專利名稱：一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法，具體地說是將酒精發(fā)酵和沼 氣發(fā)酵耦聯(lián)，形成微生物生態(tài)食物鏈，實(shí)現(xiàn)薯類酒精制造高濃度廢水零排放，屬發(fā)酵食品工 業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃料酒精是目前主要的也是數(shù)量最大的生物質(zhì)能源。受我國人多地少糧食緊平衡 這一國情限制，以薯類為原料生產(chǎn)酒精將是我國發(fā)展生物質(zhì)能的主要途徑。然而薯類乙醇 制造過程中產(chǎn)生的大量蒸餾廢液的污染問題也成為制約它進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。解決酒精蒸餾廢液污染問題的常規(guī)方法是采用“厭氧_好氧”的生化處理技術(shù)，但 該技術(shù)投資大、占地面積多、運(yùn)行費(fèi)用高，且外排廢液完全達(dá)標(biāo)十分困難。為消除廢水的困 擾，很多學(xué)者對(duì)酒精蒸餾廢液直接回用拌料工藝進(jìn)行了廣泛的研究。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)蒸餾廢液作 為拌料水直接回用存在3個(gè)問題(1)木薯酒精蒸餾廢液含有較高的固形物殘?jiān)桀A(yù)先除 去，但殘?jiān)羞€存在少量泥沙，在高溫(約86°C)及低pH(約3. 8)條件下進(jìn)行固液分離，使 分離裝備承受著物理磨損和化學(xué)腐蝕的雙重疊加效應(yīng)，裝備材料損耗大且不經(jīng)濟(jì)；(2)由 于酒精發(fā)酵所用淀粉酶和糖化酶的最適作用PH分別為6. 0和4. 2，呈酸性的廢液直接回用 時(shí)，則先要加堿調(diào)節(jié)pH至6. 0左右以便液化，然后加酸下調(diào)pH至4. 0-4. 2進(jìn)行糖化。不僅 消耗酸和堿，還引入大量可溶性離子，威脅工藝的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；(3)廢液中存在大量酒精 酵母代謝的末端產(chǎn)物，如低碳有機(jī)酸，甘油、乙醇同系物(丁醇、戊醇、異戊醇)等難以蒸餾 除去的難揮發(fā)性有機(jī)物，直接循環(huán)利用，勢(shì)必積累。目前工業(yè)規(guī)模上的廢液直接回用只能達(dá) 到20-30%水平(如河南天冠企業(yè)集團(tuán))，大部分的蒸餾廢液仍然需要“厭氧好氧”處理后 再經(jīng)“深度處理”才能排放。專利200610097623. 0提出了一種以薯類為主原料的酒精環(huán)形生產(chǎn)工藝，薯類原 料中的淀粉質(zhì)糖經(jīng)酵母發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇，而酵母難以利用的纖維質(zhì)、果膠質(zhì)以及酵母本身 的代謝末端產(chǎn)物經(jīng)甲烷菌系發(fā)酵成沼氣，以沼氣發(fā)酵后的厭氧出水(沼液)作為下一輪乙 醇發(fā)酵的拌料用水。該技術(shù)解除了蒸餾廢液中有機(jī)物對(duì)酒精發(fā)酵的影響，同時(shí)消除了循環(huán) 體系中物質(zhì)積累的隱患。沼氣發(fā)酵后出水的pH處于7. 6-8. 2范圍，堿度較高，較高的堿度導(dǎo)致在酒精發(fā) 酵前下調(diào)PH過程中使用了較多的硫酸(通常酒精發(fā)酵接種前需將醪液用硫酸下調(diào)PH至 4. 0-4. 2，既抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，也適應(yīng)糖化酶最適pH的要求)。硫酸帶入的S042_對(duì)酒精發(fā)酵沒 有影響，但對(duì)后續(xù)的沼氣發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生影響。在厭氧環(huán)境中SO/—被逐步還原成H2S, H2S達(dá)到 一定濃度時(shí)將對(duì)甲烷菌系產(chǎn)生毒害作用，從而抑制了小分子有機(jī)酸向甲烷轉(zhuǎn)化的速率，致 使沼液中的乙酸、丙酸等小分子有機(jī)酸濃度上升，嚴(yán)重時(shí)危及沼氣發(fā)酵的正常運(yùn)行。為解決這一問題，專利200710131856. 2提出將部分酸性的蒸餾廢液回用到糖化 工序，以蒸餾廢液中的有機(jī)酸替代外加的硫酸，減少糖化時(shí)硫酸的使用量，降低蒸餾廢液中 的SO42-離子濃度，保證沼氣發(fā)酵的正常運(yùn)行。研究結(jié)果表明，蒸餾廢液或沼氣發(fā)酵后厭氧出水中的小分子有機(jī)酸含量較高時(shí)對(duì)酒精酵母的生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，酒精發(fā)酵難以正 常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致發(fā)酵徹底失敗。其次，蒸餾廢液或厭氧出水中的雜菌也危及酒精發(fā)酵的 正常進(jìn)行。綜上所述，實(shí)現(xiàn)酒精、沼氣雙發(fā)酵耦聯(lián)要解決三個(gè)關(guān)鍵問題一是酒精發(fā)酵中要盡 量減少SO/—離子的外源田間，降低SO/—離子的濃度，保證沼氣發(fā)酵的正常運(yùn)行；二是沼氣 發(fā)酵要盡量降低厭氧出水(即沼液)中小分子有機(jī)酸濃度，避免沼液回用時(shí)有機(jī)酸對(duì)酒精 酵母的抑制作用；三是如何避免蒸餾廢液、沼氣發(fā)酵出水中雜菌對(duì)發(fā)酵的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，消除酒精、沼氣雙發(fā)酵耦聯(lián)中存在 的協(xié)調(diào)問題，保證酒精、沼氣發(fā)酵能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)酒精制造過程中高濃度廢水 的零排放，解決發(fā)酵法制造酒精的污染問題，同時(shí)節(jié)約大量寶貴的水資源。研究結(jié)果表明，當(dāng)酒精蒸餾廢液中的SO/—離子濃度彡5g/L時(shí)，沼氣發(fā)酵能夠高效 穩(wěn)定運(yùn)行。而在酒精發(fā)酵工藝過程中，SO42-離子主要在液化和糖化工序引入。液化工序液化酶的最適作用pH值在6. 0-6. 4之間。由于沼氣發(fā)酵出水的堿度 較高，加入薯類淀粉拌料后淀粉漿的PH值高于液化酶的最適作用pH值，因此需要加入硫酸 調(diào)整淀粉漿的PH值。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，沼氣發(fā)酵出水中因?yàn)槿芙饬舜罅緾O2后形成 HCO3-離子，導(dǎo)致堿度增加。通過脫氣處理排除沼氣發(fā)酵出水中溶解的CO2，可有效降低沼氣 發(fā)酵出水的堿度，從而減少液化工序的硫酸消耗。糖化工序糖化酶的最適作用pH值在4. 2-4. 4之間。提高糖化前液化液的pH值， 可減少糖化前的硫酸添加量，但會(huì)降低糖化酶的活性。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，酒精發(fā)酵液 的PH值在發(fā)酵過程的前12個(gè)小時(shí)迅速下降，發(fā)酵8h時(shí)pH已下降至4. 0-4. 4，進(jìn)入糖化酶 的最佳作用PH范圍，從而確保了糖化過程的順利進(jìn)行。因此，提高糖化初始pH或甚至不糖 化，酒精發(fā)酵不會(huì)受到影響。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，當(dāng)沼液中小分子有機(jī)酸的總濃度<4g/L時(shí)，沼液回用對(duì) 酒精發(fā)酵無影響。通過液化、糖化工序的改進(jìn)，控制酒精蒸餾廢液中SO42-離子濃度彡5g/L， 保證了沼氣發(fā)酵的高效運(yùn)行。其次，通過兩級(jí)沼氣發(fā)酵，蒸餾廢液中COD降解率達(dá)到90%以 上，沼液中小分子有機(jī)酸的總濃度< 4g/L，沼氣發(fā)酵出水回用拌料對(duì)酒精發(fā)酵不僅無影響， 還有促進(jìn)作用?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，本發(fā)明采用以下工藝步驟1、拌料將經(jīng)過粉碎后的原料和脫氣后的沼液混合拌料，控制料水質(zhì)量比為 1 1.5-3. 2，攪拌并添加硫酸調(diào)整淀粉漿的PH值在5. 6-6. 6之間；所述原料主要指鮮木薯、鮮紅薯、木薯干、紅薯干等薯類淀粉質(zhì)物料。步驟1中，如拌料時(shí)沼液質(zhì)量不足，用工藝用水補(bǔ)足。2、液化淀粉漿中添加耐高溫α -淀粉酶，淀粉酶添加量為6_15U/g淀粉，然后將 淀粉漿加熱到100-110°c，維持30-200分鐘使淀粉液化得到液化液，同時(shí)殺滅淀粉漿中的 雜菌等微生物；3、發(fā)酵液化液冷卻到25_40°C，按液化液中淀粉質(zhì)量添加糖化酶，糖化酶添加量 為80-150U/g淀粉。然后接入液化液體積的6-15%的已培養(yǎng)好的釀酒酵母種子液，或按照0. 01-1. Og/L液化液體積的添加量直接添加釀酒活性干酵母，進(jìn)行發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度在 28-38°C之間，直至發(fā)酵結(jié)束；4、蒸餾發(fā)酵結(jié)束后，蒸餾獲得成品酒精和蒸餾廢液；5、一級(jí)沼氣發(fā)酵蒸餾廢液冷卻到50_80°C，進(jìn)入一級(jí)沼氣發(fā)酵罐，一級(jí)沼氣發(fā)酵 溫度控制在50-60°C，水力停留時(shí)間為0. 5-3天；6、固液分離一級(jí)沼氣發(fā)酵后，經(jīng)過固液分離去除蒸餾廢液中帶入的纖維、泥沙類 不溶性固形物，除固形物后的沼液進(jìn)一步沉降回收活性污泥，活性污泥回流進(jìn)入一級(jí)高溫 厭氧反應(yīng)器，沉降后的沼液進(jìn)入二級(jí)沼氣發(fā)酵罐；7、二級(jí)沼氣發(fā)酵二級(jí)沼氣發(fā)酵溫度控制在30-40°C，水力停留時(shí)間為0. 5-2天；8、固液分離二級(jí)沼氣發(fā)酵結(jié)束后，固液分離去除沼液中的活性污泥等懸浮顆粒 物，分離回收的活性污泥部分回流進(jìn)入二級(jí)沼氣發(fā)酵罐，清沼液進(jìn)入脫氣工序；9、脫氣去除懸浮顆粒后的清沼液，進(jìn)入真空脫氣罐，控制脫氣罐壓力 為-0. 06-0. IMpa，脫除清沼液中溶解的二氧化碳?xì)怏w，脫氣后的清沼液回到步驟1拌料， 拌料時(shí)沼液質(zhì)量不足部分用工藝用水補(bǔ)足。步驟1到步驟9構(gòu)成圈依次循環(huán)。步驟6所述固液分離，或放在步驟4和步驟5之間，即蒸餾后先經(jīng)過固液分離去除 蒸餾廢液中的纖維質(zhì)、泥沙等固形物，再進(jìn)入一級(jí)沼氣發(fā)酵罐。進(jìn)一步地，步驟6所述固液分離，或和步驟8合并，即蒸餾廢液經(jīng)過一級(jí)、二級(jí)沼氣 發(fā)酵后，再去除纖維質(zhì)、泥沙等固形物。本發(fā)明所采用的沼氣發(fā)酵，還可以分解成三級(jí)沼氣發(fā)酵，如兩級(jí)高溫加一級(jí)中溫， 或一級(jí)高溫加兩級(jí)中溫，但從工程經(jīng)濟(jì)角度考慮，以高溫加中溫兩級(jí)沼氣發(fā)酵最為經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1 通過對(duì)沼液脫氣去除沼液中溶解的二氧化碳，降低沼液的堿度，從而減 少液化前拌料工序中硫酸的添加量，從而降低蒸餾廢液中的SO42-離子濃度；采取無糖化 工藝，即淀粉液化后不調(diào)PH值，直接降溫到發(fā)酵溫度后添加糖化酶，接種酒精酵母發(fā)酵， 100%省卻了傳統(tǒng)糖化工序中必須的硫酸添加量。通過上述兩步技術(shù)創(chuàng)新，蒸餾廢液中的 SO42-離子總濃度降低50%以上，從源頭控制S042_離子濃度保證沼氣發(fā)酵的高效實(shí)施；優(yōu)點(diǎn)2 通過一級(jí)高溫、二級(jí)中溫兩級(jí)沼氣發(fā)酵，徹底消化分解蒸餾廢液中的小分 子有機(jī)酸，解除沼液回用拌料時(shí)沼液中有機(jī)酸對(duì)酒精酵母的生長(zhǎng)抑制作用，促進(jìn)酒精發(fā)酵 的正常實(shí)施；優(yōu)點(diǎn)3 通過形成酒精酵母、沼氣細(xì)菌等微生物營養(yǎng)食物鏈，真正實(shí)現(xiàn)酒精、沼氣 雙發(fā)酵耦聯(lián)。沼氣細(xì)菌群將酒精發(fā)酵未利用的有機(jī)質(zhì)及酒精發(fā)酵副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為沼氣，通過 沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)提供能源；酒精蒸餾廢液經(jīng)過沼氣細(xì)菌群“解毒”后回用，革除了占地大、運(yùn)行 成本高的曝氣好養(yǎng)處理，徹底消除了傳統(tǒng)發(fā)酵酒精生產(chǎn)中的高濃度廢水污染問題，又節(jié)約 了大量寶貴的水資源。節(jié)能、降耗、減排，大幅度降低了酒精生產(chǎn)成本。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明 書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。圖1為本發(fā)明一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí) 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例一一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法，采用以下工藝步驟以木薯干為原料。將木薯干進(jìn)行粉碎并過30目篩。按照料水質(zhì)量比1 3的比 例加入上批脫氣后的沼液拌料，拌料過程中用硫酸調(diào)節(jié)木薯淀粉漿的PH至6. 2，然后添加 商品耐高溫α-淀粉酶。淀粉酶的添加量為lOu/g淀粉。拌料后淀粉漿于105°C下蒸煮45 分鐘，使淀粉充分液化。蒸煮液化結(jié)束后，將液化液快速冷卻降溫到30°C，然后加入商品糖 化酶。糖化酶添加量為IOOu/淀粉。接入已培養(yǎng)好的酵母種子液開始發(fā)酵，酵母種子液的 接種量為液化液體積10%。酒精發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液蒸餾獲得成品酒精，并排出蒸餾廢液。蒸餾廢液通過和發(fā)酵液換熱等方式冷卻降溫至55°C，送入預(yù)先已馴化的高溫沼氣 發(fā)酵罐進(jìn)行一級(jí)沼氣發(fā)酵。一級(jí)沼氣發(fā)酵采用連續(xù)發(fā)酵模式，蒸餾廢液在高溫沼氣發(fā)酵罐 中的水力停留時(shí)間為1天。高溫沼氣發(fā)酵罐排出的沼液，送入錐籃式離心機(jī)，通過離心分離 去除蒸餾廢液帶入的纖維質(zhì)、泥沙等固形物。除去固形物的沼液在沉降罐中沉降2h，沉降罐 底部沉淀的活性污泥回流進(jìn)入高溫沼氣發(fā)酵罐，上部沼液冷卻到40°C后進(jìn)入預(yù)先已馴化的 中溫沼氣發(fā)酵罐進(jìn)行二級(jí)沼氣發(fā)酵。二級(jí)沼氣發(fā)酵采用連續(xù)發(fā)酵模式，中溫沼氣發(fā)酵罐的 水力停留時(shí)間為1天。二級(jí)沼氣發(fā)酵結(jié)束后，沼液通過板框過濾機(jī)過濾除去沼液中的活性 污泥等懸浮固形物，得到清澈的沼液和活性污泥，過濾分離得到的活性污泥部分添加到中 溫沼氣發(fā)酵罐中，過剩部分污泥經(jīng)過加工處理后可作為有機(jī)肥；清沼液送入脫氣機(jī)，在壓力 為-0. 09Mpa條件下脫除溶解在清沼液中的CO2氣體，脫氣后的沼液回到拌料工序。在實(shí)施例一條件下酒精發(fā)酵周期48h，發(fā)酵結(jié)束后，成熟發(fā)酵液中酒精含量達(dá)到 90g/L，殘?zhí)菨舛刃∮?0g/L ；蒸餾廢液經(jīng)過兩級(jí)沼氣發(fā)酵后，沼液pH值上升至7. 2，乙酸、丙 酸兩種小分子有機(jī)酸總濃度小于2g/L。酒精發(fā)酵和沼氣發(fā)酵順利，實(shí)現(xiàn)無高濃度蒸餾廢液 排放。實(shí)施例二 一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法，采用以下工藝步驟以鮮木薯為原料，將鮮木薯用水噴淋洗滌除去木薯表面泥沙后進(jìn)行粉碎，并過20 目篩。按照料水質(zhì)量比1 1.5的比例加入脫氣后的沼液拌料，拌料過程中用硫酸調(diào)節(jié)木 薯淀粉漿的PH至6. 6，并添加商品耐高溫α-淀粉酶。淀粉酶的添加量為12u/g淀粉。拌 料后的淀粉漿于105°C下蒸煮60分鐘，使淀粉充分液化。蒸煮液化結(jié)束后，將液化液冷卻降 溫到28°C，然后加入商品糖化酶，糖化酶添加量為150u/淀粉。接入已培養(yǎng)好的酵母種子液 開始發(fā)酵，酵母種子液的接種量為液化液體積12%。酒精發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液蒸餾獲得成品 酒精，并排出蒸餾廢液。蒸餾廢液通過和發(fā)酵液換熱等方式冷卻降溫至55°C，送入已馴化的高溫沼氣發(fā)酵 罐進(jìn)行一級(jí)沼氣發(fā)酵。一級(jí)沼氣發(fā)酵采用分批間歇進(jìn)料發(fā)酵方式，蒸餾廢液在高溫沼氣發(fā)
6酵罐中的水力停留時(shí)間為2大。高溫沼氣發(fā)酵罐排出的沼液，通過板式換熱器冷卻到35°C， 然后在沉降罐中沉降5h，沉降罐底部沉淀的活性污泥回流進(jìn)入高溫沼氣發(fā)酵罐，上部沼液 進(jìn)入已馴化的中溫沼氣發(fā)酵罐進(jìn)行二級(jí)沼氣發(fā)酵。二級(jí)沼氣發(fā)酵為連續(xù)發(fā)酵，中溫沼氣發(fā) 酵罐的水力停留時(shí)間為1.5天。二級(jí)沼氣發(fā)酵結(jié)束后，沼液通過帶式過濾機(jī)過濾除去沼液 中的活性污泥等固形物，得到清澈的沼液和活性污泥，過濾分離得到的活性污泥部分添加 到中溫沼氣發(fā)酵罐中，剩余部分污泥經(jīng)過加工處理后可作為有機(jī)肥；清沼液送入脫氣機(jī)，在 壓力為-0. 09Mpa條件下脫除溶解在清沼液中的CO2氣體，脫氣后的沼液回到拌料工序。在實(shí)施例二條件下酒精發(fā)酵周期60h，發(fā)酵結(jié)束后，成熟發(fā)酵液中酒精含量達(dá)到 146g/L，殘?zhí)菨舛刃∮?g/L ；蒸餾廢液經(jīng)過兩級(jí)沼氣發(fā)酵后，沼液pH值上升至7. 2，乙酸、丙 酸兩種小分子有機(jī)酸總濃度小于3g/L。酒精發(fā)酵和沼氣發(fā)酵順利，實(shí)現(xiàn)無高濃度蒸餾廢液 排放。實(shí)施例三一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法，采用以下工藝步驟以紅薯干為原料，將紅薯干粉碎并過40目篩。按照料水質(zhì)量比1 3的比例加入 脫氣后的沼液拌料，拌料過程中用硫酸調(diào)節(jié)木薯淀粉漿的PH至5. 6，添加商品耐高溫α -淀 粉酶，淀粉酶的添加量為8u/g淀粉，于105°C下蒸煮120分鐘，使淀粉充分液化；蒸煮液化 結(jié)束后，將液化液冷卻降溫到28°C，然后加入商品糖化酶，糖化酶添加量為80u/淀粉；接入 已培養(yǎng)好的酵母種子液開始發(fā)酵，酵母種子液的接種量為液化液體積8%。酒精發(fā)酵結(jié)束 后，發(fā)酵液蒸餾獲得成品酒精，并排出蒸餾廢液。蒸餾廢液通過和發(fā)酵液換熱等方式冷卻降溫至55°C，通過錐籃式離心機(jī)離心分 離紅薯干帶入的泥沙、紅薯渣燈固體顆粒，離心后的蒸餾廢液送入已馴化的高溫沼氣發(fā)酵 罐進(jìn)行一級(jí)沼氣發(fā)酵，蒸餾廢液在高溫沼氣發(fā)酵罐中的水力停留時(shí)間為1.5天；高溫沼氣 發(fā)酵罐排出的沼液在沉降罐中沉降2h，沉降罐底部沉淀的活性污泥回流進(jìn)入高溫沼氣發(fā)酵 罐，上部沼液通過板式換熱器冷卻到35°C，進(jìn)入已馴化的中溫沼氣發(fā)酵罐進(jìn)行二級(jí)沼氣發(fā) 酵，中溫沼氣發(fā)酵罐的水力停留時(shí)間為1天；二級(jí)沼氣發(fā)酵結(jié)束后，沼液通過帶式過濾機(jī)過 濾除去沼液中的活性污泥等固形物，得到清澈的沼液和活性污泥，過濾分離得到的活性污 泥部分添加到中溫沼氣發(fā)酵罐中，剩余部分污泥經(jīng)過加工處理后可作為有機(jī)肥；清沼液送 入脫氣機(jī)，在壓力為-0. 09Mpa條件下脫除溶解在清沼液中的CO2氣體，脫氣后的沼液回到 拌料工序。在實(shí)施例三條件下酒精發(fā)酵周期56h，發(fā)酵結(jié)束后，成熟發(fā)酵液中酒精含量達(dá)到 86g/L，殘?zhí)菨舛刃∮?0g/L ；蒸餾廢液經(jīng)過兩級(jí)沼氣發(fā)酵后，沼液pH值上升至7. 2，乙酸、丙 酸兩種小分子有機(jī)酸總濃度小于2g/L。酒精發(fā)酵和沼氣發(fā)酵順利，實(shí)現(xiàn)無高濃度蒸餾廢液 排放。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可 以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法，采用以下工藝步驟(1)、拌料將經(jīng)過粉碎后的原料和脫氣后的沼液混合拌料，控制料水質(zhì)量比為1∶1.5 3.2，攪拌并添加硫酸調(diào)整淀粉漿的pH值在5.6 6.6之間；(2)、液化淀粉漿中添加耐高溫α 淀粉酶，淀粉酶添加量為6 15U/g淀粉，然后將淀粉漿加熱到100 110℃，維持30 200分鐘使淀粉液化得到液化液；(3)、發(fā)酵液化液冷卻到25 40℃，按液化液中淀粉含量添加糖化酶，糖化酶添加量為80 150U/g淀粉。然后接入液化液體積的6 15％的已培養(yǎng)好的釀酒酵母種子液，或按照0.01 1.0g/L液化液體積的添加量直接添加釀酒活性干酵母，進(jìn)行發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度在28 38℃之間，直至發(fā)酵結(jié)束；(4)、蒸餾發(fā)酵結(jié)束后，蒸餾獲得成品酒精和蒸餾廢液；(5)、一級(jí)沼氣發(fā)酵蒸餾廢液冷卻到50 80℃，進(jìn)入一級(jí)沼氣發(fā)酵罐，一級(jí)沼氣發(fā)酵溫度控制在50 60℃，水力停留時(shí)間為0.5 3天；(6)、固液分離一級(jí)沼氣發(fā)酵后，經(jīng)過固液分離去除蒸餾廢液中帶入的纖維、泥沙類不溶性同形物，除固形物后的沼液進(jìn)一步沉降回收活性污泥，活性污泥回流進(jìn)入一級(jí)高溫厭氧反應(yīng)器，沉降后的沼液進(jìn)入二級(jí)沼氣發(fā)酵罐；(7)、二級(jí)沼氣發(fā)酵二級(jí)沼氣發(fā)酵溫度控制在30 40℃，水力停留時(shí)間為0.5 2大；(8)、固液分離二級(jí)沼氣發(fā)酵結(jié)束后，固液分離去除沼液中的活性污泥等懸浮顆粒物，分離回收的活性污泥部分回流進(jìn)入二級(jí)沼氣發(fā)酵罐，清沼液進(jìn)入脫氣工序；(9)、脫氣去除懸浮顆粒后的清沼液，進(jìn)入真空脫氣罐，控制脫氣罐壓力為 0.06 0.1Mpa，脫除清沼液中溶解的二氧化碳，脫氣后的清沼液回到步驟1拌料。步驟1到步驟9依次循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法，其特征在于權(quán)利 要求1中步驟9得到的沼液回到步驟1拌料，當(dāng)沼液質(zhì)量不足時(shí)可用自來水等新鮮水補(bǔ)足。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法，其特征在于權(quán)利 要求1中步驟6所述固液分離，或選擇放在步驟4和步驟5之間，即蒸餾后先經(jīng)過固液分離 去除蒸餾廢液中的纖維質(zhì)、泥沙等固形物，再進(jìn)入一級(jí)沼氣發(fā)酵罐?；蜻x擇步驟6所述固液 分離和步驟8合并，即蒸餾廢液經(jīng)過一級(jí)、二級(jí)沼氣發(fā)酵后，再去除纖維質(zhì)、泥沙等固形物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以薯類為原料的酒精生態(tài)制造方法，包括如下步驟將薯類原料粉碎后按規(guī)定料水質(zhì)量比加入沼液拌料，添加液化酶加熱蒸煮液化，冷卻后添加糖化酶、接種酵母直接發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后蒸餾獲得酒精。蒸餾廢液經(jīng)過兩級(jí)沼氣發(fā)酵、固液分離和脫氣等工序，獲得酒糟、沼氣和污泥等副產(chǎn)物，沼液回用到拌料工序。本發(fā)明所述方法，通過構(gòu)建酒精酵母、沼氣細(xì)菌等微生物生態(tài)食物鏈，實(shí)現(xiàn)酒精、沼氣雙發(fā)酵耦聯(lián)，革除占地大、運(yùn)行成本高的曝氣處理，消除了傳統(tǒng)發(fā)酵酒精生產(chǎn)中的高濃度廢水污染問題。
文檔編號(hào)C12P7/06GK101974567SQ201010286870
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者張宏建, 張建華, 毛忠貴 申請(qǐng)人:江南大學(xué)