CN103976136A - 一种沼渣资源化再利用的方法 - Google Patents

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李吕木
卞宝国
徐雅芫
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Abstract

本发明公开了一种沼渣资源化再利用的方法，该方法是针对小麦制备酒精过程中产生的废液经沼气发酵后的沼渣进行废料再利用，步骤包括：将沼渣与小麦麸皮混合，获得固体混合物，在固体混合物中接种地衣芽孢杆菌D-1菌株，混匀发酵后烘干，得到蛋白饲料；本发明的有益效果是：该方法产生的废液废渣少，容易处理，能耗低，对环境污染小，制备得到的蛋白饲料富含小肽，适口性好，实现了沼渣废料的资源化利用，适合工业化生产。

Description

一种沼渣资源化再利用的方法
技术领域
本发明涉及的是小麦制备酒精过程中一种废料的处理方法，尤其涉及的是一种酒精生产过程中产生的废液经沼气发酵后产生的沼渣的资源化再利用方法。 
背景技术
一个国家的人均粮食占有量是衡量其畜牧业发展潜力的重要标志，由于我国人均粮食占有量很低，对畜产品的消费需求又处于上升阶段，饲料原料的短缺尤其是蛋白饲料的短缺将长期存在。据统计，2012年，全国蛋白饲料可供应量为0.22亿吨，需求量为0.66亿吨，大量的蛋白质饲料依赖进口。因此积极开发新的饲料资源，特别是具有微生物活性的高品质蛋白饲料，对于弥补市场上蛋白饲料的不足和提高饲料安全性和利用率具有重要的意义。 
目前，酒精制备主要通过生物发酵制备获得，酒精制备的原料主要以淀粉质为主，通过酶的作用产生酒精，其中淀粉质原料主要有玉米、木薯、糖蜜和小麦等。在利用小麦制备酒精的过程中，小麦经过粉碎、水洗、发酵以及蒸馏等过程生产出酒精，同时产生了酒精糟液，酒精糟液经过离心分离，下层沉淀烘干做小麦干酒糟(小麦DDG)，上清液加入絮凝剂絮凝后过滤得浮渣和滤液(即废液)，废液通过沼气池发酵，生产沼气，剩下的固态物质即为沼渣。对于以小麦为原料制备酒精的大型企业来说，若年小麦加工处理量达45万吨，则沼渣的累计年产量能达到2万吨左右，直接将其丢弃不仅造成极大的资源浪费，也势必对环境造成很大危害。如通过治理实现达标排放，无疑会增加企业的经济负担。 
我国是一个蛋白质饲料严重短缺的大国，每年60％以上的蛋白质饲料需从国外进口。因此，将小麦生产酒精产生的废液经沼气发酵后的沼渣进行饲用开发，不仅可以使该产物无害化，免除高昂的治污费用，还可通过对其进行饲用开发实现资源化，为畜牧业发展作出贡献。 
微生物饲料即指利用某些特殊的有益功能微生物与饲料(不含药物)及辅料混合发酵经干燥或制粒等特殊工艺加工而成的含活性益生菌的安全、无污染、无药物残留的优质饲料。微生物发酵生产饲料的方法主要包括液态发酵和固态发酵两种，固态发酵具有液态发酵所不具有的优点，如废液废渣少，容易处理，能耗低，培养基原料多为天然基质或废渣，环境污染小，因此，现在发酵饲料生产大多采用固态发酵的方式。 
发明内容
本发明的目的在于提供了一种沼渣资源化再利用的方法，利用筛选出的一株合适的菌种进行固态发酵处理，将废料沼渣制成蛋白饲料，从而实现沼渣的资源化再利用。 
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤： 
一种沼渣资源化再利用的方法，所述沼渣为小麦制备酒精过程中产生的废液经沼气发酵后产生的沼渣，包括以下步骤： 
(1)将沼渣与小麦麸皮混合，获得固体混合物，所述固体混合物的含水量控制在50％～70％之间； 
(2)在步骤(1)的固体混合物中接种地衣芽孢杆菌D-1菌株，混匀后堆成料堆进行发酵，获得湿料，所述地衣芽孢杆菌D-1菌株，bacillus licheniformis D-1，于2014年4月10日保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC；地址：中国武汉，武汉大学；邮编：430072)，保藏编号为CCTCC NO：M2014122，该地衣芽孢杆菌D-1能够产碱性蛋白酶,碱性蛋白酶作为工业上主要酶添加剂之一,可以水解蛋白产生多肽，同时，地衣芽孢杆菌D-1耐高含水量，符合本发酵所需尽可能耐高含水量的要求； 
(3)将步骤(2)的湿料烘干，得到蛋白饲料，所述蛋白饲料能够供牲畜食用，从而实现沼渣的资源化再利用。 
优选地，所述步骤(1)中，沼渣与小麦麸皮混合的质量比为1～3.5：1，沼渣的含水量过大，会抑制菌株的发酵效率，加入小麦麸皮的目的一方面能够控制沼渣的含水量，另一方面还能够提高物料发酵过程中的透气性，但是小麦麸皮加入量越大，会影响发酵产物的蛋白含量，本发明优选沼渣与小麦麸皮混合的质量比为1～3.5：1，尤其当沼渣与小麦麸皮混合的质量比为3.5：1时，既能有效控制沼渣的含水量，保证地衣芽孢杆菌D-1菌株的发酵条件，又能最大程度减少小麦麸皮的加入，保持发酵产物的蛋白含量，从而保证蛋白饲料的品质。 
优选地，所述步骤(1)中，固体混合物的含水量为70％；沼渣的含水量一般在85％左右，本发酵旨在期望尽可能添加少的辅料，以免降低蛋白饲料的整体蛋白含量以及增加成本，根据菌株的最优发酵条件，选择固体混合物的含水量的质量百分比为50％～70％，尤其当含水量控制在70％时，既能满足菌株的最优发酵条件，又不需要添加过多的辅料，从而提高蛋白饲料整体的蛋白含量并降低了成本。 
优选地，所述步骤(2)中，接种的地衣芽孢杆菌为其液态的二级种子。 
优选地，所述步骤(2)中，发酵的控制条件为：初始发酵温度为25～35℃，自然pH，每12小时翻料一次，发酵48小时。 
优选地，所述步骤(3)中，烘干的温度为40～45℃，将烘干温度控制在40～45℃，在提高烘干效率的同时，能够最大程度地保持蛋白饲料的活性。 
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供了一种沼渣资源化再利用的方法，该方法选择地衣芽孢杆菌D-1菌株为固态发酵菌，将小麦制备酒精过程中产生的废液经沼气发酵后产生的沼渣进行固态发酵，制成蛋白饲料，实现了沼渣废料的资源化利用；同时，该方法 优选沼渣与小麦麸皮混合的质量比为1～3.5：1，尤其当质量比为3.5：1时，既能有效控制沼渣的含水量，保证地衣芽孢杆菌D-1菌株的发酵环境，又能最大程度地减少小麦麸皮的加入，从而保持了蛋白饲料的品质；另外，该方法的沼渣通过发酵被全部转化为蛋白饲料，其处理过程中无废液废渣，能耗低，制备得到的蛋白饲料富含有小肽，适口性好，适合工业化生产。 
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 
实施例1 
1、发酵菌株的培养： 
选择地衣芽孢杆菌D-1菌株为发酵菌株，培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，其配方为：牛肉膏5.0g/L，蛋白胨10.0g/L，NaCl5.0g/L，pH调至7.0。 
取质量分数为0.9％的生理盐水10mL于试管内，经121℃灭菌20分钟后，冷却至30℃，将购买的地衣芽孢杆菌D-1冻干粉末在无菌状态下全部倒入上述生理盐水中，震荡使其溶解，30℃恒温箱中静置活化30分钟，备用； 
量取牛肉膏蛋白胨培养基200mL于500mL三角瓶中，121℃灭菌20分钟后，冷却至30℃，按培养基体积的10％(体积分数)接种上述活化的菌种，30℃下摇床培养24小时，摇床转速为120～130转/分钟，获得一级种子； 
量取牛肉膏蛋白胨培养基200mL于500mL三角瓶中，121℃灭菌20分钟后，冷却至30℃，按培养基体积的10％(体积分数)接种上述一级种子，30℃下摇床培养24小时，摇床转速为120～130转/分钟，获得二级种子； 
2、处理步骤： 
(1)将沼渣与小麦麸皮按照质量比3.5：1进行混合，使整体含水量控制在70％，得到固体混合物； 
(2)在上述步骤(1)的固体混合物中接种地衣芽孢杆菌D-1的二级种子，接种量为每100g固体混合物接种3mL的菌液，混匀后，在垫有无纺布的有孔不锈钢托盘内堆成20×20×20cm的堆料，置于面包箱内，箱门不完全闭合，留1mm间隙，进行好氧发酵，初始发酵温度为35℃，自然pH，每3个小时测一次温度，每12小时翻料通风一次，发酵48小时，获得湿料； 
(3)将上述步骤(2)的湿料置于45℃下烘干至恒重，得到蛋白饲料，所述蛋白饲料的相关指标的质量百分比的测定结果如下表1所示：发酵所得沼渣蛋白饲料与未经发酵的沼渣 相比，小肽含量显著提高，同时饲料气味得到改善。 
表1：蛋白饲料的测定结果 
实施例2 
本实施例的步骤(1)中，沼渣与小麦麸皮混合的质量比为1：1，整体含水量的质量百分比控制在50％；步骤(2)中，初始发酵温度为25℃；步骤(3)中，湿料的烘干温度为40℃，其它步骤同实施例1。 
实施例3 
本实施例的步骤(1)中，沼渣与小麦麸皮混合的质量比为2：1，整体含水量的质量百分比控制在60％左右；步骤(2)中，初始发酵温度为30℃；步骤(3)中，湿料的烘干温度为45℃，其它步骤同实施例1。 

Claims (7)

1.一种沼渣资源化再利用的方法，所述沼渣为小麦制备酒精过程中产生的废液经沼气发酵后产生的沼渣，其特征在于，包括以下步骤： 
(1)将沼渣与小麦麸皮混合，获得固体混合物，所述固体混合物的含水量控制在50％～70％之间； 
(2)在步骤(1)的固体混合物中接种地衣芽孢杆菌D-1菌株，混匀后堆成料堆进行发酵，获得湿料，所述地衣芽孢杆菌D-1菌株，bacillus licheniformis D-1，其生物保藏号为CCTCC NO：M2014122； 
(3)将步骤(2)的湿料烘干，得到蛋白饲料。 
2.根据权利要求1所述的一种沼渣资源化再利用的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，沼渣与小麦麸皮混合的质量比为1.0～3.5：1。 
3.根据权利要求2所述的一种沼渣资源化再利用的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，沼渣与小麦麸皮混合的质量比为3.5：1。 
4.根据权利要求1所述的一种沼渣资源化再利用的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，固体混合物的含水量为70％。 
5.根据权利要求1所述的一种沼渣资源化再利用的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，接种的地衣芽孢杆菌为其液态的二级种子。 
6.根据权利要求1所述的一种沼渣资源化再利用的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，发酵的控制条件为：初始发酵温度为25～35℃，每12小时翻料一次，发酵48小时。 
7.根据权利要求1所述的一种沼渣资源化再利用的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，烘干的温度为40～45℃。 
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