一种液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法
【专利摘要】本发明提供一种液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法，属于酒精生产【技术领域】。方法包括以下步骤：以淀粉质作物为原料，经粉碎、拌料、糊化、糖化后，或发酵工序中添加纤维素酶或复合纤维素酶进行液态发酵后；添加经过酸化处理的废糖蜜，再混合入含纤维质物料，转移到固态发酵罐中进行固态发酵得到酒醅；将酒醅送入蒸酒机蒸酒，得到淡酒基，淡酒基进一步精馏得到高浓度酒精或燃料乙醇。生产中排放出的固态酒糟用作饲料或回田作肥料，蒸馏排出废水回用拌料，整个工艺过程零污染。
【专利说明】一种液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法，属于酒精生产【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前生产食用酒精的方法主要包括以下几种:一是以淀粉质为原料，如红薯干、木薯干、玉米等；以糖化酶为糖化剂，经过液态发酵，液态蒸馏生产食用酒精；二是以废糖蜜为原料，经过液态发酵，液态蒸馏生产食用酒精；三是以秸杆、蔗渣等含纤维质物质为原料，经过高压法或酸碱法处理后，破坏木质纤维，再添加纤维素酶分解纤维素、半纤维素转化为糖类，然后经固态发酵，固态蒸馏后再液态蒸馏，生产燃料乙醇；四是用玉米芯为原料生产糠醛后所排废杂，再添加纤维素复合酶分解玉米芯内瓢中的纤维素或半纤维素，然后经过液态发酵，液态蒸馏生产食用酒精。
[0003]由于液态发酵需使用大量的水，方法一和方法二存在液态酒糟排放量大的问题，每生产1吨酒精，排糟12-16吨，增加处理成本，如果酒糟治理不恰当，对环境污染严重。方法三是非生物法生产燃料乙醇，生产耗能大，酸碱法排放物污染大，是目前国家不提倡的方法。方法四由于原料来源有限，生产成本高，并且也排出大量污染环境的液态酒糟。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法。即在以木薯等淀粉质物料按常规工艺生产酒精的液态糖化工序或液态发酵工序，添加纤维素酶或纤维素复合酶，使糖化醪或发酵醪中的纤维素、半纤维素被分解为可发酵的糖分，添加废糖蜜进一步补充糖度，再将其与秸杆、锯末等含纤维质物料混合成固态酒醅进行固态发酵。无论在液态发酵或固态发酵中，纤维素酶或纤维素复合酶都在不断地分解物料中的纤维素、半纤维素，可以大幅度提高出酒率；并方便排放的废物利用，避免污染环境。本发明通过以下技术方案实现:
[0005]一种液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法，包括以下步骤:
[0006](1)以淀粉质物料为原料，将其粉碎、拌料、糊化、糖化，添加纤维素酶或复合纤维素酶后进行液态发酵，添加量为200-7008八原料，使木薯中的纤维素分解生产葡萄糖得到成熟发酵醪，增加可发酵性糖的含量，提高出酒率。其中，糖化温度为50-60 X:，糖化时间12-60111111 ；发酵温度为28-351，发酵时间40-65匕；
[0007](2)将经过酸化处理的废糖蜜添加到所述成熟发酵醪里并混合均匀，使物料中可发酵性糖含量为5-20 %，得到物料八；
[0008](3)将含纤维质物料粉碎成长度2-10111111的小段，得到物料8 ；
[0009](4)将所述物料八与所述物料8均匀混合，然后转移到连续发酵罐中进行固态发酵，得到固态酒醅；物料六与物料8的混合质量比为六:8=1: 0.2-2，使混合物含可发酵性糖为1-17%；固态发酵温度25-351，固态发酵时间10-6(? ；出料固态酒醅的残糖含量小于0.5%，酒精度为9-16% ；
[0010](5)将所述固态酒醅送入蒸酒机进行固态蒸馏，提取酒精度为30-60%的淡酒基，排放出的固态酒糟用作牛羊饲料或回田作肥料；
[0011](6)将淡酒基精馏为高浓度酒精或燃料乙醇，精馏所排放的废水回用拌料，也可用以补充蒸酒机用水，整个生产过程无污水排放。
[0012]进一步的，步骤⑵中所述的酸化处理，先将物料稀释至40-508^,加酸液调整邱为3-3.8，加热至1001:，加入8卯0的？八1，搅拌均匀后絮澄1匕留取上层清液。
[0013]进一步的，所述废糖蜜为糖度40-60%，锤度80此的废糖蜜。
[0014]进一步的，所述步骤(3)中的含纤维质作物，包括玉米秸杆、稻秸、草料、高粱秸杆、小麦稻杆、稻壳、麸皮、锯末、玉米芯中的一种或多种，并干燥至水分低于16%。
[0015]进一步的，所述步骤(3)中的淀粉质作物，为木薯、玉米的一种。
[0016]由于对发酵醪首先进行固态蒸馏淡酒基，排放的固态酒糟可用做饲料或肥料回田施用，不存在液态酒糟的污染问题；常规精馏酒醅得到酒精或燃料乙醇过程中仅仅排放小量不含固体物质的废水，可用作半固体饲料或肥料的拌料。整个生产过程无生产污水的排放。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:采用此方案，保持液态法酒精生产工艺糖化发酵速度快，生产成本低的优点；并将液态成熟发酵醪补充废糖蜜后进行固态发酵、固态蒸馏淡酒基，杜绝液态酒糟对环境的污染；添加纤维素酶或复合纤维素酶分解物料中的纤维素或半纤维素生成葡萄糖，变废为宝，降低生产成本，提高经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明中液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本发明做进一步说明，如附图1中酒精生产的工艺流程图所示，本发明经过液态发酵和固态发酵，将物料中的纤维质充分分解为可发酵的还原糖并在发酵过程中转化为酒精，再由后续的蒸馏和尽量工序获得产品。具体生产过程和个工序参数如下面实施例所示:
[0020]实施例1
[0021](1)以木薯为原料，将其粉碎、拌料、糊化，降温至601:左右添加纤维素酶或复合纤维素酶，添加量为2008八原料；糖化12-11后，添加酵母进行发酵，发酵温度281，发酵601！；发酵后，发酵醪残糖低于0.5%，酒精度为11%。
[0022]糖化温度50-601:，时间12-600111，发酵温度28-351:，发酵时间40-6511，成熟发酵醪中含还原糖低于0.5%，酒精含量10-16%。
[0023](2)将经过酸化处理的废糖蜜添加到成熟发酵醪里，混合均匀，调整物料中可发酵性糖含量为5%，得到物料八。
[0024](3)将水稻秸杆等含纤维质作物粉碎成长度2-4.的小段，得到物料8。
[0025](4)将物料八与物料8均匀混合，使混合物含可发酵性糖为3%，八:8 = 1: 0.54，然后转移到自动连续发酵罐中进行固态发酵，得到固态酒醅匕
[0026]其中，发酵时间201！，发酵温度281。出料固态酒醅的残糖含量为0.2%，酒精度为10.1%。
[0027](5)将固态酒醅送入自动连续蒸酒机进行蒸馏，蒸馏出的淡酒基酒度为45 %，排放出的固态酒糟用作牛羊饲料或回田作肥料。
[0028](6)将淡酒基按常规方法进一步精馏得到酒精度为99.5%的燃料乙醇，精馏所排放的少量不含固体物的废水回用拌料，整个生产过程无污水排放。
[0029]实施例2
[0030](1)以玉米为原料，将其粉碎、拌料、糊化，降温至601:左右添加纤维素酶或复合纤维素酶，添加量为4008八原料；糖化30-=后，添加酵母进行发酵，发酵温度281:，发酵551！；发酵后，发酵醪残糖低于0.5%，酒精度为12%。
[0031]糖化温度50-601:，时间12-600111，发酵温度28-351:，发酵时间40-6511，成熟发酵醪中含还原糖低于0.5%，酒精含量10-16%。
[0032](2)将经过酸化处理的废糖蜜添加到成熟发酵醪里，混合均匀，调整物料中可发酵性糖含量为8%，得到物料八。
[0033](3)将水稻秸杆等含纤维质作物粉碎成长度4-10！^的小段后，按质量比为5: 1的量加入稻壳，混合均匀后得到物料8。
[0034]⑷将物料八与物料8均匀混合，使混合物含可发酵性糖为6%，八:8=1: 0.47，然后转移到自动连续发酵罐中进行固态发酵，得到固态酒醅匕
[0035]其中，发酵时间30匕发酵温度28X:。出料固态酒醅的残糖含量为0.2%，酒精度为
15.
[0036](5)将固态酒醅送入自动连续蒸酒机进行蒸馏，蒸馏出的淡酒基酒度为51 %，排放出的固态酒糟回田作肥料。
[0037](6)将淡酒基按常规方法进一步精馏得到酒精度为99.5%的燃料乙醇，精馏所排放的废水回用拌料或补充蒸酒机用水。
[0038]实施例3
[0039](1)以玉米为原料，将其粉碎、拌料、糊化，降温至601:左右添加纤维素酶或复合纤维素酶，添加量为7008八原料；糖化60-=后，添加酵母进行发酵，发酵温度281，发酵601！；发酵后，发酵醪残糖低于0.5%，酒精度为13.2%。
[0040]糖化温度50-601:，时间12-600111，发酵温度28-351:，发酵时间40-6511，成熟发酵醪中含还原糖低于0.5%，酒精含量10-16%。
[0041](2)将经过酸化处理的废糖蜜添加到成熟发酵醪里，混合均匀，调整物料中可发酵性糖含量为9%，得到物料八。
[0042]⑶将小麦秸杆等含纤维质作物粉碎成长度5-10！^的小段后，按质量比为9: 1的量加入锯末，混合均匀后得到物料8。
[0043](4)将物料八与物料8均匀混合，使混合物含可发酵性糖为7.2%，八:8 =1: 0.6，然后转移到自动连续发酵罐中进行固态发酵，得到固态酒醅0。
[0044]其中，发酵时间32匕发酵温度291。出料固态酒醅的残糖含量为0.2%，酒精度为
16.
[0045](5)将固态酒醅送入自动连续蒸酒机进行蒸馏，蒸馏出的淡酒基酒度为51 %，排放出的固态酒糟用作牛羊饲料。
[0046](6)将淡酒基按常规方法进一步精馏得到酒精度为99.5%的燃料乙醇，精馏所排放的废水回用拌料或补充蒸酒机用水，整个生产过程无污水排放。
[0047]以上所述仅为本发明的具体实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
【权利要求】
1.一种液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)以淀粉质物料为原料，将其粉碎、拌料、糊化、糖化，添加纤维素酶或复合纤维素酶后进行液态发酵，添加量为200-700g/t原料，使木薯中的纤维素分解生产葡萄糖得到成熟发酵醪；其中，糖化温度为50-60°C，糖化时间12-60min ;发酵温度为28-35°C，发酵时间40-65h ； (2)将经过酸化处理的废糖蜜添加到所述成熟发酵醪里并混合均匀，使物料中可发酵性糖含量为5-20 %，得到物料A ； (3)将含纤维质物料粉碎成长度2-10mm的小段，得到物料B; (4)将所述物料A与所述物料B均匀混合，然后转移到连续发酵罐中进行固态发酵，得到固态酒醅C ;物料A与物料B的混合质量比为A: B = I: 0.2-2，使混合物含可发酵性糖为1-17% ;固态发酵温度25-35°C，固态发酵时间10-60h ； (5)将所述固态酒醅C送入蒸酒机进行固态蒸馏，提取酒精度为30-60%的淡酒基； (6)将淡酒基精馏为高浓度酒精或燃料乙醇，精馏所排放的废水回用拌料。
2.如权利要求1所述的液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的酸化处理，先将物料稀释至40-50BX，加酸液调整pH为3-3.8，加热至100C，加入8ppm的PAM，搅拌均匀后絮澄lh，留取上层清液。
3.如权利要求1所述的液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法，其特征在于，所述废糖蜜为糖度40-60 %，锤度80Br的废糖蜜。
4.如权利要求1所述的液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的含纤维质作物，包括玉米秸杆、稻秸、草料、高粱秸杆、小麦秸杆、稻壳、麸皮、锯末、玉米芯中的一种或多种，并干燥至水分低于16%。
5.如权利要求1所述的液态发酵与固态发酵相结合生产酒精的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的淀粉质作物，为木薯、玉米的一种。
【文档编号】C12P7/10GK104480147SQ201410734861
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】姜蓉生, 梁利和 申请人:姜蓉生, 梁利和