CN100478445C - 以薯类为主原料的酒精环形生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用厌氧消化液作为工艺配料用水的薯类原料酒精生产的环形生产工艺。其主要取薯类淀粉质原料粉碎后加入消化液、α-淀粉酶，经搅拌均匀、加热、保温、液化，降温，再加入糖化酶，糖化结束后降温；接入酵母，恒温培养发酵，经蒸馏获得成品酒精；取上述蒸馏废醪液经冷却，恒温厌氧发酵产生沼气；厌氧发酵液经固液分离得到消化液和活性污泥；消化液循环回下一批发酵，构成一个环形圈。本发明蒸馏废醪液只需要厌氧发酵一步处理，可大大减少占地面积和固定资产投资；厌氧发酵的运行成本低，消化液循环利用，可实现发酵废水的零排放，可完全消除目前酒精生产中的高浓度废液排放对环境造成的污染，并可节约大量宝贵的水资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用厌氧消化液作为工艺配料用水的薯类原料酒精生产的环形生产工艺，属于发酵酒精工业技术领域。
背景技术
淀粉质原料发酵生产酒精是酒精生产的主要方法之一。在传统淀粉质原料发酵生产酒精工艺中，淀粉质原料经粉碎、加水调浆、蒸煮液化和轻度糖化，然后接种酒精酵母发酵(如《酒精工业手册》一书所介绍，章克昌等编，轻工业出版社)。传统发酵生产工艺平均每吨酒精要排放12～15吨废醪液，醪液CODcr高达40000～50000mg/L以上，不仅造成严重的水资源污染，也造成大量的资源浪费。
现行的酒精生产废水处理方法主要有：浓缩干燥法生产DDGS和先厌氧发酵制取沼气后曝气好氧处理等。浓缩干燥法生产DDGS存在投资大、运行费用高等问题。该方法处理后废水能达标排放，但仍需投入一定的运行费用，因此，浓缩干燥法生产DDGS具有良好的社会效益，而没有经济效益。先厌氧发酵制取沼气后曝气好氧处理的方法存在的主要问题一是占地大、投资高，二是后期曝气好氧处理只有投入没有产出，每吨废水的治理成本高达20元左右，三是废水治理很难彻底，排放的废水CODcr仍在50000mg/L左右。也有采用蒸馏废液循环配料的工艺，但由于酒精发酵后的蒸馏废醪液中含有大量有机酸，pH值在3.0～3.5之间，配料后淀粉质原料液化时导致液化酶不能正常发挥活力(液化酶的最适pH值在6.0～6.5之间)，导致蒸馏废液只能部分循环，且循环批次有限，仍然有大量高浓度废水排放，此法在工业生产规模上已不采用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种酒精环形生产工艺，酸性的蒸馏废醪经过厌氧发酵后，有机酸等有机物被降解成沼气，保证了消化液的回用配料不会对液化、糖化、发酵等工序产生影响；蒸馏废醪液只需要厌氧发酵一步处理，可大大减少占地面积和固定资产投资；厌氧发酵的运行成本低，消化液循环利用，可实现发酵废水的零排放，可完全消除目前酒精生产中的高浓度废液排放对环境造成的污染，并可节约大量宝贵的水资源。
本发明的主要解决方案是这样实现的：
本发明以薯类为主原料的酒精环形生产采用以下工艺步骤：
1、取薯类淀粉质原料粉碎后加入上批消化液，薯类淀粉与消化液的比例为1∶2～5，消化液不足时采用自来水补足，经混合均匀后，加入耐高温α-淀粉酶，α-淀粉酶添加量为6～15U/g淀粉，搅拌均匀后加热，加热温度：90～105℃，保温液化50～120分钟；快速降温至60～65℃；
2、加入糖化酶，糖化酶添加量为80～150U/g淀粉，在温度为60～65℃下保温糖化0.5～1.5hr，糖化结束后降温至28～35℃；
3、接入8～10％V/V的扩培酒精酵母(酵母接种量)，恒温培养发酵40～72hr，成熟发酵液中的酒精浓度为8.0～15％v/v，经蒸馏获得成品酒精；
4、取上述蒸馏后的蒸馏废醪液冷却至40～70℃，送入厌氧发酵罐，恒温厌氧发酵10～15天生产沼气；沼气作为燃料供给锅炉；厌氧发酵液经固液分离得到消化液和活性污泥；消化液循环回下一批发酵，构成一个环形圈，依次无限循环。
本发明薯类淀粉质原料可采用红薯、木薯等薯类原料。
本发明消化液的pH值为6.0～8.0。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明中的酸性的蒸馏废醪经过厌氧发酵后，蒸馏废醪液通过厌氧发酵生产沼气，废水中CODcr降到2000mg/L左右，pH值上升至6.0～8.0，有机酸等有机物被降解成沼气，保证了消化液的回用配料不会对液化、糖化、发酵等工序产生影响；2、本发明中的蒸馏废醪液只需要厌氧发酵一步处理，大大减少了占地面积和固定资产投资；3、本发明中革除了运行成本高的曝气好氧处理，而厌氧发酵的运行成本低，再加上每吨酒精的蒸馏废醪液能产生约350m3(标态)的沼气(约折合350公斤商品煤)和200公斤的活性污泥(可加工约300公斤复合生物质有机肥)，因此，该工艺具有良好的经济效益；4、本发明中厌氧发酵消化液循环利用，实现发酵废水的零排放，无发酵性的废水排放，可完全消除目前酒精生产中的高浓度废液排放对环境造成的污染，并可节约大量宝贵的水资源。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
本发明以薯类为主原料的酒精环形生产采用以下工艺步骤：
实施例一：
取红薯粉260g，加入上批消化液850ml及150ml自来水，加入酶活单位为20000U/ml的耐高温α-淀粉酶0.13毫升，搅拌均匀后加热，95℃保温液化60分钟；然后快速降温到62℃，加入酶活单位为100000U/ml的糖化酶0.26毫升，62℃保温糖化1hr，糖化结束后降温至30℃，接入10％V/V的扩培酒精酵母(酵母接种量)，恒温培养发酵64hr；发酵结束，成熟发酵液体积为1165ml，酒精浓度为8.8％(v/v)；经蒸馏获得成品酒精118ml(95.2％v/v)，蒸馏废液1050ml；蒸馏废液冷却至55℃，送入厌氧发酵罐，再经恒温厌氧发酵两星期生产沼气，废水中CODcr降到2000mg/L左右，pH值升到6.0～8.0之间。经固液分离(过滤)，得到60g活性污泥和消化液850ml；活性污泥可加工生产生物质有机肥，消化液可部分或全部回配料工段和薯类粉混合调浆，不足部分可用自来水或好氧处理后的废水补充，实现水资源循环利用。消化液循环回下一批发酵，工艺主体构成一个环形圈。
实施例二：
木薯粉2100g，加入上批消化液4500ml和1000ml自来水，加入酶活单位为20000U/ml的耐高温α-淀粉酶1.4毫升，搅拌均匀后加热，95℃保温液化50分钟；快速降温到62℃，加入酶活单位为100000U/ml的糖化酶2.6毫升，62℃保温糖化1hr，糖化结束后降温至30℃，接入8％V/V的扩培酒精酵母恒温培养发酵，发酵68hr；发酵结束，成熟发酵液体积为6350ml，酒精浓度为11.2％(v/v)；经蒸馏获得成品酒精1030ml(95.3％v/v)，蒸馏废液5400ml，蒸馏废液冷却至55℃，送厌氧发酵罐恒温厌氧发酵两星期，消化液经过滤，得到200g活性污泥和消化液4500ml，消化液循环回下一批发酵试验。
实施例三：
木薯粉7800kg，加入上批消化液29m3和5m3自来水，加入酶活单位为20000U/ml的耐高温α-淀粉酶5850毫升，搅拌均匀后加热，95℃保温液化60分钟；快速降温到62℃，加入酶活单位为100000U/ml的糖化酶11700毫升，62℃保温糖化0.8hr，糖化结束后降温至28℃，接入8％V/V的扩培酒精酵母发酵，发酵66hr；发酵结束，成熟发酵液体积为35.5m3，酒精浓度为10.3％(v/v)；经蒸馏获得成品酒精3.1吨(95.2％v/v)，蒸馏废液32.2m3，经过沉淀池分离泥砂后送厌氧发酵罐，发酵温度55～60℃，收集计量得到沼气1056m3(压力7KPa)，过滤后消化液共29m3，循环回下一批发酵。
Claims (3)
1、一种以薯类为主原料的酒精环形生产工艺，其特征是采用以下工艺步骤：
(1)、取薯类淀粉质原料粉碎后加入上批消化液，薯类淀粉与消化液的比例为1∶2～5，消化液不足时采用自来水补足，经混合均匀后，加入耐高温α-淀粉酶，α-淀粉酶添加量为6～15U/g淀粉，搅拌均匀后加热，加热温度：90～105℃，保温液化50～120分钟；降温至60～65℃；
(2)、加入糖化酶，糖化酶添加量为80～150U/g淀粉，在温度为60～65℃下保温糖化0.5～1.5hr，糖化结束后降温至28～35℃；
(3)、接入8～10％V/V的扩培酒精酵母，恒温培养发酵40～72hr，成熟发酵液中的酒精浓度为8.0～15％v/v，经蒸馏获得成品酒精；
(4)、取上述蒸馏后的蒸馏废醪液冷却至40～70℃，送入厌氧发酵罐，恒温厌氧发酵10～15天产生沼气；沼气作为燃料供给锅炉；厌氧发酵液经固液分离得到消化液和活性污泥；消化液循环回下一批发酵，构成一个环形圈，依次无限循环。
2、根据权利要求1所述的以薯类为主原料的酒精环形生产工艺，其特征在于所述的薯类淀粉质原料可采用红薯、木薯。
3、根据权利要求1所述的以薯类为主原料的酒精环形生产工艺，其特征在于所述的消化液的pH值为6.0～8.0。
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