CN102021204A - 一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用技术体系，摆脱了只对酒糟中的某一组分或整体做燃料、饲料利用的传统思路，将酒糟转化为酒体香味物质、乙醇、蛋白饲料以及制作建筑材料的原料等高附加值产品。基本步骤包括：首先提取白酒糟中的挥发性物质，其后采用低压短时间汽爆代替高压长时间的蒸煮处理，处理后的残余淀粉直接固态发酵生产乙醇，发酵的同时利用二氧化碳循环气提将发酵产生的乙醇提出；发酵后的物料利用专有设备进行机械分级，将富含蛋白、淀粉的部分和稻壳部分进行分离；分离的高蛋白部分直接或好氧固态发酵进一步增加蛋白含量，干燥、粉碎后作为高蛋白饲料，而分离获得的稻壳部分直接或干燥处理后作为建筑材料的原料。

Description

一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法
技术领域
本发明涉及白酒生产副产物综合利用方法，特别是涉及一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法。
背景技术
白酒是我国传统的饮料，其酿造历史已有几千年。随着白酒生产的工业化，其副产品的量也日益增加。我国年产白酒约2700万吨，产生的酒糟达6500万吨以上，量大而集中。由于其呈酸性，极易霉变，如果不及时处理，会造成严重的污染，而酒糟本身由于发酵不完全等各种原因，仍有一定的营养价值和利用之处。另外白酒生产的副产物酒糟、黄水以及底锅水中含有大量的香味物质，如乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯等，酒厂大都没有对其进行有效利用而直接将其放弃，这样既没有经济效益，又带来环境污染。
新鲜酒糟的含水量较高，为60-70％。酒糟的主要成分是稻壳，除此之外，还含有残留淀粉5-11％，粗蛋白12-23％，粗纤维18-27％，粗脂肪2-7％，可进行多元化开发利用。同时酒糟生物质中的残余糖分、淀粉、丰富的纤维素和半纤维素等资源若不能得到合理的利用，造成巨大的资源浪费。因此，全面综合利用酒糟、防止污染、避免浪费、变废为宝势在必行。
目前我国酒糟大多用于医疗上提取蛋白等高价物质等，或直接用来培养食用菌，制作饲料，生产沼气等方面的初级利用，利用水平和利用率不高、附加值较低。如在酒糟利用的过程中，对于酒糟中的酯类物质，酒厂基本没有对其进行有效利用而直接将其放弃。而利用酒糟生产饲料时，由于白酒酿制过程中添加的大量稻壳，一般来说，酒糟中稻壳的重量在30-60％，体积占50-70％，粗纤维的含量在20％以上，用作饲料消化率低、适口性差，难于吸收利用，影响饲喂效果。目前，酒糟主要由酒厂附近农民和养殖户直接用作饲料填充物，这种利用方式，效益很低，在很大程度上是一种资源浪费。也有将酒糟烘干后去除稻壳，分离后用作饲料，但这种方法加工的产品附加值很低，且作为饲料营养价值也不高。附加值较高的方法是将酒糟接种某些微生物菌种后发酵增加酒糟的蛋白含量后分级用作蛋白饲料，比如申请号为99111606.2的发明专利就公开了一种固态好氧发酵生产酒糟菌体蛋白饲料的工艺方法。目前国内主要用于生产菌体蛋白的微生物有曲霉属、根霉属、假丝酵母菌、乳酸杆菌、乳酸链球菌、枯草杆菌、赖氨酸产生菌、拟内孢霉、白地霉等。这种方法虽然也有一定的效果，但是对于酒糟中含量较多的稻壳往往是烧掉用作酒糟干燥的热源。总体上看来，上述的利用方式，酒糟的增值幅度不大，且这些技术往往是单一的，只注意了某一产品的开发，实际上只有将酒糟的各个成分都有效的实现高值化才有可能使资源及其丰富的酒糟问题得以彻底的解决。
发明内容
【发明目的】酒糟是白酒生产的一个重要副产品。大量酒糟的产生需要有相应的手段对其进行处理。目前白酒厂对酒糟的处理基本上可以分为两种手段，其一是将其作为垃圾免费给附近的农民或饲养场用作动物的粗饲料，这种方式比较简单，工程无需投资，但是也难以从中得到收益。还有一种方式是对酒糟进行简单的干燥和筛分，将酒糟中的一部分稻壳筛出作为干燥的燃料而富含淀粉，蛋白质的一部分用作饲料。这种加工方式虽然使酒糟有了价值的提升，但是升值空间不大。酒糟中除含有大量的稻壳外，还含有酯类以及残留淀粉5-11％，粗蛋白12-23％，粗纤维18-27％，粗脂肪2-7％，可进行多元化开发利用。酒糟生物质中的酯类、残余糖分、淀粉、丰富的纤维素和半纤维素等资源若不能得到合理的利用，造成巨大的资源浪费。因此，全面综合利用酒糟、防止污染、避免浪费、变废为宝势在必行。
【本发明的构思】白酒生产中的副产物酒糟、黄水以及底锅水中含有丰富的产生酒体香气的酯类物质，在传统的酒糟饲料利用或稻壳燃烧的过程中，这些香味物质都得不到回收；另外，这些香气物质为挥发性物质，因此，酯类物质的回收应列于酒糟综合利用的第一步。酒糟中含有30-60％的稻壳，稻壳中含有灰分含量较高，并且其中主要是二氧化硅，是制作含硅产品的很好的原料。但酒糟中除了稻壳以外，还含有8-12％的残留淀粉，对于这些残留淀粉，一般的利用方法是将其在添加一部分菌种继续好氧或厌氧发酵，生产菌体蛋白，提高酒糟中的蛋白含量，用作饲料。申请号为99111606.2的发明专利就公开了一种固态好氧发酵生产酒糟菌体蛋白饲料的工艺方法，发明人在酒糟中接种白地霉来增加酒糟中的蛋白含量，但是为了发酵效果，还需要向酒糟中添加一定比例的麦麸和硫酸铵等额外的营养物质，这就增加了处理成本，加上单一的产品，很难使酒糟的价值产生较大的增加。若将酒糟通过简单、低耗的预处理，加入一定的酵母，利用残留的淀粉发酵乙醇，得到乙醇产品的同时，进一步的酵母发酵液丰富了酒糟中蛋白的含量。通过上述的分析，酒糟中实际上可以最少产生四种有价值的产品，设计好产品的生产工艺，就可使酒糟中的资源成分完全得到利用。
【本发明技术方案】本发明的目的是通过以下步骤来实现的：
(1)将酒糟装入带蒸馏装置的汽爆设备内，喷入白酒发酵副产物黄水或底锅水，通入蒸汽蒸馏、回收酒糟与黄水中的酯类物质与乙醇等挥发性的物质；
(2)关闭蒸馏装置，继续通入蒸汽，达到汽爆条件时进行汽爆处理；
(3)汽爆处理后的物料接种活性干酵母和糖化酶在固态发酵或连续固态发酵反应器中进行乙醇发酵，发酵的同时利用二氧化碳循环气提将发酵产生的乙醇提出；
(4)从发酵反应器出来的物料利用专有设备进行机械分级，将富含蛋白、淀粉的部分和稻壳部分进行分离；
(5)分离得到的蛋白部分直接或好氧固态混菌发酵进一步增加蛋白含量后干燥、粉碎后作为高蛋白饲料；
(6)而分离获得的稻壳部分直接或干燥处理后作为制作建筑材料的原料。
步骤(1)所述的通入蒸汽蒸馏，蒸馏温度为40-180℃。
步骤(2)所述的汽爆条件是压力0.6-1.2MPa，维压时间1-50min。
步骤(3)所述的活性干酵母按照酵母与物料的质量比1∶1000-1∶10000的比例添加，糖化酶按照糖化酶与物料的质量比1∶1000-1∶5000的比例添加。
步骤(4)所述的物料分级专用设备是基于玉米脱粒机，并将脱粒机底部的孔板替换为8目-14目的筛网。
步骤(5)所述的混菌为斜卧青霉、绿色木霉、康氏木霉、白腐菌、白地霉、黑曲霉、诺卡氏菌中的一种或几种。
步骤(6)所述的建筑材料为墙体板、墙体砖、屋顶板、生态板、楼层板。
本发明具有以下特点：
1.首先将酒糟中需要加入的水以同样是白酒生产副产物的黄水或底锅水代替，在回收酯类的同时，使其他副产物得到高值化利用；
2.对酒糟进行低压(0.6-1.2MPa)短时间(1-50min)的汽爆处理使酒糟中难以利用的淀粉适当分解、糊化，替代了淀粉糊化过程的长时间(0.5-2h)高温(100-120℃)蒸煮过程，增加酒糟的出酒率的同时大大的降低能耗；
3.将酯类与乙醇等挥发性物质的提取与汽爆在同一装置中完成，减少单元操作，降低设备投资；
4.将酯类与乙醇等挥发性物质回收置于其他的汽爆、发酵等处理步骤之前，充分考虑其挥发性，提高副产物的利用率；
5.对发酵后物料进行分级利用，提高了蛋白饲料质量的同时，使酒糟中的稻壳得以高值化利用；
6.对酒糟进行组合处理，将现有的酒糟组分进行充分高值化技术利用，摆脱了只对酒糟中的某一组分进行利用或整体利用的传统思路，将酒糟转化为酒体香味物质、乙醇、蛋白饲料以及制作建筑材料的原料等高附加值产品。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
取自山西某名白酒厂的酒糟，首先对其组分进行了测定。测定结果显示，这种酒糟的含水量为60.7％，用酶酸联合水解法测定的酒糟的残留的淀粉含量为10.1％，用凯氏定氮法测定的酒糟的粗蛋白的含量为12.8％，稻壳的质量比例为63％。
(1)取200kg上述酒糟，首先将其加入0.5立方米的汽爆罐，加料的同时较均匀的喷入40kg的黄水，通入热蒸汽升温到80℃，回收酯类，采用GC7890-MS5973N型气相色谱-质谱联用仪，色谱条件：HP-INNOWAX色谱柱(30m×250μm×0.25μm)，采用程序升温：初温45℃，恒温5min，以每分钟5℃升至195℃，保持2min，以每分钟7℃升到220℃，保持8min结束。进样口温度220℃；载气为高纯氦，流速1.0ml/min；进样量1.0μL；分流比10∶1。质谱条件：电离方式为电子轰击，电子能量70eV，接口温度220℃，电子倍增器电压1.89KV；扫描范围35-500u，采用全扫描工作方式。根据色谱含量测定，酒糟中的香味物质的回收率为67.3％。
(2)关闭蒸馏装置，继续通入热蒸汽，到达汽爆条件对物料进行汽爆处理，汽爆处理条件为：0.7MPa维压2.5min进行汽爆处理。
(3)汽爆处理后的物料利用120L的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的设备对酒糟中的残留淀粉进行酵母乙醇发酵，活性干酵母按照酵母与物料的质量比1∶1000的比例添加，糖化酶按照糖化酶与物料的质量比1∶5000的比例添加；发酵的同时利用二氧化碳循环气提将发酵产生的乙醇提出；经检测乙醇的产量为酒糟的4.3％。
(4)从发酵反应器出来的物料其含水量降低到了31％左右。使用酒糟机械分级装置对其进行分级，这个分级装置是将YTJ-1型玉米脱粒机底部的孔板用10目的不锈钢丝网替换后改造成的。利用这种装置，调节分级轮的转数为2000转/min，可以很方便地将酒糟中的绝大部分稻壳分离出来，分离的效果是稻壳部分的占总重量的50％，稻壳部分的稻壳比例高达85％。而富含蛋白部分中几乎看不见完整的稻壳。
(5)分离得到的富含蛋白部分在固态发酵罐中进一步接种微生物进行好氧发酵提高其蛋白的含量。具体方法是，调节物料的含水量为60％，将斜卧青霉进行两级液体种子培养，种子液按照物料干重的10％进行接种，接种后拌匀后放入固态发酵罐中进行好氧发酵，发酵过程通过通风控制料层的温度在28-32℃左右，发酵时间为72h，发酵结束后培养物料长满均匀的菌丝体。将培养好的发酵料在120℃下干燥，粉碎即得到粗蛋白含量在34.5％的高蛋白饲料。
(6)分离得到的稻壳部分可经粉碎，铺张、热压，裁切等工艺生产生态板。。
实施例2
取自山西某名白酒厂的酒糟，首先对其组分进行了测定。测定结果显示，这种酒糟的含水量为60.7％，用酶酸联合水解法测定的酒糟的残留的淀粉含量为10.1％，用凯氏定氮法测定的酒糟的粗蛋白的含量为12.8％，稻壳的质量比例为63％。
(1)取200kg上述酒糟，首先将其加入0.5立方米的汽爆罐，加料的同时较均匀的喷入60kg的黄水，升温到40℃，开始回收酯类，采用GC7890-MS5973N型气相色谱-质谱联用仪，色谱条件：HP-INNOWAX色谱柱(30m×250μm×0.25μm)，采用程序升温：初温45℃，恒温5min，以每分钟5℃升至195℃，保持2min，以每分钟7℃升到220℃，保持8min结束。进样口温度220℃；载气为高纯氦，流速1.0ml/min；进样量1.0μL；分流比10∶1。质谱条件：电离方式为电子轰击，电子能量70eV，接口温度220℃，电子倍增器电压1.89KV；扫描范围35-500u，采用全扫描工作方式。根据色谱含量测定，酒糟中的香味物质的回收率为44.3％。
(2)关闭蒸馏装置，继续升温，到达汽爆条件对物料进行汽爆处理，汽爆处理条件为：0.9MPa维压1min进行汽爆处理。
(3)汽爆处理后的物料利用120L的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的设备对酒糟中的残留淀粉进行酵母乙醇发酵，活性干酵母按照酵母与物料的质量比1∶10000的比例添加，糖化酶按照糖化酶与物料的质量比1∶1000的比例添加；发酵的同时利用二氧化碳循环气提将发酵产生的乙醇提出；经检测乙醇的产量为酒糟的2.3％。
(4)从发酵反应器出来的物料其含水量降低到了30％左右。使用酒糟机械分级装置对其进行分级，这个分级装置是将YTJ-1型玉米脱粒机底部的孔板用8目的不锈钢丝网替换后改造成的。利用这种装置，调节分级轮的转数为2000转/min，可以很方便地将酒糟中的绝大部分稻壳分离出来，分离的效果是稻壳部分的占总重量的55％，稻壳部分的稻壳比例高达85％。而富含蛋白部分中几乎看不见完整的稻壳。
(5)酒糟分离得到的富含蛋白部分在固态发酵罐中进一步接种微生物进行好氧发酵提高其蛋白的含量。具体方法是，调节物料的含水量为60％，将绿色木酶、白腐菌和若卡氏菌进行两级液体种子培养，种子液按照物料干重的10％进行接种，接种后拌匀后放入固态发酵罐中进行好氧发酵，发酵过程通过通风控制料层的温度在28-32℃左右，发酵时间为72h，发酵结束后培养物料长满均匀的菌丝体。将培养好的发酵料在120℃下干燥，粉碎即得到粗蛋白含量在39.4％的高蛋白饲料。
(6)将分级得到的稻壳部分代替部分珍珠岩材料生产墙体板。
实施例3
取自四川某白酒厂的酒糟，首先对其组分进行了测定。测定结果显示，这种酒糟的含水量为63.5％，用酶酸联合水解法测定的酒糟的残留的淀粉含量为9.8％，用凯氏定氮法测定的酒糟的粗蛋白的含量为11.2％，稻壳的质量比例为65％。
(1)取200kg上述酒糟，首先将其加入0.5立方米的汽爆罐，加料的同时较均匀的喷入50kg的黄水，升温到120℃，开始回收酯类，采用GC7890-MS5973N型气相色谱-质谱联用仪，色谱条件：HP-INNOWAX色谱柱(30m×250μm×0.25μm)，采用程序升温：初温45℃，恒温5min，以每分钟5℃升至195℃，保持2min，以每分钟7℃升到220℃，保持8min结束。进样口温度220℃；载气为高纯氦，流速1.0ml/min；进样量1.0μL；分流比10∶1。质谱条件：电离方式为电子轰击，电子能量70eV，接口温度220℃，电子倍增器电压1.89KV；扫描范围35-500u，采用全扫描工作方式。根据色谱含量测定，酒糟中的香味物质的回收率为70.5％。
(2)关闭蒸馏装置，继续升温，到达汽爆条件对物料进行汽爆处理，汽爆处理条件为：0.6MPa维压50min进行汽爆处理。
(3)汽爆处理后的物料利用120L的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的设备对酒糟中的残留淀粉进行酵母乙醇发酵，活性干酵母按照酵母与物料的质量比1∶10000的比例添加，糖化酶按照糖化酶与物料的质量比1∶5000的比例添加；发酵的同时利用二氧化碳循环气提将发酵产生的乙醇提出；经检测乙醇的产量为酒糟的3.5％。
(4)从发酵反应器出来的物料其含水量降低到了30％左右。使用酒糟机械分级装置对其进行分级，这个分级装置是将YTJ-1型玉米脱粒机底部的孔板用14目的不锈钢丝网替换后改造成的。利用这种装置，调节分级轮的转数为2000转/min，可以很方便地将酒糟中的绝大部分稻壳分离出来，分离的效果是稻壳部分的占总重量的48％，稻壳部分的稻壳比例高达85％。而富含蛋白部分中几乎看不见完整的稻壳。
(5)酒糟分离得到的富含蛋白部分在固态发酵罐中进一步接种微生物进行好氧发酵提高其蛋白的含量。具体方法是，调节物料的含水量为60％，将康氏木霉和绿色木酶进行两级液体种子培养，种子液按照物料干重的10％进行接种，接种后拌匀后放入固态发酵罐中进行好氧发酵，发酵过程通过通风控制料层的温度在28-32℃左右，发酵时间为72h，发酵结束后培养物料长满均匀的菌丝体。将培养好的发酵料在120℃下干燥，粉碎即得到粗蛋白含量在36.1％的高蛋白饲料。
(6)将分级得到的稻壳部分粉碎后代替部分珍珠岩、经加入水泥、调节含水量、搅拌、成型等工艺生产屋顶板、楼层板。
实施例4
取自四川某白酒厂的酒糟，首先对其组分进行了测定。测定结果显示，这种酒糟的含水量为63.5％，用酶酸联合水解法测定的酒糟的残留的淀粉含量为9.8％，用凯氏定氮法测定的酒糟的粗蛋白的含量为11.2％，稻壳的质量比例为65％。
(1)取200kg上述酒糟，首先将其加入0.5立方米的汽爆罐，加料的同时较均匀的喷入100kg的黄水，升温到180℃，开始回收酯类，采用GC7890-MS5973N型气相色谱-质谱联用仪，色谱条件：HP-INNOWAX色谱柱(30m×250μm×0.25μm)，采用程序升温：初温45℃，恒温5min，以每分钟5℃升至195℃，保持2min，以每分钟7℃升到220℃，保持8min结束。进样口温度220℃；载气为高纯氦，流速1.0ml/min；进样量1.0μL；分流比10∶1。质谱条件：电离方式为电子轰击，电子能量70eV，接口温度220℃，电子倍增器电压1.89KV；扫描范围35-500u，采用全扫描工作方式。根据色谱含量测定，酒糟中的香味物质的回收率为78.42％。
(2)关闭蒸馏装置，继续升温，到达汽爆条件对物料进行汽爆处理，汽爆处理条件为：1.2MPa维压1min进行汽爆处理。
(3)汽爆处理后的物料利用120L的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的设备对酒糟中的残留淀粉进行酵母乙醇发酵，活性干酵母按照酵母与物料的质量比1∶5000的比例添加，糖化酶按照糖化酶与物料的质量比1∶2500的比例添加；发酵的同时利用二氧化碳循环气提将发酵产生的乙醇提出；经检测乙醇的产量为酒糟的3.8％。
(4)从发酵反应器出来的物料其含水量降低到了30％左右。使用酒糟机械分级装置对其进行分级，这个分级装置是将YTJ-1型玉米脱粒机底部的孔板用10目的不锈钢丝网替换后改造成的。利用这种装置，调节分级轮的转数为2000转/min，可以很方便地将酒糟中的绝大部分稻壳分离出来，分离的效果是稻壳部分的占总重量的57％，稻壳部分的稻壳比例高达85％。而富含蛋白部分中几乎看不见完整的稻壳。
(5)酒糟分离得到的富含蛋白部分在120℃下干燥，粉碎即得到粗蛋白含量在29.4％的高蛋白饲料。
(6)将分级得到的稻壳部分粉碎后代替部分珍珠岩、经加入水泥、调节含水量、搅拌、成型等工艺生产墙体砖。

Claims (9)

1.一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，包括以下步骤：
(1)将酒糟装入带蒸馏装置的汽爆设备内，喷入白酒发酵副产物黄水或底锅水，通入蒸汽蒸馏、回收酒糟与黄水中的挥发性物质；
(2)关闭蒸馏装置，继续通入蒸汽，进行汽爆处理；
(3)汽爆处理后的物料接入活性干酵母和糖化酶进行固态发酵生产乙醇，发酵的同时利用二氧化碳循环气提将发酵产生的乙醇提出；
(4)从发酵反应器出来的物料利用专有设备进行机械分级，将富含蛋白的部分和稻壳部分进行分离；
(5)分离得到的富含蛋白部分直接或好氧固态混菌发酵进一步增加蛋白含量后干燥、粉碎后作为高蛋白饲料；
(6)而分离获得的稻壳部分直接或干燥处理后作为制作建筑材料的原料。
2.如权利要求1所述一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，其中步骤(1)所述的通入蒸汽蒸馏，蒸馏温度为40-180℃。
3.如权利要求1所述一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，其中步骤(1)所述的挥发性物质主要是乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯和乙醇。
4.如权利要求1所述一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，其中步骤(2)所述的汽爆处理的条件是压力0.6-1.2MPa，维压时间1-50min。
5.如权利要求1所述一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，其中步骤(3)所述的活性干酵母按照酵母与物料的质量比1∶1000-1∶10000的比例添加，糖化酶按照糖化酶与物料的质量比1∶1000-1∶5000的比例添加。
6.如权利要求1所述一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，其中步骤(3)所述的固态发酵为批次固态发酵或连续固态发酵。
7.如权利要求1所述一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，其中步骤(4)所述的物料分级专用设备是基于玉米脱粒机，并将脱粒机底部的孔板替换为8目-14目的筛网。
8.如权利要求1所述的一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，其中步骤(5)所述的混菌为斜卧青霉、绿色木霉、康氏木霉、白腐菌、白地霉、黑曲霉、诺卡氏菌中的一种或几种。
9.如权利要求1所述的一种白酒糟提酯-发酵-分级多联产利用方法，其中步骤(6)所述的建筑材料为墙体板、墙体砖、生态板、屋面板、楼层板。
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