專利名稱：一種米糠粕的綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于米糠粕原料精深加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種米糠粕綜合回收利用方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于石油價格持續(xù)攀升，丁醇價格長期高位徘徊，以生物質(zhì)資源進(jìn)行溶劑 (丙酮、乙醇、丁醇)發(fā)酵越來越受到重視，探索廉價原料生產(chǎn)燃料丁醇成為當(dāng)前的研究熱
點(diǎn)ο我國是世界第一產(chǎn)稻大國，年產(chǎn)稻谷約2億噸，米糠是稻谷加工的副產(chǎn)品，我國年產(chǎn)量在1000萬噸以上，約占世界總產(chǎn)量的三分之一。米糠粕，又稱脫脂米糠，是米糠中浸出或榨出糠油后的產(chǎn)物，含有豐富的粗蛋白、淀粉、粗脂肪、粗纖維、無氮浸出物及植酸鹽等， 是一種數(shù)量巨大，可用來生產(chǎn)許多高附加值產(chǎn)品的生物質(zhì)資源。目前，米糠粕的深加工主要是用來提取植酸、蛋白和膳食纖維，而對其進(jìn)行綜合利用，開發(fā)新型的生物能源卻未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種實(shí)現(xiàn)資源最大化利用的米糠粕綜合回收利用方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種米糠粕的綜合利用方法，該方法包括以下步驟(1)米糠粕進(jìn)行液化、固液分離； (2)固液分離的液相進(jìn)行厭氧發(fā)酵得含丁醇、丙酮和乙醇的發(fā)酵液；(3)固液分離的固相經(jīng)酶解、濃縮、干燥。所述步驟(1)中液化的具體步驟為向米糠粕中加水調(diào)漿成為米糠粕漿，然后向米糠粕漿中加入耐高溫α -淀粉酶進(jìn)行液化，液化溫度80-95°C，液化時間30-120min。水的用量為米糠粕質(zhì)量的2-10倍，耐高溫α -淀粉酶加入量為米糠粕質(zhì)量的 0. 05-0. 5%。所述步驟(2)中厭氧發(fā)酵的具體步驟為液相調(diào)整pH4. 0-7. 0后經(jīng)蒸汽滅菌后冷卻，接入菌種在30-40°C下進(jìn)行厭氧發(fā)酵48-%h。所述菌種為丙酮丁醇梭菌，菌種接種量為液相體積的2-10%。所述蒸汽滅菌的溫度為121°C，滅菌時間15-30 min。所述步驟(2)中含丁醇、丙酮和乙醇的發(fā)酵液蒸餾分離出丁醇、丙酮和乙醇；蒸餾后的殘余液加入活性污泥進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。所述步驟(3)的具體步驟為向固相中加入水和植酸酶酶解，酶解溫度40-60°C， 酶解時間l_12h，酶解后的液體再進(jìn)行濃縮、干燥，干燥產(chǎn)物作為生產(chǎn)飼料的原料。水的用量為固相質(zhì)量的5-10倍，植酸酶的加入量為固相質(zhì)量的0. 05-0. 5%，植酸酶的酶活3000-5000IU。本發(fā)明是以含有約20%左右淀粉的米糠粕為原料，經(jīng)過耐高溫α-淀粉酶液化、固
3液分離、液體發(fā)酵得到含有丁醇、丙酮和乙醇的發(fā)酵液，蒸餾分離出丁醇、丙酮和乙醇；蒸餾后剩余的殘余液接入活性污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，從而進(jìn)一步提高發(fā)酵過程副產(chǎn)物的價值，沼氣可作為鍋爐燃料直接燃燒使用，或進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電，或進(jìn)一步脫碳得到車用天然氣；液化后固液分離的固相經(jīng)過酶解、濃縮、干燥后作為生產(chǎn)飼料的原料，這是因?yàn)楣滔嘀泻写罅康拇值鞍?、粗脂肪、粗纖維、植酸鹽等，經(jīng)過酶解后，可有效降低原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高原料易吸收性和營養(yǎng)價值，作為飼料添加劑重新利用。本發(fā)明通過工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新，開發(fā)出米糠粕全新的綜合利用途徑，使米糠粕的利用最大化，提高其利用價值，能有效地促進(jìn)米糠粕深加工工業(yè)的應(yīng)用。本發(fā)明方法中，蒸餾后的殘余液加入活性污泥進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，該過程也實(shí)現(xiàn)了殘余液的凈化，可以用作工藝用水進(jìn)行回用，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)副產(chǎn)物沼氣和水質(zhì)凈化的雙重目的。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
米糠粕綜合回收利用方法，包括以下步驟(1)米糠粕粉碎后加水進(jìn)行調(diào)漿成為米糠粕漿，加入水的量與米糠粕的質(zhì)量比例為2:1，米糠粕漿中加入耐高溫α-淀粉酶在80°C 下進(jìn)行液化120min，耐高溫α -淀粉酶加入量為米糠粕質(zhì)量的0. 5%，液化后的產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；
(2)固液分離的液相用NaOH調(diào)整pH5. 0后經(jīng)過121°C高溫蒸汽滅菌30min，冷卻后接入產(chǎn)溶劑微生物菌種丙酮丁醇梭菌(Xlostridium acetotoij^i^/ )進(jìn)行厭氧發(fā)酵，接種量為液相體積的10%，發(fā)酵溫度40°C，發(fā)酵時間96 h，經(jīng)過發(fā)酵后可以得到溶劑(丙酮、丁醇、 乙醇)含量22 g/L的發(fā)酵液，其中丙酮、丁醇、乙醇的比例約為3:6:1，發(fā)酵液蒸餾分離得丙酮、丁醇、乙醇；蒸餾殘留液加入活性污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣；
(3)固液分離的固相加水和植酸酶進(jìn)行酶解，加水量與固相質(zhì)量比為10:1，植酸酶(酶活3000IU)的加入量為固相質(zhì)量的0. 5%，酶解40°C，時間12h，酶解液經(jīng)濃縮、干燥后作為生產(chǎn)飼料的原料。實(shí)施例2
米糠粕綜合回收利用方法，包括以下步驟(1)米糠粕粉碎后加水進(jìn)行調(diào)漿成為米糠粕漿，加入水的量與米糠粕的質(zhì)量比例為5:1，米糠粕漿中加入耐高溫α-淀粉酶在90°C 下進(jìn)行液化60min，耐高溫α-淀粉酶加入量為米糠粕質(zhì)量的0. 15%，液化后的產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；
(2)固液分離的液相用KOH調(diào)整pH 6. 8后經(jīng)過121°C高溫蒸汽滅菌20min，冷卻后接入產(chǎn)溶劑微生物菌種丙酮丁醇梭菌(Xlostridium acetotoij^i^/ )進(jìn)行厭氧發(fā)酵，接種量為液相體積的5%，發(fā)酵溫度35°C，發(fā)酵時間72h，經(jīng)過發(fā)酵后可以得到溶劑(丙酮、丁醇、乙醇)含量20. 5 g/L的發(fā)酵液，其中丙酮、丁醇、乙醇的比例約為3:6:1，發(fā)酵液蒸餾分離得丙酮、丁醇、乙醇；蒸餾殘留液加入活性污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣；(3)固液分離的固相加水和植酸酶進(jìn)行酶解，加水量與固相質(zhì)量比為8 :1，植酸酶(酶活3000IU)的加入量為固相質(zhì)量的0. 15%，酶解50°C，時間7h，酶解液經(jīng)濃縮、干燥后作為生產(chǎn)飼料的原料。
實(shí)施例3
米糠粕綜合回收利用方法，包括以下步驟(1)米糠粕粉碎后加水進(jìn)行調(diào)漿成為米糠粕漿，加入水的量與米糠粕的質(zhì)量比例為10:1，米糠粕漿中加入耐高溫α-淀粉酶在85°C 下進(jìn)行液化90min，耐高溫α-淀粉酶加入量為米糠粕質(zhì)量的0. 05%，液化后的產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；
(2)固液分離的液相用氨水調(diào)整ρΗ5. 5后經(jīng)過121°C高溫蒸汽滅菌15min，冷卻后接入產(chǎn)溶劑微生物菌種丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetotoij^i^/ )進(jìn)行厭氧發(fā)酵，接種量為液相體積的2%，發(fā)酵溫度32°C，發(fā)酵時間72 h，經(jīng)過發(fā)酵后可以得到溶劑(丙酮、丁醇、 乙醇)含量17 g/L的發(fā)酵液，其中丙酮、丁醇、乙醇的比例約為3:6:1，發(fā)酵液蒸餾分離得丙酮、丁醇、乙醇；蒸餾殘留液加入活性污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣；
(3)固液分離的固相加水和植酸酶進(jìn)行酶解，加水量與固相質(zhì)量比為5:1，植酸酶(酶活5000IU)的加入量為固相質(zhì)量的0. 05%，酶解60°C，時間2h，酶解液經(jīng)濃縮、干燥后作為生產(chǎn)飼料的原料。
權(quán)利要求
1.一種米糠粕的綜合利用方法，該方法包括以下步驟(1)米糠粕進(jìn)行液化、固液分離；(2)固液分離的液相進(jìn)行厭氧發(fā)酵得含丁醇、丙酮和乙醇的發(fā)酵液；(3)固液分離的固相經(jīng)酶解、濃縮、干燥。
2.如權(quán)利要求1所述的米糠粕的綜合利用方法，其特征在于所述步驟(1)中液化的具體步驟為向米糠粕中加水調(diào)漿成為米糠粕漿，然后向米糠粕漿中加入耐高溫α-淀粉酶進(jìn)行液化，液化溫度80-95°C，液化時間30-120min。
3.如權(quán)利要求2所述的米糠粕的綜合利用方法，其特征在于水的用量為米糠粕質(zhì)量的2-10倍，耐高溫α -淀粉酶加入量為米糠粕質(zhì)量的0. 05-0. 5%。
4.如權(quán)利要求1所述的米糠粕的綜合利用方法，其特征在于所述步驟(2)中厭氧發(fā)酵的具體步驟為液相調(diào)整ΡΗ4. 0-7. 0后經(jīng)蒸汽滅菌后冷卻，接入菌種在30-40°C下進(jìn)行厭氧發(fā)酵48-%h。
5.如權(quán)利要求4所述的米糠粕的綜合利用方法，其特征在于所述菌種為丙酮丁醇梭菌，菌種接種量為液相體積的2-10%。
6.如權(quán)利要求4或5所述的米糠粕的綜合利用方法，其特征在于所述蒸汽滅菌的溫度為121°C，滅菌時間15-30 min。
7.如權(quán)利要求1所述的米糠粕的綜合利用方法，其特征在于所述步驟(2)中含丁醇、 丙酮和乙醇的發(fā)酵液蒸餾分離出丁醇、丙酮和乙醇；蒸餾后的殘余液加入活性污泥進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。
8.如權(quán)利要求1所述的米糠粕的綜合利用方法，其特征在于所述步驟(3)的具體步驟為向固相中加入水和植酸酶酶解，酶解溫度40-60°C，酶解時間l_12h，酶解后的液體再進(jìn)行濃縮、干燥，干燥產(chǎn)物作為生產(chǎn)飼料的原料。
9.如權(quán)利要求8所述的米糠粕的綜合利用方法，其特征在于水的用量為固相質(zhì)量的 5-10倍，植酸酶的加入量為固相質(zhì)量的0. 05-0. 5%，植酸酶的酶活3000-5000IU。
全文摘要
本發(fā)明屬于米糠粕原料精深加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種米糠粕綜合回收利用方法，該方法包括以下步驟(1)米糠粕進(jìn)行液化、固液分離；(2)固液分離的液相進(jìn)行厭氧發(fā)酵得含丁醇、丙酮和乙醇的發(fā)酵液；(3)固液分離的固相經(jīng)酶解、濃縮、干燥。本發(fā)明通過工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新，開發(fā)出米糠粕全新的綜合利用途徑，使米糠粕的利用最大化，提高其利用價值，能有效地促進(jìn)米糠粕深加工工業(yè)的應(yīng)用。
文檔編號C12P5/02GK102286546SQ20111020058
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者常春, 張高鵬, 李洪亮, 楊旭, 范前進(jìn), 馬曉建 申請人:鄭州凱樂生物能有限公司