CN101948877A - 果蔬废弃物制作生物酒精技术方法 - Google Patents
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Abstract
果蔬废弃物开发生物酒精技术，残次果蔬、腐烂果蔬、加工边脚料等果蔬废弃物加工生产生物燃料酒精、食用酒精，减少环境污染、提高果蔬加工副产品、废弃物的附加值，制作新型生物能源，实现果蔬加工企业节能减排目的。以大型果蔬汁加工企业为例，日产生果蔬废弃物200-300吨，按含总糖量9％～12％计，可生产酒精7～18吨/天，关键技术工艺：除杂、破碎、直接蒸汽灭菌、冷却、添加复合酶、接种发酵剂、阶段控温气提发酵和蒸馏制备酒精等工艺过程。初始期采用直接蒸汽灭菌消除、中后期反向利用粗馏余液调控杂菌的干扰同时增加发酵液中的营养成分，阶段控温气提发酵提高了原料利用率、缩短了发酵时间同时降低了蒸馏的能耗，降低了生产过程中的能耗，实现高效酒精生产。
Description
技术领域
本发明属于生物燃料制作方法，特别涉及一种果蔬废弃物制作生物酒精技术方法。
背景技术
目前利用生物质制作生物燃料酒精很多，大多采用正常的植物叶、茎、根或果实。还没有利用水果皮核和挑选蔬菜撂下的废弃物制作生物燃料酒精的报道。水果皮核和挑选蔬菜撂下的废弃物在日常生活垃圾中占有很大比例，制作利用这些水果皮核和挑选蔬菜撂下的废弃物，即环保节能减排。
发明内容
本发明目的是提供一种利用残次果蔬、腐烂果蔬、加工边脚料等果蔬废弃物制作生物酒精技术方法，减少环境污染、提高果蔬加工副产品、废弃物的附加值，制作新型生物能源，实现果蔬加工企业节能减排目的。
本发明的技术方案是：
一种果蔬废弃物制作生物酒精技术方法，其特征在于：(1)果蔬废弃物原料除杂和破碎：残次苹果原料包括残次果蔬、腐烂果蔬、加工边脚料等，除去树枝、沙石等杂物后，采用粉碎机破碎；(2)直接蒸汽灭菌：在浆液中直接通入高温高压水蒸汽，使其温度达到90～100℃，保持5～10min；(3)冷却及添加复合酶：灭菌结束后，料液温度较高，应先进行冷却；料液温度降至40～50℃时，按100～150u/kg原料的比例添加复合酶进行液化糖化，间歇搅拌20min；(4)接种发酵剂：为满足发酵的pH值环境，抑制杂菌生长，添加呈酸性粗馏余液，再用2mol/L硫酸溶液调整料液pH值至3.6～4.0；料液温度降为28～30℃时，接种发酵剂；(5)阶段控温气提发酵：第一阶段，前发酵期，主要是菌体生长，温度控制在17～30℃，通入80％CO2与20％H2混合气体，通气速率为40～603/(m3料液·h)，时间为6～8h；第二阶段，主发酵期，产酒精的关键时期，温度控制在33～35℃，通入100％CO2气体，通气速率为60～1003/(m3料液·h)，时间为25～30h；第三阶段，后发酵期，需要降低环境因素抑制，温度控制在31～33℃，通入100％CO2气体，通气速率为100～1503/(m3料液·h)，时间为10～14h；(6)过滤：过滤除去发酵液中的废渣；(7)蒸馏制备酒精：通过蒸馏发酵醪液得到酒精。
在(3)步中复合酶在加入之前要用水稀释4～7倍，复合酶由淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等酶中的一种或几种组成。
在(4)步中发酵剂为安琪活性干酵母、酒精酵母、粟酒酒精酵母中的两种或几种；发酵剂如用活性干酵母，用量为0.1～0.2g/kg，如用常规酵母，接种量为2％～5％(体积比)。
在(5)步中气提气体从发酵容器的底部和侧壁均匀通入，在气液分离器中进行气体和液体分离，得到的气体进入发酵罐中循环使用，得到的液体直接进入蒸馏程序中的精馏步骤。
在(6)步中过滤只需除去发酵中如未水解的纤维素等较粗的废渣，保留如酵母菌等教较细的物质。
在(7)步中蒸馏按两步进行，第一步粗馏，第二步精馏；粗馏至蒸馏液中乙醇含量小于1％(v/v)，馏分进入精馏步骤；第二步精馏的原料包括粗馏馏分和发酵时气液分离得到的液体。
本发明效果是：
制作出了果蔬废弃物制作生物酒精技术方法；残次果蔬、腐烂果蔬、加工边脚料等果蔬废弃物加工生产生物燃料酒精、食用酒精，减少环境污染、提高果蔬加工副产品、废弃物的附加值，制作新型生物能源，实现了果蔬加工企业节能减排目的。以大型果蔬汁加工企业为例，日产生果蔬废弃物150-300吨，按含总糖量9％～12％计，可生产酒精7～18吨/天，关键技术工艺：除杂、破碎、直接蒸汽灭菌、冷却、添加复合酶、接种发酵剂、阶段控温气提发酵和蒸馏制备酒精等工艺过程。此技术充分利用了现在作为废物处理的果蔬废弃物开拓了燃料酒精生产的原料和途径；采用直接蒸汽灭菌消除生产过程中杂菌的干扰，此方式灭菌效果好、时间短、所耗能量较少；添加复合酶水解料液，可以提高原料利用率，增加酒精产率；采用混合发酵剂，满足不同阶段原料的充分利用；添加粗馏余液，其本身呈酸性，可以减少调整pH值的硫酸用量，其中低浓度的乙醇也对发酵中杂菌有一定抑制作用，其中含有少量的残糖和大量酵母菌生长所需营养物质，不必另外添加发酵营养物质特别是氮源，还解决了大部分发酵废液；阶段控温气提发酵可以减少乙醇对酵母的抑制，提高发酵液中糖的利用率，因此提高了原料的利用率，同时也能缩短发酵时间；阶段控温按照酵母菌生长曲线设定温度，可以提高酵母的发酵能量，缩短发酵时间；气提发酵在密闭的环境中进行，可以回收发酵过程中产生的CO2，增加经济效益，气提气体可以带出发酵液中的乙醇，分离得到的液体直接进入精馏阶段，减少了蒸馏的能耗；蒸馏中的粗馏只需进行到蒸馏液中乙醇含量至1％，也减少了蒸馏的能耗，实现了高效酒精生产。
附图说明
图1是果蔬废弃物制作生物酒精技术方法流程图
具体实施方式
参照图1所示的一种果蔬废弃物制作生物酒精技术方法：
(1)果蔬废弃物原料除杂和破碎：残次苹果原料包括残次果蔬、腐烂果蔬、加工边脚料等，除去树枝、沙石等杂物后，采用粉碎机破碎；
(2)直接蒸汽灭菌：在浆液中直接通入高温高压水蒸汽，使其温度达到90～100℃，保持5～10min；
(3)冷却及添加复合酶：灭菌结束后，料液温度较高，应先进行冷却；料液温度降至40～50℃时，按100～150u/kg原料的比例添加复合酶进行液化糖化，间歇搅拌20min；
(4)接种发酵剂：为满足发酵的pH值环境，抑制杂菌生长，添加呈酸性粗馏余液，再用2mol/L硫酸溶液调整料液pH值至3.6～4.0；料液温度降为28～30℃时，接种发酵剂；
(5)阶段控温气提发酵：第一阶段，前发酵期，主要是菌体生长，温度控制在17～30℃，通入80％CO2与20％H2混合气体，通气速率为40～603/(m3料液·h)，时间为6～8h；第二阶段，主发酵期，产酒精的关键时期，温度控制在33～35℃，通入100％CO2气体，通气速率为60～1003/(m3料液·h)，时间为25～30h；第三阶段，后发酵期，需要降低环境因素抑制，温度控制在31～33℃，通入100％CO2气体，通气速率为100～1503/(m3料液·h)，时间为10～14h；
(6)过滤：过滤除去发酵液中的废渣
(7)蒸馏制备酒精：通过蒸馏发酵醪液得到酒精。
在(3)步中复合酶在加入之前要用水稀释4～7倍，复合酶由淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等酶中的一种或几种组成。
在(4)步中发酵剂为安琪活性干酵母、酒精酵母、粟酒酒精酵母中的两种或几种；发酵剂如用活性干酵母，用量为0.1～0.2g/kg，如用常规酵母，接种量为2％～5％(体积比)。
在(5)步中气提气体从发酵容器的底部和侧壁均匀通入，在气液分离器中进行气体和液体分离，得到的气体进入发酵罐中循环使用，得到的液体直接进入蒸馏程序中的精馏步骤。
在(6)步中过滤只需除去发酵中如未水解的纤维素等较粗的废渣，保留如酵母菌等教较细的物质。
在(7)步中蒸馏按两步进行，第一步粗馏，第二步精馏；粗馏至蒸馏液中乙醇含量小于1％(v/v)，馏分进入精馏步骤；第二步精馏的原料包括粗馏馏分和发酵时气液分离得到的液体。
Claims (6)
1.一种果蔬废弃物制作生物酒精技术方法，其特征在于：(1)果蔬废弃物原料除杂和破碎：残次苹果原料包括残次果蔬、腐烂果蔬、加工边脚料等，除去树枝、沙石等杂物后，采用粉碎机破碎；(2)直接蒸汽灭菌：在浆液中直接通入高温高压水蒸汽，使其温度达到90～100℃，保持5～10min；(3)冷却及添加复合酶：料液温度降至40～50℃时，按100～150u/kg原料的比例添加复合酶进行糖化，间歇搅拌20min；(4)接种发酵剂：添加粗馏余液，再用2mol/L硫酸溶液调整料液pH值至3.6～4.0；料液温度降为28～30℃时，接种发酵剂；(5)阶段控温气提发酵：第一阶段，温度控制在17～30℃，通入80％CO2与20％H2混合气体，通气速率为40～603/(m3料液·h)，时间为6～8h；第二阶段，温度控制在33～35℃，通入100％CO2气体，通气速率为60～1003/(m3料液·h)，时间为25～30h；第三阶段，温度控制在31～33℃，通入100％CO2气体，通气速率为100～1503/(m3料液·h)，时间为10～14h；(6)过滤：过滤除去发酵液中的废渣；(7)蒸馏制备酒精：通过蒸馏发酵醪液得到酒精。
2.根据权利要求1所述的果蔬废弃物制作生物酒精技术方法，其特征在于：添加复合酶过程中，复合酶在加入之前要用水稀释4～7倍，复合酶由淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等酶中的一种或几种组成。
3.根据权利要求1所述的果蔬废弃物制作生物酒精技术方法，其特征在于：接种发酵剂过程中，发酵剂为安琪活性干酵母、酒精酵母、粟酒酒精酵母中的一种或几种；发酵剂如用活性干酵母，用量为0.1～0.2g/kg，如用常规酵母，接种量为2％～5％(体积比)。
4.根据权利要求1所述的果蔬废弃物制作生物酒精技术方法，其特征在于：阶段控温气提发酵过程中，气提气体从发酵容器的底部和侧壁均匀通入，在气液分离器中进行气体和液体分离，得到的气体进入发酵罐中循环使用，得到的液体直接进入蒸馏程序中的精馏步骤。
5.根据权利要求1所述的果蔬废弃物制作生物酒精技术方法，其特征在市于：过滤过程中，过滤只需除去发酵中如未水解的纤维素等较粗的废渣，保留如酵母菌等教较细的物质。
6.根据权利要求1所述的果蔬废弃物制作生物酒精技术方法，其特征在于：蒸馏过程中，蒸馏按两步进行，第一步粗馏，第二步精馏；粗馏至蒸馏液中乙醇含量小于1％(v/v)，馏分进入精馏步骤；第二步精馏的原料包括粗馏馏分和发酵时气液分离得到的液体。
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| CN106616226A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-05-10 | 吴迪 | 一种水果去涩剂的制备方法 |
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