CN101773927A - 木薯加工酒精、淀粉剩余物综合利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是以利用木薯加工酒精、淀粉剩余物通过工业化发酵处理，生产有机肥料、生物肥料、有机-无机复合肥料、植物栽培营养基质和土壤改良材料、保水材料等产品。能够将鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪、糖厂滤泥等废弃污染物充分利用起来，实现多种有机资源的综合处理和资源化开发，有效地解决了工业化木薯废渣的处理技术问题及对环境影响的问题。能够做到整个处理过程无三废排放，既能避免二次污染又具有较好的经济效益和社会效益。

Description

木薯加工酒精、淀粉剩余物综合利用的方法

技术领域

本发明属于有机资源开发利用及环境保护技术领域，涉及一种木薯加工酒精、淀粉剩余物综合利用的方法。

背景技术

木薯为热带和亚热带一种重要经济作物之一，在地球南北纬度30度以内都有种植，我国南方地区广泛种植。木薯一般含有40～60％的淀粉、15～50％的纤维素、少量的蛋白质、木质素和胶体物质等化学成份，可以直接食用，也是工业原料之一，主要用作淀粉和酒精的生产原料。但是，在工业生产淀粉和木薯酒精的过程中，会产生大量木薯剩余物质。这些固体残渣中，主要含有纤维素和少量的木质素、蛋白质和胶体物质等，而纤维素、蛋白质以及胶体物质等如网状相互结合交织在一起，很难脱水干燥处理。

在我国，木薯酒精渣可以进一步开发作为饲料、造纸甚至燃料等再使用。但是，因其含有大量水分，使得干燥和运输处理成本较高，效益不大。部分酒精厂为处理其废渣，采取先机械脱水，电煤烘干，后进行焚烧处理；或先全渣厌氧发酵，再做干化、堆肥处理生产肥料或先在室内或室外自然风干堆腐，加电煤烘干生产肥料等方式处理。但是，沤肥臭且花时长，这种不恰当的处理方式，可能产生二次污染，既不环保，又增加酒精的成本。如何提高木薯加工酒精、淀粉剩余物的综合利用价值，把废渣变成宝，减少其对环境的污染，多年来不少专家一直在探索。公开文献报道的一些方法有：

中国专利申请号200810073641.4，木薯渣、酒糟生产新型可降解材料的方法，是将木薯渣或酒糟经净化、研磨、清洗、滤干后与干纸浆按2～5∶5～8的重量比例混合，并加入造纸助剂，模塑成型，烘干，得到可降解材料产品。干纸浆是指植物纤维纸浆，如废旧报纸、纸箱纸、纸板、或其他植物纤维材料纸浆。本发明充分利用木薯资源的废弃物-木薯渣、酒糟生产质量良好、成本低廉的新型工业可降解材料，替代泡沫塑料可降解材料，既解决了废弃物的难处理问题，变废为宝，还可以有效地起到控制和消除“白色污染”的作用，而且本发明工艺不复杂，生产周期短，成本低，能耗低，操作简便，产品稳定性高，具有很好的经济效益和社会效益、环保效益。

中国专利申请号200810073913.0，木薯渣、酒糟渣生产瓦楞纸、纱管纸的方法，采取将木薯渣与酒糟渣分别进行净化、研磨、清洗、脱水，去杂质，保留植物纤维，与废纸浆按1～7∶3～9比例混合，适量添加造纸助剂，生产瓦楞纸、纱管纸。该发明充分利用生产废弃物-木薯渣、酒糟渣来生产物美价廉的瓦楞纸、纱管纸，生产原料充足，成本低，操作简便，产品稳定性好，市场潜力大，产品利润高，既延长了木薯渣、酒糟产业链，解决目前木薯渣、酒糟废物利用问题，又减少企业环保压力，提高了企业的经济效益，带动周边农村共同富裕，具有很好的社会效益和环保效益。

中国专利申请号200710066412，一种处理木薯酒糟渣液的方法，按以下步骤进行：(1)将木薯酒糟渣液回收于沉淀池中并测定p H值；(2)加入碱或碱性物质将木薯酒糟渣液p H值调整至6～9；(3)加入脱稳催沉剂聚合氯化铝或/和聚合硫酸铁，加入量为木薯酒糟渣液的0.0015～0.003％，搅拌均匀后静置；(4)将上述中上层水液排除；(5)将(3)中底层沉淀物脱水；(6)将脱水后的沉淀物干燥并粉碎制得糟粉成品。该发明用合理的工艺，简便易行的生产方法，廉价易得的原材料快速处理用木薯酿酒或用木薯提取淀粉或用木薯提取柠檬酸等残留的糟渣液，有效地回收了作为废弃物的糟渣液中残留的如淀粉、粗纤维、钙以及各种微量矿物质、粗蛋白、粗脂肪等有效成分，为社会提供出了一种优质的饲料或饲料原料，变废为宝，减少了废弃物排放，消除或有效地控制了水源、水体和周边环境的污染。

《药物生物技术》2006，13(1).汤燕花等人的“利用木薯渣发酵生产啤酒酵母单细胞蛋白的研究”。利用黑曲霉和啤酒酵母在适宜的条件下对木薯渣进行混种发酵，提高木薯渣的蛋白含量，作为一种酵母单细胞蛋白饲料应用于生产和饲养牲畜，并使废弃物得到资源化处理。

《安全与环境学报》2005，5(6).林捷等人的“利用木薯渣进行纤维素分解菌混合发酵工艺研究”。论述了从自然界中筛选出6株相互间无拮抗作用的纤维素分解菌进行混合发酵。该混菌以工业废弃物木薯渣为原料发酵的最佳产酶条件是：培养基配方为木薯渣4g，黄豆粉0.75g，KH2PO4 0.20g，NaCl 0.02g，MgSO4·7H2O 0.015g，蒸馏水1000mL；发酵工艺为初始pH＝7.0，培养温度40℃，每250mL锥形瓶装培养液140mL，接种量3％.在140r·min^-1转速下发酵72h。结果表明，混合菌的发酵可大幅度提高纤维素酶活力及对还原糖的耐受力。

《牧业资讯坊》2005(8).“木薯渣固态发酵可生产植酸酶”。论述了植酸梅能降解植酸，释放植酸中的磷分，解除其营养抗性，提高食物及饲料中磷的利用率，减少***物中有机磷含量，预防由磷缺乏引起的各种疾病，促进人、畜磷、钙、锌等营养水平的提高。因此植酸梅被广泛应用在饲料和粮食工业中，用于降解饲料和食物中的植酸。

《热带作物学报》2004，25(1).钟秋平等人的“木薯渣固态发酵植酸酶的中试条件”。论述了培养条件对木薯渣在箱式固态发酵反应器中用黑曲霉(Aspergillus niger)PD菌株发酵生产植酸酶的影响。表明：单因素试验最佳条件为水质量分数75％，料层厚度5～10cm，接种量1.5％，培养温度32～34℃，培养时间6-8d。在此条件下，植酸酶活力最高达4189μmol/＜min.g)。

从公开文献中我们可以了解到，目前木薯加工酒精、淀粉剩余物，在学术和技术上，有用于造纸和生产饲料、植酸酶等多方面再利用的研究和开发。但是，工业化应用的程度不很高，每年废弃量相当大。也有利用废渣进一步发酵获取沼气的，然而由此产生的污泥同样难以处理，未经处理的污泥难以用于农业生产，乱丢乱放必将严重污染了环境。所以，如何以低成本，实现废渣处理再利用，已经成为木薯加工产业废弃物处理中迫切需要解决的瓶颈问题。利用生物种群的好氧性能，添加发酵菌剂，在一定的湿度、温度、C/N比和通风条件下的发酵作用，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化技术，对废渣处理是实现无害化、减量化、资源化、产业化的一种最为有效的方法。因其具有运行费用低、处理量大、无二次污染等优点，近年来已成为世界各国资源、环保领域的一个研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种低能耗、工业化处理技术，将木薯加工酒精、淀粉剩余物转化为肥料、营养基质或土壤改良剂，同时有效避免剩余物处理过程中的二次污染，大幅度提高木薯加工厂的经济效益。

本发明的技术方案是：第一步将木薯加工酒精、淀粉剩余物，脱水至水含量为45～75％；第二步采取不同的方式发酵，待废渣充分发酵腐熟，把含水量降到≤30％；第三步通过按比例添加氮磷钾肥料及其他中微量元素，配制成有机肥料、生物肥料、有机-无机复合肥料、土壤改良剂、营养基质等肥料产品。

本发明是这样实现的：

利用木薯加工酒精、淀粉剩余物综合利用的方法，是将木薯加工酒精、淀粉剩余物主原料进行机械脱水或添加脱水助剂脱水，使其水含量降至45～75％，选定发酵方式，(加入辅料)，接种发酵菌剂进行发酵。采用机械翻拌物料和供氧，控制发酵温度45～70℃，发酵时间15～45天，充分分解木薯加工酒精、淀粉剩余物中的有机物质，转化成可以被植物吸收的短链小分子的氨基酸、脂肪酸、矿物质营养物料。并通过好氧发酵产生的热量带走多余的水分，使发酵后肥料含水量小于30％。然后根据产品的要求，按比例添加肥料及中微量元素，配制成农作物有机肥料、生物肥料、有机-无机复混肥料、植物栽培营养基质等肥料产品，还可以作为土壤改良材料、保水材料、新型工业材料、环保型材料等。

所述的采用发酵方式包含：槽式发酵、塔式发酵、滚筒式发酵、地面堆置发酵或装入塑料编织袋或塑料篮、藤篮、竹篮中发酵的发酵方法。

所述的采用发酵工艺是控制原料的原料的碳与氮比例为20～45∶1，碳与磷比例为15～60∶1；需要加入原材料的重量份数是：

主原料5000份、辅料0～1000份、脱水助剂0～10份、发酵菌剂0～6份、其肥料及中微量元素按产品要求添加。

以上所述的主原料包含：木薯淀粉渣及其全渣厌氧消化沼渣、木薯酒糟渣及其全渣厌氧消化沼渣其中的一种或一种以上。

以上所述的辅料包含：鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪、糖厂滤泥、谷壳、桐麸、秸杆或其他有机物料其中的一种或一种以上的混合辅料。

以上所述的脱水助剂包含：氢氧化钠水溶液、熟石灰其中的一种或一种以上的混合脱水助剂。

以上所述的发酵菌剂包含：里氏木霉(Trichodenma reesei)、高温放线菌(Thermoactinomycetaceae)、酵母菌(Yeast)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Latin Name Bacillusstearothermophilus Donk)枯草芽胞杆菌(Bacillas subtills Cohn)和木薯渣发酵腐熟过程和产成品中其中的一种或者一种以上的混合发酵菌种。

以上所述的肥料包含：尿素、碳氨、磷铵、硫酸铵、氯化铵、氯化钾、硫酸钾、硫酸镁、硝酸钾、钙镁磷肥、过磷酸钙其中的一种或一种以上的混合肥料。

以上所述的中微量元素包含：硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸镁、硼酸、硼砂其中的一种或一种以上的混合微量元素。

以上所述的翻拌方式包括：采用翻拌机和发酵的供氧装置如螺旋翻拌机翻拌、履带式翻抛机翻拌、轮胎式自行走翻堆机翻拌或用人工翻拌。

以上所述的发酵方式包含槽式发酵、塔式发酵、滚筒式发酵、地面堆置发酵或装入容器例如塑料编织袋或塑料篮、藤篮、竹篮中发酵的发酵方法。

上述方法采用的机械设备包含：市售或非标加工的包含市售或非标加工的离心设备、压榨设备、蒸汽换热器、烘干设备、发酵器、翻拌机、物料转堆机和供氧机，例如离心机、螺旋压榨机、板框压滤机、真空吸滤机、履带压滤机、蒸汽换热器、红外线烘干设备、发酵槽、发酵塔等。

本发明的优点和积极效果：

1、本发明的木薯加工剩余物综合利用的方法，通过工业化发酵处理，能够做到整个处理过程无三废排放，有效地解决了工业化木薯加工剩余物的处理技术问题，及木薯加工剩余物对环境影响的问题。

2、利用木薯加工剩余物通过工业化发酵处理，生产有机肥料、生物肥料、有机-无机复合肥料、植物栽培营养基质和土壤改良材料、保水材料、新型工业材料、环保型材料等产品。能够将鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪、糖厂滤泥等废弃污染物充分利用起来，实现多种有机资源的综合处理和资源化开发，变废为宝，提高产业经济效益，市场广阔，符合循环经济的要求。

3、本发明能够工业产业化处理，日处理量大，处理规模不受限制，能够及时处理木薯加工剩余物。并解决目前木薯加工剩余物的再利用处理成本高的问题。一个年产5万吨的酒精厂，每年需要处理的木薯酒精渣10万吨左右(含水量85％)。由于酒精渣再利用需要脱水，采用煤烘干法年需耗费600万元以上；而采用本方法处理，费用在75万元左右，由此计算，每年可节约废渣处理费用525多万元以上。另可生产出3万吨优质有机肥料，每吨按200元计，新增经济效益600万元。两项可实现节能增效约1125万元，同时能够做到整个处理过程无三废排放，经济效益和社会效益十分显著。

具体实施方式

实施例1：

(1)配方投料重量份数：

木薯酒糟渣5000份；40％的氢氧化钠水溶液3份；鸡粪200份；猪粪300份；糖厂滤泥100份；里氏木霉1份；高温放线菌1份；酵母菌1份；木薯渣腐熟产成品3份；硫酸亚铁1.5份；硫酸镁1份。

(2)加工方法：

把40％的氢氧化钠水溶液稀释1000倍均匀喷淋到木薯酒糟渣上面，调节PH值6～8。将木薯渣送入脱水设备螺旋压榨机内，通过调节速度进行脱水，处理后木薯酒糟渣含水量降至65～75％。

经过脱水的木薯酒糟渣加入辅原料鸡粪200份、猪粪300份、糖厂滤泥100份，发酵菌剂里氏木霉1份、高温放线菌1份、酵母菌1份、木薯渣腐熟产成品3份，用翻拌机把物料搅拌均匀，投入槽式发酵池内发酵，并由供氧装置调节空气，控制温度55～70℃，当发酵温度到达控制温度时，启动翻拌机翻拌散热，并带走发酵物料多余的水分，使发酵后肥料含水量小于30％。发酵时间15天使木薯酒糟渣及粪类充分发酵腐熟，最后加入硫酸亚铁1.5份、硫酸镁1份，启动翻拌机充分翻拌，得到有机肥料产品，对提高作物品质、外观、增产增收有显著效果。

实施例2：

(1)配方投料重量份数：

木薯酒糟渣5000份；熟石灰8份；鸡粪300份；酵母菌1份；嗜热脂肪芽孢杆菌0.5份；尿素10份；钙镁磷肥6份；氯化钾3份；硫酸锌1份；硫酸铜0.5份。

(2)加工方法：

把熟石灰均匀撒到木薯酒糟渣上面，调节PH值7.5。将木薯酒糟渣送入脱水设备板框压滤机内，通过调节压力进行脱水，处理后木薯酒糟渣含水量降至55～70％。

把含水量55～65％的木薯酒糟渣加入辅原料鸡粪300份、尿素10份，发酵菌剂酵母菌1份、嗜热脂肪芽孢杆菌0.5份，用翻拌机把物料搅拌均匀，加入发酵塔中，并由供氧装置调节空气，控制温度55～65℃，当发酵温度到达控制温度时，启动供氧装置散热，并带走发酵物料多余的水分，使发酵后肥料含水量小于30％。发酵时间16天木薯酒糟渣及鸡粪充分发酵腐熟。后加入钙镁磷肥6份、氯化钾3份、硫酸锌1份、硫酸铜0.5份启动翻拌机翻拌均匀，制成用途广泛的有机肥料。直接作施肥用，并起到改良土壤理化性状，增强土壤保肥保水能力，对提高作物品质、外观、增产增收有显著效果。

实施例3：

(1)配方投料重量份数：

木薯酒糟渣4000份；木薯酒糟渣厌氧消化沼渣1000份；熟石灰10份；作物秸杆1000份。

(2)加工方法：

把熟石灰与木薯酒糟渣和木薯酒糟渣厌氧消化沼渣均匀拌合，将其送入脱水设备履带压滤机进行脱水，处理后含水量降至55～65％。

把含水量65～75％的木薯酒糟渣和木薯酒糟渣厌氧消化沼渣加入作物秸杆，用翻拌机把物料翻拌均匀，在地面堆置、整平、覆盖由其自然发酵，并由供氧装置调节供氧，控制温度45～70℃，当发酵温度到达65～70℃温度时，启动翻拌机翻拌散热，并带走发酵物料多余的水分，使发酵后肥料含水量小于30％。发酵时间40天木薯酒糟渣和作物秸杆充分发酵腐熟。经过发酵处理的腐熟有机原料，经消毒后，可以做成食用菌营养袋、各种植物营养基质、床土营养基质、保水材料、新型工业材料、环保型材料。

实施例4：

(1)配方投料重量份数：

木薯酒糟渣3000份；木薯淀粉渣2000份；尿素0.08份。

(2)加工方法：

用带式压滤机脱水以后的木薯酒糟渣、木薯淀粉渣含水量降至60～70％，后加入尿素，用翻拌机把物料翻拌均匀，投入槽式发酵池中覆盖，采用自然接种法，自然培育优势发酵微生物种群发酵，发酵过程中用翻拌机把菌种搅拌均匀，并由供氧装置调节供氧，控制发酵温度45～70℃，。当发酵温度到达60～70℃时，启动翻拌机翻拌散热，并带走发酵物料多余的水分，使发酵后肥料含水量小于30％。发酵时间32天，木薯酒糟渣、木薯淀粉渣充分发酵腐熟。可直接施用，并起到改良土壤理化性状，增强土壤保肥保水能力。经消毒后，可以做成食用菌营养袋、各种植物营养基质、床土营养基质等。

实施例5：

(1)配方投料重量份数：

木薯酒糟渣4000份；木薯淀粉渣1000份；谷壳100份；牛粪500份；羊粪300份；木薯渣腐熟产成品3份；尿素0.08份。

(2)加工方法：

用带式压滤机脱水以后的木薯酒糟渣、木薯淀粉渣含水量降至60～70％，后加入谷壳、羊粪、牛粪、木薯渣腐熟产成品、尿素，用翻拌机把物料翻拌均匀，装入塑料编织袋中，地面堆置覆盖，并由供氧装置调节供氧，控制温度45～70℃。由于木薯渣腐熟产成品含有微生物，可以自然发酵，当发酵温度到达控制温度时，启动供氧装置或翻堆散热，并带走发酵物料多余的水分，使发酵后肥料含水量小于30％。发酵时间30天，木薯酒糟渣、木薯淀粉渣、谷壳、羊粪、牛粪充分发酵腐熟。所得有机肥料可以直接施用，起到施肥、改良土壤理化性状，增强土壤保肥保水能力。经消毒后，可以做成食用菌营养袋、各种植物营养基质、床土营养基质等。

实施例6：

(1)配方投料重量份数：

木薯酒糟渣4000份；木薯酒糟渣厌氧消化沼渣1000份；熟石灰10份；嗜热脂肪芽孢杆菌1份和枯草芽胞杆菌1份、作物秸杆1000份。

(2)加工方法：

把熟石灰与木薯酒糟渣和木薯酒糟渣厌氧消化沼渣拌混均匀，将其送入脱水设备履带压滤机进行脱水，处理后含水量降至60～75％。

把含水量65～75％的木薯酒糟渣和木薯酒糟渣厌氧消化沼渣加入作物秸杆，用翻拌机把物料翻拌均匀，在地面堆置、整平、覆盖由其自然发酵，并由供氧装置调节供氧，控制温度45～70℃，加入嗜热脂肪芽孢杆菌1份和枯草芽胞杆菌1份、当发酵温度到达65～70℃温度时，启动翻拌机翻拌散热，并带走发酵物料多余的水分，使发酵后肥料含水量小于30％。发酵时间40天木薯酒糟渣和作物秸杆充分发酵腐熟。经过发酵处理的腐熟有机原料，经消毒后，可以做成食用菌营养袋、各种植物营养基质、床土营养基质。

Claims (4)

1.一种利用木薯加工酒精、淀粉剩余物综合利用的方法，其特征在于：将木薯加工酒精、淀粉剩余物主原料进行机械脱水或添加脱水助剂脱水，使其水份降至45～75％，选定发酵方式，加入辅料，接种发酵菌剂或自然接种发酵，机械翻拌物料，机械供氧，控制温度45～70℃，发酵时间15～45天，分解木薯加工酒精、淀粉剩余物中的有机物质，转化成可以被作物吸收的营养物质，并通过好氧发酵产生的热量带走多余的水分，使发酵后肥料含水量小于30％，然后根据产品的要求，按比例添加肥料及中微量元素，配制成农作物有机肥料、生物肥料、有机-无机复合肥料、植物栽培营养基质肥料产品和土壤改良材料、保水材料、新型工业材料、环保型材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用的发酵方式包含槽式发酵、塔式发酵、滚筒式发酵、地面堆置发酵或装入容器中发酵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用的发酵工艺是原料的碳与氮比例为20～45∶1，碳与磷比例为15～60∶1，需要加入原材料的重量份数是：

主原料5000份、辅料0～1000份、脱水助剂0～10份、发酵菌剂0～6份、其无机肥料及中微量元素按产品要求添加；

所述的主原料包含：木薯淀粉渣及其全渣厌氧消化沼渣、木薯酒糟渣及其全渣厌氧消化沼渣其中的一种或一种以上混合主料；

所述的辅料包含：鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪、糖厂滤泥、谷壳、桐麸、秸杆或其他有机物料其中的一种或一种以上的混合辅料；

所述的脱水助剂包含：氢氧化钠水溶液、熟石灰其中的一种或一种以上的复合脱水助剂；

所述的发酵菌剂包含：里氏木霉(Trichodenma reesei)、高温放线菌(Thermoactinomycetaceae)、酵母菌(Yeast)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Latin Name Bacillusstearothermophilus Donk)枯草芽胞杆菌(Bacillas subtills Cohn)和木薯渣发酵腐熟过程中或产成品中其中的一种或者一种以上的混合发酵菌种；

所述的无机肥料包含：尿素、碳氨、磷铵、硫酸铵、氯化铵、氯化钾、硫酸钾、硫酸镁、硝酸钾、钙镁磷肥、过磷酸钙其中的一种或一种以上的混合无机肥料；

所述的中微量元素包含：硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸镁、碳酸钙、硼酸、硼砂其中的一种或一种以上的混合微量元素。

4.根据权利要求1所述的方法采用的机械设备，其特征在于：包含市售或非标加工的离心机、压榨设备、蒸汽换热器、烘干设备、发酵器、翻拌机、物料转堆机和供氧机。