糖質作物清汁發酵生產乙醇的清潔生產工藝的製作方法

2023-06-23 19:58:16 1

專利名稱：糖質作物清汁發酵生產乙醇的清潔生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及以糖質作物壓榨出混合清汁發酵生產乙醇的清潔生產工藝，具體說利用糖質作物甘蔗、甜高粱的莖或稈壓榨出的清汁，採用發酵法生產乙醇的清潔生產工藝。
背景技術：
國家把開發再生能源列入了「十五」發展計劃綱要。2001年，中國啟動了「燃料酒精能源計劃」，制訂並頒布了《變性燃料乙醇》、《車用乙醇汽油》等標準，並要求在汽車運輸行業中推廣使用燃料酒精。使燃料酒精日益成為可以再生的、能替代石油等不可再生礦物能源的清潔能源。
酒精生產原料十分廣泛。既可用澱粉質作物如稻米、小麥、玉米、大麥、紅薯、木薯、高梁等生產，也可用糖質作物如甘蔗、甜菜、甜高粱等生產。CN99114448.1專利文件公告的就是以澱粉質原料大米、玉米、高粱等發酵法生產酒精的方法。糧食和能源，同屬於國家戰略物質，目前在糧食仍然緊張的情況下，利用糧食生產酒精，似有不可取之處。甘蔗是碳四植物，具有較高的光合速度和乾物質積累能力。近二十年，國外巴西、美國、和澳大利亞等都把以甘蔗為代表的糖質作物作為生物質生產燃料酒精，發展可持續性能源的首選生物質原料。
在中國，甘蔗生產酒精主要是利用甘蔗製糖後的糖蜜發酵生產。一般用原糖蜜稀釋成稀糖液加酵母進行發酵。發酵方法有間歇發酵和連續發酵。發酵成熟醪的酒分為8-10％，經多塔蒸餾成高純度酒精。糖蜜發酵生產酒精排出的廢醪液BOD和COD相當高，難以生化處理造成汙染環境。

發明內容
本發明提出糖質作物如甘蔗、甜高粱混合汁，經絮凝劑無毒澄清處理得到清汁，清汁濃縮後作為發酵的底物，發酵醪經蒸餾後的廢醪液進行多效蒸餾濃縮成動物蛋白飼料的一種生產乙醇的清潔生產工藝。從而克服了採用傳統的糖蜜發酵生產乙醇中廢醪液BOD和COD相當高，難以生化處理造成汙染環境問題，提高原輔材料的利用率，實現真正意義上的廢液零排放工藝。
1.採用膨潤土-殼聚糖複合絮凝劑無毒澄清處理技術。對糖質作物壓榨出混合汁進行澄清，分離清汁和濾泥，分離的濾泥可作為有機肥料，從源頭上汙染物進行減量化。
2.清汁濃縮到含糖度23％左右，用濃縮後的清汁加酵母進行發酵，提高發酵成熟醪的酒精組分12％以上，從而減少噸乙醇的廢液排放量。
3.發酵醪經蒸餾後的廢醪液進行多效蒸餾濃縮成動物蛋白飼料。做到廢醪液的零排放，解決乙醇生產的廢醪液嚴重汙染問題。
本工藝技術特徵中涉及的糖質作物是指甘蔗、甜高粱；本工藝適用於各種釀酒酵母進行的發酵；本工藝的膨潤土-殼聚糖複合絮凝劑是通過以下方法製備取殼聚糖(脫乙醯度為90％)20g緩慢溶解於體積分數10％檸檬酸溶液製備成1.0％殼聚糖溶液。1.0％殼聚糖溶液與改性膨潤土按50mL∶40g的比例混合，調成膨潤土-殼聚糖糊狀物，置於60℃鼓風乾燥箱中，乾燥後研磨成粉末狀複合絮凝劑。本發明工藝的最大特點是從源頭上進行汙染物減量化，並對副產物進行綜合利用，較好地解決了酒精工業廢醪液汙染。其次通過對甘蔗清汁的濃縮可以實現高糖濃度發酵，發酵成熟醪的酒分可達到11-12％，副產物濾泥作為有機肥料和廢醪液濃縮作為動物蛋白飼料。三，去除甘蔗壓榨混合汁中固體懸浮物和酵母不可利用發酵酒精的非糖分膠體物質如果膠，樹膠，多糖類物質，並防止這些高分子有機物經過高溫蒸餾過程形成難降解物質，這些難降解物質附著沉積蒸餾塔壁和管道壁，影響熱的傳導而增加能耗，甚至造成粗餾塔的堵塔現象的可能性。四，由於清汁濃縮成高糖濃度發酵，大大地提高發酵蒸餾設備利用率，節約蒸餾時蒸汽消耗和水耗，從而降低成本，提高經濟效益。


附圖1是本發明的流程圖。
圖1中殼聚糖和膨潤土首先進行復配，製備出膨潤土-殼聚糖複合絮凝劑，與糖質作物的混合汁進行混合併攪拌絮凝處理，經快速沉降器進行沉降處理後，傾潷出上清液。下濁液經板框過濾得到清液與傾潷的上清液混合成甘蔗清汁，下濁液過濾得到的濾泥作為有機肥料，將甘蔗清汁經多效蒸餾濃縮技術濃縮到含糖度23％左右，再進入發酵體系以製備含高酒分乙醇的發酵醪。成熟發酵醪經蒸餾成乙醇，廢醪液經多效蒸餾濃縮技術濃縮成60°BX以上濃縮液作為動物蛋白飼料。
具體實施例方式
具體實例取甘蔗莖經兩次壓榨後得到甘蔗混合汁(15.4°BX)，採用膨潤土-殼聚糖複合絮凝劑(製備方法如上所述)進行無毒澄清處理，分離的濾泥其成分為無機固體物和無毒有機成分可作為有機肥料，絮凝劑澄清過濾的甘蔗清汁經多效蒸餾濃縮成濃度為28°BX左右(蔗糖分21％)甘蔗清汁500L，利用700L發酵罐加活性乾酵母進行高糖濃度發酵，發酵成熟醪酒精含量體積分數12.6％，殘留糖分0.1％，酸度0.43。發酵成熟醪蒸餾後廢醪液經多效蒸餾濃縮成68°BX濃縮液(總蛋白質含量23.6％)作為動物蛋白飼料。
權利要求
1.一種發酵生產乙醇的清潔生產工藝，特徵是A..採用膨潤土-殼聚糖複合絮凝劑澄清處理技術，對糖質作物壓榨出混合汁進行澄清，分離的濾泥可作為有機肥料，從源頭上汙染物減量化；B.清汁濃縮到含糖度23％左右，用濃縮後的清汁加酵母進行發酵，提高發酵成熟醪的乙醇組分12％以上，從而減少噸乙醇的廢液排放量；C.發酵醪經蒸餾後的廢醪液進行多效蒸餾濃縮作為動物蛋白飼料，做到廢醪液的零排放，解決酒精生產的廢醪液嚴重汙染問題。
2.根據權利要求1所述的清潔生產工藝，其特徵糖質作物是指甘蔗、甜高粱。
3.根據權利要求1所述的清潔生產工藝，其特徵該工藝適用於各種釀酒酵母進行的發酵。
全文摘要
本發明涉及以糖質作物原料如甘蔗、甜高粱的莖或稈為原料壓榨出混合汁絮凝過濾得到甘蔗清汁，經多效蒸餾濃縮成高糖濃度清汁進行加酵母酒精發酵。發酵成熟醪蒸餾產生酒精後，產生廢液經過多效蒸餾濃縮成65BX濃縮液成動物飼料蛋白。從源頭上對廢物減量化，並對副產物進行綜合利用，副產物濾泥有機肥料和動物蛋白飼料，較好地解決了酒精工業廢液汙染。通過對甘蔗清汁的濃縮可以實現高糖濃度發酵，發酵成熟醪的酒分達到12％，大大地提高發酵蒸餾設備利用率，節約蒸餾時蒸汽消耗和水耗，從而降低成本，提高經濟效益。
文檔編號C12P7/06GK1710084SQ200510076749
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月14日 優先權日2005年6月14日
發明者黃祖新, 陳由強, 黃建忠, 張彥定, 陳如凱, 張華 申請人:福建師範大學