CN101195836B - 利用木薯渣的酒精生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用木薯渣的酒精生产方法，其特征在于：木薯渣经蒸煮和糖化后进行渣水分离，固渣直接作为饲料或肥料，分离的木薯渣糖化滤液用作生木薯或木薯干片的调浆用液，调浆后经蒸煮，糖化，进入发酵罐发酵生产酒精。本方法生产周期短，能耗低，操作简便，产品稳定性高，有效地解决了生产木薯渣酒精的能耗高，污染严重的问题，提高了木薯渣的经济效益，解决目前木薯渣废弃物的利用问题，提高了木薯酒精厂的经济效益。

Description

利用木薯渣的酒精生产方法

技术领域

本发明涉及一种酒精生产的方法。特别是以木薯和木薯渣生产酒精的方法。 

技术背景 

目前一般的木薯淀粉厂或酒精厂，在生产淀粉后，都会产生数量较多的废物-木薯渣，由于其含有一定量的淀粉，可以作为饲料使用，但效益不大，近年来也有用作酒精生产的原料，但生产成本高，排污量大，是高能耗和高污染的大户。 

为了将木薯渣利用，公开文献报道了以下一些方法： 

1、【题名】利用木薯渣发酵生产啤酒酵母单细胞蛋白的研究【作者】汤燕花谢必峰【机构】福建师范大学生物工程学院，【刊名】药物生物技术.2006，13(1).-51-54【文摘】木薯渣中含有大量的淀粉，但蛋白含量很低，直接饲用效果差。该研究利用黑曲霉和啤酒酵母在适宜的条件下对木薯渣进行混种发酵，提高木薯渣的蛋白含量，作为一种酵母单细胞蛋白饲料应用于生产和饲养牲畜，并使废弃物得到资源化处理。 

2、【题名】利用木薯渣进行纤维素分解菌混合发酵工艺研究【作者】林捷[1]谭兆赞[2]罗伟诚[3]【机构】[1]华南农业大学食品学院，[2]华南农业大学资源环境学院，[3]华南农业大学生命科学学院，【刊名】安全与环境学报.2005，5(6).-26-29【文摘】从自然界中筛选出6株相互间无拮抗作用的纤维素分解菌进行混合发酵，研究了该混菌以工业废弃物木薯渣为原料发酵的最佳产酶条件是：培养基配方为木薯渣4g，黄豆粉0.75g，KH₂PO₄0.20g，NaCl 0.02g，MgSO₄·7H₂O 0.015g，蒸馏水1000mL；发酵工艺为初始pH＝7.0，培养温度40℃，每250mL锥形瓶装培养液140mL，接种量3％.在140r·min^-1转速下发酵72h。结果表明，混合菌的发酵可大幅度提高纤维素酶活力及对还原糖的耐受力。 

3、【题名】木薯渣固态发酵可生产植酸酶【刊名】牧业资讯坊.2005(8).-26-26【文摘】植酸梅能降解植酸，释放植酸中的磷分，解除其营养抗性，提高食物及饲料中磷的利用率，减少排泄物中有机磷含量，预防由磷缺乏引起的各种疾病，促进人、畜磷、钙、锌等营养水平的提高。因此植酸梅被广泛应用在饲料和粮食工业中，用于降解饲料和食物中的植酸。华南热带农业大学的科研人员通过研究， 

4、【题名】木薯渣固态发酵植酸酶的中试条件【作者】钟秋平周文化李建娜李枚秋蒋芳军吴健雄【机构】华南热带农业大学工学院食品科学与工程系，【刊名】热带作物学报.2004，25(1).-45-48【文摘】研究了培养条件对木薯渣在箱式固态发酵反应器中用黑曲霉(Aspergillus niger)PD菌株发酵生产植酸酶的影响。结果表明：单因素试验最佳条件为水质量分数75％，料层厚度5～10cm，接种量1.5％，培养温度32-34℃，培养时间6-8d。在此条 件下，植酸酶活力最高达4189μmol/＜min.g)。 

5、【题名】木薯渣饲用价值研究【作者】胡忠泽[1]刘雪峰[2]【机构】[1]安徽技术师范学院，[2]动物科【刊名】安徽技术师范学院学报.2002，16(4).-4-6【文摘】木薯渣是淀粉厂和柠檬酸厂的下脚料，国内外每年废弃量相当大，严重污染了环境，本研究采用常规分析和原子吸收分光光度计等现代化先进仪器机结合，研究木薯渣的营养价值。经实验测得木薯渣各营养成分含量如下；粗蛋白4.92％，粗脂肪1.96％。粗纤维14.46％，粗灰份23.36％，无氮浸出物47.72％，消化能8.30(猪)兆焦/千克，代谢能(鸡)6.08兆焦/千克，元素Ca8.45％，PO.048％，Cu24.02毫克/千克，Zn47.30毫克/千克，Mn66.20毫克/千克，木薯渣与三七糠相比具有较高的饲用价值。 

从公开文献中我们可以了解到，目前木薯渣是淀粉厂的下脚料，主要用于生产饲料、植酸酶等，也还达不到工业化应用的程度，每年废弃量相当大，严重污染了环境，所以如何利于这些废料，正越来越受科学研究工作者的重视。 

发明内容

本发明的目的是要提供一种为了解决目前木薯渣废弃物的利用问题，同时解决木薯和木薯渣混合生产过程酒精能耗高、重污染的缺点，以提高木薯渣和酒精厂的经济效益。 

本发明是这样实现的： 

本项技术方案为木薯渣与生木薯或木薯干片混合生产，首先是将木薯渣与生木薯或木薯干片分开，分别进行蒸煮和糖化，木薯渣经糖化后进行渣水分离，固渣直接拉去做饲料或肥料，分离的木薯渣糖化滤液则回用作生木薯或木薯干片的调浆用液，该方法提高了发酵酒份，降低了生木薯或木薯干片的用量。 

木薯渣的蒸煮和糖化工艺是，木薯渣经筛分，细度为1.8mm以下，送到酒精车间的贮存池中，加入淀粉生产中产生的废水-黄浆水，每1kg木薯渣加入黄浆水2-5升，放入调浆罐中，加入耐高温a-淀粉酶，采用的a-淀粉酶品种与现有技术相同，酶添加量为5-15U/g，(耐高温a-淀粉酶是用地衣芽孢杆菌(Bacillus Licheiformis)经过深层培养、提取等工序制成，具有良好的耐热性。它能任意切断直链淀粉和支链淀粉a-1.4葡萄糖苷键，产生可溶生糊精、低聚糖和葡萄糖；也可以采用其它菌种提取的耐高温a-淀粉酶，温度能够达到65℃左右)，进入换热器，与蒸煮罐出料进行热交换，温度升到90-110℃时进行液化，再进入蒸煮锅，蒸煮时温度控制在90～95℃，蒸煮醪液呈淡黄色或浅褐色为最佳，蒸煮醪液经汽液分离后，进入糖化罐中，并在糖化锅中降温到55-65℃时加入糖化酶进行糖化，(糖化酶，又称葡萄糖淀粉酶(Glucoamylase)，是由曲霉优良菌种(Aspergilusniger)经深层发酵提炼而成)，用量为100-150单位/克原料，糖化时间20-60分钟，除去固渣，固渣压干水份，压干的固渣送去做肥料或饲料，清液(木薯渣糖化滤液)进入贮存池中，由泵输送到生木薯或干片生产线的调浆罐中，用于调节生木薯或干片的浆液浓度。 

生木薯或木薯干片的蒸煮和糖化工艺是：原料经粉碎后加入上述得到的木薯渣糖化滤液，每公斤固体淀粉加入液体2-4公斤，并加入耐高温a-淀粉酶(与上面木薯渣使用的高温a -淀粉酶相同)，搅拌，90-110℃液化后进入蒸煮罐，蒸煮时间40-60分钟，温度90～95℃，之后进入糖化罐，降温到55-65℃时加入糖化酶(与上面木薯渣使用的糖化酶相同)，，用量为100-150单位/克原料，糖化20-60分钟，经换热器降温到30-35℃，进入发酵罐发酵，时间50-70小时，酒份达到8.5％以上，送进蒸馏车间按常规方法蒸馏。 

本发明的优点： 

1、解决目前木薯渣废弃物的利用问题，提高了木薯渣和酒精厂的经济效益。将木薯渣与生木薯或木薯干片分开，分别进行蒸煮和糖化，生产周期短，能耗低，操作简便，产品稳定性高。 

2、有效地解决了生产木薯渣酒精的能耗高，污染严重的问题，提高了木薯渣的经济效益，减少了排污量，而且，这是一种可再生的能源，符合国家的政策。 

3、本发明的方法2007年7月15日～2007年8月15日在广西明阳生化科技股份有限公司的酒精车间试产，并获得成功，只需要新增立筛一台，压滤机一台，抽泵两台，管道及相应的阀门，蒸煮、糖化生产线各一条，就可以大大提高产量。 

4、有效地解决了生产木薯渣酒精的能耗高，污染严重的问题，提高了木薯渣的经济效益，降低了排污量。 

具体实施方式

实施例1 

首先，要将木薯渣与木薯干片分开蒸煮。 

木薯渣经立筛筛分后，每1kg木薯渣加入黄浆水2-5升，然后由往复泵输送进入板式换热器，与蒸煮出料进行热交换，温度升到90-110℃时进行液化，再进入蒸煮罐进行蒸煮，蒸煮时温度控制在90～95℃、时间在30～60分钟的范围内，蒸煮料呈淡黄色为最佳。物料从蒸煮罐出来后，进入1#糖化罐，在1#糖化罐内冷却到55-62℃，加入糖化酶进行糖化30分钟，加入耐高温a-淀粉酶，酶添加量为5-15 U/g，时间30-60分钟，然后进入渣水分离设备，除去固渣，清液(木薯渣糖化滤液)进入贮存罐备用。 

木薯干片用干打粉碎机粉碎，原料细度要求在1.8mm以下为宜，然后进人调浆罐中，加入由上述的木薯渣糖化后的分离清液进行拌料，控制料水比1∶2.5-3，加入耐高温a-淀粉酶，酶添加量为8U/g，时间30-60分钟，经泵输送进入换热器，与蒸煮罐出料进行热交换，温度升到90-110℃时进行液化，再进入蒸煮罐。蒸煮温度控制在90-95℃，料液在糊化过程中不得少于30分钟(可按实际生产情况作出适当延长，以保证醪液的成熟度)。蒸煮醪液呈淡黄色为最佳。 

蒸煮醪液经汽液分离后，进入1#糖化罐，并在1#糖化罐将温度降到62℃，加入糖化酶，在糖化锅中62℃糖化30～60分钟，经换热器冷却至30～32℃，进入发酵罐中，其酵母采用酵母载体或活性干酵母，主发酵温度可控制在32～34℃下发酵约60小时后，成熟的发酵醪送往蒸馏工序蒸馏，排出的糟液经固液分离后，其固形物可作为饲料或肥料，糟水进行处 理中和后打入贮存罐中，以再次利用。 

实施例2 

生木薯经粉碎机粉碎后将进行过筛，木薯浆液进人调浆罐中，粉碎粒度在1.8mm以下为宜，  同时在调浆罐中加入木薯渣经糖化后的分离滤液拌料，控制料水比1∶2.5-3，加入耐高温a一淀粉酶，酶添加量为12U/g，时间30-60分钟，经泵输送进入换热器，与蒸煮罐出料进行热交换，温度升到90-110℃进行液化，再进入蒸煮锅。糊化温度控制在90～95℃，料液在糊化过程中不得少于60分钟(可按实际生产情况作出适当延长，以保证醪液的成熟度)。蒸煮醪液呈淡黄色为佳，蒸煮醪液经汽液分离后，进入糖化罐中，在糖化锅中62℃糖化30分钟，冷却至32～30℃，进入发酵罐中，酵母采用酵母载体，主发酵温度控制在32～34℃下发酵约50-70h后，酒份达到8.5％以上，成熟的发酵醪送往蒸馏工序蒸馏，排出的糟液经固液分离后，其固形物可作为饲料或肥料，糟水进行处理打入贮存罐中，再次利用。 

实施例3 

木薯渣经立筛分离后，由淀粉车间抽送到酒精车间的贮存池中，加入淀粉生产中产生的废水-黄浆水，每1kg木薯渣加入黄浆水2-5升，用泵抽入调浆罐中，粉碎粒度在1.8m以下为宜，加入耐高温a-淀粉酶，酶添加量为15U/g，时间30-60分钟，经泵输送进入换热器，与蒸煮罐出料进行热交换，温度升到90-110℃进行液化，再进入蒸煮锅。蒸煮时温度控制在90～95℃，料液在糊化过程中不得少于60分钟(可按实际生产情况作出适当延长，以保证醪液的成熟度)。蒸煮醪液呈淡黄色或浅褐色为最佳，蒸煮醪液经汽液分离后，进入糖化罐中，并在糖化锅中降温到58-60℃时加入糖化酶进行糖化，糖化时间40分钟，经泵输送进入立筛，除去固渣，固渣压干水份，压干的固渣送去做肥料或饲料，清液进入贮存池中，由抽泵输送到调浆罐中，用于调节生木薯或干片的浆液浓度。 

实施例4 

木薯干片经干打粉碎机粉碎后将进行过筛，干片浆液进人调浆罐中，粉碎粒度在1.8mm以下为宜，同时在调浆罐中加入木薯渣经糖化后的分离清液拌料，控制料水比1∶2.5-3，加入耐高温a-淀粉酶，酶添加量为6U/g，时间30-60分钟，经泵输送进入换热器，与蒸煮罐出料进行热交换，温度升到90-110℃进行液化，再进入蒸煮锅。糊化温度控制在90～95℃，料液在糊化过程中不得少于60分钟(可按实际生产情况作出适当延长，以保证醪液的成熟度)。蒸煮醪液呈淡黄色为佳，蒸煮醪液经汽液分离后，进入糖化罐中，在糖化锅中60-65℃糖化50分钟，冷却至32～30℃，进入发酵罐中，酵母采用酵母载体，主发酵温度控制在32～34℃下发酵约50-70h后，酒份达到8.5％以上，成熟的发酵醪送往蒸馏工序蒸馏，排出的糟液经固液分离后，其固形物可作为饲料或肥料，糟水进行处理打人贮存罐中，再次利用。 

数据对比： 

从以上的数据对比，可以肯定，技改取得了成功，各项指标都得到了明显的改善，经济效益明显提高。 

年产10000t酒精厂，由于采用低温蒸煮，浓醪发酵，年节约：26.2万元+40万元-66.2万元，使用低温蒸煮工艺使原料的出酒率提高了0.5％，以此计算，年产10000t酒精以同样的原料，可多产酒精145t，价值：145t×2800元/t(酒精价)＝40.6万元总计：66.2万元+40.6万元-106.8万元，更为重要的是，采用此工艺后，吨酒精的木薯干片消耗为2.2吨，比常规的工艺消耗减少了0.5吨的木薯干片原料。 

Claims (2)

1.一种利用木薯渣的酒精生产方法，其特征在于：将木薯渣与生木薯或木薯干片分开，分别进行蒸煮和糖化，木薯渣经糖化后进行渣水分离，固渣直接作为饲料或肥料，分离的木薯渣糖化滤液用作生木薯或木薯干片的调浆用液；

生木薯或木薯干片的蒸煮和糖化工艺是：原料经粉碎后加入木薯渣糖化滤液，每公斤固体淀粉加入液体2-4公斤，并加入耐高温α-淀粉酶，搅拌，90-110℃液化后进入蒸煮罐，蒸煮时间40-60分钟，温度90～95℃，之后进入糖化罐，降温到55-65℃时加入糖化酶，用量为100-150单位/克原料，糖化时间20-60分钟，经换热器降温到30-35℃，进入发酵罐发酵，时间50-70小时，酒份达到8.5％以上，送进蒸馏车间按常规方法蒸馏。

2.根据权利要求1所述的利用木薯渣的酒精生产方法，其特征在于：木薯渣的蒸煮和糖化工艺是，木薯渣经筛分，细度为1.8mm以下，送到酒精车间的贮存池中，加入淀粉生产中产生的废水-黄浆水，每1kg木薯渣加入黄浆水2-5升，放入调浆罐中，加入耐高温α-淀粉酶，酶添加量为5-15U/g，进入换热器，与蒸煮罐出料进行热交换，温度升到90-110℃时进行液化，再进入蒸煮罐，蒸煮时温度控制在90～95℃，蒸煮醪液呈淡黄色或浅褐色为最佳，蒸煮醪液经汽液分离后，进入糖化罐中，并在糖化锅中降温到55-65℃时加入糖化酶进行糖化，用量为100-150单位/克原料，糖化时间20-60分钟，除去固渣，固渣压干水份，压干的固渣送去做肥料或饲料，木薯渣糖化滤液进入贮存池中，由泵输送到生木薯或干片生产线的调浆罐中，用于调节生木薯或干片的浆液浓度。