CN113787079A - 一种餐厨垃圾保鲜剂及保鲜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种餐厨垃圾保鲜剂及保鲜方法。用于餐厨垃圾的所述保鲜剂中至少含有如下酸化剂中的一种：甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸；所述甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为：甲酸0～5%、乙酸0～5%、乳酸0～5%、柠檬酸0～5%、苹果酸0～5%、酒石酸0～5%。本发明为餐厨垃圾的资源化利用创造了条件，也为环境保护和节约型社会做出了贡献，具有很好的经济和社会价值。
Description
技术领域
本发明属于餐厨垃圾处置技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾保鲜剂及保鲜方法。
背景技术
随着城市化程度越来越高，城镇产生的生活垃圾日益增多。例如，我国2017年生活垃圾清运量超过21521万吨，比2016年增长了5.7％，2014～2017年，年平均增长率为6.4％。《餐厨垃圾处理技术规范CJJ 184-2012》指出，餐厨垃圾是餐饮垃圾和厨余垃圾的总称，指居民日常生活、食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的饮食剩余物及加工过程废弃物，是水、瓜果、蔬菜、米面、蛋(壳)、肉类、动植物油脂、骨头等食物残渣及废餐具、塑料袋、餐巾纸等杂物的混合物。城市的餐厨垃圾每天大量产生，日益成为限制城市规模发展和经济发展的重要因素。
餐厨垃圾的特点是水分含量高、有机物含量丰富，没有经过处理的餐厨垃圾在室温条件下极其容易腐败变质，散发出浓烈的刺鼻的臭味，其性状和气味都会对环境卫生造成恶劣的影响，并且容易滋生蚊蝇、病原微生物、霉菌和病毒等有害物质。目前，如何简单高效地处理餐厨垃圾是全球各个国家都要迫切解决的问题。特别是中国，一方面由于中国人饮食习惯的特殊性，餐厨垃圾的产生量大，成分也更加复杂。另一方面，随城镇化的快速发展，形成了以北京、上海、广州、深圳等一线城市为代表超级人口聚集地，这些城市的餐厨垃圾日产生量高达千吨，王星等对上述各大城市的餐厨垃圾产量进行了调查，数据显示，城市的餐厨垃圾占生活垃圾的50％以上。
由此可见，餐厨垃圾的大量产生让生态环境和城市管理部门感到压力山大。对于城市管理部门而言，最为重要的事情将餐厨垃圾从城市运输出去，并实现餐厨垃圾的减量化、无害化和资源化。而实际情况是，我国的餐厨垃圾产量十分巨大，餐厨垃圾运输以及处理过程中，通常会出现不能在及时处理，而腐败变质，产生有害物质等状况，导致餐厨垃圾的利用率不高。而腐败变质后的餐厨垃圾的资源性和利用价值大幅下降，并且增加了处理成本和处理难度。因此，餐厨垃圾的保鲜技术是餐厨垃圾资源化利用过程中迫切需要解决的一个关键问题。
针对餐厨垃圾的保鲜方法研究刚刚起步，目前主要以蒸煮结合发酵的方式进行消毒灭菌进行保鲜，但对于半固体形式的餐厨垃圾的保鲜效果欠佳。黄林丽等收集新鲜餐厨垃圾，在滤去餐厨垃圾中的水分后，粉碎餐厨垃圾并搅拌均匀，使用电磁炉加热进行煮沸灭菌，沸腾时间为5分钟，之后加入原始餐厨垃圾混合菌种或者泡菜水混合菌种进行发酵保鲜。结果表明，接种发酵的第48小时，未检测到金黄色葡萄球菌和沙门氏菌。证明接种预发酵后的餐厨垃圾在发酵两天内，金黄色葡萄球菌和沙门氏菌已经基本失活。采用煮沸方式对餐厨垃圾进行灭菌处理，不符合目前节能减碳的政策导向，无法解决半固体餐厨垃圾加热不均匀的问题。霉菌得不到很好的控制，存在灭菌不彻底、搅拌混合困难、耗时、能耗成本高、硬件投资大等缺点。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种餐厨垃圾保鲜剂及保鲜方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
用于餐厨垃圾的所述餐厨垃圾保鲜剂中至少含有如下酸化剂中的一种：甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸；所述甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为：甲酸0～5％、乙酸0～5％、乳酸0～5％、柠檬酸0～5％、苹果酸0～5％、酒石酸0～5％。
优选地，所述保鲜剂为甲酸，所述甲酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为0.3％。
优选地，所述保鲜剂为乙酸，所述乙酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为1.2％。
优选地，所述保鲜剂为乳酸，所述乳酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为2.5％。
优选地，所述保鲜剂为柠檬酸，所述柠檬酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为0.6％。
优选地，所述保鲜剂为苹果酸，所述苹果酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为0.6％。
优选地，所述保鲜剂为酒石酸，所述酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为1.2％。
优选地，所述保鲜剂为甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸的复合物；所述甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为：甲酸0.1～0.3％、乙酸0.3～1.2％、乳酸0.6～2.5％、柠檬酸0.15～0.6％、苹果酸0.15～0.6％、酒石酸0.3～1.2％。
更优选地，所述甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为：甲酸0.1％、乙酸0.3％、乳酸1.2％、柠檬酸0.15％、苹果酸0.3％、酒石酸1.2％。
餐厨垃圾保鲜方法包括如下步骤：(1)收集新鲜的餐厨垃圾，剔除餐厨垃圾中塑料袋、骨头以及难以粉碎的其他物质；(2)向餐厨垃圾中添加本发明中所述的保鲜剂后，在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中密封，常温储藏放置7天以上，所述常温是指10～35℃。经过7天的储藏之后，大肠杆菌计数≤10CFU/g，未检出沙门氏菌和金黄色葡萄球菌。总菌落数、大肠杆菌数、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和霉菌均得到了有效抑制。
本发明采用添加单体有机酸或者复合酸化剂组合，用于餐厨垃圾的保鲜。不仅保留了餐厨垃圾的原有成分和资源化价值，将有害微生物滋生控制到最低程度，提高了餐厨垃圾的新鲜度，同时简化了加工流程(仅需简单的粉碎与混合)，降低了成本。为餐厨垃圾的资源化利用创造了条件，也为环境保护和节约型社会做出了贡献，具有很好的经济和社会价值。
具体实施方式
1.实验方法
1.1餐厨垃圾
原料来源于深圳大学教工餐厅，主要物料为中午的餐厨垃圾，主要成为米饭、蔬菜和汤汁等。取样时，滤去餐厨垃圾中的水分，装入塑料桶中。取回实验室后对样品进行初步筛选，将原料中的塑料袋、骨头以及其他难以粉碎的物质剔除。然后将剔除过后的样品放入粉碎机内打碎，然后充分搅拌打碎后的样品。
1.2实验试剂
甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
1.3实验设备与材料
塑料薄膜封口机(逸飞SF-400)，浙江江南实业有限公司；料理机(HR2166/00)，飞利浦家电有限公司；分析天平(Sartorius BS110S)，德国Sartorius公司；微量加样器，美国Thermo公司；酸度计(HANNA pH 211型)，意大利HANNA公司；漩涡振荡器(SI-Vortex-Genie2型)，美国Scientific Industries公司；低温冷冻大容量离心机(Anke DL-4000B型)，上海安亭科学仪器厂；恒温恒湿箱，上海精宏HWS-250，上海精宏实验设备有限公司。
发酵袋(50cm×90cm)购于南华千牧有限公司。金黄色葡萄球菌测试片(BT206)、菌落总数测试片(BB202)、大肠杆菌大肠菌群测试片(BE203)、沙门氏菌测试片(BS205)和酵母菌测试片(BM207)购于广州绿洲生化科技有限公司。
1.4本发明餐厨垃圾的处理方法如下：
收集新鲜的餐厨垃圾，经过剔除餐厨垃圾中塑料袋、骨头以及其他难以粉碎的物质的初步处理后。称量初步处理的餐厨垃圾1kg，分别添加甲酸0.3％、乙酸1.2％、乳酸2.5％、柠檬酸0.6％、苹果酸0.6％或酒石酸1.2％，或者添加复合有机酸(最佳添加浓度配比为甲酸0.1％、乙酸0.3％、乳酸1.2％、柠檬酸0.15％、苹果酸0.3％和酒石酸1.2％)，在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中，使用封口机密封，常温储藏放置。
1.5本发明有害微生物的检测方法如下：
采用测试片测定微生物的菌落数。取餐厨垃圾样品10.0g，与90.0mL灭菌的生理盐水混合后，调节溶液pH值至6.6～7.2，即得稀释度为10-1的样品溶液，并梯度稀释制备稀释度为10-2、10-3、10-4和10-5的样品溶液。精确移取1.000mL各稀释度的样品溶液，均匀滴加到测试片中，静置1min后于培养箱内培养。选取菌落数在15～150的测试片进行菌落数测定，每个稀释梯度设置2～3个重复，取其平均值。
1.6单体有机酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果评价
1.6.1甲酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果评价
称量初步处理的餐厨垃圾1kg，加入甲酸0.15％、0.3％、0.6％、1.2％、2.5％和5％(质量比)，分别在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中，使用封口机密封。经过7天的储藏后，微生物数量的测定结果如表1所示，结果表明，菌落总数在甲酸添加浓度≥1.2％后未检测到，金黄色葡萄球菌在甲酸添加浓度≥0.3％后未检测到，沙门氏菌在甲酸添加浓度≥0.15％后未检测到，大肠杆菌在甲酸添加浓度≥0.6％后未检测到，霉菌则在甲酸添加浓度≥1.2％显著抑制生长。
因此，本方法中所述的甲酸含量为0～5％，更优选0.3％。
表1餐厨垃圾中添加甲酸贮藏时微生物数量的变化
1.6.2乙酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果评价
称量初步处理的餐厨垃圾1kg，加入乙酸0.15％、0.3％、0.6％、1.2％、2.5％和5％(质量比)，分别在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中，使用封口机密封。经过7天的储藏后，微生物数量的测定结果如下表2所示，结果表明，菌落总数在乙酸添加浓度≥2.5％后未检测到，金黄色葡萄球菌在乙酸添加浓度≥0.6％后未检测到，沙门氏菌在乙酸添加浓度≥0.3％后未检测到，大肠杆菌在乙酸添加浓度≥0.6％后未检测到，霉菌则乙酸添加浓度≥2.5出现生长抑制。
因此，本方法中所述的乙酸含量为0～5％，更优选1.2％。
表2餐厨垃圾中添加乙酸贮藏时微生物数量的变化
1.6.3乳酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果评价
称量初步处理的餐厨垃圾1kg，加入乳酸0.15％、0.3％、0.6％、1.2％、2.5％和5％(质量比)，分别在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中，使用封口机密封。经过7天的储藏后，微生物数量的测定结果如下表3所示，结果表明，菌落总数与乳酸添加浓度没有相关性，金黄色葡萄球菌在乳酸添加浓度≥1.2％后未检测到，沙门氏菌在乳酸添加浓度≥1.2％后未检测到，大肠杆菌在乳酸添加浓度≥2.5％后未检测到，霉菌则乳酸添加浓度≥2.5％出现生长抑制。
因此，本方法中所述的乳酸含量为0～5％，更优选2.5％。
表3餐厨垃圾中添加乳酸贮藏时微生物数量的变化
1.6.4柠檬酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果评价
称量初步处理的餐厨垃圾1kg，加入柠檬酸0.15％、0.3％、0.6％、1.2％、2.5％和5％(质量比)，分别在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中，使用封口机密封。经过7天的储藏后，微生物数量的测定结果如下表4所示，结果表明，菌落总数在柠檬酸添加浓度≥0.6％后未检测到，金黄色葡萄球菌在柠檬酸添加浓度≥0.3％后未检测到，沙门氏菌在柠檬酸添加浓度≥0.3％后未检测到，大肠杆菌在柠檬酸添加浓度≥0.6％后未检测到，霉菌则柠檬酸添加浓度≥5％出现显著生长抑制。
因此，本方法中所述的柠檬酸含量为0～5％，更优选0.6％。
表4餐厨垃圾中添加柠檬酸贮藏时微生物数量的变化
1.6.5苹果酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果评价
称量初步处理的餐厨垃圾1kg，加入苹果酸0.15％、0.3％、0.6％、1.2％、2.5％和5％(质量比)，分别在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中，使用封口机密封。经过7天的储藏后，微生物数量的测定结果如下表5所示，结果表明，菌落总数在苹果酸添加浓度≥0.6％后未检测到，金黄色葡萄球菌在苹果酸添加浓度≥0.3％后未检测到，沙门氏菌在苹果酸添加浓度≥0.3％后未检测到，大肠杆菌在苹果酸添加浓度≥1.2％后未检测到，霉菌则在苹果酸添加浓度≥2.5％出现生长抑制。
因此，本方法中所述的苹果酸含量为0～5％，更优选0.6％。
表5餐厨垃圾中添加苹果酸贮藏时微生物数量的变化
1.6.6酒石酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果评价
称量初步处理的餐厨垃圾1kg，加入酒石酸0.15％、0.3％、0.6％、1.2％、2.5％和5％(质量比)，分别在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中，使用封口机密封。经过7天的储藏后，微生物数量的测定结果如下表6所示，结果表明，菌落总数在酒石酸添加浓度≥1.2％后未检测到，金黄色葡萄球菌在酒石酸添加浓度≥0.6％后未检测到，沙门氏菌在酒石酸添加浓度≥0.6％后未检测到，大肠杆菌在酒石酸添加浓度≥1.2％后未检测到，霉菌则在酒石酸添加浓度≥2.5％出现明显生长抑制。
因此，本方法中所述的酒石酸含量为0～5％，更优选1.2％。
表6餐厨垃圾中添加酒石酸贮藏时微生物数量的变化
1.7混合有机酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果评价
根据以上单体有机酸的有效抑菌浓度，利用正交试验评价复合有机酸对餐厨垃圾中有害微生物的抑制效果。甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸作为6个因素，分别设置3个水平，进行正交试验设计，L18(36)正交试验设计水平表如表7所示，L18(36)正交试验设计表及结果如表8所示。
表7 L18(36)正交试验设计水平表
表8 L18(36)正交试验设计及结果表
通过对正交试验结果进行分析，从极差R值可以看出，对菌落总数值作用因素大小为A>E>F>D>C>B，即甲酸>酒石酸>苹果酸>柠檬酸>乙酸>乳酸。从均值k值可以看出有机酸产品最佳结果为A2B1C2D2E3F1。同时从R值可以看出，甲酸对菌落总数影响最大，说明甲酸浓度在一定范围内对菌落总数生长具有良好的抑制作用。综合以上正交结果以及前实验数据得出最佳有机酸添加浓度配比为：甲酸0.1％、乙酸0.3％、乳酸1.2％、柠檬酸0.15％、苹果酸0.3％和酒石酸1.2％。
Claims (10)
1.一种餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，用于餐厨垃圾的所述保鲜剂中至少含有如下酸化剂中的一种：甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸；所述甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为：甲酸 0～5%、乙酸 0～5%、乳酸 0～5%、柠檬酸 0～5%、苹果酸 0～5%、酒石酸 0～5%。
2.如权利要求1所述的餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，所述保鲜剂为甲酸，所述甲酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为0.3%。
3.如权利要求1所述的餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，所述保鲜剂为乙酸，所述乙酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为1.2%。
4.如权利要求1所述的餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，所述保鲜剂为乳酸，所述乳酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为2.5%。
5.如权利要求1所述的餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，所述保鲜剂为柠檬酸，所述柠檬酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为0.6%。
6.如权利要求1所述的餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，所述保鲜剂为苹果酸，所述苹果酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为0.6%。
7.如权利要求1所述的餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，所述保鲜剂为酒石酸，所述酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为1.2%。
8.如权利要求1所述的餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，所述保鲜剂为甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸的复合物；所述甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为：甲酸0.1～0.3%、乙酸0.3～1.2%、乳酸0.6～2.5%、柠檬酸0.15～0.6%、苹果酸0.15～0.6%、酒石酸0.3～1.2%。
9.如权利要求8所述的餐厨垃圾保鲜剂，其特征在于，所述甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸在餐厨垃圾中的质量百分比含量为：甲酸0.1%、乙酸 0.3%、乳酸 1.2%、柠檬酸0.15%、苹果酸 0.3%、酒石酸1.2%。
10.一种餐厨垃圾保鲜方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）收集新鲜的餐厨垃圾，剔除餐厨垃圾中塑料袋、骨头以及难以粉碎的其他物质；（2）向餐厨垃圾中添加权利要求1至9任一项所述的保鲜剂后，在粉碎机中充分粉碎和混匀后，装入密封袋中密封，常温储藏放置7天以上。
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