CN111574254A - 一种利用酱香型白酒酒糟发酵有机肥的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学生产技术领域，涉及一种利用酱香型白酒酒糟发酵有机肥的生产工艺。所述生产工艺包括以下步骤：(1)发酵菌剂的制备；(2)将步骤(1)的发酵菌剂加入酒糟和辅料中，制备发酵原料；(3)将步骤(2)的发酵原料运到发酵区，进行堆肥发酵，即得有机肥，所述的酒糟为酱香型白酒酒糟，所述发酵菌剂组成为皱落假丝酵母、地衣芽孢杆菌、宛氏拟青霉和烟曲霉。利用本公开的生产工艺将酸度高、粘度大、难降解的酱香型白酒丢糟在自然pH、自然水分、无需额外添加任何化学材料的状态下进行有机肥生产，得到的有机肥符合国家有机肥标准(NY525‑2012)，能够更科学、更有效地对酱香型白酒生产结束后的丢糟进行资源化、无害化利用，在酱香型白酒酿造行业具有广阔的应用前景。

Description

一种利用酱香型白酒酒糟发酵有机肥的生产工艺
技术领域
本发明属于化学生产技术领域，涉及一种利用酱香型白酒酒糟发酵有机肥的生产工艺。
背景技术
酱香型固态白酒丢糟是白酒工业的主要副产物，具有酸度高、粘度大、难降解的特点，而成为白酒生产的主要固体废弃物。白酒行业的发展也迫切需要突破丢糟生物转化的清洁生产与资源化、无害化、工业化利用核心、关键技术，解决酱香型白酒生产过程中丢糟处理等关键问题。
据统计，酱香型白酒丢糟的产生量是白酒产量的5.5倍左右，一旦处不及时，丢糟就会腐败变质，更严重的是对环境造成污染。但白酒丢糟中含有丰富的淀粉、蛋白质及各种呈香呈味物质，为其综合利用提供了可能，目前生产有机肥成为丢糟资源化利用的一种常见方式。中国专利CN201610775953公开了“一种酒糟有机肥制备方法”，将酒糟、有机质、功能菌剂及pH调节剂等按照一定比例进行配比发酵，实现对酒糟的回收利用，然而当对大批量酒糟进行工业化生产有机肥时，添加pH调节剂的同时，需要进行混匀搅拌等前序操作。中国专利CN201810274960.5公开“一种酒糟生物有机肥及其制备方法和应用”涉及一种酒糟生物有机肥，将腐熟酒糟添加1‰生化黄腐酸钾，混匀，用半湿物料粉碎机粉碎、3-4mm滚筒筛，在不调节pH的情况下，过筛、添加包含自有知识产权菌株的菌剂进行发酵腐熟，制得酒糟有机肥，但整个过程持续45天。中国专利CN201910710248公开了“一种高粱专用酒糟-秸秆型生物有机肥及其生产方法”，使用一定配比的浓香型、清香型、酱香型酒醅进行有机肥生产，该方法解决了酒糟有机肥钾含量低、C/N值低的问题，发酵物料初始pH值需要进行调整，发酵周期长达50天以上，且为高粱专用有机肥，不适用于其它作物，大大减少了该有机肥的应用场景。
上述专利文献中公开的酒糟生产有机肥方法在生产过程中多数需要对酒糟进行酸度、水分等方面的预处理才可正常腐熟发酵，周期长且存在一种作物专用等局限性，作为工业化生产时，上述方案无疑增加了生产成本和企业负担。
发明内容
为解决现在技术存在的问题，本发明开发了一种自然pH、自然水分、无需额外添加任何化学材料的状态下，可以将酱香型白酒丢糟无害化、减量化和资源化利用的方法，来降低白酒行业丢糟对环境的影响，增加企业收入，同时促进企业实现可持续发展。
一方面，本发明提供了一种有机肥的生产方法，包括以下步骤：(1)发酵菌剂的制备；(2)将步骤(1)的发酵菌剂加入酒糟和辅料中，制备发酵原料；(3)将步骤(2)的发酵原料运到发酵区，进行堆肥和通风发酵，即得有机肥，所述的酒糟为酱香型白酒酒糟，所述发酵菌剂组成为皱落假丝酵母、地衣芽孢杆菌、宛氏拟青霉和烟曲霉。
白酒分为酱香型、浓香型和清香型三种，其产生的酒糟也就相应的有三种，其中酱香型白酒酒糟酸性非常高。酱香型固态白酒丢糟是白酒工业的主要副产物，具有酸度高、粘度大(粘度大，导致微生物很难生长)、难降解的特点，而成为白酒生产的主要固体废弃物。
并且由于酱香型白酒酒糟酸度高，通常会导致生产有机肥的周期很长，一般高于50天。因而通常需要调节pH，降低其酸度，然而当对大批量酒糟进行工业化生产有机肥时，添加pH调节剂的同时，需要进行混匀搅拌等前序操作。导致工艺变复杂，生产成本升高。
发明人通过研究意外地发现，利用本公开的生产方法可以利用丢弃酒糟自然pH、自然水分状态、无需添加任何化学材料下生产出有机肥，且酒糟有机肥符合国家有机肥标准(NY525-2012)，总发酵时长低于45天，其肥效种子发芽指数可达80％以上，在保护环境的同时，实现废弃酒糟的资源化、无害化、工业化利用，这是非常难得的。
一些实施例中，所述步骤(3)之后还包括堆肥深加工。
一些实施例中，所述堆肥深加工包括造粒、过筛和包装。
一些实施例中，所述堆肥发酵包括以下步骤：(1)第一次发酵堆肥：自所述堆肥温度开始上升，经中温阶段15～45℃发酵3～5d，高温阶段45℃以上发酵10～15d；(2)第二次发酵：将所述第一次发酵堆肥后的发酵酒糟运送至后发酵室进行腐熟处理，当堆肥温度稳定在35～45℃，即达到腐熟。
一些实施例中，所述第一次发酵的周期为15～20天。
一些实施例中，所述第二次发酵的周期为15～25天。
一些实施例中，所述第一次发酵中，当温度达到60～75℃时，温度开始下降；
一些实施例中，当温度高于65℃时进行搅拌翻堆操作或进行通风。
一些实施例中，所述高温阶段为45℃～65℃。
一些实施例中，所述高温阶段55℃以上的温度持续7d以上。
一些实施例中，当高温阶段温度升至65℃以上，每天搅拌1～2次。
一些实施例中，所述通风为采用机械强制通风供应氧气。
一些实施例中，采用射流供氧技术进行通风供应氧气。
一些实施例中，堆肥发酵时的堆高为1～3m。
一些实施例中，堆肥发酵时的堆高为1.2～2m。
一些实施例中，所述通风的通风量为每立方米物料0.05～0.30m3/min，风压为按堆层每升高1m增加1000～1500Pa。
第一次发酵期间需定时对物料进行搅拌或翻堆。冬春两季气温较低，2-3天搅拌一次；夏秋两季气温高、每天搅拌一次。
一些实施例中，所述皱落假丝酵母的保藏号为CGMCC No.7902、地衣芽孢杆菌的保藏号为CGMCC No.7901、宛氏拟青霉的保藏号为CGMCC No.7903和烟曲霉的保藏号为CGMCCNo.7904。
一些实施例中，所述发酵菌剂包括以下重要份数的组分：皱落假丝酵母2～4份、地衣芽孢杆菌3～5份、宛氏拟青霉2～4份和烟曲霉3～5份。
一些实施例中，所述发酵菌剂包括以下重量份数的组分：皱落假丝酵母2～3份、地衣芽孢杆菌4～5份、宛氏拟青霉2～3份和烟曲霉3～4份。
一些实施例中，所述发酵菌剂包括以下重要份数的组分：皱落假丝酵母3份、地衣芽孢杆菌5份、宛氏拟青霉3份和烟曲霉4份。
一些实施例中，所述发酵菌剂、酒糟和辅料的质量比为0.5～2:90～98:3～6。
一些实施例中，所述发酵菌剂、酒糟和辅料的质量比为1～2:94.5～98:5～6。
一些实施例中，所述发酵菌剂、酒糟和辅料的质量比为1:94:5。
一些实施例中，所述发酵菌剂、酒糟和辅料的质量比为0.5:94.5:5。
一些实施例中，所述辅料包括为酒曲生产废弃的稻草、风干酒糟、已腐熟的干堆肥；所述稻草的破碎细度为0.5～2.0cm。
一些实施例中，步骤(2)中，所述发酵菌剂的用量为酒糟量的0.1～2％。
一些实施例中，所述的酒糟为酱香型白酒酒糟。
另一方面，本发明提供了一种上述生产方法产生的有机肥。
还有一方面，本发明提供了所述有机肥在促进植物生长中的应用。
一些实施例中，所述有机肥在促进种子发芽中的应用。
一些实施例中，所述的植物包括高粱、小麦和白菜，但又不限于此，应用场景广泛。
酱香型白酒是以高粱、小麦和水为主要原料，经传统固态发酵、蒸馏、储存、勾兑而成的具有酱香风格的白酒，因此本发明生产的有机肥优先用于有机高粱和小麦的种植，而本发明意外的发现，酱香型白酒酒糟有机肥可以作为高粱和小麦以外的作物——
白菜的肥料。
附图说明
图1好氧堆肥发酵的基本工艺流程图。
图2射流供氧技术通风发酵局部槽式结构图。
图3射流供氧技术通风发酵局部通风管道图。
图4不同工艺处理酱香型白酒酒糟堆肥过程中温度的变化。
图5不同工艺处理酱香型白酒酒糟堆肥过程中pH的变化。
图6不同工艺处理酱香型白酒酒糟堆肥过程中水分的变化。
图7不同工艺生产酱香型白酒酒糟有机肥养分的对比。
具体实施方式
以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案，具体实施例不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明理念所做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。
本发明生产有机肥的工艺流程如图1所示。
以下实施例中，所述稻草的破碎细度为0.5～2.0cm。
本发明实施例中，所述皱落假丝酵母的保藏号为CGMCC No.7902、地衣芽孢杆菌的保藏号为CGMCC No.7901、宛氏拟青霉的保藏号为CGMCC No.7903和烟曲霉的保藏号为CGMCC No.7904。
射流供氧技术进行通风发酵具体指的是：射流供氧是针对酱香型白酒酒糟粘性大的特点而设计的通风供氧方式，以实现长距离、大冲击力、高氧气利用率的供氧技术。
本发明中，射流供氧技术实现的构造具体为：在堆肥场地地面下或地面上通过砖混结构砌出如图2所示的发酵槽，对发酵槽底部进行硬化，并对槽底进行通气管道铺设，铺设方法如图3所示，并在管道上方进行开孔操作，管道铺设完毕在槽顶覆盖支撑透水板，形成发酵池。其中物料放置于所述的支撑透水板上，进行发酵。所述支撑透水板上有孔隙，从而物料放在透水板上后，物料中多余的水分可以从孔隙中排出。另外，本发明中的射流供氧构造可以防止气孔堵塞。
连续投料的发酵池方式具体指的是：采用分批连续投料方式将物料投入发酵池中以实现生产连续性，同时避免一次性大批量投料带来的升温慢、周期长、能耗高、气孔堵塞等问题的产生。
实施例1发酵菌剂的制备
(1)所述皱落假丝酵母的保藏号为CGMCC No.7902；
所述皱落假丝酵母菌剂的制备方法，是将皱落假丝酵母加入到液态培养基中，28-30℃下培养2-4天，将所得液态种子液调整菌体浓度在1010cfu/mL后，转接到经121℃灭菌30min后的麸皮上，接种量为10％(重量百分比)，然后28-30℃培养8-9天，制得单菌株的固体菌剂。
所述的液态培养基为YPD培养基，其组分为酵母膏5g，葡萄糖20g，蛋白胨10g，pH自然配制，118℃，20min。
(2)所述地衣芽孢杆菌的保藏号为CGMCC No.7901；
所述地衣芽孢杆菌菌剂的制备方法，是将地衣芽孢杆菌加入到液态培养基中，35-37℃下培养1-2天，将所得液态种子液调整菌体浓度在1010cfu/mL后，转接到经121℃灭菌30min后的麸皮上，接种量为10％(重量百分比)，然后35-37℃培养8-9天，制得单菌株的固体菌剂。
所述的液态培养为牛肉膏蛋白胨培养基，其组成为牛肉膏5g，NaCl 5g，蛋白胨10g，调节pH 7.2±0.1配制，121℃，20min。
(3)所述宛氏拟青霉的保藏号为CGMCC No.7903；
所述宛氏拟青霉菌剂的制备方法，是将宛氏拟青霉加入到液态培养基中，28-30℃下培养2-4天，所得液态种子液调整菌体浓度在1010cfu/mL后，接种量为10％(重量百分比)，转接到经121℃灭菌30min后的麸皮上，28-30℃培养8-9天，制得单菌株的固体菌剂。
所述的液态培养基为YPD培养基，其组分为酵母膏5g，葡萄糖20g，蛋白胨10g，pH自然配制，118℃，20min。
(4)所述烟曲霉的保藏号为CGMCC No.7904；
所述烟曲霉菌剂的制备方法，是将烟曲霉加入到液态培养基中，28-30℃下培养2-4天，所得液态种子液调整菌体浓度在1010cfu/mL后，接种量为10％(重量百分比)，转接到经121℃灭菌30min后的麸皮上，28-30℃培养8-9天，制得单菌株的固体菌剂。
所述的液态培养基为YPD培养基，其组分为酵母膏5g，葡萄糖20g，蛋白胨10g，pH自然配制，118℃，20min。
所述酒糟有机肥发酵菌剂的制备方法，是按照以下重量比例，皱落假丝酵母：地衣芽孢杆菌：宛氏拟青霉：烟曲霉＝3：5：3：4，准确称量皱落假丝酵母菌剂，地衣芽孢杆菌菌剂，宛氏拟青霉菌剂，烟曲霉菌剂，按照等量递增法混合均匀即得酱香型白酒酒糟有机肥发酵菌剂。
实施例2酱香型白酒酒糟有机肥的生产方法
1、将本发明实施例1制备的酱香型白酒酒糟有机肥发酵菌剂、酱香型白酒酒糟(新鲜酒糟初始水分62％、pH值3.5)与辅料(酒曲生产废弃的稻草)按照质量比0.2:94.8:5的比例进行配比混合，采用连续投料的发酵池方式进行堆肥，并在必要时通过射流供氧技术进行通风发酵(见图2和图3)，堆高为1.5m。
2、第一次发酵：自堆肥温度开始上升，经中温阶段控制在15～45℃、高温阶段控制在45～65℃，其中55℃以上的温度持续7d，达到顶温(约65～70℃)开始下降；当温度升至65℃以上，每天搅拌两次，后续温度基本达到恒定，总发酵时间为18天。
3、第二次发酵：将第一次发酵后的酒糟，运送至后发酵室进行腐熟，当总发酵时间达到20天时，堆肥温度稳定在40℃，含水量为25％，pH值为5.5，即达到腐熟标准。
4、对有机肥进行检测，其中有机质含量达60％，总养分(N+P2O5+K2O)含量6.2％，相关指标符合国家有机肥标准(NY525-2012)。
5、采用种子相对发芽试验测定，高粱种子发芽指数为85％，种子发芽指数测定方法参照国标GB/T23486-2009附录A执行。
6、将发酵好的原料进行造粒、过筛、包装至成品贮存。
实施例3酱香型白酒酒糟有机肥的生产方法
1、将本发明实施例1制备的酱香型白酒酒糟有机肥发酵菌剂、酱香型白酒酒糟(新鲜酒糟初始水分65％、pH值4.5)与辅料(已腐熟的干堆肥)按照质量比0.5:94.5:5的比例进行配比混合，采用连续投料的发酵池方式进行堆肥，并在必要时通过射流供氧技术进行通风发酵(见图2和图3)，堆高为1.8m。
2、第一次发酵：自堆肥温度开始上升，经中温阶段控制在15-45℃、高温阶段控制在45～65℃，其中55℃以上的温度持续7d，达到顶温(约65～70℃)开始下降；当温度升至65℃以上，每天搅拌两次，后续温度基本达到恒定，总发酵时间为17天；
3、第二次发酵：将第一次发酵后的酒糟，运送至后发酵室进行腐熟，总发酵时间达到25天时，堆肥温度稳定在40℃，含水量为26％，pH值为6.6，达到腐熟标准。
4、对有机肥进行检测，其中有机质含量达68％，总养分(N+P2O5+K2O)含量9.2％，相关指标符合国家有机肥标准(NY525-2012)；
5、采用种子相对发芽试验测定，小麦种子发芽指数为90％，种子发芽指数测定方法参照国标GB/T23486-2009附录A执行。
5、将发酵好的原料进行造粒、过筛、包装至成品贮存。
其中，已腐熟的干堆肥指的是前期生产的酒糟有机肥。
实施例4酱香型白酒酒糟有机肥的生产方法
1、将本发明实施例1制备的酱香型白酒酒糟有机肥发酵菌剂、酱香型白酒酒糟(新鲜酒糟初始水分55％、pH值3.5)与辅料(已腐熟的干堆肥)按照质量比0.2:94.8:5的比例进行配比混合，采用连续投料的发酵池方式进行堆肥，并在必要时通过射流供氧技术进行通风发酵(见图2和图3)，堆高为1.2m。
2、第一次发酵：自堆肥温度开始上升，经中温阶段控制在15-45℃、高温阶段控制在45～65℃，其中55℃以上的温度持续7d，达到顶温(约65～70℃)开始下降；当温度升至65℃以上，每天搅拌两次，后续温度基本达到恒定，总发酵时间为16天。
3、第二次发酵：将第一次发酵后的酒糟，运送至后发酵室进行腐熟，总发酵时间为15天时，堆肥温度稳定在40℃，含水量为20％，pH值为5.9，达到腐熟标准。
4、对有机肥进行检测，其中有机质含量达59％，总养分(N+P2O5+K2O)含量6.1％，相关指标符合国家有机肥标准(NY525-2012)；采用种子相对发芽试验测定，白菜种子发芽指数为85％。
5、将发酵好的原料进行造粒、过筛、包装至成品贮存。
其中，已腐熟的干堆肥指的是前期生产的酒糟有机肥。
对比例1
1、将本发明实施例1制备的酱香型白酒酒糟有机肥发酵菌剂、酱香型白酒酒糟(新鲜酒糟初始水分59％、pH值3.7)与辅料(酒曲生产废弃的稻草)按照质量比0.5:94.5:5的比例进行配比混合，采用连续投料的发酵池方式进行堆肥，并在必要时通过射流供氧技术进行通风发酵(见图2和图3)，堆高为2.0m，定义该过程为处理T。同时设置另外1个相同原料、规模的酒糟有机肥发酵处理作为对照，并不采用射流供氧技术进行通风操作，定义为处理CK。
2、处理T和处理CK对比的试验结果：
2.1温度
由图4可以看出，处理T的堆肥第3d能达到55℃，并在55℃以上持续9d，能达到堆肥无害化标准；处理CK在第10d达到最高温度50℃，温度即开始下降，并无高温发酵阶段；处理T在发酵第20天即可结束第一次发酵，处理CK则无法实现第一次发酵过程；上述结果表明，采用本发明底部架空射流供氧技术可实现酒糟有机肥升温快、进入高温时间短、维持高温时间长、一次发酵周期短的特点。
2.2pH值
由图5可以看出，在一次发酵过程中，处理CK堆肥pH上升较慢，直到堆肥进行至20d时，pH值仅由开始时3.5上升4.0；处理T第20d时pH由3.7上升到5.1。虽然还没有达到5.5-8.5的要求，但从温度变化判断，堆肥温度已开始下降即堆肥已完成一次发酵，为了提高酒糟处理速度、节约堆肥设施占用时间，此时即可将堆肥取出进行二次发酵和后熟。
备注：虽然处理T第20d时pH由3.7上升到5.1，虽然还没有达到5.5-8.5(国家有机肥标准)，但是从中可以看出，其pH比处理CK升高得快，可以更快地达到规定的标准的pH。
2.3水分
由图6可以看出，处理CK堆肥水分下降缓慢，经过20d水分仅下降9％；处理T堆肥前9天水分下降缓慢，其后开始快速下降，水分由59％下降至39％，上述结果表明，采用本发明底部架空射流供氧技术可实现酒糟有机肥水分快速下降，同样有利于缩短有机肥发酵周期。
对比例2
1、将实施例3按照本发明生产的有机肥定义为处理T2，将中国专利CN 106906168B生产有机肥定义为CK2，两者进行对比，处理T2的全氮含量是处理CK2的2.41倍，处理T2的总养分、全磷、全钾含量则均未公布，上述结果表明，采用本发明进行酱香型白酒酒糟发酵生产的有机肥更有利于减少氮的损失，确保有机肥的肥效。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机肥的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)发酵菌剂的制备；
(2)将步骤(1)的发酵菌剂加入酒糟和辅料中，制备发酵原料；
(3)将步骤(2)的发酵原料运到发酵区，进行堆肥发酵，即得有机肥；
所述的酒糟为酱香型白酒酒糟，所述发酵菌剂组成为皱落假丝酵母、地衣芽孢杆菌、宛氏拟青霉和烟曲霉。
2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)之后还包括堆肥深加工；
优选地，所述堆肥深加工包括造粒、过筛和包装。
3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述堆肥发酵包括以下步骤：
(1)第一次发酵：自所述堆肥温度开始上升，经中温阶段15～45℃发酵3～5d，高温阶段45℃以上发酵10～15d；
优选地，所述第一次发酵的周期为15～20天；
(2)第二次发酵：将所述第一次发酵堆肥后的发酵酒糟运送至后发酵室进行腐熟处理，当堆肥温度稳定在35～45℃，即达到腐熟；
优选地，所述第二次发酵的周期为15～25天。
4.如权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述第一次发酵中，当温度达到60～75℃时，温度开始下降；
优选地，当温度高于65℃时进行搅拌翻堆操作或进行通风；
更为优选地，所述高温阶段为45℃～65℃
更为优选地，所述高温阶段55℃以上的温度持续7d以上；
更为优选地，当高温阶段温度升至65℃以上，每天搅拌1～2次。
5.如权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述通风为采用机械强制通风供应氧气；
优选地，采用射流供氧技术进行通风供应氧气；
或优选地，堆肥发酵时的堆高为1～3m；
更为优选地，所述通风的通风量为每立方米物料0.05～0.30m3/min，风压为按堆层每升高1m增加1000～1500Pa。
或优选地，所述第一次发酵中，冬春两季，2-3天搅拌一次；
或优选地，夏秋两季，1天搅拌一次。
6.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述皱落假丝酵母的保藏号为CGMCCNo.7902、地衣芽孢杆菌的保藏号为CGMCC No.7901、宛氏拟青霉的保藏号为CGMCC No.7903和烟曲霉的保藏号为CGMCC No.7904；
优选地，所述发酵菌剂包括以下重量份数的组分：皱落假丝酵母2～4份、地衣芽孢杆菌3～5份、宛氏拟青霉2～4份和烟曲霉3～5份；
更为优选地，所述发酵菌剂包括以下重量份数的组分：皱落假丝酵母2～3份、地衣芽孢杆菌4～5份、宛氏拟青霉2～3份和烟曲霉3～4份。
优选地，所述发酵菌剂、酒糟和辅料的质量比为0.5～2:90～98:3～6；
更为优选地，所述发酵菌剂、酒糟和辅料的质量比为0.5～1:94.5～98:5～6；
或优选地，所述辅料包括为酒曲生产废弃的稻草、风干酒糟、已腐熟的干堆肥；所述稻草的破碎细度为0.5～2.0cm。
7.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，所述发酵菌剂的用量为酒糟重量的0.1％～2％。
8.权利要求1-7任一所述的生产方法产生的有机肥。
9.权利要求8所述有机肥在促进植物生长中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述有机肥在促进种子发芽中的应用；
优选地，所述的植物包括高粱、小麦和白菜。
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