专利名称：一种酒糟综合利用生产乳酸及青贮饲料的方法
技术领域：
本发明涉及酒精、环保、化工、饲料等领域，具体地说是利用酒精发酵后产生的酒糟通过乳酸菌发酵生产乳酸及青贮饲料的方法。
背景技术：
酒精是一种大宗的发酵产品，在国民经济中占有重要的地位。近几年来，由于人们对能源短缺和地球“温室效应”加剧，气温升高，造成的灾难性后果的认识加深和日趋一致，加上许多汽油生产和供应商近年来鼓吹的一些汽油助燃剂如甲基叔丁基醚(MTBE)等因污染地下水等有害健康的原因被禁止使用，利用酒精作为生物能源来部分替代汽油用作液体燃料和汽油助燃剂的呼声也变得更为高涨。发展燃料酒精不但可以消耗大量玉米等含淀粉质原料，促进农业种植业的持续发展；并可以作为清洁燃料替代汽油或作为汽油添加剂减轻汽车尾气的污染，保护环境。同时，也可缓解战略物资原油的进口压力。我国已正式开始实施燃料酒精计划。开发燃料酒精主要问题是燃料酒精价格高于汽油价格，是国际上尚未解决的问题。目前，燃料酒精的价格高于汽油价格1200元/吨左右，如何降低酒精发酵生产的成本是研究的热点。同时，发酵酒精会产生大量液体酒糟，如不进行处理和利用，这些酒糟将会对环境造成严重的污染。目前，在我国酒精厂未经处理排放的酒糟已成为轻工行业第二大污染源。但现有的一些酒糟处理方法分别存在投资大，能耗高或处理效果差等不足之处，严重影响了这些技术的推广应用。
乳酸(Lactic acid)是一种可食用的、口感适中的最普遍的有机酸之一。乳酸化学名是2-羟基丙酸，为无色或淡黄色饴糖状粘稠液体，相对密度1.2485(15℃)，熔点为16.8℃，沸点122℃(1.995×103帕)乳酸吸水性强，易溶于水、乙醇、乙醚及甘油中，不溶于苯和氯仿。作为三大有机酸之一，乳酸广泛用于酿造、医药、皮革、卷烟、化工、食品、印染等多种领域，可作为防腐剂、酸味剂、风味剂、灭菌剂等，随着人们物质生活水平的不断提高，乳酸的新用途不断发现，其需求量亦日益增加。乳酸分子含有一个不对称碳原子，因此具有旋光性，有光学异构体，分为D-型，L-型，DL-型。由于人体和动物只含有L-乳酸脱氢酶，从而分解自体产生的或摄入的L-乳酸。L-乳酸在医药方面除直接作为消毒剂，还可制成L-乳酸钠、L-乳酸及与葡萄糖、氨基酸等复配制成输液，可治疗酸中毒及高假血症。L-乳酸大力开拓的应用领域是生产聚L-乳酸。聚L-乳酸属于无毒的高分子化合物，具有生物相容性。而且聚L-乳酸可生物降解，制成塑料，不像PVC、PP塑料那样造成“白色污染”。因此L-乳酸也是目前科学研究的热点。
青贮(silage)饲料是指新鲜的青饲料经乳酸菌发酵而成的一种营养丰富、多汁、耐贮、可供全年喂养的饲料，是乳酸菌在饲料中被广泛应用的一种方式。由于乳酸菌的生长繁殖和多种代谢产物的生成，可保存并提高青饲料中的养分，同时还可抑制腐败微生物的生长，在较长的时间保持新鲜、青贮饲料是调制贮藏青饲料和秸秆等饲料的有效方法，是发展牧业生产的切实可行和行之有效的措施。
技术内容本发明的目的是寻求一种一种酒糟综合利用生产乳酸及青贮饲料的方法，以解决目前酒糟处理方法的不足，将被动的处理变为主动有效的综合利用，从而降低酒精生产成本，保护环境。同时生产高附加值产品乳酸以及高效的饲料——青贮饲料，促进畜牧业和以乳酸为原料的化工行业。
为实现上述目的采取的措施是以酒糟为培养基接入乳酸菌种进行厌氧发酵，发酵结束获得可供提取乳酸的发酵液；或者取发酵液对饲料青贮，生产青贮饲料。
本发明的最大特征在于是对酒糟进行综合利用生产乳酸及青贮饲料。其主要技术方案是以酒糟为培养基在28～48℃时接入乳酸菌种厌氧发酵，起始pH3.0～7.0，发酵时间为14～100小时。
在接入乳酸菌种前，在酒糟中加入葡萄糖或淀粉原料，其加入量为酒糟的0～4.0％，单位为质量百分数。
在接入乳酸菌种前，也可以在酒糟中再加入氮源，其加入量为酒糟的0～2.0％。
所述氮源为硫酸铵，加入量为酒糟的0～1.0％；或/和氯化铵加入量为酒糟的0～1.0％；或/和碳酸铵，加入量为酒糟的0～1.0％；或/和尿素，加入量为酒糟的0～0.5％；或/和鱼粉，加入量为酒糟的0～0.75％或/和豆饼粉，加入量为酒糟的0～2.0％，单位为质量百分数。
在接入乳酸菌种前，在酒糟中再加入玉米浆，加入量为酒糟的0～1.0％。
在接入乳酸菌种前，在酒糟中还加入无机盐，加入量为酒糟的0～0.5％。
所用的无机盐为磷酸二氢钾，加入量为酒糟的0～0.5％；或/和磷酸氢二钾，加入量为酒糟的0～0.5％；或/和氯化钠，加入量为酒糟的0～0.5％。
所述乳酸菌种可以是适用于生产乳酸的乳酸菌种。乳酸菌种采用液体发酵进行一、二级扩培，种子培养基为酒糟。各级发酵的接种量为5～15％，单位为体积百分数。
本发明所述的发酵时间14～100小时可分为两段，即14～32小时，所得发酵液用于青贮饲料；45～100小时，发酵结束获得可供提取乳酸的发酵液。
本发明在发酵过程中可以添加碳酸钙也可以不添加碳酸钙，如果添加碳酸钙则在发酵过程中每隔10～24小时添加，添加量根据具体发酵状况而定(按目前乳酸生产中碳酸钙添加常用方法计算)。在生产乳酸时一般需要添加碳酸钙；在生产青贮饲料时在乳酸发酵过程中不需要添加碳酸钙。
本发明所述的酒糟既可以是浓醪酒糟，可以用普通酒糟，也可以是生料发酵得到的酒糟。所述的浓醪酒糟是指采用专利ZL96117189.8所述的酒精发酵技术以及用ZL96117189.8专利未包含的其它谷物与薯类淀粉质原料采用专利ZL96117189.8所述技术进行酒精发酵所获得的酒糟。所述的普通酒糟是指采用传统酒精发酵(如加水比大于等于3∶1，残总糖小于等于18克/升发酵醪)所产生的酒糟。在生产乳酸时宜用浓醪酒糟，在生产青贮饲料时可用普通酒糟也可用浓醪酒糟。所述的生料发酵是在目前常规的酒精生料液体发酵基础上，减少加水比到小于等于2.5后进行的酒精发酵。
本发明对发酵液提取乳酸，采用目前通常使用的乳酸提取技术。
本发明对饲料的青贮方法采用目前通常使用的青贮方法。
本发明所述的所有酒精发酵均是指利用酵母进行酒精发酵；所述的所有酒精发酵均未包括固态酒精发酵。
本发明所述的单位无特殊说明均为质量百分比。
本发明的优点在于①本发明大大提高了酒糟的利用价值，降低发酵酒精的生产成本；②本发明可以有效降低浓醪酒糟的COD 50％以上，若与酒精发酵的全回流技术相结合基本可以实现酒糟的零排放，有效的保护环境；③本发明中乳酸菌主要依靠酒糟中的可利用物质来维持生长、繁殖所需要营养，其它添加物用量很少，而酒糟十分廉价，因此降低了乳酸和青贮饲料的生产成本，促进了畜牧业和以乳酸为原料的化工业的发展；④本发明的生产工艺中起始pH的范围广，而浓醪酒糟的pH一般在4.5左右，因此一般情况下不需或只需要要用少量酸碱调节pH，节约酸碱的用量，降低成本；⑤由于酒精发酵只利用原料中的大部分淀粉，糟液中的固形物成分主要是未被利用的碳水化合物、脂肪、灰分、氨基酸和多种维生素等丰富的营养物质，此外富含蛋白质的酒精发酵用的酵母菌也留在酒糟中，因此酒糟经乳酸菌发酵一定时间后对饲料青贮，所得青贮饲料营养更加丰富。
具体实施例方式
下面就本发明进行实施例的描述，其中，除酒糟外，其余物质的加入量均指以浓醪酒糟加入量为基础，折算出的质量百分数，酒糟的密度以近似于1千克/升计。如无具体说明，实施例中所述酒糟均为普通酒糟。具体实施例如下实施例1以玉米原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础，接入乳酸菌种，起始pH5.5，在37℃厌氧发酵，发酵24hr。取发酵液对饲料青贮，青贮效果良好。
实施例2以木薯原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础，加入1.5％淀粉，2.5％葡萄糖，2.0％豆饼粉，接入乳酸菌种，起始pH5.8在，40℃下厌氧发酵，发酵63hr。发酵过程每隔12小时添加碳酸钙，碳酸钙的添加量为8±2克/升发酵液。发酵结束后，发酵液乳酸含量74.2克/升发酵液，COD去除率达55.27％。
实施例3以玉米原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础，加入4.0％淀粉，接入乳酸菌种，起始pH3.0，在28℃厌氧发酵，发酵100hr。发酵过程每隔24小时添加碳酸钙，碳酸钙的添加量为9±2克/升发酵液。发酵结束后，发酵液乳酸含量66.7克/升发酵液，COD去除率达53.31％。
实施例4以玉米原料酒精生料发酵的酒糟为基础，加入1.0％硫酸铵，0.5％玉米浆，接入乳酸菌种，起始pH6.0，在37℃下厌氧发酵，发酵88hr。发酵过程每隔17小时添加碳酸钙，碳酸钙的添加量为8.5±2克/升发酵液。发酵结束后，发酵液乳酸含量78.3克/升发酵液，COD去除率达61.49％。
实施例5以玉米原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础，加入1.0％淀粉，接入乳酸菌种，起始pH3.0，在37℃厌氧发酵，发酵28hr。取发酵液对饲料青贮，青贮效果良好。
实施例6以木薯、瓜干混合原料酒精发酵的酒糟为基础，加入0.5％尿素，1.0％玉米浆，接入乳酸菌种，起始pH5.5，在48℃下厌氧发酵，发酵14hr。取发酵液对饲料青贮，青贮效果良好。
实施例7以小麦原料酒精发酵的酒糟为基础，加入0.2％葡萄糖，1.0％碳酸铵，0.25％玉米浆，0.5％氯化钠，0.15％磷酸二氢钾，0.25％磷酸氢二钾，接入乳酸菌种，起始pH7.0，在32℃下厌氧发酵，发酵32hr。取发酵液对饲料青贮，青贮效果良好。
实施例8木薯原料酒精发酵的酒糟为基础，加入0.35％豆饼粉，1.0％氯化铵，0.5％磷酸氢二钾，0.05％氯化钠，接入乳酸菌种，在42℃下厌氧发酵，起始pH6.5，发酵20hr。取发酵液对饲料青贮，青贮效果良好。
实施例9以木薯原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础，加入4.0％葡萄糖，0.5％豆饼粉，0.15％玉米浆，0.5％磷酸二氢钾，接入乳酸菌种，起始pH5.8，在45℃下厌氧发酵，发酵45小时。发酵过程每隔10小时添加碳酸钙，碳酸钙的添加量为8.5±2克/升发酵液。发酵结束后，发酵液乳酸含量68.9克/升发酵液，COD去除率达53.46％。
实施例10以小麦原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础，加入1.2％淀粉，0.8％葡萄糖，0.75％鱼粉，0.25％氯化铵，0.75％玉米浆，起始pH4.5，接入乳酸菌种，在32℃下厌氧发酵，发酵78hr。发酵过程每隔15小时添加碳酸钙，碳酸钙的添加量为7±2克/升发酵液。发酵结束后，发酵液乳酸含量65.1克/升发酵液，COD去除率达60.11％。
权利要求
1.一种酒糟综合利用生产乳酸及青贮饲料的方法，其特征在于以酒糟为培养基接入乳酸菌种，进行厌氧发酵，发酵结束获得发酵液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是利用发酵液提取乳酸。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是利用发酵液对饲料青贮，生产青贮饲料。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是在28～48℃时在酒糟中接入乳酸菌种，进行厌氧发酵，起始pH3.0～7.0，发酵时间为14～100小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌种前，在酒糟中加入葡萄糖或淀粉原料，其加入量为酒糟的0～4.0％，单位为质量百分数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌种前，在酒糟中加入氮源，其加入量为酒糟的0～2.0％，
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述氮源为硫酸铵，加入量为酒糟的0～1.0％；或/和氯化铵，加入量为酒糟的0～1.0％；或/和碳酸铵，加入量为酒糟的0～1.0％；或/和尿素，加入量为酒糟的0～1.5％；或/和鱼粉，加入量为酒糟的0～0.75％；或/和豆饼粉，加入量为酒糟的0～2.0％。单位为质量百分数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌种前，在酒糟中再加入玉米浆，加入量为酒糟的0～1.0％，单位为质量百分数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌种前，在酒糟中加入无机盐，加入量为酒糟的0～0.5％。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征是所用的无机盐为磷酸二氢钾，加入量为酒糟的0～0.5％；或/和磷酸氢二钾，加入量为酒糟的0～0.5％；或/和氯化钠，加入量为酒糟的0～0.5％，单位为质量百分数。
全文摘要
本发明涉及酒精、环保、化工、饲料等领域，具体地说是利用酒精发酵后产生的酒糟通过乳酸菌发酵生产乳酸及青贮饲料，从而达到综合利用酒糟，降低酒精生产成本，进行清洁生产保护环境的目的。其主要技术方案是以酒糟为培养基在28～48℃时接入乳酸菌种进行厌氧发酵，起始pH3.0～7.0，发酵时间为14～100小时。本发明的优点在于大大提高了酒糟的利用价值，降低发酵酒精的生产成本；可以有效降低浓醪酒糟的COD值50％以上，保护环境；同时利用廉价的酒糟作原料，相应降低了乳酸，促进了以乳酸为原料的化工业的发展。
文档编号C12P7/42GK1398975SQ0213813
公开日2003年2月26日 申请日期2002年8月16日 优先权日2002年8月16日
发明者章克昌, 石贵阳, 丁重阳, 王玉红, 徐柔, 庞钦 申请人:章克昌