專利名稱：秸稈與丁醇或乙醇發(fā)酵廢水混合制備飼料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于飼料生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及秸稈與丁醇或乙醇發(fā)酵廢水混合制備飼料的 方法。
背景技術(shù)：
大量發(fā)酵廢水的排放始終是制約輕工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，特別是近年來隨著可 用作能源產(chǎn)品的丁醇和乙醇的需求量不斷增加，其發(fā)酵廢水的排放給環(huán)境治理帶來了巨大 的壓力，必須尋找低廉高效的方法來治理這些發(fā)酵廢水，降低丁醇和乙醇的綜合生產(chǎn)成本， 避免丁醇和乙醇生產(chǎn)對環(huán)境產(chǎn)生不良的影響。其實(shí)丁醇和乙醇發(fā)酵廢水中含有大量的可利 用的營養(yǎng)物質(zhì)，如菌體等，這些有機(jī)質(zhì)可用作禽畜的飼料。我國養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)展迅速，對飼料的需求量日益加大，年需求量已接近1億 噸，同時(shí)，我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量高，每年超過7億噸，但作為一種非競爭性資源，用作牲畜飼 料的不足10%，開發(fā)利用豐富的秸稈資源生產(chǎn)飼料既有不與人爭糧的優(yōu)點(diǎn)，又能滿足飼料 需求量大的要求，是飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。微生物發(fā)酵秸稈飼料具有成本低、消化率 高、適口性好、秸稈來源廣泛、制作季節(jié)長、保存期長、不爭農(nóng)時(shí)、無毒無害、制作簡便、蛋白 質(zhì)含量高、營養(yǎng)成分豐富的特點(diǎn)，它部分消除了青貯、氨化的不足，改善了秸稈的柔軟性和 適口性，提高了安全性，成為當(dāng)前最具應(yīng)用潛力和發(fā)展前景的秸稈飼料生產(chǎn)技術(shù)。微生物發(fā) 酵秸稈飼料的原理是利用高活性微生物菌劑，其一是利用霉菌分泌多種酶類，同時(shí)將飼料 中纖維物質(zhì)、淀粉及果膠等轉(zhuǎn)化為各種糖類；二是利用酵母和乳酸類細(xì)菌將飼料的某些成 分進(jìn)一步合成營養(yǎng)價(jià)值較高或適口性較好的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、有機(jī)酸、未知 生長因子等。由于秸稈纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組分結(jié)合緊密，難以微生物降解，直接用秸 稈與微生物菌劑發(fā)酵制備飼料，有發(fā)酵周期長，纖維降解率低，蛋白含量低等缺點(diǎn)，因此在 發(fā)酵秸稈飼料時(shí)，必須先將秸稈進(jìn)行預(yù)處理。其中汽爆預(yù)處理和稀酸預(yù)處理方法具有清潔 無污染，效率高能耗低等優(yōu)點(diǎn)，是目前對秸稈等生物質(zhì)預(yù)處理較有效的方法。針對以上問題，本發(fā)明利用汽爆秸稈或秸稈稀酸處理殘?jiān)c秸稈稀酸水解五碳糖 丁醇或乙醇發(fā)酵廢水混合固態(tài)發(fā)酵制備蛋白飼料，以解決秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇 發(fā)酵的廢水排放問題，同時(shí)變廢為寶，滿足我國飼料的大量需求。雖然目前用秸稈制備飼 料的文獻(xiàn)和專利很多如微生物_酶化秸稈飼料制劑及其制造方法，申請?zhí)?97116894. 6 ； 一種生物秸稈飼料的生產(chǎn)方法，申請?zhí)?00510031615. 1 ；但蛋白含量較低，一般只能用作 牛、羊等牧畜飼料。也有用汽爆秸稈發(fā)酵生產(chǎn)飼料的專利如混合固態(tài)發(fā)酵汽爆秸稈制備 蛋白飼料的方法，申請?zhí)?99122346. 2，但沒有使用丁醇或乙醇發(fā)酵廢水作為培養(yǎng)基成分加 以利用，而且本方法使用好氧和厭氧兩步固態(tài)發(fā)酵，使秸稈纖維充分降解，同時(shí)提高蛋白含 量。因此本專利具有明顯的創(chuàng)造性、新穎性和實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是將秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵產(chǎn)生的 廢水實(shí)現(xiàn)資源化利用，同時(shí)為飼料生產(chǎn)提供一種高效清潔的方法。技術(shù)方案本發(fā)明用汽爆秸稈或秸稈稀酸水解殘?jiān)c秸稈稀酸水解五碳糖丁醇 發(fā)酵廢水混合固態(tài)發(fā)酵制備蛋白飼料的方法，包括如下步驟(1)秸稈預(yù)處理蒸汽爆破收集秸稈切割成4-5cm，與秸稈稀酸水解五碳糖丁醇 或乙醇發(fā)酵廢水以1 0.8(w/w)混合，放入汽爆罐，在1.0 1.7MPa壓力下維壓2 IOmin 進(jìn)行蒸汽爆破處理，得到汽爆秸稈；或秸稈經(jīng)0. 3-0. 5%的稀硫酸在秸稈和稀硫酸的重量 比控制在1 5-7，在110-130°C的溫度下水解2-3小時(shí)，然后利用螺旋擠壓機(jī)將水解液中 的固體和液體分開，得到稀酸預(yù)處理秸稈；(2) 丁醇或乙醇發(fā)酵廢液與預(yù)處理后的秸稈混合秸稈預(yù)處理后與一定體積的秸 稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵廢水混和，使水分含量為70% -80% ；(3)固態(tài)發(fā)酵秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵廢液與預(yù)處理秸稈混合物滅 菌后接入斜臥青霉(購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，菌種編號(hào)3. 5762)和白腐菌 (購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，菌種編號(hào)5. 776)，壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵4-6天后， 接入熱帶假絲酵母(購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，菌種編號(hào)2. 1775)和植物乳 桿菌(購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，菌種編號(hào)1. 103)，厭氧發(fā)酵2-3天，干燥后 便得到蛋白飼料。技術(shù)特點(diǎn)本專利的核心是利用秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵廢水與預(yù) 處理后的秸稈混合發(fā)酵制備飼料蛋白，實(shí)現(xiàn)秸稈稀酸水解五碳糖丁醇發(fā)酵廢水和乙醇發(fā)酵 廢水的再利用，解決秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵廢水排放問題；生產(chǎn)的蛋白飼料 適口性好，蛋白含量高，緩解飼料生產(chǎn)對糧食的依賴。


圖1 本發(fā)明的工藝流程圖，1 預(yù)處理秸稈；2 丁醇或乙醇發(fā)酵廢液；3 混合罐； 4 滅菌鍋；5 好氧固態(tài)發(fā)酵；6 厭氧固態(tài)發(fā)酵；7 干燥；8 飼料
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 (1)秸稈蒸汽爆破將收集的玉米秸稈切割成4-5cm，與秸稈稀酸水解五碳糖丁醇發(fā) 酵廢水以1 0.8(w/w)混合，放入汽爆罐，在1.3MPa壓力下維壓5min進(jìn)行蒸汽爆破處理；(2) 丁醇發(fā)酵廢液與汽爆秸稈混合秸稈汽爆處理后與一定體積的秸稈稀酸水解 五碳糖丁醇發(fā)酵蒸餾后的廢水混和，使水分含量為75% ；(3)固態(tài)發(fā)酵秸稈稀酸水解五碳糖丁醇發(fā)酵廢液與汽爆秸稈混合物滅菌后接入 斜臥青霉和白腐菌，接種量分別為4%和3%，壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵4天后，接入熱帶假絲酵母 和植物乳桿菌，接種量分別為3 %和2 %，同時(shí)加入2 %的硫酸銨，厭氧發(fā)酵2天，干燥后便得 到蛋白飼料。所得蛋白飼料蛋白質(zhì)含量為22. 1%，粗纖維降解率為63. 4%。實(shí)施例2:
(1)秸稈稀酸預(yù)處理秸稈經(jīng)0.3%的稀硫酸在秸稈和稀硫酸的重量比控制在 1 6，在115°C的溫度下水解2小時(shí)，然后利用螺旋擠壓機(jī)將水解液中的固體和液體分開， 得到稀酸預(yù)處理秸稈；(2)乙醇發(fā)酵廢液與稀酸預(yù)處理秸稈混合秸稈稀酸預(yù)處理后與一定體積的乙醇 發(fā)酵蒸餾后的廢水混和，使水分含量為70% ；(3)固態(tài)發(fā)酵乙醇發(fā)酵廢液與酸預(yù)處理秸稈稀混合物滅菌后接入斜臥青霉和白 腐菌，接種量分別為5%和3%，壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵4天后，接入熱帶假絲酵母和植物乳桿 菌，接種量分別為2%和3%，同時(shí)加入2%的尿素，厭氧發(fā)酵2天，干燥后便得到蛋白飼料。所得蛋白飼料蛋白質(zhì)含量為22. 8%，粗纖維降解率為64. 3%。實(shí)施例3 (1)秸稈稀酸預(yù)處理秸稈經(jīng)0.5%的稀硫酸在秸稈和稀硫酸的重量比控制在 1 6，在125°C的溫度下水解3小時(shí)，然后利用螺旋擠壓機(jī)將水解液中的固體和液體分開， 得到稀酸預(yù)處理秸稈；(2) 丁醇發(fā)酵廢液與稀酸預(yù)處理秸稈混合秸稈稀酸預(yù)處理后與一定體積的秸稈 稀酸水解五碳糖丁醇發(fā)酵蒸餾后的廢水混和，使水分含量為76% ；(3)固態(tài)發(fā)酵秸稈稀酸水解五碳糖丁醇發(fā)酵廢液與稀酸預(yù)處理過的秸稈混合物 滅菌后接入斜臥青霉和白腐菌，接種量分別為3%和4%，壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵4天后，接入熱 帶假絲酵母和植物乳桿菌，接種量分別為4%和3%，同時(shí)加入2%的硫酸銨，厭氧發(fā)酵3天， 干燥后便得到蛋白飼料。所得蛋白飼料蛋白質(zhì)含量為24. 6%，粗纖維降解率為64. 3%。實(shí)施例4 (1)秸稈蒸汽爆破將收集的水稻秸稈切割成4-5cm，與乙醇發(fā)酵廢水以1 1 (w/ w)混合，放入汽爆罐，在1. 5MPa壓力下維壓6min進(jìn)行蒸汽爆破處理；(2)乙醇發(fā)酵廢液與汽爆秸稈混合秸稈汽爆處理后與一定體積的乙醇發(fā)酵蒸餾 后的廢水混和，使水分含量為74% ；(3)固態(tài)發(fā)酵乙醇發(fā)酵廢液與汽爆秸稈混合物滅菌后接入斜臥青霉和白腐菌， 接種量分別為3%和4%，壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵4天后，接入熱帶假絲酵母和植物乳桿菌，接種 量分別為3%和3%，同時(shí)加入2%的硫酸銨，厭氧發(fā)酵2天，干燥后便得到蛋白飼料。所得蛋白飼料蛋白質(zhì)含量為23. 6%，粗纖維降解率為64. 6%。實(shí)施例5 (1)秸稈稀酸預(yù)處理秸稈經(jīng)0.4%的稀硫酸在秸稈和稀硫酸的重量比控制在 1 7，在120°C的溫度下水解3小時(shí)，然后利用螺旋擠壓機(jī)將水解液中的固體和液體分開， 得到稀酸預(yù)處理秸稈；(2) 丁醇發(fā)酵廢液與稀酸預(yù)處理秸稈混合秸稈稀酸預(yù)處理后與一定體積的秸稈 稀酸水解五碳糖丁醇發(fā)酵蒸餾后的廢水混和，使水分含量為75% ；(3)固態(tài)發(fā)酵秸稈稀酸水解五碳糖丁醇發(fā)酵廢液與稀酸預(yù)處理秸稈混合物滅菌 后接入斜臥青霉和白腐菌，接種量分別為4%和3%，壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵4天后，接入熱帶假 絲酵母和植物乳桿菌，接種量分別為3%和3%，同時(shí)加入2%的尿素，厭氧發(fā)酵2天，干燥后 便得到蛋白飼料。
所得蛋白飼料蛋白質(zhì)含量為22. 1%，粗纖維降解率為63. 8%。實(shí)施例6 (1)秸稈蒸汽爆破將收集的玉米秸稈切割成4-5cm，與秸稈稀酸水解五碳糖丁醇 發(fā)酵廢水以1 0.6(w/w)混合，放入汽爆罐，在1.5MPa壓力下維壓5min進(jìn)行蒸汽爆破處 理；(2) 丁醇發(fā)酵廢液與汽爆秸稈混合秸稈汽爆處理后與一定體積的秸稈稀酸水解 五碳糖丁醇發(fā)酵蒸餾后的廢水混和，使水分含量為78% ；(3)固態(tài)發(fā)酵秸稈稀酸水解五碳糖丁醇發(fā)酵廢液與汽爆秸稈混合物滅菌后接入 斜臥青霉和白腐菌，接種量分別為4%和3%，壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵4天后，接入熱帶假絲酵母 和植物乳桿菌，接種量分別為3 %和2 %，同時(shí)加入2 %的硫酸銨，厭氧發(fā)酵2天，干燥后便得 到蛋白飼料。所得蛋白飼料蛋白質(zhì)含量為23. 3%，粗纖維降解率為63. 4%。
權(quán)利要求
秸稈與丁醇或乙醇發(fā)酵廢水混合制備飼料的方法，包括如下步驟(1)秸稈預(yù)處理蒸汽爆破收集秸稈切割成4 5cm，與秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵廢水以1∶0.8(w/w)混合，放入汽爆罐，在1.0～1.7MPa壓力下維壓2～10min進(jìn)行蒸汽爆破處理，得到汽爆秸稈；或秸稈經(jīng)0.3 0.5％的稀硫酸在秸稈和稀硫酸的重量比控制在1∶5 7，在110 130℃的溫度下水解2 3小時(shí)，然后利用螺旋擠壓機(jī)將水解液中的固體和液體分開，得到稀酸預(yù)處理秸稈；(2)丁醇或乙醇發(fā)酵廢液與預(yù)處理過的秸稈混合秸稈預(yù)處理后與秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵的廢水混和，使水分含量為70％ 80％；(3)固態(tài)發(fā)酵丁醇或乙醇發(fā)酵廢液與經(jīng)過預(yù)處理的秸稈混合物滅菌后接入斜臥青霉和白腐菌，壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵4 6天后，接入熱帶假絲酵母和植物乳桿菌，厭氧發(fā)酵2 3天，干燥后便得到蛋白飼料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟(1)所述的秸稈是玉米秸稈、小麥秸稈 或水稻秸稈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟(1)、(2)、(3)所述的丁醇發(fā)酵廢水為 秸稈稀酸水解五碳糖發(fā)酵丁醇產(chǎn)生的廢水，所述的乙醇發(fā)酵廢水為乙醇發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)生的廢 水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟(2)所述的秸稈預(yù)處理后與丁醇或乙 醇發(fā)酵廢水混和，可同時(shí)補(bǔ)充硫酸銨等氮源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟(3)所述的固態(tài)發(fā)酵包括好氧固態(tài)發(fā) 酵和厭氧固態(tài)發(fā)酵2個(gè)步驟，好氧固態(tài)發(fā)酵主要是降解秸稈纖維，厭氧固態(tài)發(fā)酵主要是菌 體生長，增加飼料蛋白質(zhì)的含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種秸稈與秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵廢水混合固態(tài)發(fā)酵制備蛋白飼料的方法。汽爆處理后的秸稈或經(jīng)稀酸水解后的秸稈與一定體積的秸稈稀酸水解五碳糖丁醇或乙醇發(fā)酵廢水混和，使水分含量為70-80％，滅菌后接入斜臥青霉和白腐菌，好氧固態(tài)發(fā)酵4-6天后，接入熱帶假絲酵母和植物乳桿菌，厭氧發(fā)酵2-3天，干燥便得到蛋白飼料。此方法制備的蛋白飼料產(chǎn)品，蛋白質(zhì)含量為22-27％，粗纖維降解率為63-68％。此發(fā)明不僅能丁醇和乙醇發(fā)酵廢水排放問題，而且將廢水和秸稈轉(zhuǎn)化成蛋白飼料，變廢為寶。
文檔編號(hào)A23K1/14GK101940248SQ200910088099
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者彭小偉, 生曉東, 陳洪章, 馬保華 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所;香港來禾生物科技有限公司