CN102586340A - 一种糖蜜综合利用的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种糖蜜综合利用的制备方法，该制备方法包括以下步骤：（1）制备培养基，制备糖蜜培养液A罐、B罐和C罐，同期也制备酵母发酵接种物；（2）进行发酵，发酵分为三个阶段，选用不同的酵母菌组合进行发酵，发酵后得到酒精和酒精废液；（3）糖蜜经过发酵后，酒精被收集，余下酒精废液的不可分解的大分子有机物质用水清洗出来后，通过化学活化的方式，分解呈可溶解的活性小分子，然后再通过螯合混配，制成各种不同配方的有机水溶肥料。该制备方法通过不同酵母菌特性，特别是能发酵非发酵性糖的酵母，充分利用糖蜜中各种类型糖分提高甘蔗糖蜜酒精生产发酵率，不仅可以提高设备的生产效率和劳动生产率，而且降低能耗。

Description

一种糖蜜综合利用的制备方法

技术领域

本发明涉及一种糖蜜综合利用的制备方法，尤其涉及一种提高糖蜜发酵酒精废液的菌体蛋白含量，在农业上增强使用价值的糖蜜综合利用的制备方法。

背景技术

中国是食糖第四大生产国（位于巴西、印度、欧盟之后）。我国现有糖厂约600家，日加工能力70几万吨，其中甘蔗糖厂444家，日加工甘蔗能力65万吨； 广西、广东、云南、新疆四省区产糖量占全国产糖总量的80％以上，是我国主要的产糖省区。

甘蔗糖蜜是蔗糖生产的副产物，为黑褐色，主要含大量可发酵糖，约有24%-36%的蔗糖，其他糖约12%-24%，还含有少量粗蛋白质、大量矿物质例如钾、氯、钠、镁，泛酸含量较高。在以上产甘蔗区已经成为酒精生产的主要原料。我国甘蔗糖蜜酒精发酵的醪液酒精含量仍然较低,一般为7-10%(V/V)左右。导致原因有三方面：一是，发酵设备；二是，酵母特性；三是，底物对酵母的抑制作用。因此，近年研究多是围绕提高生产强度而展开的，主要是改善传统间歇发酵生产强度的用途:采用自絮凝酵母等方式大幅度提高菌体浓度 ,实现高密度细胞发酵，比如中国专利200710049822.9“一种以糖蜜为原料制备燃料酒精的发酵方法以及发酵***”，通过提高酵母絮凝性以及发酵过程中不断补充凝酵母可以在一定程度上提高酒精发酵率，但其缺点是同一发酵酵母，底物到了一定浓度后，对其的抑制作用一直存在，即使加入新的发酵酵母，发酵能力也很有限。在国内 ,考虑彻底发酵原料中各种糖份的研究报道很少。中国专利99121907.4“利用废糖蜜为原料高效发酵生产酒精的工艺方法”，优点考虑到底物抑制发酵，选用不用酵母，分段发酵法，可在一定程度上提高发酵，但选用酵母均是以葡萄糖等还原糖为碳源，不能充分利用甘蔗糖蜜中的其他糖分。

近年来，由于制糖技术提高，糖蜜中可发酵性糖减少，非发酵性糖增加，灰分和胶体物质增加，过去适合的一些发酵方法和酵母菌，已不再适合现有原料的高效发酵。同时，糖蜜发酵生产酒精副产物，污染环境严重,生产每容积酒精会产生12-14倍容积,含COD 8-12×104mg/L,BOD 54-6×104mg/L的蒸馏废液。目前我国尚无统一标准的处理方式。 

发明内容

本发明为了要克服现有技术的缺陷，通过不同酵母菌特性，特别是能发酵非发酵性糖的酵母，充分利用糖蜜中各种类型糖分提高甘蔗糖蜜酒精生产发酵率，不仅可以提高设备的生产效率和劳动生产率,而且降低能耗。同时能够提高糖蜜发酵酒精废液的菌体蛋白含量，增强其在农业上的使用价值。因此，本发明提供种糖蜜综合利用的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种糖蜜综合利用的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

（1）制备培养基，制备糖蜜培养液A罐、B罐和C罐，同期也制备酵母发酵接种物；

（2）进行发酵，发酵分为三个阶段，分别为：

第一阶段：把酿酒酵母菌接种到20°-35°白利度（Bx）的糖蜜培养液A罐，在30℃-35℃和pH4.5-5.5的条件下发酵，接种量5%-10%，当残糖量低于15°-20°白利度（Bx）时，酒精浓度达到8%-10%，进入第二阶段发酵阶段；

第二阶段:将第一阶段反应液引入糖蜜培养液B罐，接种裂殖酵母和米曲霉，接种量分别为4%-8% 和0.1%-0.5%，在30℃-35℃和pH为3.0-5.0的条件下发酵，当残糖量低于8°-15°白利度（Bx）时，酒精浓度达到10%-13%，进入第三发酵阶段。

第三阶段：将第二阶段反应液引入糖蜜培养液C罐，接种树干毕赤酵母菌、酿酒酵母以及粘红酵母菌，接种量分别为2%-4%、1%-2%以及0.05%-0.1%，在35℃-38℃和pH值为5.0-6.0的条件下发酵，最终得到酒精废液和浓度能达到14%-18%的酒精，并得到含菌体丰富的酒精废液；

（3）糖蜜经过发酵后，酒精被收集，余下酒精废液的不可分解的大分子有机物质用水清洗出来后，通过化学活化的方式，分解呈可溶解的活性小分子，然后再通过螯合混配，制成各种不同配方的有机水溶肥料。

进一步地：前述培养基的制备为：将蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、葡萄糖20g/L、若制备固体培养基则添加20g/L琼脂粉，调节pH 3-5.5，在121℃灭菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培养基（YPD培养基）。另外，需要满足酿酒酵母菌在pH 5.0、裂殖酵母菌在pH 4.0、树干毕赤酵母菌在pH 5.0条件下进行反应。

前述米曲霉培养基制备：马铃薯200g/L、葡萄糖 20g/L、若为固体培养基则添加15g/L的琼脂粉，在自然PH值条件下121℃灭菌20min，制成马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA培养基）。

进一步地，糖蜜培养液A罐、B罐、C罐的制备分别为：

——糖蜜培养液A罐的制备为：将糖蜜稀释到20°-35°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）和0.02%-0.04%磷酸（W/W），用浓硫酸调节pH值到4.5-5.5，添加质量百分比为0.5%-1%的海藻多糖；

——糖蜜培养液B罐的制备为: 将糖蜜稀释到20°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）和0.02%-0.04%磷酸（W/W）,用浓硫酸调节pH值到3.0-5.0，添加质量百分比为1%-2%的海藻多糖；

——糖蜜培养液C罐的制备为：将糖蜜稀释到20°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）、0.02%-0.04%磷酸（W/W）、0.015%- 0.0 3%氯化钙（W/W），0.015%- 0.0 3% MgSO4（W/W），用浓硫酸调节pH值到5.0-6.0，添加质量百分比为1%-2%的海藻多糖。

进一步地：前述的酵母发酵接种物制备为：斜面培养基中恒温 25℃ -35℃ 培养 30 h～50 h，将菌种接入装有 50 mL 酵母活化培养基的 250 mL 三角瓶内 ,恒温 25℃-35 ℃,摇床转速 150-180 r/ min ，活化培养 48 h，酵母培养液离心(3000-4000 r/ min，10-15 min) ，取酵母沉淀，作为发酵接种物；米曲霉接种物制备方法与酵母发酵接种物制备方法一致。另外，需要满足酿酒酵母菌、裂殖酵母菌、树干毕赤酵母菌都在恒温30℃条件下进行反应。

进一步地：前述的酒精废液活化制备有机水溶肥料的方法为：

（1）把酒精废液的水分含量控制在30%-60%之间，PH：4.0-6.0，有机质含量：300g/L~500g/L；

（2）常温下，在酒精废液内先缓慢注入一种氧化性较弱的非金属氧化剂充分混合活化10-20min，使原料混合均匀，缓慢反应；

（3）再继续缓慢注入另一种氧化性较强的变价高价化合物，让反应充分进行，进行二次活化，此时反应激烈，大分子的有机物质的碳链被断开，形成小分子有机物质；

（4）根据不同作物和作物不同的生长时期，然后设定不同的配方，加入微量元素进行螯合，同时加入大量元素混合搅拌；

（5）最后添加增效剂，如海藻酸、表面活性剂增加产品的有效活性，继续混合搅拌，制得有机水溶肥料。

综上所述，本发明的糖蜜综合利用的制备方法通过不同酵母菌特性，特别是能发酵非发酵性糖的酵母，充分利用糖蜜中各种类型糖分提高甘蔗糖蜜酒精生产发酵率，不仅可以提高设备的生产效率和劳动生产率,而且降低能耗。本发明的制备方法中所选用的酵母菌由于适应稳定的外界环境可以达到稳定、高速培养微生物细胞或产生的大量代谢产物，提高糖蜜发酵酒精废液的菌体蛋白含量，增强其在农业上的使用价值。 

附图说明

图1是以下是本发明糖蜜综合利用的制备方法过程中的发酵流程简图；

图2是酒精废液的活化工艺流程简图。

具体实施方式

本发明实施例1所描述的一种糖蜜综合利用的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

（1）制备培养基，制备糖蜜培养液A罐、B罐和C罐，同期也制备酵母发酵接种物；

（2）进行发酵，发酵分为三个阶段，如图1所示，分别为：

第一阶段：把酿酒酵母菌接种到20°-35°白利度（Bx）的糖蜜培养液A罐，在30℃-35℃和pH4.5-5.5的条件下发酵，接种量5%-10%，当残糖量低于15°-20°白利度（Bx）时，酒精浓度达到8%-10%，进入第二发酵阶段；

第二阶段:将第一阶段反应液引入糖蜜培养液B罐，接种裂殖酵母和米曲霉，接种量分别为4%-8% 和0.1%-0.5%，在30℃-38℃和pH为3.0-5.0的条件下发酵，当残糖量低于8°-15°白利度（Bx）时，酒精浓度达到10%-13%，进入第三发酵阶段；

第三阶段：将第二阶段反应液引入糖蜜培养液C罐，接种树干毕赤酵母菌、酿酒酵母以及粘红酵母菌，接种量分别为2%-4%、1%-2%以及0.05%-0.1%，在35℃-38℃和pH值为5.0-6.0的条件下发酵，最终浓度能达到14%-18%的酒精，并得到含菌体丰富的酒精废液；

（3）糖蜜经过发酵后，酒精被收集，余下酒精废液的不可分解的大分子有机物质用水清洗出来后，通过化学活化的方式，分解呈可溶解的活性小分子，然后再通过螯合混配，制成各种不同配方的有机水溶肥料。

前述培养基的制备为：将蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、葡萄糖20g/L、若制备固体培养基则添加20g/L琼脂粉，调节pH 3-5.5，在121℃灭菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培养基（YPD培养基）。另外，需要满足酿酒酵母菌在pH 5.0、裂殖酵母菌在pH 4.0、树干毕赤酵母菌在pH 5.0条件下进行反应。

前述米曲霉培养基制备：马铃薯200g/L、葡萄糖 20g/L、若为固体培养基则添加15g/L的琼脂粉，在自然PH值条件下121℃灭菌20min，制成马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA培养基）。

前述的糖蜜培养液A罐、B罐、C罐的制备分别为：

——糖蜜培养液A罐的制备为：将糖蜜稀释到20°-35°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）和0.02%-0.04%磷酸（W/W），用浓硫酸调节pH值到4.5-5.5，添加质量百分比为0.5%-1%的海藻多糖；

——糖蜜培养液B罐的制备为: 将糖蜜稀释到20°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）和0.02%-0.04%磷酸（W/W）,用浓硫酸调节pH值到3.0-5.0，添加质量百分比为1%-2%的海藻多糖；

——糖蜜培养液C罐的制备为：将糖蜜稀释到20°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）、0.02%-0.04%磷酸（W/W）、0.015%- 0.0 3%氯化钙（W/W），0.015%- 0.0 3% MgSO4（W/W），用浓硫酸调节pH值到5.0-6.0，添加质量百分比为1%-2%的海藻多糖。

前述的酵母发酵接种物制备为：斜面培养基中恒温 25℃ -35℃ 培养 30 h～50 h，将菌种接入装有 50 mL 酵母活化培养基的 250 mL 三角瓶内 ,恒温 25℃-35 ℃,摇床转速 150-180 r/ min ，活化培养 48 h，酵母培养液离心(3000-4000 r/ min ,10-15 min) ,取酵母沉淀，作为发酵接种物；米曲霉接种物制备方法与酵母发酵接种物制备方法一致。另外，需要满足酿酒酵母菌、裂殖酵母菌、树干毕赤酵母菌都在恒温30℃条件下进行反应。

如图2所示，前述的酒精废液活化制备有机水溶肥料的方法为：

（1）把酒精废液的水分含量控制在30%-60%之间，PH：4.0-6.0，有机质含量：300g/L~500g/L；

（2）常温下，在酒精废液内先缓慢注入一种氧化性较弱的非金属氧化剂充分混合活化10-20min，使原料混合均匀，缓慢反应；

（3）再继续缓慢注入另一种氧化性较强的变价高价化合物，让反应充分进行，进行二次活化，此时反应激烈，大分子的有机物质的碳链被断开，形成小分子有机物质，有利于作物的吸收和利用；

（4）根据不同作物和作物不同的生长时期，然后设定不同的配方，加入微量元素进行螯合，同时加入大量元素混合搅拌，提供作物生长需要；

（5）最后添加增效剂，如海藻酸、表面活性剂增加产品的有效活性，继续混合搅拌，制得有机水溶肥料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术内容作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种糖蜜综合利用的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：

（1）制备培养基，制备糖蜜培养液A罐、B罐和C罐，同期也制备酵母发酵接种物；

（2）进行发酵，发酵分为三个阶段，分别为：

第一阶段：把酿酒酵母菌接种到20°-35°白利度（Bx）的糖蜜培养液A罐，在30℃-35℃和pH4.5-5.5的条件下发酵，接种量5%-10%，当残糖量低于15°-20°白利度（Bx）时，酒精浓度达到8%-10%，进入第二阶段发酵阶段；

第二阶段:将第一阶段反应液引入糖蜜培养液B罐，接种裂殖酵母和米曲霉，接种量分别为4%-8% 和0.1%-0.5%，在30℃-35℃和pH为3.0-5.0的条件下发酵，当残糖量低于8°-15°白利度（Bx）时，酒精浓度达到10%-13%，进入第三发酵阶段；

第三阶段：将第二阶段反应液引入糖蜜培养液C罐，接种树干毕赤酵母菌、酿酒酵母以及粘红酵母菌，接种量分别为2%-4%、1%-2%以及0.05%-0.1%，在35℃-38℃和pH值为5.0-6.0的条件下发酵，最终得到酒精废液和浓度能达到14%-18%的酒精，并得到含菌体丰富的酒精废液；

（3）糖蜜经过发酵后，酒精被收集，余下酒精废液的不可分解的大分子有机物质用水清洗出来后，通过化学活化的方式，分解呈可溶解的活性小分子，然后再通过螯合混配，制成各种不同配方的有机水溶肥料。

2.根据权利要求1所述的糖蜜综合利用的制备方法，其特征在于：所述培养基的制备为：将蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、葡萄糖20g/L、若为固体培养基则添加20g/L琼脂粉，调节pH 3-5.5，在121℃灭菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培养基（YPD培养基）。

3.根据权利要求1所述的糖蜜综合利用的制备方法，其特征在于：所述米曲霉培养基制备：马铃薯200g/L、葡萄糖 20g/L、若为固体培养基则添加15g/L的琼脂粉，在自然PH值条件下，121℃灭菌20min，制成马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA培养基）。

4. 根据权利要求1所述的糖蜜综合利用的制备方法，其特征在于：

——所述的糖蜜培养液A罐的制备为：将糖蜜稀释到20°-35°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）和0.02%-0.04%磷酸（W/W），用浓硫酸调节pH值到4.5-5.5，添加质量百分比为0.5%-1%的海藻多糖；

——所述的糖蜜培养液B罐的制备为: 将糖蜜稀释到20°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）和0.02%-0.04%磷酸（W/W）,用浓硫酸调节pH值到3.0-5.0，添加质量百分比为1%-2%的海藻多糖；

——所述的糖蜜培养液C罐的制备为：将糖蜜稀释到20°白利度（Bx），添加0.2%-0.4%尿素（W/W）、0.02%-0.04%磷酸（W/W）、0.015%- 0.0 3%氯化钙（W/W），0.015%- 0.0 3% MgSO4（W/W），用浓硫酸调节pH值到5.0-6.0，添加质量百分比为1%-2%的海藻多糖。

5.根据权利要求1所述的糖蜜综合利用的制备方法，其特征在于：所述的酵母发酵接种物制备为：斜面培养基中恒温 25℃ -35℃ 培养 30 h～50 h，将菌种接入装有 50 mL 酵母培养液的 250 mL 三角瓶内 ,恒温 25℃-35 ℃,摇床转速 150-180 r/ min ，活化培养 48 h，酵母培养液离心(3000-4000 r/ min ,10-15 min) ,取酵母沉淀，作为发酵接种物；米曲霉接种物制备方法与酵母发酵接种物制备方法一致。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的糖蜜综合利用的制备方法，其特征在于：所述的酒精废液活化制备有机水溶肥料的方法为：

（1）把酒精废液的水分含量控制在30%-60%之间，PH：4.0-6.0，有机质含量：300g/L~500g/L；

（2）常温下，在酒精废液内先缓慢注入一种氧化性较弱的非金属氧化剂充分混合活化10-20min，使原料混合均匀，缓慢反应；

（3）再继续缓慢注入另一种氧化性较强的变价高价化合物，让反应充分进行，进行二次活化，此时反应激烈，大分子的有机物质的碳链被断开，形成小分子有机物质；

（4）根据不同作物和作物不同的生长时期，然后设定不同的配方，加入微量元素进行螯合，同时加入大量元素混合搅拌；

（5）最后添加增效剂，如海藻酸、表面活性剂增加产品的有效活性，继续混合搅拌，制得有机水溶肥料。

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