專利名稱：一種糖蜜酒精成熟醪的膜分離與酵母回用技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)的水處理和污水治理技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種糖蜜酒精成熟醪的膜分離技術(shù)，并將分離后酵母回用于連續(xù)發(fā)酵。該技術(shù)適用于糖廠中糖蜜酒精成熟醪的處理。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的糖蜜酒精生產(chǎn)工藝是以糖蜜為原料，接入酒精酵母發(fā)酵成為成熟醪，成熟醪再經(jīng)粗餾塔蒸出粗酒，而剩余的廢醪液稱為糖蜜酒精廢液。酒精廢液一個(gè)突出特點(diǎn)是污染物濃度高，CODcr達(dá)8 12萬(wàn)mg/L，BOD5達(dá)4 6萬(wàn)mg/ L，SS值1163mg/L左右，pH值為3. 5^4. 5，固形物含量高達(dá)10。/Γ 2%，固形物中約70%為有機(jī)質(zhì)，剩余30%為灰份，膠體多，粘度大，色度高，易發(fā)泡，具有腐蝕性。若直接排放，會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，使水體缺氧，水質(zhì)惡化，魚(yú)蝦絕跡，河水發(fā)臭，飲用水源污染，影響人體健康。另一方面，糖蜜酒精成熟醪是一種成分復(fù)雜的混合液體，其中大約有10%的干物質(zhì)，主要包括酵母菌體、膠體、無(wú)機(jī)鹽等。酵母菌體是酒精廢液中最難降解的物質(zhì)，膠體、鈣鹽容易造成蒸餾塔結(jié)垢塞塔。目前，酒精車間直接將發(fā)酵成熟醪送入蒸餾塔蒸餾，結(jié)果造成初餾塔經(jīng)常結(jié)垢塞塔現(xiàn)象，且排放的廢液中含有大量的酵母殘?bào)w，不僅為后期廢液處理帶來(lái)極大困難，而且浪費(fèi)了酒精酵母資源，還造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染。若回收醪液中的酒精酵母并回用于連續(xù)發(fā)酵，并將廢醪液開(kāi)發(fā)成為有機(jī)復(fù)合肥，既提高其經(jīng)濟(jì)效益，大大降低了廢液的C0D，又可達(dá)到減輕結(jié)垢、降低廢液處理成本和提高附加值三贏的效果?？梢?jiàn)，成熟醪中酒精酵母的分離與回用在資源利用、環(huán)境保護(hù)等方面具有重要的意義。周文紅等人在《糖蜜酒精成熟醪回收廢酵母新工藝的探索》中提出利用糖蜜酒精成熟醪離心回收廢酵母，離心后的上清醪液進(jìn)入蒸餾塔，蒸出的廢液循環(huán)回用于發(fā)酵，從成熟醪回收的固溶物，進(jìn)一步除去雜質(zhì)得到純凈的酵母泥。目前，尚未見(jiàn)糖蜜酒精成熟醪的膜分離與酵母回用技術(shù)的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種糖蜜酒精成熟醪的處理方法，減輕結(jié)垢；循環(huán)回用酵母， 并將廢醪液開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，以達(dá)到資源再利用、廢液零排放等環(huán)保的效果。從生產(chǎn)工藝上的角度出發(fā)，本發(fā)明以發(fā)酵后的成熟醪直接通過(guò)動(dòng)力泵輸送至濾膜 (微濾或超濾)，在無(wú)菌密封的條件下進(jìn)行分離，過(guò)濾得到的酵母濃縮液循環(huán)回用于下一批發(fā)酵，滲透液再送去蒸餾；蒸餾出的酒精廢液經(jīng)過(guò)濃縮處理，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)添加有機(jī)物，制成有機(jī)復(fù)合肥料產(chǎn)品，再加以利用。微濾膜過(guò)濾成熟醪液時(shí)，選用的微濾膜孔徑范圍在0.02 10μπι，需控制流速在0. 5^5m/s,壓力控制在0. 0Γ0. 2Mpa,溫度在(Γ50 °C ；超濾膜則選用膜孔徑在 0. ΟΟΓΟ. 02 μ m，截留分子量在1000^10000,流速需控制在0. Γθ. 5m/s,壓力控制在 0. Γ0. 5Mpa，溫度在(T50°C。運(yùn)用膜分離技術(shù)可達(dá)到減少COD和酒精損失(COD去除率達(dá)到 50%飛0%，乙醇損失在2. 09Γ2. 5%)的目的。膜層的材質(zhì)可選用纖維素衍生物(例如醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料)、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。滲透液蒸餾提取酒精，而后進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮，使廢液濃縮至固溶物濃度為 65 75°Bx，用石灰調(diào)pH至6. 5^7. 0，再加入濃度為98%的工業(yè)用酸(硫酸、鹽酸、硝酸或磷酸均可)，加酸量為濃縮液所含固溶物重量39TlO%，脫水固化4(T45min，配入一定比例鉀肥、磷肥攪拌打散，經(jīng)機(jī)械攪拌后制成漿料，送去烘干機(jī)烘干造粒，再經(jīng)過(guò)干燥、冷卻、過(guò)篩等工序制成半成品，最后混入一定比例尿素，制成有機(jī)復(fù)合肥料。本發(fā)明的技術(shù)效果
本發(fā)明為糖廠提供了一種糖蜜酒精成熟醪處理的新技術(shù)；將糖蜜酒精成熟醪中酒精酵母分離并回用于連續(xù)發(fā)酵，減少結(jié)垢現(xiàn)象，且實(shí)現(xiàn)了資源再利用；將蒸出的酒精廢液開(kāi)發(fā)成為有機(jī)復(fù)合肥料產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)廢液的零排放，且減少了環(huán)境污染，符合現(xiàn)代綠色工業(yè)的發(fā)展要求。本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
1、本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，操作設(shè)備為膜組件(微濾或超濾)，附屬設(shè)備為動(dòng)力泵和連接管道，設(shè)備投資低，易放大，操作簡(jiǎn)便，易于自動(dòng)化，且處理效率高；
2、本發(fā)明工藝條件要求低，可在室溫條件下或低溫下操作，適合熱敏感物質(zhì)的分離濃
縮；
3、本發(fā)明采用的膜分離技術(shù)化學(xué)強(qiáng)度與機(jī)械損害最小，減少失活；
4、本發(fā)明采用的膜分離技術(shù)無(wú)相態(tài)變化，能耗極低；
5、本發(fā)明操作運(yùn)作的費(fèi)用較離心技術(shù)低，離心分離的投資運(yùn)費(fèi)高，操作與維修困難，而膜分離技術(shù)操作費(fèi)用主要集中在動(dòng)力泵輸送醪液上，操作成本較低；
6、本發(fā)明采用的膜分離技術(shù)，有相當(dāng)好的選擇性，可在分離、濃縮的同時(shí)達(dá)到部分純化的目的，相比離心分離，分離效果更好，濾液澄清，菌體回收率高，離心法COD去除率約在 30% 35%，膜分離法COD去除率可達(dá)到50% 60% ；
7、本發(fā)明采用的膜分離技術(shù)系統(tǒng)可密閉循環(huán)，防止外來(lái)污染，較離心分離對(duì)乙醇的損失更小，離心乙醇損失為3% 4%，而乙醇損失在2. 09Γ2. 5% ；
8、本發(fā)明循環(huán)回用成熟醪中酒精酵母并將蒸出的酒精廢液濃縮，開(kāi)發(fā)成為有機(jī)復(fù)合肥料產(chǎn)品，不但實(shí)現(xiàn)了資源再利用，而且降低了糖蜜廢液的處理難度，還可以大大降低C0D，減少環(huán)境污染，收到了環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一的效果。技術(shù)方案
第一步糖蜜成熟醪的膜分離。通過(guò)動(dòng)力泵將發(fā)酵罐中的成熟醪輸送至膜過(guò)濾器進(jìn)行分離。在無(wú)菌密封的條件下，控制在一定范圍的壓力、流速、溫度實(shí)現(xiàn)糖蜜成熟醪的分離。第一步的目的在于分離酒精酵母，降低醪液C0D，減小廢液處理的難度。第二步酒精酵母的循環(huán)利用。將第一步處理后的含有酒精酵母的濃縮液接入新鮮糖蜜醪液中，進(jìn)行下一輪發(fā)酵。第二步的目的在于循環(huán)回用酒精酵母，實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵，達(dá)到資源循環(huán)利用，減少生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的效果。第三步蒸餾濃縮酒精廢液并開(kāi)發(fā)有機(jī)復(fù)合肥料產(chǎn)品。將微濾后的透過(guò)液送去蒸餾，蒸出的酒精廢液經(jīng)過(guò)濃縮處理，濃縮液濃度達(dá)到75^80°Bx,加入濃縮液重量3%、濃度為98%的工業(yè)硫酸，脫水固化45min，按原料配比鈣鎂磷肥(P2O5彡18%)氯化鉀(K2O彡60%)酒精廢液濃縮液=4.5:1.6:4.5混合攪拌打散，105° C 烘干干燥后冷卻，再按比例尿素(N>46%):酒精廢液濃縮液=1.74:4. 5添加尿素，制成有機(jī)復(fù)合肥料產(chǎn)品，再加以利用；第三步的目的在于回收利用酒精廢液，充分利用其殘余的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，開(kāi)發(fā)成為有機(jī)復(fù)合肥料產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)廢液零排放。
具體實(shí)施例方式
以下就本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步加以說(shuō)明 實(shí)施例一
利用動(dòng)力泵(型號(hào)TP10-20，流量(T200L/h，最大壓力0. IMpa)通過(guò)Φ 10 X 7mm 醫(yī)用硅膠管將2. 5L成熟醪送至膜孔徑為0. 22 μ m的微濾膜(膜層材料為聚偏氟乙烯)，流速 2. 5m/s，壓0. 05Mpa，室溫22°(條件下，微濾30!^11，得到的滲透液蒸餾。微濾前后酒精損失 2. 02%, COD去除率57. 8%，微濾后的透過(guò)液蒸餾，在78°C蒸出酒精，酒精濃度達(dá)到78. 33g/ L ；將處理后的含有酒精酵母的濃縮液接入新鮮糖蜜醪液中再發(fā)酵，成熟醪微濾前酵母的酸化力GIPE為1. 32，酵母死亡率為6. 8%，回用酵母的GIPE降為1.四，酵母死亡率為7. m。實(shí)施例二
利用動(dòng)力泵(型號(hào)TP10-20，流量(T200L/h，最大壓力0. IMpa)通過(guò)Φ 10 X 7mm 醫(yī)用硅膠管將2. 5L成熟醪送至膜孔徑為0. 01 μ m的超濾膜(膜層材料為聚偏氟乙烯)，流速為2. Om/s，壓力在0. 08Mpa，室溫16° C條件下，超濾45min，得到的滲透液蒸餾；微濾前后酒精損失2. 47%, COD去除率59. 3%，微濾后的透過(guò)液蒸餾，在78° C蒸出酒精，酒精濃度達(dá)到 74. 81g/L ；將處理后的含有酒精酵母的濃縮液接入新鮮糖蜜醪液中再發(fā)酵；成熟醪微濾前酵母的酸化力GIPE為1. 32，酵母死亡率為6. 8%，回用酵母的GIPE降為1. 24,酵母死亡率為 7. 6%ο實(shí)施例三
將蒸餾廢液進(jìn)行進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮，濃縮至75°Bx，濃縮液重405. 4g，濃度為98%的工業(yè)硫酸12. 16g，脫水固化45min，按原料配比分別加入鈣鎂磷肥(P2O5彡18%) 12. 16g，氯化鉀 (K2O彡60%) 144. 14g混合攪拌打散，105° C烘干干燥后冷卻，再按比例添加尿素156. 75g，制成有機(jī)復(fù)合肥料產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種糖蜜酒精成熟醪的膜分離與酵母回用技術(shù)，其特征在于通過(guò)動(dòng)力泵將發(fā)酵罐中的成熟醪直接輸送至膜組件(微濾或超濾)，在無(wú)菌密封的條件下進(jìn)行分離，過(guò)濾得到的酵母濃縮液循環(huán)回用于下一批發(fā)酵，滲透液再送去蒸餾，蒸出的廢液經(jīng)過(guò)濃縮處理，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)添加有機(jī)物，制成有機(jī)肥產(chǎn)品，再加以利用；選用的微濾膜孔徑范圍在0. 02^10 μ m, 流速需控制在0. 5^5m/s,壓力控制在0. 0Γ0. 2Mpa,溫度在(T50°C ；超濾膜則選用膜孔徑在0. ΟΟΓΟ. 02 μ m，截留分子量在1000^10000,流速需控制在0. Γθ. 5m/s,壓力控制在 0. Γο. 5Mpa，溫度在 0 50°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糖蜜酒精成熟醪的分離與回用技術(shù)，膜層的材質(zhì)可選用纖維素衍生物(例如醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料)、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種糖蜜酒精成熟醪的膜分離與酵母回用技術(shù)。其特征在于通過(guò)泵將成熟醪送至濾膜(微濾或超濾)，在無(wú)菌密封的條件下分離，酵母濃縮液回用于發(fā)酵，滲透液再蒸餾；蒸餾液濃縮處理添加有機(jī)物制成有機(jī)肥；微濾膜孔徑選用0.02~10μm，流速控制0.5~5m/s，壓力0.01~0.2MPa，溫度0~50℃；超濾膜孔徑選用0.001~0.02μm，流速控制0.1~0.5m/s，壓力0.1~0.5MPa，溫度0~50℃。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于酵母濃縮液回用實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)且環(huán)保；過(guò)濾后的滲透液再蒸餾，COD去除率大于50%，乙醇損失小于2.5%；蒸餾液濃縮制成有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)了廢液零排放。
文檔編號(hào)C02F9/02GK102211826SQ20111012024
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者周鑫, 張鵬, 趙鵬凱, 邱族, 陳毅明, 陳暢, 黃明靜 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)