黑曲霉和枯草芽孢杆菌作为混合发酵菌剂进行固态发酵,结合正交试验,建立并优化了餐厨垃圾转化为生物活性蛋白饲料的工艺条件。结果表明,最佳发酵工艺为以酿酒酵母∶枯草芽孢杆菌∶黑曲霉（1∶1∶2）为混合菌剂,接种量1.0%,尿素添加量1.0%,30 ℃发酵48 h,含水量60%,在此发酵条件下发酵产物中粗蛋白含量提高了58.7%;粗纤维、粗淀粉和粗灰分含量均显示下降;氨基酸总含量增加了1.08倍,其中必需氨基酸含量提高了95.9%;维生素B1、B2的含量也有显著提高;微生物指标均符合国家饲料卫生标准（GB/T 5009.23-2006）。     

餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷性能的研究

实验以广西大学食堂餐厨垃圾为原料,通过检测分析pH、VFA、产气量等指标,讨论酸化过程及各指标对系统厌氧发酵产甲烷性能的影响。结果表明酸化过程有利于厌氧发酵过程中甲烷产量的增加,对厌氧系统具有良好的作用,且餐厨垃圾厌氧发酵是一个高生物降解率的处理系统。     

壳寡糖对泡菜品质、微生物多样及演替规律的影响

研究壳寡糖对泡菜品质、微生物多样及演替规律的影响,探究其在泡菜生产中的应用潜力。研究表明:壳寡糖能有效降低泡菜中亚硝酸盐含量,提高泡菜中总酸、氨基酸态氮含量,且随壳寡糖含量的增加呈现明显差异。当壳寡糖添加量为1%(质量分数)时,试验组的亚硝酸盐含量为(1.08±0.39)mg/kg(减少近50%)、总酸为(7.42±0.25)g/kg(提高87%)和氨基酸态氮为(56.67±7.5)g/kg(增加32%)。分析发现,壳寡糖显著影响泡菜发酵过程中微生物区系结构。壳寡糖泡菜样品与自然发酵样品中的优势微生物在门水平分析相类似,均为变形菌门和厚壁菌门,而在属水平出现较大差异,如自然发酵组共有17种属微生物参与泡菜的发酵过程,而壳寡糖泡菜仅9种属微生物。发酵中期(3 d),添加壳寡糖使得自然发酵过程中的优势菌微小杆菌属被乳球菌属所取代;发酵5 d后,自然发酵样品中泛菌属和明串球菌属共同主导着发酵的进程,而壳寡糖泡菜中优势菌属仍是乳球菌属,并延续至发酵末期。结论:添加壳寡糖有利于泡菜发酵过程中有益菌群的增长及泡菜品质的提升,壳寡糖在泡菜生产中的应用潜力大。     

餐厨废弃物的理化性质分析

通过对餐厨废弃物的理化性质进行分析,为餐厨废弃物的处理提供一定的参考依据。研究结果表明,餐厨废弃物中固体废弃物约占18%,废弃油脂约占3%,餐厨废水约占79%;餐厨固体废弃物主要含有淀粉、粗蛋白和粗脂肪,分别占总质量的32%、20%和29%,可通过添加符合国家规定的微生物菌剂发酵转化为有机肥;餐厨废弃油脂酸价较高,平均为100 mg/g,其脂肪酸组成为:肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、亚油酸、油酸和亚麻酸,其中含量最多是棕榈酸、亚油酸和油酸,占整个餐厨废弃油脂的质量百分数分别为21.8%、36.7%和31.7%,可通过甲酯化反应转化为生物柴油;餐厨废水中含油量为1 283 mg/L,SS(悬浮物)为738 mg/L,水样呈弱酸性,p H值6.25,需要进行生化处理才能达标排放。