CN101130790A - 以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺，属于发酵酒精工业技术领域。特征是取淀粉与上批厌氧发酵消化液混合；加入液化酶搅拌均匀后加热，液化，降温；加入上批蒸馏废醪液，再加入糖化酶糖化，降温接入扩培酒精酵母，恒温培养发酵；经蒸馏获得成品酒精；取蒸馏废醪液作为下批糖化调酸用水，其余废醪液冷却接入上批次的活性污泥恒温厌氧发酵生产沼气；厌氧发酵液再经过固液分离回收活性污泥和消化液，消化液回配料工序作工艺用水，依次循环。本发明蒸馏废醪液只需要厌氧发酵一步处理，大大减少了占地面积和固定资产投资；厌氧发酵消化液可循环利用，能实现发酵废水的零排放，实现水资源循环利用，并还可降低酒精生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺，属于发酵酒精工业技术领域。
背景技术
淀粉质原料发酵生产酒精是酒精生产的主要方法之一。在传统淀粉质原料发酵生产酒精工艺中，淀粉质原料经粉碎、加水调浆、液化和糖化，然后接种酒精酵母发酵(如《酒精工业手册》一书所介绍，章克昌等编，轻工业出版社)。传统发酵生产工艺平均每吨酒精要排放12～15吨废醪液，废醪液CODcr高达40000～50000mg/L以上，不仅造成严重的水资源污染，也造成大量的资源浪费。
现行的酒精生产废水处理方法主要有：浓缩干燥法生产DDGS和先厌氧发酵制取沼气后曝气好氧处理等。浓缩干燥法生产DDGS存在投资大、运行费用高等问题。该方法处理后废水能达标排放，但仍需投入一定的运行费用，因此，浓缩干燥法生产DDGS具有良好的社会效益，而没有经济效益。先厌氧发酵制取沼气后曝气好氧处理的方法存在的主要问题一是占地大、投资高，二是后期曝气好氧处理只有投入没有产出，每吨酒精生产的废水治理成本高达20元左右，三是废水治理很难彻底，排放的废水CODcr仍在500mg/L左右。也有采用蒸馏废液全循环配料的工艺，但由于酒精发酵后的蒸馏废醪液中含有大量有机酸，pH值在3.0～4.0之间，配料后淀粉质原料液化时导致液化酶不能正常发挥活力(液化酶的最适作用pH值在5.5～6.5之间)，导致成本过高，且循环批次有限，仍然有大量高浓度废水排放，此法在工业生产规模上已不采用。
中国专利申请号：200610097623.0公开了发明名称为：以薯类为主原料的酒精环形生产工艺，已取得良好的效果，但由于糖化时糖化酶的最适作用pH值在4.0～4.5之间，因此，液化结束后，需外加硫酸或盐酸等无机酸调整液化液的酸度，使其pH值在4.0～4.5之间，才能加入糖化酶糖化。外加无机酸不仅增加了生产成本，而且，无机酸带入的酸根离子也会影响后期蒸馏废醪液的厌氧发酵，而蒸馏废醪液中含有大量有机酸，部分蒸馏废液直接回用作为调酸用水，可替代外加的无机酸，具有更好的经济效果。
本发明所述的部分蒸馏废醪液回用与已有专利所述的回用有着本质的区别，已有专利中，部分或全部蒸馏废醪液作为工艺用水，回到配料工段，而本发明中的部分蒸馏废醪液回到糖化工段，作为调酸用水，回用目的与回用手段均发生了变化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺，其蒸馏废醪液只需要厌氧发酵一步处理，大大减少了占地面积和固定资产投资；厌氧发酵消化液可循环利用，能实现发酵废水的零排放，实现水资源循环利用；部分蒸馏废醪液能回到糖化工段，可作为调酸用水，并还可降低酒精生产成本。
本发明的主要解决方案是这样实现的：
本发明以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺采用以下工艺步骤：
1、取淀粉与上批厌氧发酵消化液混合；淀粉与上批厌氧发酵消化液混合比为1∶1.7～3.0；
2、加入液化酶搅拌均匀后加热，液化，降温至58～65℃；
3、在降温后的液化液内加入上批蒸馏废醪液，蒸馏废醪液加入量为液化液的10～30％，以加入蒸馏废醪液后混合液的pH值在4.0～4.5之间为准：再加入糖化酶糖化，糖化结束后降温至25～40℃，接入扩培酒精酵母，恒温培养发酵36～72小时；
4、发酵结束后，经蒸馏获得成品酒精；
5、取蒸馏废醪液总量的5～25％作为下批糖化调酸用水，其余废醪液冷却至50～80℃，接入上批次的活性污泥恒温厌氧发酵生产沼气；
6、厌氧发酵液再经过固液分离回收活性污泥和消化液，消化液回配料工序作工艺用水，依次循环，消化液中pH值升至6.5～7.0，
所述的液化酶采用α-淀粉酶；液化酶加入量为：6～15U/g淀粉，液化加热温度为：80～105℃；液化时间为：50～120分钟；
所述的糖化酶采用普通商品糖化酶；糖化酶加入量为：80～150U/g淀粉，糖化温度为：58～65℃；糖化时间为：0～60分钟；
所述的扩培酒精酵母接入量为糖化液的8～12％：
所述的淀粉质原料为红薯粉或木薯粉等。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明中酸性的蒸馏废醪液经过厌氧发酵后，废醪液中的有机酸等有机物被降解成沼气，消化液的pH值上升，保证了消化液的回用配料不会对液化、糖化、发酵等工序产生影响；蒸馏废醪液只需要厌氧发酵一步处理，大大减少了占地面积和固定资产投资；无发酵废水进入运行成本高的曝气好氧处理，而厌氧发酵的运行成本低，再加上每吨酒精的蒸馏废醪液能产生350m3(标态)左右的沼气(约折合350公斤商品煤)和200公斤的活性污泥(可加工约300公斤复合生物质有机肥)，因此，该工艺具有良好的经济效益；厌氧发酵消化液循环利用，实现发酵废水的零排放，无发酵性的废水排放，且节约了大量宝贵的水资源；部分废醪液直接回用替代传统工艺中的无机酸，不仅降低了酒精生产成本，也基本消除了SO4 -2等无机离子对厌氧发酵可能产生的抑制现象。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
实施例一
本发明以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺采用以下工艺步骤：
取红薯粉100g，加入上批厌氧发酵消化液200ml，加入耐高温α-淀粉酶0.07毫升，搅拌均匀后加热，95℃保温液化60分钟；快速降温到58℃，加入上批蒸馏废醪液100ml，混匀后加入糖化酶(普通商品糖化酶)0.15毫升，62℃保温糖化0.5hr，糖化结束后降温至30℃，接入10％的扩培酒精酵母，恒温培养发酵64hr；发酵结束，成熟发酵液体积为343ml，酒精浓度为9.2％(v/v)；经蒸馏获得成品酒精32ml(95.2％v/v)取蒸馏废醪液310ml。取出100ml废醪液作为下批糖化调酸用水，其余210ml蒸馏废醪液冷却至55℃，接入上批次的活性污泥21g(10％)，恒温厌氧发酵两星期，蒸馏废醪液经过厌氧发酵，获得沼气；沼气作为燃料供给锅炉或联产热、电；厌氧发酵液再经过固液分离(过滤)，得到25g活性污泥和消化液200ml，消化液回作下一批发酵配料用水。依次循环30批次，发酵正常。厌氧发酵液经过固液分离得到的活性污泥，部分返回厌氧发酵罐，多余活性污泥加工成生物有机肥。上述消化液中CODcr降到2000mg/L左右，pH值升至6.5。
实施例二
本发明以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺采用以下工艺步骤：
取木薯粉2000g，加入上批厌氧发酵消化液4000ml，加入耐高温α-淀粉酶1.2毫升，搅拌均匀后加热，95℃保温液化50分钟；快速降温到62℃，加入上批蒸馏废醪液2000ml，加入糖化酶(普通商品糖化酶)2.4毫升，62℃保温糖化0.5hr，糖化结束后降温至30℃，接入8％的扩培酒精酵母恒温培养发酵，发酵60hr；发酵结束，成熟发酵液体积为6850ml，酒精浓度为11.9％(v/v)；经蒸馏获得成品酒精740ml(96％v/v)，蒸馏废醪液6200ml。留出2000ml废醪液作为下批糖化调酸用水，其余4200ml蒸馏废醪液冷却至55℃，接入上批次的活性污泥420g(10％)，恒温厌氧发酵两星期，过滤，得到500活性污泥和消化液4100ml，循环回下一批发酵试验。依次循环40批，发酵正常。上述消化液中CODcr降到2000mg/L左右，pH值升至6.8。
实施例三
本发明以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺采用以下工艺步骤：
取木薯粉9000kg，加入上批消化液24m3，加入耐高温α-淀粉酶3.2升，搅拌均匀后加热，95℃保温液化60分钟；快速降温到65℃，加入上批蒸馏废醪液4m3，加入糖化酶(普通商品糖化酶)9升，62℃保温糖化0.45hr，糖化结束后降温至28℃，接入8％的扩培酒精酵母发酵，发酵66hr；发酵结束，成熟发酵液体积为35.6m3，酒精浓度为10.3％(v/v)；经蒸馏获得成品酒精3040L(96％v/v)，蒸馏废醪液32.6m3，经过沉淀池分离泥砂，留出4m3废醪液作为下批糖化调酸用水，其余送厌氧发酵罐，发酵温度55～60℃，收集计量得到沼气1100m3(压力7KPa)，过滤后消化液共23m3，循环回下一批发酵。依次循环20批，发酵正常。上述消化液中CODcr降到2000mg/L左右，pH值升至7.0。
Claims (1)
1.一种以薯类为主原料的酒精双环形生产工艺，其特征是采用以下工艺步骤：
(1)、取淀粉与上批厌氧发酵消化液混合；淀粉与上批厌氧发酵消化液混合比为0.8～1.2∶1.7～3.0；
(2)、加入液化酶搅拌均匀后加热，液化，降温至58～65℃；
(3)、在降温后的液化液内加入上批蒸馏废醪液，蒸馏废醪液加入量为液化液的10～30％，以加入蒸馏废醪液后混合液的pH值为：4.0～4.5，再加入糖化酶糖化，糖化结束后降温至25～40℃，接入扩培酒精酵母，恒温培养发酵36～72小时；
(4)、发酵结束后，经蒸馏获得成品酒精；
(5)、取蒸馏废醪液总量的5～25％作为下批糖化调酸用水，其余废醪液冷却至50～80℃，接入上批次的活性污泥恒温厌氧发酵生产沼气；
(6)、厌氧发酵液再经过固液分离回收活性污泥和消化液，消化液回配料工序作工艺用水，依次循环，消化液中pH值升至6.5～7.0。
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