專利名稱：以薯類為主原料的酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以薯類為主原料的酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝，屬于發(fā)酵酒精工 業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景淀粉質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精是酒精生產(chǎn)的主要方法之一。在傳統(tǒng)淀粉質(zhì)原 料發(fā)酵生產(chǎn)酒精工藝中，淀粉質(zhì)原料經(jīng)粉碎、加水調(diào)漿、液化和糖化，然后 接種酒精酵母發(fā)酵(如《酒精工業(yè)手冊(cè)》 一書所介紹，章克昌等編，輕工業(yè)出版社)。傳統(tǒng)發(fā)酵生產(chǎn)工藝平均每噸酒精要排放12 15噸廢醪液，廢醪液 COl高達(dá)40000 50000mg/L以上，不僅造成嚴(yán)重的水資源污染，也造成大 量的資源浪費(fèi)?，F(xiàn)行的酒精生產(chǎn)廢水處理方法主要有濃縮干燥法生產(chǎn)DDGS和先厭氧發(fā) 酵制取沼氣后曝氣好氧處理等。濃縮干燥法生產(chǎn)DDGS存在投資大、運(yùn)行費(fèi)用 高等問(wèn)題。該方法處理后廢水能達(dá)標(biāo)排放，但仍需投入一定的運(yùn)行費(fèi)用，因 此，濃縮干燥法生產(chǎn)DDGS具有良好的社會(huì)效益，而沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。先厭氧發(fā) 酵制取沼氣后曝氣好氧處理的方法存在的主要問(wèn)題一是占地大、投資高，二 是后期曝氣好氧處理只有投入沒(méi)有產(chǎn)出，每噸酒精生產(chǎn)的廢水治理成本高達(dá) 20元左右，三是廢水治理很難徹底，排放的廢水C0D。r仍在500 mg/L左右。 也有采用蒸餾廢液全循環(huán)配料的工藝，但由于酒精發(fā)酵后的蒸餾廢醪液中含 有大量有機(jī)酸，pH值在3.0 4.0之間，配料后淀粉質(zhì)原料液化時(shí)導(dǎo)致液化 酶不能正常發(fā)揮活力(液化酶的最適作用pH值在5. 5 6. 5之間)，導(dǎo)致成本 過(guò)高，且循環(huán)批次有限，仍然有大量高濃度廢水排放，此法在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模 上已不采用。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00610097623.0公開(kāi)了發(fā)明名稱為以薯類為主原料 的酒精環(huán)形生產(chǎn)工藝，已取得良好的效果，但由于糖化時(shí)糖化酶的最適作用 pH值在4.0 4.5之間，因此，液化結(jié)束后，需外加硫酸或鹽酸等無(wú)機(jī)酸調(diào) 整液化液的酸度，使其pH值在4.0 4.5之間，才能加入糖化酶糖化。外加 無(wú)機(jī)酸不僅增加了生產(chǎn)成本，而且，無(wú)機(jī)酸帶入的酸根離子也會(huì)影響后期蒸 餾廢醪液的厭氧發(fā)酵，而蒸餾廢醪液中含有大量有機(jī)酸，部分蒸餾廢液直接
回用作為調(diào)酸用水，可替代外加的無(wú)機(jī)酸，具有更好的經(jīng)濟(jì)效果。本發(fā)明所述的部分蒸餾廢醪液回用與已有專利所述的回用有著本質(zhì)的區(qū) 別，已有專利中，部分或全部蒸餾廢醪液作為工藝用水，回到配料工段，而 本發(fā)明中的部分蒸餾廢醪液回到糖化工段，作為調(diào)酸用水，回用目的與回用 手段均發(fā)生了變化。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種以薯類為主原料的 酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝，其蒸餾廢醪液只需要厭氧發(fā)酵一步處理，大大減少了 占地面積和固定資產(chǎn)投資；厭氧發(fā)酵消化液可循環(huán)利用，能實(shí)現(xiàn)發(fā)酵廢水的 零排放，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用；部分蒸餾廢醪液能回到糖化工段，可作為調(diào) 酸用水，并還可降低酒精生產(chǎn)成本。本發(fā)明的主要解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明以薯類為主原料的酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝采用以下工藝步驟1、 取淀粉與上批厭氧發(fā)酵消化液混合；淀粉與上批厭氧發(fā)酵消化液混合 比為1: 1. 7 3. 0;2、 加入液化酶攪拌均勻后加熱，液化，降溫至58 65'C;3、 在降溫后的液化液內(nèi)加入上批蒸餾廢醪液，蒸餾廢醪液加入量為液化 液的10 30%，以加入蒸餾廢醪液后混合液的pH值在4. 0 4. 5之間為準(zhǔn) 再加入糖化酶糖化，糖化結(jié)束后降溫至25 4(TC，接入擴(kuò)培酒精酵母，恒溫 培養(yǎng)發(fā)酵36 72小時(shí)；4、 發(fā)酵結(jié)束后，經(jīng)蒸餾獲得成品酒精；5、 取蒸餾廢醪液總量的5 25%作為下批糖化調(diào)酸用水，其余廢醪液冷 卻至50 80°C，接入上批次的活性污泥恒溫厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣；6、 厭氧發(fā)酵液再經(jīng)過(guò)固液分離回收活性污泥和消化液，消化液回配料工 序作工藝用水，依次循環(huán)，消化液中pH值升至6.5 7.0，所述的液化酶采用a-淀粉酶；液化酶加入量為6 15U/g淀粉，液化加熱溫度為80 105°C;液化時(shí)間為50 120分鐘；所述的糖化酶采用普通商品糖化酶；糖化酶加入量為80 150U/g淀粉， 糖化溫度為58 65'C;糖化時(shí)間為0 60分鐘；所述的擴(kuò)培酒精酵母接入量為糖化液的8 12%:所述的淀粉質(zhì)原料為紅薯粉或木薯粉等。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明中酸性的蒸餾廢醪液經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵后，廢醪液中的有機(jī)酸等有機(jī)物被降解成沼氣，消化液的pH值上升，保證了消化液的回用配料不會(huì)對(duì)液化、 糖化、發(fā)酵等工序產(chǎn)生影響；蒸餾廢醪液只需要厭氧發(fā)酵一步處理，大大減 少了占地面積和固定資產(chǎn)投資；無(wú)發(fā)酵廢水進(jìn)入運(yùn)行成本高的曝氣好氧處理， 而厭氧發(fā)酵的運(yùn)行成本低，再加上每噸酒精的蒸餾廢醪液能產(chǎn)生350m3 (標(biāo) 態(tài))左右的沼氣(約折合350公斤商品煤)和200公斤的活性污泥(可加工 約300公斤復(fù)合生物質(zhì)有機(jī)肥)，因此，該工藝具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；厭氧發(fā) 酵消化液循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵廢水的零排放，無(wú)發(fā)酵性的廢水排放，且節(jié)約 了大量寶貴的水資源；部分廢醪液直接回用替代傳統(tǒng)工藝中的無(wú)機(jī)酸，不僅 降低了酒精生產(chǎn)成本，也基本消除了 S04—2等無(wú)機(jī)離子對(duì)厭氧發(fā)酵可能產(chǎn)生的 抑制現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實(shí)施例作進(jìn)一步描述-實(shí)施例一本發(fā)明以薯類為主原料的酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝采用以下工藝步驟取紅薯粉100g，加入上批厭氧發(fā)酵消化液200ml，加入耐高溫a -淀粉酶 0.07毫升，攪拌均勻后加熱，95t保溫液化60分鐘；快速降溫到58X:，加 入上批蒸餾廢醪液100ml，混勻后加入糖化酶(普通商品糖化酶)0. 15毫升， 62XM呆溫糖化0.5hr，糖化結(jié)束后降溫至3CTC，接入10%的擴(kuò)培酒精酵母， 恒溫培養(yǎng)發(fā)酵64hr;發(fā)酵結(jié)束，成熟發(fā)酵液體積為343ml，酒精濃度為9. 2% (v/v);經(jīng)蒸餾獲得成品酒精32ml (95.2%v/v)取蒸餾廢醪液310ml。取出 100 ml廢醪液作為下批糖化調(diào)酸用水，其余210ml蒸餾廢醪液冷卻至55'C， 接入上批次的活性污泥21g (10%)，恒溫厭氧發(fā)酵兩星期，蒸餾廢醪液經(jīng)過(guò) 厭氧發(fā)酵，獲得沼氣；沼氣作為燃料供給鍋爐或聯(lián)產(chǎn)熱、電；厭氧發(fā)酵液再 經(jīng)過(guò)固液分離(過(guò)濾)，得到25g活性污泥和消化液200 ml，消化液回作下 一批發(fā)酵配料用水。依次循環(huán)30批次，發(fā)酵正常。厭氧發(fā)酵液經(jīng)過(guò)固液分離 得到的活性污泥，部分返回厭氧發(fā)酵罐，多余活性污泥加工成生物有機(jī)肥。 上述消化液中COD。r降到2000mg/L左右，pH值升至6. 5。本發(fā)明以薯類為主原料的酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝采用以下工藝步驟取木薯粉2000g，加入上批厭氧發(fā)酵消化液4000ml，加入耐高溫cl-淀粉 酶1.2毫升，攪拌均勻后加熱，95。C保溫液化50分鐘；快速降溫到62。C， 加入上批蒸餾廢醪液2000ml，加入糖化酶(普通商品糖化酶)2.4毫升，62 。C保溫糖化0.5hr，糖化結(jié)束后降溫至3(TC，接入8%的擴(kuò)培酒精酵母恒溫培 養(yǎng)發(fā)酵，發(fā)酵60hr;發(fā)酵結(jié)束，成熟發(fā)酵液體積為6850ml，酒精濃度為11. 9% (v/v);經(jīng)蒸餾獲得成品酒精740ml (96%v/v)，蒸餾廢醪液6200ml。留出 2000 ml廢醪液作為下批糖化調(diào)酸用水，其余4200 ml蒸餾廢醪液冷卻至55 °C，接入上批次的活性污泥420g (10%)，恒溫厭氧發(fā)酵兩星期，過(guò)濾，得到 500活性污泥和消化液4100ml，循環(huán)回下一批發(fā)酵試驗(yàn)。依次循環(huán)40批，發(fā) 酵正常。上述消化液中CODw降到2000mg/L左右，pH值升至6.8。實(shí)施例三本發(fā)明以薯類為主原料的酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝采用以下工藝步驟 取木薯粉9000kg，加入上批消化液24m3，加入耐高溫a -淀粉酶3. 2升， 攪拌均勻后加熱，95。C保溫液化60分鐘；快速降溫到65。C，加入上批蒸餾 廢醪液4m3，加入糖化酶(普通商品糖化酶)9升，62。C保溫糖化0.45hr， 糖化結(jié)束后降溫至28°C，接入8%的擴(kuò)培酒精酵母發(fā)酵，發(fā)酵66hr;發(fā)酵結(jié) 束，成熟發(fā)酵液體積為35.6m3，酒精濃度為10.3% (v/v);經(jīng)蒸餾獲得成品 酒精3040L (96%v/v)，蒸餾廢醪液32. 6m3，經(jīng)過(guò)沉淀池分離泥砂，留出4m3 廢醪液作為下批糖化調(diào)酸用水，其余送厭氧發(fā)酵罐，發(fā)酵溫度55 6(TC，收 集計(jì)量得到沼氣1100 m3 (壓力7KPa)，過(guò)濾后消化液共23 m3，循環(huán)回下一 批發(fā)酵。依次循環(huán)20批，發(fā)酵正常。上述消化液中COD 降到2000mg/L左右， pH值升至7.0。
權(quán)利要求
1、一種以薯類為主原料的酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝，其特征是采用以下工藝步驟(1)、取淀粉與上批厭氧發(fā)酵消化液混合；淀粉與上批厭氧發(fā)酵消化液混合比為0.8～1.2∶1.7～3.0；(2)、加入液化酶攪拌均勻后加熱，液化，降溫至58～65℃；(3)、在降溫后的液化液內(nèi)加入上批蒸餾廢醪液，蒸餾廢醪液加入量為液化液的10～30％，以加入蒸餾廢醪液后混合液的pH值為4.0～4.5，再加入糖化酶糖化，糖化結(jié)束后降溫至25～40℃，接入擴(kuò)培酒精酵母，恒溫培養(yǎng)發(fā)酵36～72小時(shí)；(4)、發(fā)酵結(jié)束后，經(jīng)蒸餾獲得成品酒精；(5)、取蒸餾廢醪液總量的5～25％作為下批糖化調(diào)酸用水，其余廢醪液冷卻至50～80℃，接入上批次的活性污泥恒溫厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣；(6)、厭氧發(fā)酵液再經(jīng)過(guò)固液分離回收活性污泥和消化液，消化液回配料工序作工藝用水，依次循環(huán)，消化液中pH值升至6.5～7.0。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以薯類為主原料的酒精雙環(huán)形生產(chǎn)工藝，屬于發(fā)酵酒精工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。特征是取淀粉與上批厭氧發(fā)酵消化液混合；加入液化酶攪拌均勻后加熱，液化，降溫；加入上批蒸餾廢醪液，再加入糖化酶糖化，降溫接入擴(kuò)培酒精酵母，恒溫培養(yǎng)發(fā)酵；經(jīng)蒸餾獲得成品酒精；取蒸餾廢醪液作為下批糖化調(diào)酸用水，其余廢醪液冷卻接入上批次的活性污泥恒溫厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣；厭氧發(fā)酵液再經(jīng)過(guò)固液分離回收活性污泥和消化液，消化液回配料工序作工藝用水，依次循環(huán)。本發(fā)明蒸餾廢醪液只需要厭氧發(fā)酵一步處理，大大減少了占地面積和固定資產(chǎn)投資；厭氧發(fā)酵消化液可循環(huán)利用，能實(shí)現(xiàn)發(fā)酵廢水的零排放，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用，并還可降低酒精生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C12P7/06GK101130790SQ20071013185
公開(kāi)日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者張建華, 毛忠貴 申請(qǐng)人:江南大學(xué)