CN109536539A - 乙醇制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种乙醇制备方法，包括以下步骤：步骤a、量取适量的乙醛废水作为制备乙醇的拌料水；步骤b、按照料液比例为1∶(1.6‑3.5)，称取适量的粉碎后的淀粉质原料，并倒入乙醛废水中混合搅拌均匀；步骤c、将混合液顺次进行液化、糖化、发酵及蒸馏处理后制得乙醇。本发明通过乙醛废水制备乙醇，可促进乙醇发酵，并降低乙醇发酵过程中甘油的含量，以及残总糖浓度，从而可提高乙醇产量；另外，通过采用废水作为乙醇发酵的拌料水，能够减少对新鲜水的消耗而节约水资源，同时也可防止废水排放而造成环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及乙醇发酵技术领域，特别涉及一种乙醇制备方法。
背景技术
乙醛作为一种重要的工业原料，其广泛应用于制造乙酸、醋酐、乙酸乙酯及合成树脂等工业领域。现有技术中，通常利用乙醇、乙烯、乙炔或烷烃来制备乙醛，尤其因乙醇便于加工制造，且成本较低，而在工业规模生产乙醛中应用最为广泛。但是，在工业生产中，乙醇制备乙醛时会产生大量废水，每生产一吨乙醛约产生6～8吨废水，其中，废水中主要包括目标产物乙醛、未充分反应的乙醇以及副反应产物乙酸，因废水中包含多种产物，因此导致废水处理工艺复杂，成本较高且也易造成环境污染。
乙醇作为生产乙醛的原料，主要以淀粉质原料经酵母发酵获得，且在具体生产时，每吨乙醇需消耗8～10吨拌料水。根据我国年产约1000万吨乙醇的生产水平计算，每年仅用于生产乙醇就需消耗约8000万吨的水资源。由于乙醛时乙醇的下游产品，乙醇生产企业会利用乙醇联产乙醛及乙酸乙酯等产品，因此，为了综合处理乙醛废水及乙醇生产用水问题，使得如何将乙醇制备乙醛的废水回用于制备乙醇成为亟需解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种乙醇制备方法，以回收利用乙醛废水而防止乙醛废水污染环境，并可提高乙醇产量，节约水资源，同时减少废水排放。。
为达到上述目的，发明的技术方案是这样实现的：
一种乙醇制备方法，包括以下步骤：
步骤a、量取适量的乙醛废水作为制备乙醇的拌料水；
步骤b、按照料液比例为1∶(1.6-3.5)，称取适量的粉碎后的淀粉质原料，并倒入乙醛废水中混合搅拌均匀；
步骤c、将混合液顺次进行液化、糖化、发酵及蒸馏处理后制得乙醇。
进一步的，所述乙醛废水中乙酸的浓度为100-1000mg/L。
进一步的，所述乙醛废水中乙酸的浓度为200-800mg/L。
进一步的，采用蒸馏和/或稀释所述乙醛废水，将所述乙醛废水中乙酸的浓度降低至100-1000mg/L。
进一步的，所述乙醛废水采用水进行稀释。
进一步的，所述乙醛废水为由乙醇制备乙醛产生的废水。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的乙醇制备方法，通过采用乙醛废水制备乙醇，可促进乙醇发酵，并降低乙醇发酵过程中副产物甘油的含量，以及降低残总糖浓度，提高了淀粉质原料的利用率，从而可提高乙醇产量；另外，通过采用废水作为制备乙醇的拌料水，能够减少对新鲜水的消耗而节约水资源，同时也可防止废水排放而造成环境污染。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
本实施例涉及一种乙醇制备方法，该方法主要采用乙醇制备乙醛所产生得到废水作为制备乙醇的拌料水，以提高乙醇的产率，节约水资源，同时减少废水排放。
具体步骤为：首先，需蒸馏和/或稀释废水，以将乙醛废水中的乙酸含量降低至100-1000mg/L；然后，按照料液比为1∶(1.6-3.5)，称取适量粉碎后的淀粉质原料倒入乙醛废水中，并充分搅拌混合均匀；最后，将混合液顺次进行液化、糖化、发酵及蒸馏处理后可制得乙醇。本方法之所以将乙醛废水中的乙酸含量降低至100-1000mg/L是基于如下的试验测得，当乙醛废水中的乙酸含量降低至100-1000mg/L时，相较于采用自来水制备的发酵液中乙醇的含量较高。
具体试验为分别向等体积的自来水和含有不同乙酸浓度的多种由乙醇制备乙醛所产生的废水中，加入等量的相同的淀粉质原料制备发酵液，检测采用自来水和各种乙醛废水制备的发酵液中的乙醇、残总糖和甘油的含量对照表如下：
由上表可知，当乙醛废水中的乙酸浓度为100-1000mg/L时，尤其是乙醛废水中的乙酸浓度为200-800mg/L时，采用乙醛废水制备的发酵液中的乙醇含量相较于采用自来水制备的发酵液中的乙醇含量高，而残总糖及甘油含量较少。
本实施例的乙醇制备方法的具体步骤将在下文实施例二中进行描述。
实施例二
需要说明的是，下文各实施例中所采用的均是同一批次的木薯粉原料。
实例1
以木薯粉为原料，应用本发明提供的一种乙醇制备方法包括以下步骤：
(1)稀释乙醛废水：向乙醛废水中酌情加入适量自来水，以将乙醛废水中的乙酸含量稀释到100mg/L；
(2)配料：量取600mL步骤(1)处理后的乙醛废水，并向乙醛废水中加入200g无腐烂变质的木薯粉，以及30μLα-淀粉酶，搅拌混合均匀；
(3)液化：将步骤(2)配好的原料倒入1000ml烧杯中，加热至88℃，并保持100min后制得液化醪；
(4)糖化：待液化醪降温至30℃时，将液化醪加入糖化锅内，再向糖化锅内加入70μL糖化酶和67.5mg尿素，搅拌混合均匀，在温度为30℃下，糖化30分钟；
(5)发酵：将糖化醪加入发酵罐中，再向发酵罐中加入10％(v/v)的酵母种子液，在温度为30℃条件下，静置培养48h，以制备发酵液。
对比例：
采用600mL自来水，并依次经过步骤(1)～步骤(5)而制备发酵液。
经检测，分别采用自来水和乙醛废水制备的发酵液中的乙醇、残总糖及甘油含量对照表如下：
由此可知，采用乙醛废水制备的发酵液中的乙醇含量相较于采用自来水制备的发酵液中乙醇含量高0.13％，而残总糖浓度相较于采用自来水制备的发酵液中的残总糖浓度低1.31g/L，甘油浓度相较于采用自来水制备的发酵液中的甘油浓度低0.91g/L。
实例2
以木薯粉为原料，应用本发明提供的一种乙醇制备方法包括以下步骤：
(1)蒸馏乙醛废水：乙醛废水采用填料塔蒸馏处理，且塔底温度为105℃，塔顶回流比为2，以将乙醛废水中的乙酸含量稀释到400mg/L；
(2)配料：量取600mL步骤(1)处理后的乙醛废水，并向乙醛废水中加入200g无腐烂变质的木薯粉，以及30μLα-淀粉酶，搅拌混合均匀；
(3)液化：将步骤(2)配好的原料倒入1000ml烧杯中，加热至88℃，并保持100min后制得液化醪；
(4)糖化：待液化醪降温至30℃时，将液化醪加入糖化锅内，再向糖化锅内加入70μL糖化酶和67.5mg尿素，搅拌混合均匀，在温度为30℃下，糖化45分钟；
(5)发酵：将糖化醪加入发酵罐中，再向发酵罐中加入10％(v/v)的酵母种子液，在温度为30℃条件下，静置培养48h，以制备发酵液。
对比例：
采用600mL自来水，并依次经过步骤(1)～步骤(5)而制备发酵液。
经检测，分别采用自来水和乙醛废水制备的发酵液中的乙醇、残总糖及甘油含量对照表如下：
由此可知，采用乙醛废水制备的发酵液中的乙醇含量相较于采用自来水制备的发酵液中乙醇含量高0.41％，而残总糖浓度相较于采用自来水制备的发酵液中的残总糖浓度低3.06g/L，甘油浓度相较于采用自来水制备的发酵液中的甘油浓度低1.67g/L。
实例3
以木薯粉为原料，应用本发明提供的一种乙醇制备方法包括以下步骤：
(1)蒸馏乙醛废水：乙醛废水采用填料塔蒸馏处理，且塔底温度为105℃，塔顶回流比为1，以将乙醛废水中的乙酸含量稀释到1000mg/L；
(2)配料：量取600mL步骤(1)处理后的乙醛废水，并向乙醛废水中加入200g无腐烂变质的木薯粉，以及30μLα-淀粉酶，搅拌混合均匀；
(3)液化：将步骤(2)配好的原料倒入1000ml烧杯中，加热至88℃，并保持100min后制得液化醪；
(4)糖化：待液化醪降温至30℃时，将液化醪加入糖化锅内，再向糖化锅内加入69.5μL糖化酶和70mg尿素，搅拌混合均匀，在温度为30℃下，糖化15分钟；
(5)发酵：将糖化醪加入发酵罐中，再向发酵罐中加入10％(v/v)的酵母种子液，在温度为30℃条件下，静置培养48h，以制备发酵液。
对比例：
采用600mL自来水，并依次经过步骤(1)～步骤(5)而制备发酵液。
经检测，分别采用自来水和乙醛废水制备的发酵液中的乙醇、残总糖及甘油含量对照表如下：
由此可知，采用乙醛废水制备的发酵液中的乙醇含量相较于采用自来水制备的发酵液中乙醇含量高0.07％，而残总糖浓度相较于采用自来水制备的发酵液中的残总糖浓度高0.45g/L，甘油浓度相较于采用自来水制备的发酵液中的甘油浓度低1.97g/L。
综上所述，通过采用蒸馏和/或稀释而将乙酸浓度降低至100-1000mg/L的乙醛废水回用于制备乙醇，相较于采用自来水制备乙醇，能够提高乙醇的产率，而具有较好的使用效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种乙醇制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、量取适量的乙醛废水作为制备乙醇的拌料水；
步骤b、按照料液比例为1∶(1.6-3.5)，称取适量的粉碎后的淀粉质原料，并倒入乙醛废水中混合搅拌均匀；
步骤c、将混合液顺次进行液化、糖化、发酵及蒸馏处理后制得乙醇。
2.根据权利要求1所述的乙醇制备方法，其特征在于：所述乙醛废水中乙酸的浓度为100-1000mg/L。
3.根据权利要求2所述的乙醇制备方法，其特征在于：所述乙醛废水中乙酸的浓度为200-800mg/L。
4.根据权利要求2所述的乙醇制备方法，其特征在于：采用蒸馏和/或稀释所述乙醛废水，将所述乙醛废水中乙酸的浓度降低至100-1000mg/L。
5.根据权利要求4所述的乙醇制备方法，其特征在于：所述乙醛废水采用水进行稀释。
6.根据权利要求1所述的乙醇制备方法，其特征在于：所述乙醛废水为由乙醇制备乙醛产生的废水。
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