以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝的製作方法
2023-10-16 23:46:24
專利名稱：以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以木薯、糖蜜為原料的酒精和/或有機肥循環生產工藝。
背景技術：
木薯、糖蜜原料發酵生產酒精是酒精生產的主要方法之一。在傳統木薯、糖蜜發酵生產酒精工藝中，木薯原料經粉碎、加水調漿、液化和糖化，然後接種酒精酵母發酵糖蜜原料經稀釋酸化，然後接種酒精酵母發酵(如《蒸餾與蒸餾酒工藝學》一書所介紹，章克昌主 編，中國輕工業出版社出版)。傳統發酵生產工藝平均每噸酒精要排放12 15噸蒸餾廢液，木薯酒精的蒸餾廢液C0D&40000 50000mg/L，糖蜜酒精的蒸餾廢液C0D&在90000mg/L 140000mg/L以上，不僅造成嚴重的水資源汙染，也造成大量的水資源浪費。現行的木薯酒精生產廢水處理方法主要有厭氧、好氧排放，由於厭氧後的汙水CODcr在3000mg/L 5000mg/L，非常難好氧，必須加水稀釋後進行好氧，即便如此，好氧後的CODra仍在300mg/L 600mg/L之間。好氧設施的投資很大,運行費用高。厭氧液回用，如江南大學發明的專利《以薯類為主要原料的酒精雙環形工藝》(專利號CN200710131856. 2)、《以薯類為主要原料的環形生產工藝》(專利號CN200610097623. 0)，發明人毛忠貴等。該專利只用在木薯酒精發酵生產工藝。現行的糖蜜酒精生產廢水處理方法主要有將糖蜜酒精蒸餾廢液直接蒸發濃縮，汽凝水PH值在3 4. 5，含有大量的有機酸，直接回用於糖蜜生產效果並不好，需加入氫氧化鈉或石灰調節PH值，又增加了成本，另外，由於蒸發汽凝水的溫度在60°C 85°C之間，需要降溫才能作為糖蜜的稀釋用水，既增加設備投資又浪費熱能。另一種方法是將糖蜜酒精的蒸餾廢液直接農灌或厭氧後農灌，這種方法是國家環保法規明令禁止的。糖蜜酒精蒸餾廢液直接蒸發的濃縮液制有機肥存在以下問題(I)制有機肥的過程中，為了脫除濃縮液中的水分，首先要加入硫酸或鹽酸，使濃縮液的PH值調到I 2之間，然後進行烘乾，烘乾後再加入石灰，使其PH值再調到6左右，才能使用。但是，這種有機肥很容易受潮結塊，無法存放，農民不願意使用，銷售幾乎沒有市場和收益。(2)或者用以上方法烘乾後的乾粉和其他有機原料混合後制有機肥。但是，因為其添加量只能在10%左右，無法大量使用，致使酒精生產企業因無法處理濃縮液而停工。
發明內容
本發明的目的是提供一種以木薯和糖蜜為原料循環、零排放地生產酒精的工藝，利用兩種原料生產酒精過程中的廢液互補特性，使得循環聯用達到廢液有效利用，達到零排放的生產工藝。本發明所提供的這種以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其包括以下步驟
步驟1，將木薯拌料粉碎，經過蒸煮液化、糖化和發酵後蒸餾，獲得酒精和第一蒸餾廢液；步驟2，將該第一蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得第一厭氧清液、木薯渣和汙泥；步驟3，將該第一厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化；步驟4，將上述稀釋酸化後糖蜜進行發酵後蒸餾獲得酒精和第二蒸餾廢液；步驟5，將該第二蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發濃縮，獲得汽凝水和濃縮液；步驟6，將該汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎進入下一個酒精循環
生產工藝。優選的，所述步驟2為步驟21，將該第一蒸餾廢液進行澄清，收集部分蒸餾廢液澄清液；步驟22，將經過步驟21分離後的蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得第一厭氧清液、木薯渣和汙泥。優選的，所述步驟5為步驟51，將該第二蒸餾廢液直接進行蒸發處理，獲得汽凝水；步驟52，或者將第二蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發分離，獲得汽凝水和濃縮液。而且該濃縮液直接烘乾制有機肥。進一步的，所述步驟3為步驟3，將蒸餾廢液澄清液和第一厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化。進一步的，該步驟3中蒸餾廢液澄清液、第一厭氧清液和糖蜜的稀釋混合質量比為:0. I 0. 3:1. 2 2: I。進一步的，該步驟3形成的稀釋混合液加入濃硫酸調pH值到5. 0 5. 5，進行酸化。優選的，該木薯渣和汙泥以及濃縮液直接作為有機肥的生產原料。優選的，所述步驟I和4中發酵前原料混合液中加入青黴素，青黴素的濃度為Iu青黴素/ml混合液。優選的，步驟6具體包括步驟61，將汽凝水pH值調節為6. 0 6. 5 ;步驟62，將pH值調節好的汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎下一個酒精循環生產工藝。作為一個循環生產工藝，同樣可以以糖蜜作為循環的起點進行相關生產，而且實際生產中二者可以同時開始，然後進行廢液處理互相利用的循環生產工藝中。以糖蜜作為起點的工藝步驟如下這種以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，包括以下步驟步驟I』，將糖蜜進行稀釋並酸化，進行發酵蒸餾獲得酒精和第三蒸餾廢液；步驟2』，將該第三蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發分離，獲得汽凝水和濃縮液；步驟3 』，將該汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎形成木薯拌料粉；
步驟4』，將該木薯拌料粉進行蒸煮液化，糖化和發酵後進行蒸餾，獲得酒精和第四蒸餾廢液；步驟5』，將第四蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得第二厭氧清液、木薯渣和汙泥；步驟6』，將該第二厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化進入下一個酒精循環生產工藝。優選的，步驟2』中具體包括步驟21』，將該第三蒸餾廢液進行蒸發處理，獲得汽凝水；步驟22 』，或將第三蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發分離，獲得汽凝水和濃縮液。
優選的，步驟3』具體包括步驟31』，將汽凝水pH值調節為5. 5 6. 5 ;步驟32』，將pH值調節好的汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎。優選的，所述步驟5 』為步驟51』，將該第四蒸餾廢液進行澄清，收集部分蒸餾廢液澄清液；步驟52』，將經過步驟51』分離後的蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得第二厭氧清液、木薯渣和汙泥。進一步的，該步驟6』具體為，將該蒸餾廢液澄清液和第二厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化進入下一個酒精循環生產工藝，其中糖蜜、蒸餾廢液澄清液和第二厭氧清液的混合質量比為1:0. ro. 3:1. 2 2。進一步的，該步驟6』形成的稀釋混合液加入濃硫酸調pH值到5. 0 5. 5，進行酸化。與現有技術相比，本發明的優點I、本發明將木薯酒精生產、糖蜜酒精生產相結合，將木薯酒精蒸餾廢液的厭氧液用於糖蜜酒精的稀釋酸化發酵。厭氧液只回用一次即被蒸發，蒸發後得到汽凝水和濃縮液。與厭氧液單獨回用於木薯酒精生產相比，解決了循環回用過程中so42_、氨氮及其它有害物質的積累問題。2、糖蜜酒精生產發酵不用添加尿素，蒸發得到的60°C 85°C的汽凝水直接作為木薯酒精生產的拌料水，減少投資、降低能耗，形成一個更大的循環，特別適合有糖蜜、木薯原料的地區的酒精企業。3、木薯酒精產生的厭氧液，糖蜜酒精產生的蒸發汽凝水的綜合循環利用，實現了蒸餾廢水的零排放，且節約了大量寶貴的水資源；糖蜜酒精蒸餾廢液經過厭氧後蒸發濃縮，得到的濃縮液直接烘乾，克服了以往糖蜜酒精蒸餾廢液直接蒸發得到的濃縮液烘乾困難及收益不高的問題，譬如已往烘乾過程中加入硫酸、鹽酸、石灰、易結塊、不宜大量配用等。而在此循環生產過程中，每噸木薯酒精的蒸餾廢液可得到350立方左右的沼氣；每噸糖蜜酒精的蒸餾廢液可得到500立方左右的沼氣(共折合680公斤標煤)，同時得到I噸有機肥，又減少了輔料的添加。因此，該工藝具有良好的經濟效益。
圖I是本發明以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝流程圖。具體實施例本發明下面將結合實施例和附圖作進一步詳述本發明所提供的以木薯和糖蜜為原料循環、零排放的生產酒精的工藝，以及如何利用兩種原料生產酒精過程中的廢液互補特性，使得循環聯用達到廢液有效利用，達到零排放的目的。實施例I首先，按酒母的配置工藝配製酒母2000ml,其酵母數約I. 5億/ml ；其次，以IOOOg木薯作為起時原料進行生產酒精的步驟說明步驟1，稱取IOOOg木薯粉，加入糖蜜發酵蒸餾酒精後的蒸餾廢液蒸發後獲得pH=9. 17的汽凝水2800ml (加濃硫酸lml，調節pH=6. 16)、加入a -澱粉酶lml，攪拌均勻 後加熱，95°C保溫60分鐘使其蒸煮液化，然後快速降溫到60°C，加入糖化酶(普通商品糖化酶)2ml，60°C保溫糖化20分鐘，糖化結束後降溫至30°C，接入10%的擴培酒精酵母，恆溫培養55小時；發酵結束，發酵成熟醪體積2600ml。酒精濃度為12. 3 (v/v);經蒸餾獲得成品酒精336ml (95. 2%v/v)，得第一蒸餾廢液1900ml，步驟21，將第一蒸餾廢液進行澄清，取其沉澱上清液400ml作為接下來糖蜜的稀釋用水，步驟22，將其餘1500ml蒸餾廢液直接進行厭氧處理，(可以接入上批次的活性汙泥15%，以促進厭氧處理速度)，恆溫厭氧發酵15天，蒸餾廢液經過厭氧發酵獲得沼氣；厭氧發酵液再經過固液分離，得到活性汙泥、厭氧清液1000ml，厭氧清液作為接下來糖蜜發酵稀釋用水。該清液的CODc^OOO 5000mg/L，pH=7. 2 7. 50。厭氧發酵液經過固液分離得到的活性汙泥部分返回厭氧罐，木薯渣及多餘汙泥制有機肥。步驟3，稱取糖蜜1000g、木薯酒精蒸餾廢液的厭氧清液1000ml，第一蒸餾廢液的上清液400ml，稀釋後總體積為2120ml，pH=6. 02。加入濃硫酸1ml，調節pH=5. 02。步驟4，在上述稀釋酸化後的蜜糖中加入青黴素0.02克，採用近似於實際生產過程中的流加工藝，將糖蜜稀釋液分3次加入已配製好的(2000ml)酒母中，每2個小時加一次，從酒母罐中流出的發酵液放入5000ml的容器中，發酵液定容3000ml，30°C保溫發酵36小時結束。成熟醪酒精濃度10. 8 (v/v);經蒸餾獲得成品酒精300ml (95. 2%v/v)，第二蒸餾廢液 2600ml o步驟51，將第二蒸餾廢液進行蒸發處理，獲得60V 85°C的汽凝水，步驟52，或者將第二蒸餾廢液接入活性汙泥(10%)，在55°C恆溫厭氧20天，然後分別取糖蜜酒精蒸餾廢液的厭氧液2250ml、上批次糖蜜酒精蒸餾廢液2250ml，將兩者混合後進行蒸發分離，獲得60°C 85°C汽凝水3600ml，汽凝水的pH=9. 17，濃縮液900ml，將該濃縮液加熱烘乾，得到顆粒狀的有機肥。步驟61，將獲得汽凝水進行pH值調節，調節為6. 0 6. 5用於木薯粉拌料，步驟62，將pH值調節好的汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎。實驗證明，上述木薯與糖蜜的聯合循環生產酒精的工藝可以依次循環30批次，發酵正常。而且生產過程中大大減少了酸、鹼的投入量大大節約了輔料成本。當然作為一個循環的生產工藝，以糖蜜為原料作為循環的起點也是可以顯而易見推導的。下面給出以糖蜜為原料作為循環的起點循環工藝。
實施例2首先,先按酒母的配置工藝配製酒母2000ml,其酵母數I. 5億/ml ；其次，以1500g糖蜜作為起時原料進行生產酒精的步驟說明步驟1』，取糖蜜1500g、上批次木薯酒精蒸餾廢液的厭氧清液1704ml、蒸餾廢液澄清液426ml (加入木薯蒸餾廢液的澄清液可以減少糖蜜酸化時硫酸的使用量)三者混合後錘度為37. 92° BX，pH=5. 07，總體積3200ml ;然後加入青黴素0. 02克，採用近似於實際生產過程中的流加工藝，將糖蜜稀釋液分4次加入已配製好的酒母中，每2個小時加一次，從酒母罐中流出的發酵液放入5000ml的容器中，發酵液定容3000ml，30 36°C保溫發酵36小時結束，成熟醪酒精濃度11. 8 (v/v);經蒸餾獲得成品酒精397ml (95. 2%v/v)、第三蒸餾廢液 2600ml ；
·
步驟21』，將第三蒸餾廢液進行蒸發處理，獲得部分60°C 85°C汽凝水；步驟22』，或者將第三蒸餾廢液接入活性汙泥(10%)，在55°C恆溫厭氧20天，然後分別取糖蜜酒精蒸餾廢液的厭氧液2250ml、上批次糖蜜酒精蒸餾廢液2250ml，將兩者混合後進行蒸發分離，獲得60°C 85°C汽凝水3600ml，汽凝水的pH=9. 17，濃縮液900ml，將該濃縮液加熱烘乾，得到顆粒狀的有機肥。步驟31』，將汽凝水調節pH值至5. 87，步驟32』，稱取木薯粉lOOOg，加入pH=5. 87的汽凝水2800ml加工成木薯粉漿，步驟4』，在木薯粉漿中加入a-澱粉酶lml，攪拌均勻後加熱，95°C保溫60分鐘，快速降溫到60°C左右，加入糖化酶2ml，保溫糖化20分鐘，糖化結束後降溫至30°C，接A 10%的擴培酒精酵母，恆溫培養55小時，發酵結束髮酵成熟醪體積2600ml，酒精濃度為12. 3% (v/v);經蒸餾獲得成品酒精336ml (95. 2%v/v)，第四蒸餾廢液1920ml，步驟51』，將該第四蒸餾廢液進行澄清，收集部分蒸餾廢液澄清液200ml (蒸餾廢液的10 30% )作為下批糖蜜的稀釋用水；步驟52』，將其餘1720ml蒸餾廢液直接進行厭氧處理，(可以接入上批次的活性汙泥，以促進厭氧處理速度)，恆溫厭氧發酵15天，蒸餾廢液經過厭氧發酵獲得沼氣；對厭氧液再經過固液分離，得到活性汙泥200ml，第二厭氧清液1000ml，厭氧清液作為下批糖蜜發酵稀釋用水，該厭氧清液的C0D 4000 5500mg/L，pH=7. 3±0. 5，固液分離得到的活性汙泥部分返回厭氧罐，木薯渣及多餘汙泥作為有機肥的原料。步驟6』，將獲得第二厭氧清夜用於糖蜜稀釋酸化進入下一個酒精循環生產工藝。其中由第二厭氧清夜和糖蜜形成的稀釋混合液利用濃硫酸將PH值調節至5. 87，進行酸化。經過上述實驗，上述厭氧清液經過依次循環30批次，發酵正常；以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明權利要求的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，包括以下步驟 步驟I，將木薯拌料粉碎，經過蒸煮液化、糖化和發酵後蒸餾，獲得酒精和第一蒸餾廢液； 步驟2，將該第一蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得第一厭氧清液、木薯渣和汙泥； 步驟3，將該第一厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化； 步驟4，將上述稀釋酸化後糖蜜進行發酵後蒸餾獲得酒精和第二蒸餾廢液； 步驟5，將該第二蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發濃縮，獲得60°C 85°C汽凝水 和濃縮液； 步驟6，將該汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎進入下一個酒精循環生產工藝。
2.如權利要求I所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，所述步驟2為 步驟21，將該第一蒸餾廢液進行澄清，收集部分蒸餾廢液澄清液； 步驟22，將經過步驟21分離後的蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得第一厭氧清液、木薯渣和汙泥。
3.如權利要求I所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，所述步驟5為 步驟51，將該第二蒸餾廢液進行蒸發處理，獲得60°C 85°C汽凝水； 步驟52，或將第二蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發分離，蒸發時加入第二蒸餾廢液的5 50%，獲得60V 85°C汽凝水和濃縮液。
4.如權利要求2所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，所述步驟3為 步驟3，將蒸餾廢液澄清液和第一厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化。
5.如權利要求4所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，該步驟3中蒸餾廢液澄清液、第一厭氧清液和糖蜜的稀釋混合質量比為0. Γ0. 3:1. 2 2: I。
6.如權利要求5所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，該步驟3形成的稀釋混合液加入濃硫酸調pH值到5. O 5. 5，進行酸化。
7.如權利要求3所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，所述步驟52，或將第二蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發分離，蒸發時加入第二蒸餾廢液的5 50%，獲得60V 85°C汽凝水和濃縮液，該濃縮液直接烘乾制有機肥。
8.如權利要求I所述以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於所述步驟I和4中發酵前原料混合液中加入青黴素，青黴素的濃度為Iu青黴素/ml混合液。
9.如權利要求I所述以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，步驟6具體包括 步驟61，將汽凝水pH值調節為6. O 6. 5 ; 步驟62，將pH值調節好的汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎進入下一個酒精循環生產工藝。
10.一種以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，包括以下步驟步驟I』，將糖蜜進行稀釋並酸化，進行發酵蒸餾獲得酒精和第三蒸餾廢液； 步驟2』，將該第三蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發分離，獲得60°C 85°C汽凝水和濃縮液； 步驟3』，將該汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎，形成木薯拌料粉漿； 步驟4』，將該木薯拌料粉漿進行蒸煮液化，糖化和發酵後進行蒸餾，獲得酒精和第四蒸餾廢液； 步驟5』，將第四蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得第二厭氧清液、木薯渣和汙泥； 步驟6』，將該第二厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化進入下一個酒精循環生產工藝。
11.如權利要求10所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，步驟2』中具體包括 步驟21』，將該第三蒸餾廢液進行蒸發處理，獲得60°C 85°C汽凝水； 步驟22』，或者將第三蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發分離，獲得60°C 85°C汽凝水和濃縮液。
12.如權利要求10所述以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，步驟3』具體包括 步驟31』，將汽凝水pH值調節為5. 5 6. 5 ; 步驟32』，將pH值調節好的汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎。
13.如權利要求I所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，所述步驟5』為 步驟51』，將該第四蒸餾廢液進行澄清，收集部分蒸餾廢液澄清液； 步驟52』，將經過步驟51』分離後的蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得第二厭氧清液、木薯渣和汙泥。
14.如權利要求13所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，該步驟6 』具體為，將該蒸餾廢液澄清液和第二厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化進入下一個酒精循環生產工藝，其中糖蜜、蒸餾廢液澄清液和第二厭氧清液的混合質量比為1:0. ro. 3:1. 2 2。
15.如權利要求14所述的以木薯、糖蜜為原料的酒精循環生產工藝，其特徵在於，該步驟6』形成的稀釋混合液加入濃硫酸調pH值到5. 0 5. 5，進行酸化。
全文摘要
本發明涉及以木薯、糖蜜為原料的酒精和/或有機肥循環生產工藝，包括步驟1取木薯粉拌料或鮮木薯粉碎經過蒸煮液化、糖化和發酵後蒸餾獲得酒精和蒸餾廢液；步驟2將蒸餾廢液進行厭氧處理後進行分離，獲得厭氧清夜、木薯渣和汙泥；步驟3將厭氧清液用於糖蜜稀釋酸化；步驟4對糖蜜進行發酵後蒸餾獲得酒精和蒸餾廢液；步驟5將蒸餾廢液進行厭氧化處理後進行蒸發濃縮獲得60℃～85℃汽凝水和濃縮液，步驟6將該汽凝水用於木薯粉拌料和/或鮮木薯混合粉碎進入下一個酒精循環生產工藝。將濃縮液烘乾制有機肥。以糖蜜作為循環的起點進行相關生產工藝與此類似，該工藝依次循環30批次，發酵正常，而且生產過程中大大減少了酸鹼的投入量大大節約了輔料成本。
文檔編號C05F5/00GK102703516SQ201210187368
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月8日 優先權日2012年6月8日
發明者鄭少波 申請人:廣西平果凱特生物化工有限公司