一種液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法，屬于酒精生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。方法包括以下步驟：以淀粉質(zhì)作物為原料，經(jīng)粉碎、拌料、糊化、糖化后，或發(fā)酵工序中添加纖維素酶或復(fù)合纖維素酶進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵后；添加經(jīng)過酸化處理的廢糖蜜，再混合入含纖維質(zhì)物料，轉(zhuǎn)移到固態(tài)發(fā)酵罐中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵得到酒醅；將酒醅送入蒸酒機(jī)蒸酒，得到淡酒基，淡酒基進(jìn)一步精餾得到高濃度酒精或燃料乙醇。生產(chǎn)中排放出的固態(tài)酒糟用作飼料或回田作肥料，蒸餾排出廢水回用拌料，整個(gè)工藝過程零污染。
【專利說明】一種液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法，屬于酒精生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前生產(chǎn)食用酒精的方法主要包括以下幾種:一是以淀粉質(zhì)為原料，如紅薯干、木薯干、玉米等；以糖化酶為糖化劑，經(jīng)過液態(tài)發(fā)酵，液態(tài)蒸餾生產(chǎn)食用酒精；二是以廢糖蜜為原料，經(jīng)過液態(tài)發(fā)酵，液態(tài)蒸餾生產(chǎn)食用酒精；三是以秸桿、蔗渣等含纖維質(zhì)物質(zhì)為原料，經(jīng)過高壓法或酸堿法處理后，破壞木質(zhì)纖維，再添加纖維素酶分解纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為糖類，然后經(jīng)固態(tài)發(fā)酵，固態(tài)蒸餾后再液態(tài)蒸餾，生產(chǎn)燃料乙醇；四是用玉米芯為原料生產(chǎn)糠醛后所排廢雜，再添加纖維素復(fù)合酶分解玉米芯內(nèi)瓢中的纖維素或半纖維素，然后經(jīng)過液態(tài)發(fā)酵，液態(tài)蒸餾生產(chǎn)食用酒精。
[0003]由于液態(tài)發(fā)酵需使用大量的水，方法一和方法二存在液態(tài)酒糟排放量大的問題，每生產(chǎn)1噸酒精，排糟12-16噸，增加處理成本，如果酒糟治理不恰當(dāng)，對環(huán)境污染嚴(yán)重。方法三是非生物法生產(chǎn)燃料乙醇，生產(chǎn)耗能大，酸堿法排放物污染大，是目前國家不提倡的方法。方法四由于原料來源有限，生產(chǎn)成本高，并且也排出大量污染環(huán)境的液態(tài)酒糟。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法。即在以木薯等淀粉質(zhì)物料按常規(guī)工藝生產(chǎn)酒精的液態(tài)糖化工序或液態(tài)發(fā)酵工序，添加纖維素酶或纖維素復(fù)合酶，使糖化醪或發(fā)酵醪中的纖維素、半纖維素被分解為可發(fā)酵的糖分，添加廢糖蜜進(jìn)一步補(bǔ)充糖度，再將其與秸桿、鋸末等含纖維質(zhì)物料混合成固態(tài)酒醅進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵。無論在液態(tài)發(fā)酵或固態(tài)發(fā)酵中，纖維素酶或纖維素復(fù)合酶都在不斷地分解物料中的纖維素、半纖維素，可以大幅度提高出酒率；并方便排放的廢物利用，避免污染環(huán)境。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法，包括以下步驟:
[0006](1)以淀粉質(zhì)物料為原料，將其粉碎、拌料、糊化、糖化，添加纖維素酶或復(fù)合纖維素酶后進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵，添加量為200-7008八原料，使木薯中的纖維素分解生產(chǎn)葡萄糖得到成熟發(fā)酵醪，增加可發(fā)酵性糖的含量，提高出酒率。其中，糖化溫度為50-60 X:，糖化時(shí)間12-60111111 ；發(fā)酵溫度為28-351，發(fā)酵時(shí)間40-65匕；
[0007](2)將經(jīng)過酸化處理的廢糖蜜添加到所述成熟發(fā)酵醪里并混合均勻，使物料中可發(fā)酵性糖含量為5-20 %，得到物料八；
[0008](3)將含纖維質(zhì)物料粉碎成長度2-10111111的小段，得到物料8 ；
[0009](4)將所述物料八與所述物料8均勻混合，然后轉(zhuǎn)移到連續(xù)發(fā)酵罐中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，得到固態(tài)酒醅；物料六與物料8的混合質(zhì)量比為六:8=1: 0.2-2，使混合物含可發(fā)酵性糖為1-17%；固態(tài)發(fā)酵溫度25-351，固態(tài)發(fā)酵時(shí)間10-6(? ；出料固態(tài)酒醅的殘?zhí)呛啃∮?.5%，酒精度為9-16% ；
[0010](5)將所述固態(tài)酒醅送入蒸酒機(jī)進(jìn)行固態(tài)蒸餾，提取酒精度為30-60%的淡酒基，排放出的固態(tài)酒糟用作牛羊飼料或回田作肥料；
[0011](6)將淡酒基精餾為高濃度酒精或燃料乙醇，精餾所排放的廢水回用拌料，也可用以補(bǔ)充蒸酒機(jī)用水，整個(gè)生產(chǎn)過程無污水排放。
[0012]進(jìn)一步的，步驟⑵中所述的酸化處理，先將物料稀釋至40-508^,加酸液調(diào)整邱為3-3.8，加熱至1001:，加入8卯0的？八1，攪拌均勻后絮澄1匕留取上層清液。
[0013]進(jìn)一步的，所述廢糖蜜為糖度40-60%，錘度80此的廢糖蜜。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中的含纖維質(zhì)作物，包括玉米秸桿、稻秸、草料、高粱秸桿、小麥稻桿、稻殼、麩皮、鋸末、玉米芯中的一種或多種，并干燥至水分低于16%。
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中的淀粉質(zhì)作物，為木薯、玉米的一種。
[0016]由于對發(fā)酵醪首先進(jìn)行固態(tài)蒸餾淡酒基，排放的固態(tài)酒糟可用做飼料或肥料回田施用，不存在液態(tài)酒糟的污染問題；常規(guī)精餾酒醅得到酒精或燃料乙醇過程中僅僅排放小量不含固體物質(zhì)的廢水，可用作半固體飼料或肥料的拌料。整個(gè)生產(chǎn)過程無生產(chǎn)污水的排放。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:采用此方案，保持液態(tài)法酒精生產(chǎn)工藝糖化發(fā)酵速度快，生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)；并將液態(tài)成熟發(fā)酵醪補(bǔ)充廢糖蜜后進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵、固態(tài)蒸餾淡酒基，杜絕液態(tài)酒糟對環(huán)境的污染；添加纖維素酶或復(fù)合纖維素酶分解物料中的纖維素或半纖維素生成葡萄糖，變廢為寶，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明中液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，如附圖1中酒精生產(chǎn)的工藝流程圖所示，本發(fā)明經(jīng)過液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵，將物料中的纖維質(zhì)充分分解為可發(fā)酵的還原糖并在發(fā)酵過程中轉(zhuǎn)化為酒精，再由后續(xù)的蒸餾和盡量工序獲得產(chǎn)品。具體生產(chǎn)過程和個(gè)工序參數(shù)如下面實(shí)施例所示:
[0020]實(shí)施例1
[0021](1)以木薯為原料，將其粉碎、拌料、糊化，降溫至601:左右添加纖維素酶或復(fù)合纖維素酶，添加量為2008八原料；糖化12-11后，添加酵母進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度281，發(fā)酵601??；發(fā)酵后，發(fā)酵醪殘?zhí)堑陀?.5%，酒精度為11%。
[0022]糖化溫度50-601:，時(shí)間12-600111，發(fā)酵溫度28-351:，發(fā)酵時(shí)間40-6511，成熟發(fā)酵醪中含還原糖低于0.5%，酒精含量10-16%。
[0023](2)將經(jīng)過酸化處理的廢糖蜜添加到成熟發(fā)酵醪里，混合均勻，調(diào)整物料中可發(fā)酵性糖含量為5%，得到物料八。
[0024](3)將水稻秸桿等含纖維質(zhì)作物粉碎成長度2-4.的小段，得到物料8。
[0025](4)將物料八與物料8均勻混合，使混合物含可發(fā)酵性糖為3%，八:8 = 1: 0.54，然后轉(zhuǎn)移到自動(dòng)連續(xù)發(fā)酵罐中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，得到固態(tài)酒醅匕
[0026]其中，發(fā)酵時(shí)間201！，發(fā)酵溫度281。出料固態(tài)酒醅的殘?zhí)呛繛?.2%，酒精度為10.1%。
[0027](5)將固態(tài)酒醅送入自動(dòng)連續(xù)蒸酒機(jī)進(jìn)行蒸餾，蒸餾出的淡酒基酒度為45 %，排放出的固態(tài)酒糟用作牛羊飼料或回田作肥料。
[0028](6)將淡酒基按常規(guī)方法進(jìn)一步精餾得到酒精度為99.5%的燃料乙醇，精餾所排放的少量不含固體物的廢水回用拌料，整個(gè)生產(chǎn)過程無污水排放。
[0029]實(shí)施例2
[0030](1)以玉米為原料，將其粉碎、拌料、糊化，降溫至601:左右添加纖維素酶或復(fù)合纖維素酶，添加量為4008八原料；糖化30-=后，添加酵母進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度281:，發(fā)酵551??；發(fā)酵后，發(fā)酵醪殘?zhí)堑陀?.5%，酒精度為12%。
[0031]糖化溫度50-601:，時(shí)間12-600111，發(fā)酵溫度28-351:，發(fā)酵時(shí)間40-6511，成熟發(fā)酵醪中含還原糖低于0.5%，酒精含量10-16%。
[0032](2)將經(jīng)過酸化處理的廢糖蜜添加到成熟發(fā)酵醪里，混合均勻，調(diào)整物料中可發(fā)酵性糖含量為8%，得到物料八。
[0033](3)將水稻秸桿等含纖維質(zhì)作物粉碎成長度4-10！^的小段后，按質(zhì)量比為5: 1的量加入稻殼，混合均勻后得到物料8。
[0034]⑷將物料八與物料8均勻混合，使混合物含可發(fā)酵性糖為6%，八:8=1: 0.47，然后轉(zhuǎn)移到自動(dòng)連續(xù)發(fā)酵罐中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，得到固態(tài)酒醅匕
[0035]其中，發(fā)酵時(shí)間30匕發(fā)酵溫度28X:。出料固態(tài)酒醅的殘?zhí)呛繛?.2%，酒精度為
15.
[0036](5)將固態(tài)酒醅送入自動(dòng)連續(xù)蒸酒機(jī)進(jìn)行蒸餾，蒸餾出的淡酒基酒度為51 %，排放出的固態(tài)酒糟回田作肥料。
[0037](6)將淡酒基按常規(guī)方法進(jìn)一步精餾得到酒精度為99.5%的燃料乙醇，精餾所排放的廢水回用拌料或補(bǔ)充蒸酒機(jī)用水。
[0038]實(shí)施例3
[0039](1)以玉米為原料，將其粉碎、拌料、糊化，降溫至601:左右添加纖維素酶或復(fù)合纖維素酶，添加量為7008八原料；糖化60-=后，添加酵母進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度281，發(fā)酵601?。话l(fā)酵后，發(fā)酵醪殘?zhí)堑陀?.5%，酒精度為13.2%。
[0040]糖化溫度50-601:，時(shí)間12-600111，發(fā)酵溫度28-351:，發(fā)酵時(shí)間40-6511，成熟發(fā)酵醪中含還原糖低于0.5%，酒精含量10-16%。
[0041](2)將經(jīng)過酸化處理的廢糖蜜添加到成熟發(fā)酵醪里，混合均勻，調(diào)整物料中可發(fā)酵性糖含量為9%，得到物料八。
[0042]⑶將小麥秸桿等含纖維質(zhì)作物粉碎成長度5-10！^的小段后，按質(zhì)量比為9: 1的量加入鋸末，混合均勻后得到物料8。
[0043](4)將物料八與物料8均勻混合，使混合物含可發(fā)酵性糖為7.2%，八:8 =1: 0.6，然后轉(zhuǎn)移到自動(dòng)連續(xù)發(fā)酵罐中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，得到固態(tài)酒醅0。
[0044]其中，發(fā)酵時(shí)間32匕發(fā)酵溫度291。出料固態(tài)酒醅的殘?zhí)呛繛?.2%，酒精度為
16.
[0045](5)將固態(tài)酒醅送入自動(dòng)連續(xù)蒸酒機(jī)進(jìn)行蒸餾，蒸餾出的淡酒基酒度為51 %，排放出的固態(tài)酒糟用作牛羊飼料。
[0046](6)將淡酒基按常規(guī)方法進(jìn)一步精餾得到酒精度為99.5%的燃料乙醇，精餾所排放的廢水回用拌料或補(bǔ)充蒸酒機(jī)用水，整個(gè)生產(chǎn)過程無污水排放。
[0047]以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，非用以限定本發(fā)明的專利范圍，其他運(yùn)用本發(fā)明的專利精神的等效變化，均應(yīng)俱屬本發(fā)明的專利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)以淀粉質(zhì)物料為原料，將其粉碎、拌料、糊化、糖化，添加纖維素酶或復(fù)合纖維素酶后進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵，添加量為200-700g/t原料，使木薯中的纖維素分解生產(chǎn)葡萄糖得到成熟發(fā)酵醪；其中，糖化溫度為50-60°C，糖化時(shí)間12-60min ;發(fā)酵溫度為28-35°C，發(fā)酵時(shí)間40-65h ； (2)將經(jīng)過酸化處理的廢糖蜜添加到所述成熟發(fā)酵醪里并混合均勻，使物料中可發(fā)酵性糖含量為5-20 %，得到物料A ； (3)將含纖維質(zhì)物料粉碎成長度2-10mm的小段，得到物料B; (4)將所述物料A與所述物料B均勻混合，然后轉(zhuǎn)移到連續(xù)發(fā)酵罐中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，得到固態(tài)酒醅C ;物料A與物料B的混合質(zhì)量比為A: B = I: 0.2-2，使混合物含可發(fā)酵性糖為1-17% ;固態(tài)發(fā)酵溫度25-35°C，固態(tài)發(fā)酵時(shí)間10-60h ； (5)將所述固態(tài)酒醅C送入蒸酒機(jī)進(jìn)行固態(tài)蒸餾，提取酒精度為30-60%的淡酒基； (6)將淡酒基精餾為高濃度酒精或燃料乙醇，精餾所排放的廢水回用拌料。
2.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的酸化處理，先將物料稀釋至40-50BX，加酸液調(diào)整pH為3-3.8，加熱至100C，加入8ppm的PAM，攪拌均勻后絮澄lh，留取上層清液。
3.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法，其特征在于，所述廢糖蜜為糖度40-60 %，錘度80Br的廢糖蜜。
4.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的含纖維質(zhì)作物，包括玉米秸桿、稻秸、草料、高粱秸桿、小麥秸桿、稻殼、麩皮、鋸末、玉米芯中的一種或多種，并干燥至水分低于16%。
5.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)發(fā)酵與固態(tài)發(fā)酵相結(jié)合生產(chǎn)酒精的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的淀粉質(zhì)作物，為木薯、玉米的一種。
【文檔編號】C12P7/10GK104480147SQ201410734861
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】姜蓉生, 梁利和 申請人:姜蓉生, 梁利和