專利名稱：一種以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)方法，具體地說是主要指通過鈣 鹽沉淀和脫除氨氮的方法，對影響工藝穩(wěn)定運行的硫酸根及氨氮進行脫除，屬發(fā)酵食品工 業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的工藝中，淀粉質(zhì)原料經(jīng)粉碎、加水調(diào)漿、蒸煮液化和 糖化，然后接種酵母菌發(fā)酵。采用糖質(zhì)原料時，只需適當稀釋即可接種酵母菌進行發(fā)酵。在 生產(chǎn)1噸酒精的同時，會產(chǎn)生12-15噸的蒸餾廢液。蒸餾廢液具有溫度高(約95°C)、酸性 (pH 4左右)以及COD高(COD 80000-120000mg/L)等特點，帶來了嚴重的污染隱患，已成為 制約酒精行業(yè)進一步發(fā)展的瓶頸問題?，F(xiàn)行的酒精蒸餾廢液的處理方法主要有濃縮干燥法生產(chǎn)DDGS、厭氧一好氧生物 處理法以及蒸餾廢液回用等。但這些方法很難做到環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的兼顧。如果對蒸 餾廢液先經(jīng)過厭氧處理，然后對厭氧出水進行回用時，則可以同時獲得良好的經(jīng)濟效益和 社會效益。但是，采用厭氧出水進行回用時會存在兩個主要的問題1、厭氧出水的PH通常 在7. 0-8. 2，而酒精發(fā)酵時通常需要控制pH在4. 0左右，因此需要添加硫酸進行調(diào)節(jié)。而 厭氧出水中含有高濃度的氨氮，具有很強的緩沖能力，在調(diào)節(jié)PH時，需要大量的硫酸，其硫 酸添加量為自來水配料時的10倍以上。這樣增加了酒精的生產(chǎn)成本，而且硫酸根在沼氣發(fā) 酵過程中會被還原為硫化氫，不利于沼氣的后續(xù)利用。此外，硫化物還會對酒精發(fā)酵產(chǎn)生危 害。2、厭氧體系去除氮的能力較差，采用厭氧出水進行配料時，隨著循環(huán)批次的增加，系統(tǒng) 中的氨氮會產(chǎn)生累積。而氨氮的累積會給沼氣發(fā)酵和酒精發(fā)酵帶來危害，進而使工藝不能 長期穩(wěn)定地運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服采用厭氧出水進行酒精發(fā)酵時的不足之處，從而建立一種 可以穩(wěn)定運行的，可以同時獲得良好社會效益和環(huán)境效益的酒精發(fā)酵的方法。本發(fā)明一種以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)方法，采用以下工藝步驟1、配料將粉碎后的淀粉質(zhì)原料與上一批脫除氨氮后的厭氧出水進行混合，淀粉 質(zhì)原料與厭氧出水的質(zhì)量比為1 1.5-5，厭氧出水不足時采用自來水補足。原料主要指木薯(干)、紅薯(干)、玉米、高粱、大米、淀粉等淀粉質(zhì)物料。2、液化用酸或堿調(diào)整步驟1中得到的料液的pH在5. 8-6. 5之間，添加商品液化 酶然后加熱蒸煮，使淀粉液化。液化屬于成熟工藝，α -淀粉酶的種類及添加量無限制，蒸煮溫度及蒸煮時間取決 于α -淀粉酶的種類及添加量，因此蒸煮溫度及蒸煮時間無限制。調(diào)節(jié)料液PH所用的酸是指硫酸、鹽酸、磷酸等無機酸，所用的堿是指氫氧化鈉、碳 酸鈉、碳酸氫鈉等。用其中的一種或幾種復合使用。
3、糖化液化結(jié)束后，將液化醪冷卻降溫到58_65°C。然后用酸調(diào)整液化液的pH 值，加入糖化酶進行糖化，糖化時間為0-60分鐘。糖化屬于成熟工藝，糖化酶的種類、添加量及pH無限制。糖化時間選用端值0分鐘即表示不糖化，步驟2中所得液化醪直接冷卻到步驟4 中要求的溫度，再用步驟2中所述無機酸或堿調(diào)整液化液的pH至糖化酶作用的最佳pH，然 后加入糖化酶，進入步驟4進行發(fā)酵。4、發(fā)酵步驟3中所得料液進一步冷卻至^_32°C，接入料液體積的6-15%的已培 養(yǎng)好的釀酒酵母種子液，或按照0. 01-1. Og/L的添加量直接添加釀酒活性干酵母，進行發(fā) 酵，控制發(fā)酵溫度在之間。發(fā)酵前，發(fā)酵液中可以添加0_20g/L的尿素或硫酸銨，以及0-2. Og/L的磷酸二氫 鉀和0-2. Og/L硫酸鎂。5、蒸餾將發(fā)酵完全的發(fā)酵液進行蒸餾，得到酒精。蒸餾工藝屬于成熟工藝，具體的蒸餾條件無限制。6、脫除硫酸根向步驟5中得到的酒精蒸餾廢液中添加0.01-0. lmol/L的鈣鹽，使 酒精蒸餾廢液中的硫酸根沉淀。沉淀硫酸根所用的鈣鹽是指氫氧化鈣、氧化鈣、氯化鈣等。用其中的一種或幾種復 合使用。7、將步驟6中的蒸餾廢液加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，進行沼氣發(fā)酵。8、脫氨氮向步驟7中經(jīng)過厭氧沼氣發(fā)酵的得到的厭氧出水中添加堿，調(diào)節(jié)厭氧 出水的PH至8. 5-10. 5，然后進行脫氨氮；脫氨氮方法主要有蒸煮脫氮和真空脫氮兩種蒸煮脫氨時，蒸煮溫度為100°C，時間為0. 5-3小時；真空脫氨時，絕對壓力為0. 05_90KPa，溫度為20_80°C，脫氨時間沒有要求。脫氨時使用的堿是指氫氧化鈣、氧化鈣、氫氧化鈉等。用其中一種或幾種復合使 用。9、步驟8得到的脫氨氮厭氧出水，回到步驟1，依次循環(huán)。本發(fā)明與R有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、在蒸餾廢液進入?yún)捬跽託獍l(fā)酵前，通過添加鈣鹽的方法使硫酸根沉淀，消除了 硫酸根對厭氧沼氣發(fā)酵的潛在危害，提高了厭氧沼氣發(fā)酵的穩(wěn)定性；2、硫酸根的去除使厭氧沼氣發(fā)酵后得到的沼氣中的硫化氫濃度極大地降低，減少 了含硫化氫的沼氣在燃燒時對設(shè)備的腐蝕；3、硫酸根的去除使厭氧沼氣發(fā)酵后得到的厭氧出水中的硫化氫濃度極大地降低， 消除了硫化氫對酒精發(fā)酵的抑制；4、在進行配料前對厭氧出水進行脫氨處理，可以使用于各批次酒精發(fā)酵的配料水 的含氮量保持穩(wěn)定，有利于工業(yè)化生產(chǎn)；5、采用脫氨氮后的厭氧出水做為配料水進行酒精發(fā)酵時，得到的蒸餾廢液中的含 氮量大大降低，有利于后續(xù)的厭氧沼氣發(fā)酵保持穩(wěn)定地運行。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實施例作進一步描述實施例一提高以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的方法，采用以下工 藝步驟1、取木薯粉100g，加入經(jīng)過步驟8處理的上批厭氧出水200g進行配料；2、用30 % (w/w)硫酸將步驟1中得到的料液調(diào)節(jié)pH至6. 0，添加800u耐高溫 α -淀粉酶，于100°C下蒸煮30分鐘，使淀粉液化；3、液化結(jié)束后，將液化醪冷卻降溫到60°C，然后用30% (w/w)硫酸將料液的pH調(diào) 整至4. 0，然后加入12000U糖化酶進行糖化30分鐘；4、將步驟3中所得料液進一步冷卻至30°C，接入料液體積的15%的已培養(yǎng)好的釀 酒酵母種子液，進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度30°C，發(fā)酵時間為60小時；5、將發(fā)酵完全的發(fā)酵液進行蒸餾，得到產(chǎn)品酒精和蒸餾廢液；6、根據(jù)步驟5中得到的酒精蒸餾廢液中硫酸根的濃度，添加氫氧化鈣，使酒精蒸 餾廢液中的硫酸根沉淀完全；7、將經(jīng)過步驟6處理的蒸餾廢液加入?yún)捬醴磻?yīng)器進行沼氣發(fā)酵；8、向步驟7得到的厭氧出水中添加氫氧化鈣，調(diào)節(jié)厭氧出水的pH至10. 5，100°C條 件下蒸煮3小時進行脫氨。9、步驟8得到的脫氨厭氧出水，回到步驟1。實施例二提高以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的方法，采用以下工 藝步驟1、取木薯粉100g，加入經(jīng)過步驟8處理的上批厭氧出水300g進行配料；2、用30% (w/w)硫酸將步驟1中得到的料液調(diào)節(jié)pH至6. 0，添加IOOOu耐高溫 α -淀粉酶，于100°C下蒸煮30分鐘，使淀粉液化；3、液化結(jié)束后，將液化醪冷卻降溫到60°C，然后用30% (w/w)硫酸將料液的pH調(diào) 整至5. 0，然后加入13000U糖化酶進行糖化15分鐘；4、將步驟3中所得料液進一步冷卻至30°C，接入料液體積的8%的已培養(yǎng)好的釀 酒酵母種子液，進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度30°C，發(fā)酵時間為40小時；5、將發(fā)酵完全的發(fā)酵液進行蒸餾，得到產(chǎn)品酒精和蒸餾廢液；6、根據(jù)步驟5中得到的酒精蒸餾廢液中硫酸根的濃度，添加氧化鈣，使酒精蒸餾 廢液中的硫酸根沉淀完全；7、將步驟6中的蒸餾廢液加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，進行沼氣發(fā)酵；8、向步驟7得到的厭氧出水中添加氧化鈣，調(diào)節(jié)厭氧出水的pH至8. 5，100°C條件 下蒸煮5小時進行脫氨。9、步驟8得到的脫氨厭氧出水，回到步驟1。實施例三提高以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的方法，采用以下工 藝步驟
1、取木薯粉100g，加入經(jīng)過步驟8處理的上批厭氧出水250g進行配料；2、用30 % (w/w)硫酸將步驟1中得到的料液調(diào)節(jié)pH至6. 0，添加800u耐高溫 α -淀粉酶，于100°C下蒸煮30分鐘，使淀粉液化；3、液化結(jié)束后，將液化醪冷卻降溫到60°C，然后用30% (w/w)硫酸將料液的pH調(diào) 整至5. 0，然后加入12000U糖化酶進行糖化60分鐘；4、將步驟3中所得料液進一步冷卻至，加入活性干酵母0. 2g，進行發(fā)酵，發(fā)酵 溫度^°C，發(fā)酵時間為60小時；5、將發(fā)酵完全的發(fā)酵液進行蒸餾，得到產(chǎn)品酒精和蒸餾廢液；6、根據(jù)步驟5中得到的酒精蒸餾廢液中硫酸根的濃度，添加氯化鈣，使酒精蒸餾 廢液中的硫酸根沉淀完全；7、將經(jīng)過步驟6處理的蒸餾廢液加入?yún)捬醴磻?yīng)器進行沼氣發(fā)酵；8、向步驟7得到的厭氧出水中添加氫氧化鈣，調(diào)節(jié)厭氧出水的pH至9. 5，在絕對壓 力為0. IKI^及60°C的條件下，脫氨1小時。9、步驟8得到的脫氨厭氧出水，回到步驟1。
權(quán)利要求
1. 一種提高以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的方法，采用以下工藝步驟a、配料將粉碎后的淀粉質(zhì)原料與上一批脫除氨氮后的厭氧出水進行混合，淀粉質(zhì)原 料與厭氧出水的質(zhì)量比為1 1.5-5，厭氧出水不足時采用自來水補足；b、液化用酸或堿調(diào)整步驟1中得到的料液的pH在5.8-6. 5之間，添加商品液化酶然 后加熱蒸煮，使淀粉液化；c、糖化液化結(jié)束后，將液化醪冷卻降溫到58-65°C。然后用酸調(diào)整液化液的pH值，加 入糖化酶進行糖化，糖化時間為0-60分鐘；d、發(fā)酵將步驟3中所得料液進一步冷卻至，接入料液體積的6-15%的已培養(yǎng) 好的釀酒酵母種子液，或按照0. 01-1. Og/L的添加量直接添加釀酒活性干酵母，進行發(fā)酵， 控制發(fā)酵溫度在之間；e、蒸餾將發(fā)酵完全的發(fā)酵液進行蒸餾，得到酒精；f、脫除硫酸根向步驟5中得到的酒精蒸餾廢液中添加0.01-0.lmol/L的鈣鹽，使酒精 蒸餾廢液中的硫酸根沉淀；g、將步驟6中的蒸餾廢液加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，進行沼氣發(fā)酵；h、脫氨氮向步驟7中經(jīng)過厭氧沼氣發(fā)酵的得到的厭氧出水中添加堿，調(diào)節(jié)厭氧出水 的pH至8. 5-10. 5，然后進行脫氨氮；i、步驟8得到的脫氨氮厭氧出水，回到步驟1，依次循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高原料利用率的酒精發(fā)酵方法，其特征在于所述原 料主要指木薯(干)、紅薯(干)、玉米、高粱、大米、淀粉等淀粉質(zhì)物料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的方 法，其特征在于沉淀硫酸根所用的鈣鹽是指氫氧化鈣、氧化鈣、氯化鈣等。用其中的一種或 幾種復合使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的方 法，其特征在于脫氨時使用的堿是指氫氧化鈣、氧化鈣、氫氧化鈉等。用其中一種或幾種復 合使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的方 法，其特征在于脫氨時，在將厭氧出水的pH調(diào)節(jié)至8. 5-10. 5后，可以通過蒸煮或者真空脫 氣的方法來脫除氨氮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高以厭氧出水為配料水的酒精生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的方法，包含以下步驟將原料按規(guī)定料水比與脫氨后的厭氧出水進行混合，調(diào)節(jié)pH后添加液化酶加熱蒸煮液化，冷卻后添加糖化酶糖化，再降溫后接種發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后進行蒸餾，在對蒸餾得到的蒸餾廢液進行厭氧處理前，需要進行硫酸根的沉淀，在蒸餾廢液經(jīng)過厭氧處理后，需要進行脫氨處理才能作為下一批酒精發(fā)酵的配料水。采用該方法，可以使采用厭氧出水作為配料水的工藝的運行穩(wěn)定性提高，并降低了厭氧沼氣發(fā)酵得到的沼氣中的硫化氫含量，有利于沼氣的后續(xù)使用。
文檔編號C12P7/06GK102115764SQ20101057641
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者唐蕾, 張宏建, 張建華, 張成明, 毛忠貴 申請人:江南大學