專(zhuān)利名稱(chēng)：一種酒糟綜合利用生產(chǎn)乳酸及青貯飼料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酒精、環(huán)保、化工、飼料等領(lǐng)域，具體地說(shuō)是利用酒精發(fā)酵后產(chǎn)生的酒糟通過(guò)乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸及青貯飼料的方法。
背景技術(shù)：
酒精是一種大宗的發(fā)酵產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。近幾年來(lái)，由于人們對(duì)能源短缺和地球“溫室效應(yīng)”加劇，氣溫升高，造成的災(zāi)難性后果的認(rèn)識(shí)加深和日趨一致，加上許多汽油生產(chǎn)和供應(yīng)商近年來(lái)鼓吹的一些汽油助燃劑如甲基叔丁基醚(MTBE)等因污染地下水等有害健康的原因被禁止使用，利用酒精作為生物能源來(lái)部分替代汽油用作液體燃料和汽油助燃劑的呼聲也變得更為高漲。發(fā)展燃料酒精不但可以消耗大量玉米等含淀粉質(zhì)原料，促進(jìn)農(nóng)業(yè)種植業(yè)的持續(xù)發(fā)展；并可以作為清潔燃料替代汽油或作為汽油添加劑減輕汽車(chē)尾氣的污染，保護(hù)環(huán)境。同時(shí)，也可緩解戰(zhàn)略物資原油的進(jìn)口壓力。我國(guó)已正式開(kāi)始實(shí)施燃料酒精計(jì)劃。開(kāi)發(fā)燃料酒精主要問(wèn)題是燃料酒精價(jià)格高于汽油價(jià)格，是國(guó)際上尚未解決的問(wèn)題。目前，燃料酒精的價(jià)格高于汽油價(jià)格1200元/噸左右，如何降低酒精發(fā)酵生產(chǎn)的成本是研究的熱點(diǎn)。同時(shí)，發(fā)酵酒精會(huì)產(chǎn)生大量液體酒糟，如不進(jìn)行處理和利用，這些酒糟將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。目前，在我國(guó)酒精廠未經(jīng)處理排放的酒糟已成為輕工行業(yè)第二大污染源。但現(xiàn)有的一些酒糟處理方法分別存在投資大，能耗高或處理效果差等不足之處，嚴(yán)重影響了這些技術(shù)的推廣應(yīng)用。
乳酸(Lactic acid)是一種可食用的、口感適中的最普遍的有機(jī)酸之一。乳酸化學(xué)名是2-羥基丙酸，為無(wú)色或淡黃色飴糖狀粘稠液體，相對(duì)密度1.2485(15℃)，熔點(diǎn)為16.8℃，沸點(diǎn)122℃(1.995×103帕)乳酸吸水性強(qiáng)，易溶于水、乙醇、乙醚及甘油中，不溶于苯和氯仿。作為三大有機(jī)酸之一，乳酸廣泛用于釀造、醫(yī)藥、皮革、卷煙、化工、食品、印染等多種領(lǐng)域，可作為防腐劑、酸味劑、風(fēng)味劑、滅菌劑等，隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，乳酸的新用途不斷發(fā)現(xiàn)，其需求量亦日益增加。乳酸分子含有一個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子，因此具有旋光性，有光學(xué)異構(gòu)體，分為D-型，L-型，DL-型。由于人體和動(dòng)物只含有L-乳酸脫氫酶，從而分解自體產(chǎn)生的或攝入的L-乳酸。L-乳酸在醫(yī)藥方面除直接作為消毒劑，還可制成L-乳酸鈉、L-乳酸及與葡萄糖、氨基酸等復(fù)配制成輸液，可治療酸中毒及高假血癥。L-乳酸大力開(kāi)拓的應(yīng)用領(lǐng)域是生產(chǎn)聚L-乳酸。聚L-乳酸屬于無(wú)毒的高分子化合物，具有生物相容性。而且聚L-乳酸可生物降解，制成塑料，不像PVC、PP塑料那樣造成“白色污染”。因此L-乳酸也是目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)。
青貯(silage)飼料是指新鮮的青飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成的一種營(yíng)養(yǎng)豐富、多汁、耐貯、可供全年喂養(yǎng)的飼料，是乳酸菌在飼料中被廣泛應(yīng)用的一種方式。由于乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖和多種代謝產(chǎn)物的生成，可保存并提高青飼料中的養(yǎng)分，同時(shí)還可抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)，在較長(zhǎng)的時(shí)間保持新鮮、青貯飼料是調(diào)制貯藏青飼料和秸稈等飼料的有效方法，是發(fā)展牧業(yè)生產(chǎn)的切實(shí)可行和行之有效的措施。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是尋求一種一種酒糟綜合利用生產(chǎn)乳酸及青貯飼料的方法，以解決目前酒糟處理方法的不足，將被動(dòng)的處理變?yōu)橹鲃?dòng)有效的綜合利用，從而降低酒精生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境。同時(shí)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品乳酸以及高效的飼料——青貯飼料，促進(jìn)畜牧業(yè)和以乳酸為原料的化工行業(yè)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的采取的措施是以酒糟為培養(yǎng)基接入乳酸菌種進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束獲得可供提取乳酸的發(fā)酵液；或者取發(fā)酵液對(duì)飼料青貯，生產(chǎn)青貯飼料。
本發(fā)明的最大特征在于是對(duì)酒糟進(jìn)行綜合利用生產(chǎn)乳酸及青貯飼料。其主要技術(shù)方案是以酒糟為培養(yǎng)基在28～48℃時(shí)接入乳酸菌種厭氧發(fā)酵，起始pH3.0～7.0，發(fā)酵時(shí)間為14～100小時(shí)。
在接入乳酸菌種前，在酒糟中加入葡萄糖或淀粉原料，其加入量為酒糟的0～4.0％，單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
在接入乳酸菌種前，也可以在酒糟中再加入氮源，其加入量為酒糟的0～2.0％。
所述氮源為硫酸銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和氯化銨加入量為酒糟的0～1.0％；或/和碳酸銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和尿素，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和魚(yú)粉，加入量為酒糟的0～0.75％或/和豆餅粉，加入量為酒糟的0～2.0％，單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
在接入乳酸菌種前，在酒糟中再加入玉米漿，加入量為酒糟的0～1.0％。
在接入乳酸菌種前，在酒糟中還加入無(wú)機(jī)鹽，加入量為酒糟的0～0.5％。
所用的無(wú)機(jī)鹽為磷酸二氫鉀，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和磷酸氫二鉀，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和氯化鈉，加入量為酒糟的0～0.5％。
所述乳酸菌種可以是適用于生產(chǎn)乳酸的乳酸菌種。乳酸菌種采用液體發(fā)酵進(jìn)行一、二級(jí)擴(kuò)培，種子培養(yǎng)基為酒糟。各級(jí)發(fā)酵的接種量為5～15％，單位為體積百分?jǐn)?shù)。
本發(fā)明所述的發(fā)酵時(shí)間14～100小時(shí)可分為兩段，即14～32小時(shí)，所得發(fā)酵液用于青貯飼料；45～100小時(shí)，發(fā)酵結(jié)束獲得可供提取乳酸的發(fā)酵液。
本發(fā)明在發(fā)酵過(guò)程中可以添加碳酸鈣也可以不添加碳酸鈣，如果添加碳酸鈣則在發(fā)酵過(guò)程中每隔10～24小時(shí)添加，添加量根據(jù)具體發(fā)酵狀況而定(按目前乳酸生產(chǎn)中碳酸鈣添加常用方法計(jì)算)。在生產(chǎn)乳酸時(shí)一般需要添加碳酸鈣；在生產(chǎn)青貯飼料時(shí)在乳酸發(fā)酵過(guò)程中不需要添加碳酸鈣。
本發(fā)明所述的酒糟既可以是濃醪酒糟，可以用普通酒糟，也可以是生料發(fā)酵得到的酒糟。所述的濃醪酒糟是指采用專(zhuān)利ZL96117189.8所述的酒精發(fā)酵技術(shù)以及用ZL96117189.8專(zhuān)利未包含的其它谷物與薯類(lèi)淀粉質(zhì)原料采用專(zhuān)利ZL96117189.8所述技術(shù)進(jìn)行酒精發(fā)酵所獲得的酒糟。所述的普通酒糟是指采用傳統(tǒng)酒精發(fā)酵(如加水比大于等于3∶1，殘總糖小于等于18克/升發(fā)酵醪)所產(chǎn)生的酒糟。在生產(chǎn)乳酸時(shí)宜用濃醪酒糟，在生產(chǎn)青貯飼料時(shí)可用普通酒糟也可用濃醪酒糟。所述的生料發(fā)酵是在目前常規(guī)的酒精生料液體發(fā)酵基礎(chǔ)上，減少加水比到小于等于2.5后進(jìn)行的酒精發(fā)酵。
本發(fā)明對(duì)發(fā)酵液提取乳酸，采用目前通常使用的乳酸提取技術(shù)。
本發(fā)明對(duì)飼料的青貯方法采用目前通常使用的青貯方法。
本發(fā)明所述的所有酒精發(fā)酵均是指利用酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵；所述的所有酒精發(fā)酵均未包括固態(tài)酒精發(fā)酵。
本發(fā)明所述的單位無(wú)特殊說(shuō)明均為質(zhì)量百分比。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于①本發(fā)明大大提高了酒糟的利用價(jià)值，降低發(fā)酵酒精的生產(chǎn)成本；②本發(fā)明可以有效降低濃醪酒糟的COD 50％以上，若與酒精發(fā)酵的全回流技術(shù)相結(jié)合基本可以實(shí)現(xiàn)酒糟的零排放，有效的保護(hù)環(huán)境；③本發(fā)明中乳酸菌主要依靠酒糟中的可利用物質(zhì)來(lái)維持生長(zhǎng)、繁殖所需要營(yíng)養(yǎng)，其它添加物用量很少，而酒糟十分廉價(jià)，因此降低了乳酸和青貯飼料的生產(chǎn)成本，促進(jìn)了畜牧業(yè)和以乳酸為原料的化工業(yè)的發(fā)展；④本發(fā)明的生產(chǎn)工藝中起始pH的范圍廣，而濃醪酒糟的pH一般在4.5左右，因此一般情況下不需或只需要要用少量酸堿調(diào)節(jié)pH，節(jié)約酸堿的用量，降低成本；⑤由于酒精發(fā)酵只利用原料中的大部分淀粉，糟液中的固形物成分主要是未被利用的碳水化合物、脂肪、灰分、氨基酸和多種維生素等豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，此外富含蛋白質(zhì)的酒精發(fā)酵用的酵母菌也留在酒糟中，因此酒糟經(jīng)乳酸菌發(fā)酵一定時(shí)間后對(duì)飼料青貯，所得青貯飼料營(yíng)養(yǎng)更加豐富。
具體實(shí)施例方式
下面就本發(fā)明進(jìn)行實(shí)施例的描述，其中，除酒糟外，其余物質(zhì)的加入量均指以濃醪酒糟加入量為基礎(chǔ)，折算出的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，酒糟的密度以近似于1千克/升計(jì)。如無(wú)具體說(shuō)明，實(shí)施例中所述酒糟均為普通酒糟。具體實(shí)施例如下實(shí)施例1以玉米原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，接入乳酸菌種，起始pH5.5，在37℃厭氧發(fā)酵，發(fā)酵24hr。取發(fā)酵液對(duì)飼料青貯，青貯效果良好。
實(shí)施例2以木薯原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入1.5％淀粉，2.5％葡萄糖，2.0％豆餅粉，接入乳酸菌種，起始pH5.8在，40℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵63hr。發(fā)酵過(guò)程每隔12小時(shí)添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為8±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液乳酸含量74.2克/升發(fā)酵液，COD去除率達(dá)55.27％。
實(shí)施例3以玉米原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入4.0％淀粉，接入乳酸菌種，起始pH3.0，在28℃厭氧發(fā)酵，發(fā)酵100hr。發(fā)酵過(guò)程每隔24小時(shí)添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為9±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液乳酸含量66.7克/升發(fā)酵液，COD去除率達(dá)53.31％。
實(shí)施例4以玉米原料酒精生料發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入1.0％硫酸銨，0.5％玉米漿，接入乳酸菌種，起始pH6.0，在37℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵88hr。發(fā)酵過(guò)程每隔17小時(shí)添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為8.5±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液乳酸含量78.3克/升發(fā)酵液，COD去除率達(dá)61.49％。
實(shí)施例5以玉米原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入1.0％淀粉，接入乳酸菌種，起始pH3.0，在37℃厭氧發(fā)酵，發(fā)酵28hr。取發(fā)酵液對(duì)飼料青貯，青貯效果良好。
實(shí)施例6以木薯、瓜干混合原料酒精發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入0.5％尿素，1.0％玉米漿，接入乳酸菌種，起始pH5.5，在48℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵14hr。取發(fā)酵液對(duì)飼料青貯，青貯效果良好。
實(shí)施例7以小麥原料酒精發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入0.2％葡萄糖，1.0％碳酸銨，0.25％玉米漿，0.5％氯化鈉，0.15％磷酸二氫鉀，0.25％磷酸氫二鉀，接入乳酸菌種，起始pH7.0，在32℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵32hr。取發(fā)酵液對(duì)飼料青貯，青貯效果良好。
實(shí)施例8木薯原料酒精發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入0.35％豆餅粉，1.0％氯化銨，0.5％磷酸氫二鉀，0.05％氯化鈉，接入乳酸菌種，在42℃下厭氧發(fā)酵，起始pH6.5，發(fā)酵20hr。取發(fā)酵液對(duì)飼料青貯，青貯效果良好。
實(shí)施例9以木薯原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入4.0％葡萄糖，0.5％豆餅粉，0.15％玉米漿，0.5％磷酸二氫鉀，接入乳酸菌種，起始pH5.8，在45℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵45小時(shí)。發(fā)酵過(guò)程每隔10小時(shí)添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為8.5±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液乳酸含量68.9克/升發(fā)酵液，COD去除率達(dá)53.46％。
實(shí)施例10以小麥原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎(chǔ)，加入1.2％淀粉，0.8％葡萄糖，0.75％魚(yú)粉，0.25％氯化銨，0.75％玉米漿，起始pH4.5，接入乳酸菌種，在32℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵78hr。發(fā)酵過(guò)程每隔15小時(shí)添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為7±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液乳酸含量65.1克/升發(fā)酵液，COD去除率達(dá)60.11％。
權(quán)利要求
1.一種酒糟綜合利用生產(chǎn)乳酸及青貯飼料的方法，其特征在于以酒糟為培養(yǎng)基接入乳酸菌種，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束獲得發(fā)酵液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是利用發(fā)酵液提取乳酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是利用發(fā)酵液對(duì)飼料青貯，生產(chǎn)青貯飼料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在28～48℃時(shí)在酒糟中接入乳酸菌種，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，起始pH3.0～7.0，發(fā)酵時(shí)間為14～100小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌種前，在酒糟中加入葡萄糖或淀粉原料，其加入量為酒糟的0～4.0％，單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌種前，在酒糟中加入氮源，其加入量為酒糟的0～2.0％，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述氮源為硫酸銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和氯化銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和碳酸銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和尿素，加入量為酒糟的0～1.5％；或/和魚(yú)粉，加入量為酒糟的0～0.75％；或/和豆餅粉，加入量為酒糟的0～2.0％。單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌種前，在酒糟中再加入玉米漿，加入量為酒糟的0～1.0％，單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌種前，在酒糟中加入無(wú)機(jī)鹽，加入量為酒糟的0～0.5％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所用的無(wú)機(jī)鹽為磷酸二氫鉀，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和磷酸氫二鉀，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和氯化鈉，加入量為酒糟的0～0.5％，單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及酒精、環(huán)保、化工、飼料等領(lǐng)域，具體地說(shuō)是利用酒精發(fā)酵后產(chǎn)生的酒糟通過(guò)乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸及青貯飼料，從而達(dá)到綜合利用酒糟，降低酒精生產(chǎn)成本，進(jìn)行清潔生產(chǎn)保護(hù)環(huán)境的目的。其主要技術(shù)方案是以酒糟為培養(yǎng)基在28～48℃時(shí)接入乳酸菌種進(jìn)行厭氧發(fā)酵，起始pH3.0～7.0，發(fā)酵時(shí)間為14～100小時(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于大大提高了酒糟的利用價(jià)值，降低發(fā)酵酒精的生產(chǎn)成本；可以有效降低濃醪酒糟的COD值50％以上，保護(hù)環(huán)境；同時(shí)利用廉價(jià)的酒糟作原料，相應(yīng)降低了乳酸，促進(jìn)了以乳酸為原料的化工業(yè)的發(fā)展。
文檔編號(hào)C12P7/42GK1398975SQ0213813
公開(kāi)日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月16日
發(fā)明者章克昌, 石貴陽(yáng), 丁重陽(yáng), 王玉紅, 徐柔, 龐欽 申請(qǐng)人:章克昌