CN111908979A - 以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，该方法首先按重量比1:1000～10000称取壳聚糖和白酒黄水；向白酒黄水中加入壳聚糖；搅拌反应，离心去除沉淀，得到上清液；将上清液经膜浓缩至1～5倍，即得到水溶性碳能肥料。本发明生产的成品是水溶性有机小分子碳肥，特点是可被作物根系直接吸收，具有速效性；本发明充分利用了黄水所富含的小分子有机物作为主要原料，无需进一步水解步骤，简化工艺。

Description

以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法

技术领域

本发明涉及碳能肥料领域，具体涉及一种以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法。

背景技术

中国白酒是世界六大蒸馏酒之一，是全球消费量最大的蒸馏酒品种，近年来，白酒年产量都超过了为1000余万吨。在白酒的酿造过程中，受重力作用，酒醅中存在少量向下运动的水，连同溶入的醇、醛、酸、酯，以及矿物质、还原糖、氨基酸等一起，最后沉积在窖池底部，经日积月累后汇集成棕褐色液体，因其颜色呈现黄色故称为之黄水。一般情况下，每生产1000kg大曲酒，大约产生黄水300～400kg，年产万吨规模的大曲酒厂，产生黄水3000～4000吨。

黄水偏酸性，其pH在3左右，有机物含量较高，化学需氧量为(COD))25000～40000mg/L，如果这些未经处理的黄水直接排放，会对环境带来严重的污染，将其作为废水治理，需要较高的处理成本。黄水实际是一种有用资源，具有一定的开发利用价值。

黄水目前开发利用方向如下：

1.制作调酒液

由于黄水中主体成分(如有机酸、酯类)与白酒成分相近，黄水通过一定的脱色与除臭，可以用来勾调一些低档白酒，增加白酒中的香味成分，使其酒体更加的自然协调。由于黄水中的杂昧较重，一般需要经过脱色、过滤等处理后才能作为勾兑各档次白酒的酸性调味品。其对提高酒体风味，赋予酒体净爽感、浓厚感、绵长感、醇和感，增加酒体中的风味均有较大的作用。

2.用于养窖

窖泥在浓香型酒质量的控制中占有重要地位。己酸乙酯作为浓香型白酒的主体香味组分，主要是由窖泥中的厌氧梭状芽孢杆菌——己酸菌代谢生成己酸，然后通过微生物酶催化作用与体系中酵母所生成的酒精缩合而成。黄水中含有大量在窖内特定环境下长期驯化的有益微生物，并且赋予这些有益微生物生长繁殖的良好营养环境，如糖类、微量元素、生长因子、含氮化合物以及适宜的酸碱度等。因此，用黄水培养窖泥相当于接种，可强化窖中的功能菌。同时实践证明，用黄水保养窖泥，除能起到接种、补充营养、维持酸度和产生香气前体物质等作用外，还由于黄水能够渗透进窖壁、窖底，从而能够保持窖泥湿润度，对维持窖泥外部厌氧环境、强化窖泥中厌氧功能菌起到很好的作用。此外，黄水中还含有大量糖类、蛋白质及氨基酸态氮等微生物生长、繁殖所必需的营养物质。

因此，白酒厂常将黄水用于养窖、培养人工窖泥和拌糟醅回窖发酵。

3.用于制作强化酒曲

黄水富含经长期驯化的有益微生物、含氮化合物、糖类物质和少量的单宁以及色素等。其中有益微生物主要是酵母和梭状芽孢杆菌以及产香类的细菌，这些有益微生物是产生己酸乙酯和己酸过程中不可缺少的菌种。因此，可以通过将黄水处理利用其中的有益微生物添加到大曲中做成强化大曲，将黄水用于制备浓香型大曲酒的曲醅。研究表明，当加入黄水时，所制得的大曲在糖化力、发酵力及醅化力等方面都有显著提高。

4.提取有机酸

有机酸在黄水中含量最高，黄水中所含的有机酸有：乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、己酸、庚酸、辛酸、葵酸、十五酸、十六酸、十七酸、十八酸、二十酸、油酸、亚油酸等，其中含量最高的是乳酸，在窖池中占总酸的含量最高可达91％。因此，从黄水中提取乳酸再利用也是酿酒行业中的研究热点。有机酸的利用十分广泛。如乳酸在食品、医药、化学等行业都有较大的需求量，还可以将黄水中的有机酸制成复合有机酸钙加以利用。

5.超临界CO萃取风味成分

传统的黄水中风味物质的提取方法，主要是蒸馏法，但产品质量差、提取率低。要实现对黄水风味成分提取的工业化，首选超临界CO萃取技术。该技术一次性处理量大、连续操作性强、无污染，且不会对风味成分造成破坏，机械化程度高，便于操作控制。

6.制作调酒液

黄水中的基质营养丰富，其本身就是一种可以供微生物发酵的天然培养基。如果能将黄水中的这些有机质充分利用起来，不仅可以提高白酒企业的经济效益，而且也能提高对黄水的利用率。早期企业直接将部分黄水泼入窖池回窖发酵，但是该法相对比较粗放，无法对黄水中的成分物尽其用，甚至还会由于酸度过高影响出酒率。近年来，充分利用黄水并以黄水为基质发酵生产其他产品已经成为了研究热点。

目前水溶性有机碳能肥的制作工艺大致可分为2种，一种是固态生物质原料的液化及活化工艺，如秸秆等农业废弃物、褐煤等；另一种是以小分子为主的发酵工业废液的浓缩工艺，如酵母发酵废液等。其中，

1.第一种工艺因涉及到酸水解、酶水解或碱处理等操作，对设备和参数条件的要求较高，因此增加了工艺难度和相应成本(如申请号为201510965747.5的中国发明专利公开了一种利用植物秸秆制备水溶性生态有机碳肥的方法；申请号为201110115613.6的中国发明专利公开了一种风化煤活化型有机无机复混肥料及其制备方法)。

2.针对废液的另一种工艺，如申请号为201510777278.4的中国发明专利公开了一种含微量元素的有机碳液体肥的制备方法，该方法即使采用诸如酒精生产废水、酵母生产废水、氨基酸发酵废水等为原料，但依旧涉及到酸水解操作以提高小分子的含量而增加工艺的复杂性；而申请号为201911086848.X的中国发明专利公开了一种水溶性有机碳肥及其制备方法，该方法采用解脂亚洛酵母Yarrowialipolytica经液体发酵法制得α-酮戊二酸发酵液，并以此作为主体原料，虽然不需要对原料进行过度处理，但原料来源并非发酵废液，而是需要专门生产，工艺成本大大增加。

申请号为201210507500.5的中国发明专利公开了一种利用腐殖酸和移动式发酵生产高效肥料的方法，该申请的主要原料是黄腐植酸和白酒糟，并以此复合了各种益生菌，根据其内容所述黄水的作用只是水分和温度调节；最终成品是复合微生物腐殖酸有机肥(固态肥)其特点是缓释。

由此可知，该申请也使用白酒黄水作为原料之一，但其主要目的是作为辅料调节水分和降温，以创造有利于微生物发酵生长的条件，但没有白酒黄水作为主要原料生产碳能肥料的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，该方法解决了白酒酿造企业生产过程中带来的大量有机废水的问题。

为实现上述目的，本发明所设计一种以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，包括以下步骤：

1)按重量比1:1000～10000称取壳聚糖和白酒黄水；

2)向白酒黄水中加入壳聚糖；搅拌反应，离心去除沉淀，得到上清液；

3)将上清液经膜浓缩至1～5倍，即得到水溶性碳能肥料，其中，水溶性碳能肥料中，有机碳含量大于等于5％。

进一步地，所述步骤1)中，壳聚糖和白酒黄水重量比1:1000～3000。

再进一步地，所述步骤1)中，壳聚糖和白酒黄水重量比1:2000。

再进一步地，所述步骤2)中，搅拌反应温度为15～30℃，时间为10～30min。

再进一步地，所述步骤2)中，搅拌反应温度为20℃，时间为10～30min。

再进一步地，所述步骤3)中，水溶性碳能肥料中，有机碳含量为5～10％。

再进一步地，所述步骤3)中，水溶性碳能肥料中，有机碳含量为8.5％。

本发明的原理：

本发明选用的原料为黄水；黄水的成分基本都是水溶性有机物质，且以有机碳物质为主，无有毒有害成分。黄水中的有机成分能够被植物叶片和根系吸收，尤其在有机质贫瘠的土壤，能够补充土壤碳素的不足，增加碳源的供应，从而促进植物光合作用，增加作物的产量。将白酒黄水转化碳肥，是黄水利用上的突破，具有更大的应用价值。

本发明的有益效果：

1.本发明生产的成品是水溶性有机小分子碳肥，特点是可被作物根系直接吸收，具有速效性；

2.本发明充分利用了黄水所富含的小分子有机物作为主要原料，无需进一步水解步骤，简化工艺。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

实施例1

以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料1的生产方法，包括以下步骤：

1)按重量比1:1000～10000称取壳聚糖和白酒黄水；

2)向白酒黄水中加入壳聚糖；在温度为20℃条件下搅拌反应20min，离心去除沉淀，得到上清液；

3)将上清液经膜浓缩至1～5倍，即得到水溶性碳能肥料1，其中，水溶性碳能肥料1中，有机碳含量为8.5％。

实施例2

以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料2的生产方法，包括以下步骤：

1)按重量比1:10000称取壳聚糖和白酒黄水；

2)向白酒黄水中加入壳聚糖；在温度为30℃条件下搅拌反应10min，离心去除沉淀，得到上清液；

3)将上清液经膜浓缩至1～5倍，即得到水溶性碳能肥料2，其中，水溶性碳能肥料2中，有机碳含量为7.5％。

实施例3

以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料1的生产方法，包括以下步骤：

1)按重量比1:1000称取壳聚糖和白酒黄水；

2)向白酒黄水中加入壳聚糖；在温度为15℃条件下搅拌反应30min，离心去除沉淀，得到上清液；

3)将上清液经膜浓缩至1～5倍，即得到水溶性碳能肥料3，其中，水溶性碳能肥料3中，有机碳含量为5.5％。

实施例4

以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料4的生产方法，包括以下步骤：

1)按重量比1:3000称取壳聚糖和白酒黄水；

2)向白酒黄水中加入壳聚糖；在温度为20℃条件下搅拌反应20min，离心去除沉淀，得到上清液；

3)将上清液经膜浓缩至1～5倍，即得到水溶性碳能肥料4，其中，水溶性碳能肥料4中，有机碳含量大于等于6.5％。

将实施例1～4生产水溶性碳能肥料1～4用于大田试验：

1.将上述实施例1～4生产水溶性碳能肥料1～4和对照组按下述方法用于黄瓜和西兰花栽培，其他条件保持一致：

a.黄瓜移栽后10天开始，每间隔7天使用碳能肥料浇灌等量水一次，每亩使用4公斤，兑水浇灌，共浇8次。

表1

	亩产量	相对于对照组増产比例
			实施例1	8216公斤	20.6％
实施例2	8162公斤	19.1％
			实施例3	7870公斤	14.8％
实施例4	8015公斤	16.9％
			对照组	6855公斤

注：对照组除不施加任何有机肥外，其他水肥管理与实验组保持一致。

b.西兰花移栽后10天开始，每间隔10天使用碳能肥料或对照组一次，每亩使用2公斤，兑水浇灌，共浇8次。

表

	亩产量	相对于对照组増产比例
			实施例1	4612朵	19.3％
实施例2	4565朵	18.1％
			实施例3	4284朵	10.8％
实施例4	4463朵	15.5％
			对照组	3865朵

注：对照组除不施加任何有机肥外，其他水肥管理与实验组保持一致。

通过上述大田对比试验，可以得到以下结论：

1)实施例1～4生产的水溶性碳能肥料1～4均可以显著提高黄瓜和西兰花的产量，表现出优秀的肥效性能；

2)水溶性碳能肥料1～4中有机碳含量越高，在相同施用量的情况下，增产效果越好。

2.结合上述实验，将实施例1生产水溶性碳能肥料1和普通固态有机肥按下述方法用于花菜和西瓜栽培，其他条件保持一致：

a.以花菜为实验对象，在移栽之后，A组每10天使用碳能肥料一次，每亩使用2公斤，兑水浇灌，共浇5次；B组在移栽时的基肥中加入有机肥100公斤/亩；对照组不加任何有机肥，用相同的水肥管理。A组增产23.6％，B组增产24.3％。

b.以西瓜为实验对象，在移苗之后，A组每7天使用碳能肥料一次，每亩使用3公斤，兑水浇灌，共浇6次；B组在移苗时的基肥中加入有机肥150公斤/亩；对照组不加任何有机肥，用相同的水肥管理。A组增产26.5％，B组增产20.1％。

通过上述大田对比试验，可以得到以下结论：

1)实施例1生产的水溶性碳能肥料1和普通固态有机肥均可以显著提高花菜和西瓜的产量；

2)在花菜种植中，每亩加施10kg的水溶性碳能肥料1的增产效果基本接近100公斤普通固态有机肥；

3)在西瓜种植中，每亩加施18kg的水溶性碳能肥料1的增产效果显著超过150公斤普通固态有机肥。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)按重量比1:1000～10000称取壳聚糖和白酒黄水；

2)向白酒黄水中加入壳聚糖；搅拌反应，离心去除沉淀，得到上清液；

3)将上清液经膜浓缩至1～5倍，即得到水溶性碳能肥料，其中，水溶性碳能肥料中，有机碳含量大于等于5％。

2.根据权利要求1所述以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，其特征在于：所述步骤1)中，壳聚糖和白酒黄水重量比1:1000～3000。

3.根据权利要求1所述以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，其特征在于：所述步骤1)中，壳聚糖和白酒黄水重量比1:2000。

4.根据权利要求1所述以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，其特征在于：所述步骤2)中，搅拌反应温度为15～30℃，时间为10～30min。

5.根据权利要求1所述以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，其特征在于：所述步骤2)中，搅拌反应温度为20℃，时间为10～30min。

6.根据权利要求1所述以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，其特征在于：所述步骤3)中，水溶性碳能肥料中，有机碳含量为5～10％。

7.根据权利要求6所述以白酒黄水为原料的水溶性碳能肥料的生产方法，其特征在于：所述步骤3)中，水溶性碳能肥料中，有机碳含量为8.5％。