CN101906442B - 一种利用工业废糖水生产酒精的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用工业废糖水生产酒精的方法，所述的方法有废糖水的处理步骤，将糖液贮罐内的废糖水加热至38～42℃，以降低糖液粘度，加温后的废糖水自糖液贮罐流出，经列管式换热器加热至52～58℃，经错板式稀释器用低浓度的废糖水稀释至外观糖度为30～32°Be′，再用板框式压滤机过滤掉废糖水中的固体杂质，将过滤后的废糖水加热至80～86℃并暂贮，暂贮1.5小时后，经列管式换热器冷却至38～47℃；还有酒母扩大培养、糖液的发酵、酒精蒸馏步骤。这种生产酒精的方法，与其它生产酒精方法相比，工艺简单，大幅降低了生产成本。且充分利用了废糖水这一资源，减轻废糖水造成的环境污染。

Description

一种利用工业废糖水生产酒精的方法

技术领域

本发明提供了一种酒精的生产方法，尤其是一种利用工业废糖水生产酒精的方法。

背景技术

目前，发酵法生产酒精时主要采用玉米等淀粉质原料。这会耗用宝贵的粮食资源，且生产工艺复杂，生产成本高。因此，各酒精生产企业以及各科研机构纷纷寻找廉价的酒精生产原料，但由于各种条件的制约，技术研发和生产应用均进展不大。如纤维素原料生产酒精虽解决了生产原料短缺问题，但生产成本较高，污染较严重，经济效益较低。在非粮作物甜高粱生产酒精工艺中，原料贮存、榨汁等环节难以解决；利用生产木糖醇产生的废料生产酒精方法中，原料来源较少，难于满足生产。

目前的各果脯生产厂家如枣脯生产厂家，生产过程中产生的各类废弃糖液，基本上是自然排放。这既造成了资源的浪费，也引发了环境污染等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用工业废糖水生产酒精的方法，以充分利用资源，减轻废糖水造成的环境污染。

本发明是这样实现的，一种利用工业废糖水生产酒精的方法，所述的方法是，

a，废糖水的处理：

将糖液贮罐内的废糖水加热至38～42℃，以降低糖液粘度，加温后的废糖水自糖液贮罐流出，经列管式换热器加热至52～58℃，经错板式稀释器用低浓度的废糖水稀释至外观糖度为30～32°Be′，再用板框式压滤机过滤掉废糖水中的固体杂质，将过滤后的废糖水加热至80～86℃并暂贮，暂贮1.5小时后，经列管式换热器冷却至38～47℃；

b，酒母扩大培养：

将经过a步骤处理的废糖水用低外观糖度的废糖水稀释至外观糖度为14～16°Be′，再引入酒母罐，加入废糖水重量的0.9～1.1‰的磷酸，用硫酸调整废糖水的pH值至3.0～3.4，加入废糖水重量的0.9～1.1‰的尿素，自然降温至38～40℃后接种酿酒酵母，进行酒母扩大培养，培养时间为11～13小时，获得酒母醪液；

c、糖液的发酵：

在经过a步骤处理的废糖水中加水稀释至外观糖度为23～24°Be′，并加入废糖水重量的0.9～1.1‰的磷酸，用硫酸调整废糖水的pH值至4.2～4.6，加入废糖水重量的0.9～1.1‰的尿素，送入第一发酵罐内，并加入b步骤获得的酒母醪液与第一发酵罐内的废糖水混合，酒母醪液的用量为第一发酵罐内的废糖水重量的3～5％，混合后开始发酵，发酵醪液自第一发酵罐依次进入后面的多个发酵罐内进行发酵，发酵时间38～42小时后，获得成熟的发酵醪液；

d、酒精蒸馏：

将c步骤获得的成熟的发酵醪液经预热器加热后，从粗馏塔顶部进入，经粗馏塔塔底通入蒸汽，控制粗馏塔底温度为105～106℃，塔顶温度为95～96℃，粗酒精蒸气从粗馏塔顶部进入精馏塔，精馏塔底温为104～105℃、中温为84～85℃、顶温为74～75℃，进行精馏，精馏塔顶馏出的精酒精蒸汽，冷却后获得酒精。

这种生产酒精的方法，与其它生产酒精方法相比，工艺简单，大幅降低了生产成本。充分利用了废糖水这一资源，减轻废糖水造成的环境污染。

附图说明

图1是本发明中的部分生产装置的示意图。

具体实施方式

下面进一步说明本发明。

所述的酿酒酵母采用高活性酿酒酵母。在废糖水产生、储运过程中，携带许多的微生物杂菌，有时含微生物杂菌达100～800万个/克。以乳酸菌为代表的杂菌适应在pH值4.5以上生长，在pH值≤4.2以下已停止生长。因此，要选择适应pH值为3.5～3.7的酵母菌株，来抑制杂菌生长。

这种生产酒精的方法可采用连续生产方法。连续生产时，废糖水的处理、酒母扩大培养、糖液的发酵以及酒精蒸馏连续进行。废糖水经液位调节器等装置维持恒压流出，根据废糖水的流量，经流量计，进行磷酸、硫酸、尿素等的添加。

在酒精蒸馏步骤中，将c步骤获得的成熟的发酵醪液经预热器加热时，可预热到85-95℃。但这一温度要求并不严格，温度低时，经粗馏塔塔底通入的蒸汽可多一些。

废糖水发酵醪液的最大特点是泡沫多、灰份含量大。为了适应这一特点，粗馏塔顶的空塔层高度设计为3-3.5米，并且发酵醪液在入粗馏塔之前，先进入杂质分离器，将大量的二氧化碳、醛类物质等杂质被分离出去。经杂质冷却器冷却后，二氧化碳和醛类物质等杂质经排醛管排出。

废糖水共分浸渍糖水、煮制糖水、涮糖水、洗糖水、糖化水等五类。

这种生产方法还可包括CO₂回收步骤。在这一步骤中，将发酵过程产生的二氧化碳和泡沫，引入捕沫器内消除泡沫，积聚沫液，收集得到的沫液用泵送回发酵罐再行发酵。CO₂气体再导入CO₂洗涤器内，用水洗出其中夹带的酒精，CO₂洗液送去蒸馏，CO₂气体送入气柜。从气柜出来的CO₂气体在净化塔净化，经压缩机压缩、在吸附塔进行吸附净化，然后经干燥器干燥后进入冷却系统冷却，得到高纯度液体CO₂进入储存罐。

在糖液的发酵步骤中，采取了多级连续发酵工艺。该工艺的特点是，把前两个发酵罐作为主体罐，在酒母醪液与废糖水连续流加的条件下，酒精酵母处在对数生长期，保持旺盛的生命活动能力，发酵一开始便进入主发酵期，发酵时间可以大大缩短。另外，影响发酵的一些重要因素，如废糖水浓度、pH值、温度、酵母数量和酒精浓度等，它们在各个发酵罐内虽不完全相同，但能保持相对稳定，因而可以避免间歇发酵过程中代谢产物反馈抑制作用，酒精浓度增加，致使酒精酵母出现过早衰亡的现象，使酵母连续发酵作用得到充分发挥。因此，发酵率可以相应提高。多级连续发酵节省了了非生产时间，所以设备利用率相应提高。连续发酵时，发酵罐可有10个。

图1公开了一种利用工业废糖水生产酒精的装置，这种装置可以完成废糖水的处理、酒母扩大培养、糖液的发酵步骤。在该装置上有糖蜜贮罐22，糖蜜贮罐的出口与列管式换热器1的进口相连，列管式换热器的出口与错板式稀释器2的进口相连，错板式稀释器的出口与板框式压滤机5的进口相连，板框式压滤机的出口与加热器7的进口相连，加热器的出口经往复泵6与高位箱4的进口相连，加热器的底部连通有蒸汽进管8，高位箱的出口与穿过列管式换热器的稀糖水进管21相连，稀糖水进管穿过糖蜜贮箱后与稀糖水出管19相连通，稀糖水出管与酒母罐15的进口相连，并穿过螺旋板冷凝器14与发酵罐9的进口相连，发酵罐还与进水管10、酸化罐13相连，发酵罐的出口与缓冲池11的进口相连，缓冲池的出口与另一往复泵12的进口相连，稀糖水出管19上还连接有汽液分离器16，稀糖贮罐20的一个出口经管路3与错板式稀释器的上部进口相连，另一出口与另一加热器18的进口相连，另一加热器的出口与酒母罐的进口相连，另一加热器的底部连通有另一蒸汽进管17。

使用时，将外观糖度较高的废糖水存放在糖蜜贮罐内，将外观糖度较低的废糖水存放在稀糖贮罐内。利用加热后的废糖液将糖蜜贮罐中的废糖液加热，以降低其粘度。外观糖度较高的废糖水自糖蜜贮罐流出，经过列管式换热器被进一步加热。加热后进入错板式稀释器，被来自稀糖贮罐的废糖水稀释，稀释后的废糖水进入板框式压滤机，除去其中的固体杂质。除去固体杂质的废糖水送入加热器7内，被蒸汽加热后，经往复泵6送到高位箱暂贮。暂贮时间1.5小时后，经稀糖水进管进入列管式换热器、糖蜜贮罐，在列管式换热器内与糖蜜贮罐流出的废糖水进行换热，并与糖蜜贮罐内的废糖水换热后得到冷却，冷却后的废糖水一部分进入酒母罐进行酒母培养，另一部分进入发酵罐。

在酒母罐内，上述冷却后的废糖水被来自稀糖贮罐、并经另一加热器18加热的废糖水稀释，在接种酒精酵母后进行增殖培养，且加入磷酸、硫酸、尿素，以调节废糖水的pH值，以及补充磷源和氮源，培养合格的酒母醪进入发酵罐。酒母醪与进入发酵罐的废糖水一起进行发酵，通过进水管向发酵罐内加水以稀释废糖水，酸化罐内的磷酸、硫酸、尿素随废糖水进入发酵罐，以调节废糖水的pH值，以及补充磷源和氮源。在发酵罐内发酵成熟的成熟发酵醪进入缓冲池暂存，再经另一往复泵的出口，送入蒸馏装置，蒸馏出酒精。

发酵罐可有串联在一起的多个，如10个，酸化罐、进水管10、稀糖水出管19与第一个发酵罐相连，缓冲池与最后一个发酵罐相连。

稀糖水出管19上连接的汽液分离器16起到将废糖水内的蒸汽分离出来的作用。

实施例1

一种利用工业废糖水生产酒精的方法，所述的方法是，

a，废糖水的处理：

将糖液贮罐内的废糖水加热至38℃，以降低糖液粘度，加温后的废糖水自糖液贮罐流出，经列管式换热器加热至58℃，经错板式稀释器用低浓度的废糖水稀释至外观糖度为30°Be′，再用板框式压滤机过滤掉废糖水中的固体杂质，将过滤后的废糖水加热至86℃并暂贮，暂贮1.5小时后，经列管式换热器冷却至38℃；

b，酒母扩大培养：

将经过a步骤处理的废糖水用低外观糖度的废糖水稀释至外观糖度为16°Be′，再引入酒母罐，加入废糖水重量的0.9‰的磷酸，用硫酸调整废糖水的pH值至3.4，加入废糖水重量的0.9‰的尿素，自然降温至40℃后接种酿酒酵母，进行酒母扩大培养，培养时间为11小时，获得酒母醪液；

c、糖液的发酵：

在经过a步骤处理的废糖水中加水稀释至外观糖度为24°Be′，并加入废糖水重量的0.9‰的磷酸，用硫酸调整废糖水的pH值至4.6，加入废糖水重量的0.9‰的尿素，送入第一发酵罐内，并加入b步骤获得的酒母醪液与第一发酵罐内的废糖水混合，酒母醪液的用量为第一发酵罐内的废糖水重量的5％，混合后开始发酵，发酵醪液自第一发酵罐依次进入后面的多个发酵罐内进行发酵，发酵时间38小时后，获得成熟的发酵醪液；

d、酒精蒸馏：

将c步骤获得的成熟的发酵醪液经预热器加热后，从粗馏塔顶部进入，经粗馏塔塔底通入蒸汽，控制粗馏塔底温度为106℃，塔顶温度为95℃，粗酒精蒸气从粗馏塔顶部进入精馏塔，精馏塔底温为105℃、中温为84℃、顶温为75℃，进行精馏，精馏塔顶馏出的精酒精蒸汽，冷却后获得酒精。

实施例2

一种利用工业废糖水生产酒精的方法，其特征在于，所述的方法是，

a，废糖水的处理：

将糖液贮罐内的废糖水加热至42℃，以降低糖液粘度，加温后的废糖水自糖液贮罐流出，经列管式换热器加热至52℃，经错板式稀释器用低浓度的废糖水稀释至外观糖度为32°Be′，再用板框式压滤机过滤掉废糖水中的固体杂质，将过滤后的废糖水加热至80℃并暂贮，暂贮1.5小时后，经列管式换热器冷却至47℃；

b，酒母扩大培养：

将经过a步骤处理的废糖水用低外观糖度的废糖水稀释至外观糖度为16°Be′再引入酒母罐，加入废糖水重量的1.1‰的磷酸，用硫酸调整废糖水的pH值至3.0，加入废糖水重量的1.1‰的尿素，自然降温至38℃后接种酿酒酵母，进行酒母扩大培养，培养时间为13小时，获得酒母醪液；

c、糖液的发酵：

在经过a步骤处理的废糖水中加水稀释至外观糖度为23°Be′，并加入废糖水重量的1.1‰的磷酸，用硫酸调整废糖水的pH值至4.2，加入废糖水重量的1.1‰的尿素，送入第一发酵罐内，并加入b步骤获得的酒母醪液与第一发酵罐内的废糖水混合，酒母醪液的用量为第一发酵罐内的废糖水重量的3％，混合后开始发酵，发酵醪液自第一发酵罐依次进入后面的多个发酵罐内进行发酵，发酵时间42小时后，获得成熟的发酵醪液；

d、酒精蒸馏：

将c步骤获得的成熟的发酵醪液经预热器加热后，从粗馏塔顶部进入，经粗馏塔塔底通入蒸汽，控制粗馏塔底温度为105℃，塔顶温度为96℃，粗酒精蒸气从粗馏塔顶部进入精馏塔，精馏塔底温为104℃、中温为85℃、顶温为74℃，进行精馏，精馏塔顶馏出的精酒精蒸汽，冷却后获得酒精。

本发明公开和提出的方法，本领域人员可通过借鉴本文内容，通过适当改变工艺参数、结构设计等环节实现。所有相类似的替换和改动，从而实现本发明技术，对本领域技术人员来说是显而易见的，类似情况都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (1)

1.一种利用工业废糖水生产酒精的方法，其特征在于，所述的方法是，

a，废糖水的处理：

将糖液贮罐内的废糖水加热至38～42℃，以降低糖液粘度，加温后的废糖水自糖液贮罐流出，经列管式换热器加热至52～58℃，经错板式稀释器用低浓度的废糖水稀释至外观糖度为30～32°Be′，再用板框式压滤机过滤掉废糖水中的固体杂质，将过滤后的废糖水加热至80～86℃并暂贮，暂贮1.5小时后，经列管式换热器冷却至38～47℃；

b，酒母扩大培养：

将经过a步骤处理的废糖水用低外观糖度的废糖水稀释至外观糖度为14～16°Be′，再引入酒母罐，加入废糖水重量的0.9～1.1‰的磷酸，用硫酸调整废糖水的pH值至3.0～3.4，加入废糖水重量的0.9～1.1‰的尿素，自然降温至38～40℃后接种酿酒酵母，进行酒母扩大培养，培养时间为11～13小时，获得酒母醪液；

c、糖液的发酵：

在经过a步骤处理的废糖水中加水稀释至外观糖度为23～24°Be′，并加入废糖水重量的0.9～1.1‰的磷酸，用硫酸调整废糖水的pH值至4.2～4.6，加入废糖水重量的0.9～1.1‰的尿素，送入第一发酵罐内，并加入b步骤获得的酒母醪液与第一发酵罐内的废糖水混合，酒母醪液的用量为第一发酵罐内的废糖水重量的3～5％，混合后开始发酵，发酵醪液自第一发酵罐依次进入后面的多个发酵罐内进行发酵，发酵时间38～42小时后，获得成熟的发酵醪液；

d、酒精蒸馏：

将c步骤获得的成熟的发酵醪液经预热器加热后，从粗馏塔顶部进入， 经粗馏塔塔底通入蒸汽，控制粗馏塔底温度为105～106℃，塔顶温度为95～96℃，粗酒精蒸气从粗馏塔顶部进入精馏塔，精馏塔底温为104～105℃、中温为84～85℃、顶温为74～75℃，进行精馏，精馏塔顶馏出的精酒精蒸汽，冷却后获得酒精。 

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