CN103540618A - 一种废液回用生产酒精的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废液回用生产酒精方法，采用酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与中温厌氧出水全回用进行酒精生产，通过调整酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与后续沼气发酵中产生的中温厌氧出水的比例来控制配料的pH值，配料时无需增加其它外源水，有效地节约了水资源利用，对淡水资源的紧缺现状具有重大意义；并且有效降低酒精生产中废液的处理成本，节约了成本，增加了产值；避免设备洗涤水对环境造成的污染，实现酒精生产中真正意义上的零污水排放。
Description
技术领域
本发明属于酒精生产技术领域，尤其涉及酒精糟液水、蒸馏残液水及中温厌氧出水的全回用技术，整个生产过程中无污水排放。
背景技术
酒精作为一种可再生的战略性资源己进入国家重点发展的工业产品中，但酒精发酵行业目前却是对环境有着较大污染的行业。传统的发酵方法所产生的废水大多经过处理后排入自然水体中，虽然经过处理后排放水中的COD等多项指标均己达标，但与自然水相比仍有着较大的差距。酒精发酵行业是一种大宗产品生产行业，排放水计量单元通常为万吨级，对自然水仍然存在较大的污染。
酒精生产中的酒精糟液水、蒸馏残液水和设备洗涤水，以及后续废水处理生产沼气时产生的中温厌氧出水，均为高浓度、高悬浮物的有机废水，平均悬浮物含量高达38000mg/L；COD高达2-3万，有机物成分含量高达93%-94%，且主要成分是碳水化合物。传统方法处理，成本高，水资源浪费严重，且环境污染严重。
中国专利2005年8月31日公开的申请号为200410066017.3的发明专利公开了一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺，其不足之处在于：该技术存在较大的缺陷，酒精糟直接回用造成料浆pH值偏低，需要加氨水进行调节，极大地增加了生产成本。
中国专利2011年7月13日公开的申请号为201010576401.3的发明专利申请公开了一种中温厌氧出水水资源化生产酒精的方法，该技术的不足之处在于：需要大量的氧气或空气等氧化剂进行氧化处理，费时费工成本高，同时通过该技术处理，将产生大量的CO2，排放到空气中，加重温室效应，对环境气候造成极大影响。
中国专利2011年7月6日公开的申请号为201010576411.7的发明专利专利公开的一种提高以中温厌氧出水为配料水的酒精生产方法，主要表现为蒸馏废液进行厌氧处理前，需要进行硫酸根的沉淀，而厌氧处理后，中温厌氧出水pH值在8.0左右，在用作拌料水时，需要加入硫酸降低pH值，一方面硫酸根的处理极大地增加了生产成本，另一方面硫酸根的存在会对设备造成腐蚀，严重影响设备使用寿命，甚至造成设备的损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现在有技术中存在的不足，提供一种废液回用生产酒精的方法，将酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与中温厌氧出水全回用于酒精生产，该工艺最大的优点是：配料时无需增加其它外源水，极大地降低了水资源的利用；有效降低酒精糟液水和中温厌氧出水的处理成本；避免设备洗涤水对环境造成的污染；实现酒精生产中的零污水排放。
本发明所采用的技术方案是：一种废液回用生产酒精的方法，其工艺步骤包括：
(1)取淀粉质原料经过粉碎，加入酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与中温厌氧出水进行配料，拌料浓度为20～36%，pH控制在4.0～8.0；
(2) 加入15～25u/g干料高温淀粉酶，并在60～100℃温度下进行液化处理20-60min；
(3) 液化后的原料降温至25～40℃加入170～280u/g干料糖化酶, 糖化5-15h；
(4)接种6-8%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在25～40℃，发酵40-80h，酒精发酵终了醪液进行蒸馏生产酒精,蒸馏后产生的蒸馏残液水以及洗涤设备所产生的洗涤水直接回用；
(5) 制备酒精后产生的酒精糟采用过滤、压滤、离心分离进行固液分离，经过固液分离后，固形物他用，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分进行高温、中温制备沼气，产生的中温厌氧出水直接回用；
(6)重复步骤(1)- (5)。
作为本发明进一步的优化方案：所述步骤(1)中拌料浓度为28～32%，pH控制在6.8～7.2；
所述步骤(2)中加入18～22u/g干料高温淀粉酶，并在85～95℃温度下进行液化处理40-60min；
所述步骤(3) 中液化后的原料降温至32～34℃加入220～240u/g干料糖化酶, 糖化10-12h；
所述步骤(4)中接种7%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在37～39℃，发酵60-80h；
作为本发明再一步的优化方案：所述步骤(1)中拌料浓度为30%，pH控制在6.8；
所述步骤(2)中加入20u/g干料高温淀粉酶，并在90℃温度下进行液化处理50min；
所述步骤(3) 中液化后的原料降温至33℃加入240u/g干料糖化酶, 糖化10h；
所述步骤(4)中接种7%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在38℃，发酵60h；
再一步的：所述步骤(1)中，酒精糟液水、蒸馏残液水和中温厌氧出水的混合比例为中温厌氧出水占三者混合水质量的40～80%。
本发明中蒸馏残液水是指酒精发酵成熟醪在蒸馏塔内蒸馏后，蒸馏塔釜内残留的不含或含有极少量酒精的液体；设备洗涤水是指酒精生产过程中，对发酵罐及蒸馏塔等设备进行洗涤时产生的液体；所述淀粉质原料采用木薯、马铃薯、小麦、玉米、高梁中的一种或多种。
本发明的废液回用生产酒精方法通过调整酒精生产过程中产生的酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与后续沼气发酵中产生的中温厌氧出水的比例来控制配料后的pH值，配料时无需增加其它外源水，极大地减少了水资源的利用，有效地节约了水资源，有效地避免了传统工艺中需要对中温厌氧出水进行脱硫酸根、脱氨氮以及需要外加酸或碱调节pH值等既繁琐又费工费时且增加成本的程序，也避免了传统工艺生产中硫酸根对设备造成腐蚀，严重影响设备使用寿命，甚至造成设备的损坏，以及硫酸根进入沼气发酵***，产生二氧化硫、硫化氢等有害气体等情况的发生，极大地提高了生产效率、降低了生产成本，保障了设备的安全运行和使用寿命，极大地降低了设备停产维修的机率，提高设备产量，提高了沼气的品质，降低了沼气的处理成本；避免了酒精生产过程中大量CO2排放到空气中加重温室效应情况的发生；避免设备洗涤水对环境造成的污染；实现酒精生产中的零污水排放。通过将酒精糟进行固液分离，固形物用于生产饲料，由于微生物的作用，酒糟中蛋白质、B族维生素及氨基酸含量均比直接由粮食作物所生产出的饲料营养价值更高，所得酒精糟液水一部分直接回用于酒精发酵用的配料水，另一部分进行高温、中温两步沼气发酵，产生的沼气用于酒精生产中加热，或者用于发电和车用燃气，沼渣用作肥料，变废为宝，不仅实现了酒精生产中的零污水排放，降低了生产成本，更重要的是产出了更多的附加产品，带来了十分可观的市场经济效益。
酒精生产中的酒精糟液水、蒸馏残液水和设备洗涤水，以及后续废水处理生产沼气时产生的中温厌氧出水，均为高浓度、高悬浮物的有机废水，平均悬浮物含量高达38000mg/L；COD高达30000 mg/L，有机物成分含量高达93%～94%，且主要成分是碳水化合物，按每天消耗300吨废水计算，则每天接纳COD总量约为180000公斤，每公斤COD产生0.35 m3沼气，则沼气日产量为63000m3，沼气发热量约为5500千卡/m3，相当于1kg燃煤的热值，沼气用于酒精生产中加热，每天节约标准煤30吨，吨煤按600元计，每天可收益18000元，全年按300天生产时间计算，可节约标准煤炭9000余吨，每年节约煤款540万元。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明的废液回用生产酒精的方法，采用酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与中温厌氧出水全回用进行酒精生产，通过调整酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与后续沼气发酵中产生的中温厌氧出水的比例来控制配料的pH值，配料时无需增加其它外源水，有效地节约了水资源利用，对淡水资源的紧缺现状具有重大意义；并且有效降低酒精生产中废液的处理成本，节约了成本，增加了产值；避免设备洗涤水对环境造成的污染，实现酒精生产中真正意义上的零污水排放。其工艺步骤包括：
(1)取淀粉质原料经过粉碎，加入酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与中温厌氧出水进行配料，通过控制酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与中温厌氧出水的加入总量和各自的比例，将拌料浓度控制在20～36%，pH控制在4.0～8.0，以完成配料；所述淀粉质原料可以采用木薯、马铃薯、小麦、玉米、高梁中的一种或多种；
优选地，酒精糟液水、蒸馏残液水和中温厌氧出水的混合比例为中温厌氧出水占三者混合水质量的40～80%，此比例的混合水更适宜配料和后续生产；
经过申请人无数次重复性的试验和研究分析，意外地发现拌料浓度为28～32%，pH控制在6.8～7.2时，在其他条件不变的情况下，可有效提高液化和糖化效率，特别是在拌料浓度为30%，pH控制在6.8时，液化、糖化以及后续的发酵效率都显著增加，达到理想的最佳状态。
(2) 加入15～25u/g干料高温淀粉酶，并在60～100℃温度下进行液化处理20-60min；优选的，加入18～22u/g干料高温淀粉酶，并在85～95℃温度下进行液化处理40-60min时的液化效果更佳，当加入20u/g干料高温淀粉酶，并在90℃温度下进行液化处理50min，液化效果最佳，并且极大地提高了后续的糖化效率。
(3) 液化后的原料降温至25～40℃加入170～280u/g干料糖化酶, 糖化5-15h；优选的，原料降温至32～34℃加入220～240u/g干料糖化酶, 糖化10-12h，糖化效果更佳；料降温至33℃加入240u/g干料糖化酶, 糖化10h，糖化效果最佳，对后续的酒精发酵提供了最大的便利，发酵速度快，酒精产量高。
(4)接种6-8%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在25～40℃，发酵40-80h，酒精发酵终了醪液进行蒸馏生产酒精,蒸馏后产生的蒸馏残液水以及洗涤设备所产生的洗涤水直接回用；优选的，接种7%v/v酵母，发酵温度控制在37～39℃，发酵60-80h，既保障了产量又提高了效率；更优的，接种7%v/v酵母，发酵温度控制在38℃，发酵60h；达到最佳状态，酒精产量明显翻番。
(5) 制备酒精后产生的酒精糟采用过滤、压滤、离心分离进行固液分离，经过固液分离后，固形物用于饲料生产，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分进行高温、中温制备沼气，沼气用于发电、车用燃料或酒精生产，产生的中温厌氧出水直接回用；
(6)重复步骤(1)- (5)。
实施例一
一种废液回用生产酒精的方法，其工艺步骤包括：
(1)取600kg木薯粉，加入800kg酒精糟液水、300kg蒸馏残液水、100kg设备洗涤水与1200kg中温厌氧出水进行配料，拌料浓度为20%，pH控制在8.0；
(2) 加入15u/g干料高温淀粉酶120g，搅拌均匀后在60℃温度下进行液化处理20min；
(3) 液化后的原料降温至25℃加入170u/g干料糖化酶800g, 糖化5h；
(4)接种6%v/v酵母1.5kg，进入酒精发酵，发酵温度控制在25℃，发酵40h，酒精发酵终了醪液进行蒸馏生产酒精,蒸馏后产生的蒸馏残液水以及洗涤设备所产生的洗涤水直接回用；
(5) 制备酒精后产生的酒精糟采用过滤、压滤、离心分离进行固液分离，经过固液分离后，固形物他用，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分进行高温、中温制备沼气，沼气用于车用燃气，产生的中温厌氧出水直接回用；
(6)重复步骤(1)- (5)。
实施例二
一种废液回用生产酒精的方法，其工艺步骤包括：
(1)取木薯粉500kg、玉米粉100kg，加入酒精糟液水600kg、蒸馏残液水300kg、设备洗涤水150kg与中温厌氧出水500kg进行配料，拌料浓度为36%，pH控制在4.0；
(2) 加入25u/g干料高温淀粉酶100g，并在100℃温度下进行液化处理60min；
(3) 液化后的原料降温至40℃加入280u/g干料糖化酶700g, 糖化15h；
(4)接种8%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在40℃，发酵80h，酒精发酵终了醪液进行蒸馏生产酒精,蒸馏后产生的蒸馏残液水以及洗涤设备所产生的洗涤水直接回用；
(5) 制备酒精后产生的酒精糟采用过滤、压滤、离心分离进行固液分离，经过固液分离后，固形物用于饲料生产，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分进行高温、中温制备沼气，沼气用于发电和车用燃气，产生的中温厌氧出水直接回用；
(6)重复步骤(1)- (5)。
实施例三
本实施例与实施例一的区别之处在于：
(1)采用500kg高粱粉和100kg小麦粉，加入酒精糟液水400kg、蒸馏残液水200kg、设备洗涤水100kg与中温厌氧出水600kg进行配料，拌料浓度为32%，pH控制在7.2；
(2) 加入22u/g干料高温淀粉酶90g，并在95℃温度下进行液化处理60min；
(3) 液化后的原料降温至34℃加入240u/g干料糖化酶650g, 糖化12h；
(4)接种7%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在39℃，发酵80h。
实施例四
本实施例与实施例一的区别之处在于：
(1)采用500kg高粱粉和200kg玉米粉，加入酒精糟液水600kg、蒸馏残液水200kg、设备洗涤水200kg与中温厌氧出水500kg进行配料，拌料浓度为28%，pH控制在6.8；
(2) 加入18u/g干料高温淀粉酶150g，并在85℃温度下进行液化处理40min；
(3) 液化后的原料降温至32℃加入220u/g干料糖化酶750g, 糖化10h；
(4)接种7%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在37℃，发酵60h。
实施例五
(1)取马铃薯粉400kg、玉米粉300kg，加入酒精糟液水600kg、蒸馏残液水200kg、设备洗涤水200kg与中温厌氧出水500kg进行配料，拌料浓度为30%，pH控制在6.8；
(2) 加入20u/g干料高温淀粉酶150g，并在90℃温度下进行液化处理50min；
(3) 液化后的原料降温至33℃加入240u/g干料糖化酶, 糖化10h；
(4)接种7%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在38℃，发酵60h，酒精发酵终了醪液进行蒸馏生产酒精,蒸馏后产生的蒸馏残液水以及洗涤设备所产生的洗涤水直接回用；
(5) 制备酒精后产生的酒精糟采用过滤、压滤、离心分离进行固液分离，经过固液分离后，固形物他用，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分进行高温、中温制备沼气，产生的中温厌氧出水直接回用；
(6)重复步骤(1)- (5)。
Claims (4)
1.一种废液回用生产酒精的方法，其特征在于：其工艺步骤包括：
(1)取淀粉质原料经过粉碎，加入酒精糟液水、蒸馏残液水、设备洗涤水与中温厌氧出水进行配料，拌料浓度为20～36%，pH控制在4.0～8.0；
(2) 加入15～25u/g干料高温淀粉酶，并在60～100℃温度下进行液化处理20-60min；
(3) 液化后的原料降温至25～40℃加入170～280u/g干料糖化酶, 糖化5-15h；
(4)接种6-8%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在25～40℃，发酵40-80h，酒精发酵终了醪液进行蒸馏生产酒精,蒸馏后产生的蒸馏残液水以及洗涤设备所产生的洗涤水直接回用；
(5) 制备酒精后产生的酒精糟采用过滤、压滤、离心分离进行固液分离，经过固液分离后，固形物他用，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分进行高温、中温制备沼气，产生的中温厌氧出水直接回用；
(6)重复步骤(1)- (5)。
2.如权利要求1所述的废液回用生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤(1)中拌料浓度为28～32%，pH控制在6.8～7.2；
所述步骤(2)中加入18～22u/g干料高温淀粉酶，并在85～95℃温度下进行液化处理40-60min；
所述步骤(3) 中液化后的原料降温至32～34℃加入220～240u/g干料糖化酶, 糖化10-12h；
所述步骤(4)中接种7%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度控制在37～39℃，发酵60-80h。
3.如权利要求1所述的废液回用生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤(1)中拌料浓度为30%，pH为6.8；
所述步骤(2)中加入20u/g干料高温淀粉酶，并在90℃温度下进行液化处理50min；
所述步骤(3) 中液化后的原料降温至33℃加入240u/g干料糖化酶, 糖化10h；
所述步骤(4)中接种7%v/v酵母，进入酒精发酵，发酵温度为38℃，发酵60h。
4.如权利要求1或2或3所述的废液回用生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，酒精糟液水、蒸馏残液水和中温厌氧出水的混合比例为中温厌氧出水占三者混合水质量的40～80%。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150902 Termination date: 20181011 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |