专利名称：一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法
技术领域：
本发明涉及一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，属于化工领域。
背景技术：
目前，国内外丙酮、丁醇主要通过石油化工合成，由于世界石油资源的的紧缺，原 油价格大幅度上升，发酵法生产乙醇成为未来发展的必然趋势。国内多家企业开始或准备 上马，但是丙酮丁醇发酵废水的处理技术的滞后，成了制约该产业发展的主要因素之一。丙 酮丁醇发酵最终发酵液中的溶剂含量在1. 6-2. 2%，其余97 98%都是废水，发酵液经过 醪塔蒸馏后产生大量废水，据统计每生产一吨溶剂就会产生50 60吨左右的废水，该废水 是一种非常典型的工业废水，化学需氧量一般在20000mg/L，水质特点是“两高”即高有机 物浓度，高悬浮物浓度。如果直接排放，对环境造成的危害将非常巨大。同时由于丙酮丁醇 发酵废水量大，环保处理成本高，这极大地限制了丙酮丁醇发酵行业的发展。所以如何实现 丙酮丁醇发酵废水的资源化迫在眉睫。由于丙酮丁醇发酵废水富含有机质，营养价值较高， 能够被酿酒酵母利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产工艺简单，低成本，环保的以丙酮丁醇发酵废水为 配料水生产乙醇的方法。本发明采用的技术方案是一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，包括以下步骤一、丙酮丁醇发酵废水的处理步骤丙酮丁醇发酵废水经过80-100目板框过滤后冷却至55-60°C，或者不过滤直接冷 却至55-70°C，得处理后的废水；二、淀粉质原料的粉碎步骤淀粉质原料粉碎后过直径为1. 2-1. 8mm的筛网，得过筛后的物料；三、拌料步骤将过筛后的物料与处理后的废水按质量比1 (2.5-3)混合配料，废水配料时的 温度在55-70°C，得混合后料液；四、蒸煮液化步骤将混合后料液，进行蒸煮，温度保持在90_105°C，并添加液化酶6u/g淀粉质原料， 液化时间为80-100分钟，得蒸煮液化后料液；五、糖化步骤蒸煮液化完毕后，将上述蒸煮液化后料液冷却至58_62°C，用质量浓度98%浓硫 酸调pH4-4. 5，按100-150u/g淀粉质原料加入糖化酶，同时按占淀粉质原料0. 1-0. 18%的 质量百分比加入尿素，糖化时间为30-40分钟，得糖化完的醪液；六、种母培养步骤
将糖化完的醪液冷却至28_35°C，输送至种母罐中，以按淀粉质原料干物质质量的 0. 的质量百分比接入活性干酵母，培养温度28°C -30°C，培养时间8-14小时后种母成 熟，种母成熟指标细胞数1. 0-1. 5X108/ml，出芽率15% -30%，死亡率小于1% ；七、发酵步骤待种母成熟后，按种母醪液占发酵培养基的10% -20%体积分数将种母醪液接种 在发酵培养基上，接至发酵罐中发酵60-96小时，发酵温度为28-32°C，当酒度体积分数大 于11. 5%、残糖质量浓度小于0. 9%时，将发酵后的发酵醪液输送至蒸馏单元；八、蒸馏步骤 采用常规工艺蒸馏发酵醪液制得酒精。所述步骤一中的丙酮丁醇发酵废水的残糖质量浓度为0. 1% -0. 5%, pH5-7，发酵 液中的总溶剂质量分数0.01% -0. 05%，化学需氧量为18000-25000mg/L。所述步骤二中淀粉质原料为木薯、玉米、甘薯、芭蕉芋、菊芋、小麦淀粉中的一种或 几种。本发明的优点是生产成本低，大大减少了环境污染，实现了废物再利用。
具体实施例方式以下实施例用以说明本发明，但不用来限制本方明的范围。实施例1—种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，包括以下步骤一、丙酮丁醇发酵废水的处理步骤取丙酮丁醇发酵废水的残糖质量浓度为0. 3%, pH5，发酵液中的总溶剂质量分数 0.01%，化学需氧量为18000mg/L。将上述条件的丙酮丁醇发酵废水经过80目板框过滤后 冷却至55 °C，得处理后的废水；二、淀粉质原料的粉碎步骤将木薯粉碎后过直径为1. 5mm的筛网，得过筛后的物料；三、拌料步骤将过筛后的物料与处理后的废水按质量比1 2. 8混合配料，废水配料时的温度 在55 °C，得混合后料液；四、蒸煮液化步骤将混合后料液，进行蒸煮，温度保持在90°C，并添加液化酶6u/g淀粉质原料，液化 时间为80分钟，得蒸煮液化后料液；五、糖化步骤蒸煮液化完毕后，将上述蒸煮液化后料液冷却至58°C，用质量浓度98%浓硫酸调 PH4-4. 5，按lOOu/g木薯加入糖化酶，同时按占木薯0. 1 %的质量百分比加入尿素，糖化时 间为30分钟，得糖化完的醪液；六、种母培养步骤将糖化完的醪液冷却至28°C，输送至种母罐中，以按木薯干物质质量的0. 的 质量百分比接入活性干酵母，培养温度28°C，培养时间8小时后种母成熟，种母成熟指标 细胞数1.0-1.5X108/ml，出芽率15% -30%，死亡率小于1% ；
七、发酵步骤待种母成熟后，按种母醪液占发酵培养基的10%体积分数将种母醪液接种在发酵 培养基上，接至发酵罐中发酵60小时，发酵温度为28°C，当酒度体积分数大于12%、残糖质 量浓度小于0. 8%时，将发酵后的发酵醪液输送至蒸馏单元；八、蒸馏步骤采用常规工艺蒸馏发酵醪液制得酒精。实施例2一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，包括以下步骤一、丙酮丁醇发酵废水的处理步骤取丙酮丁醇发酵废水的残糖质量浓度为0. 3%, pH6，发酵液中的总溶剂质量分数 0.03%，化学需氧量为21000mg/L。将上述丙酮丁醇发酵废水经过90目板框过滤后冷却至 58 °C，得处理后的废水；二、淀粉质原料的粉碎步骤玉米粉碎后过直径为1. 5mm的筛网，得过筛后的物料；三、拌料步骤将过筛后的物料与处理后的废水按质量比1 2. 5混合配料，废水配料时的温度 在63 °C，得混合后料液；四、蒸煮液化步骤将混合后料液，进行蒸煮，温度保持在100°C，并添加液化酶6u/g玉米，液化时间 为90分钟，得蒸煮液化后料液；五、糖化步骤蒸煮液化完毕后，将上述蒸煮液化后料液冷却至60°C，用质量浓度98%浓硫酸调 PH4-4.5，按120u/g玉米加入糖化酶，同时按占玉米0. 14%的质量百分比加入尿素，糖化时 间为35分钟，得糖化完的醪液；六、种母培养步骤将糖化完的醪液冷却至31°C，输送至种母罐中，以按玉米干物质质量的0. 的 质量百分比接入活性干酵母，培养温度29°C，培养时间11小时后种母成熟，种母成熟指 标细胞数1. 0-1. 5X108/ml，出芽率15% -30%，死亡率小于1% ；七、发酵步骤待种母成熟后，按种母醪液占发酵培养基的15%体积分数将种母醪液接种在发酵 培养基上，接至发酵罐中发酵84小时，发酵温度为30°C，当酒度体积分数大于12. 5%、残糖 质量浓度小于0. 9%时，将发酵后的发酵醪液输送至蒸馏单元；八、蒸馏步骤 采用常规工艺蒸馏发酵醪液制得酒精。实施例3一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，包括以下步骤一、丙酮丁醇发酵废水的处理步骤取丙酮丁醇发酵废水的残糖质量浓度为0. 5%, pH7，发酵液中的总溶剂质量分数 0. 05%，化学需氧量为25000mg/L。将上述丙酮丁醇发酵废水经过100目板框过滤后冷却至60°C，得处理后的废水；二、淀粉质原料的粉碎步骤将甘薯和芭蕉芋混合物粉碎后过直径为1. 8mm的筛网，得过筛后的物料；三、拌料步骤将过筛后的物料与处理后的废水按质量比1 3混合配料，废水配料时的温度在 70°C，得混合后料液；四、蒸煮液化步骤将混合后料液，进行蒸煮，温度保持在105°C，并添加液化酶6u/g淀粉质原料(甘 薯和芭蕉芋混合物)，液化时间为100分钟，得蒸煮液化后料液；五、糖化步骤蒸煮液化完毕后，将上述蒸煮液化后料液冷却至62°C，用质量浓度98%浓硫酸调 PH4-4.5，按150u/g淀粉质原料加入糖化酶，同时按占淀粉质原料0. 18%的质量百分比加 入尿素，糖化时间为40分钟，得糖化完的醪液；六、种母培养步骤将糖化完的醪液冷却至35°C，输送至种母罐中，以按淀粉质原料干物质质量的 0. 的质量百分比接入活性干酵母，培养温度30°C，培养时间14小时后种母成熟，种母 成熟指标细胞数1. 0-1.5X108/ml，出芽率15% -30%，死亡率小于1% ；七、发酵步骤待种母成熟后，按种母醪液占发酵培养基的20%体积分数将种母醪液接种在发酵 培养基上，接至发酵罐中发酵72小时，发酵温度为32°C，当酒度体积分数大于11. 5%、残糖 质量浓度小于0. 8%时，将发酵后的发酵醪液输送至蒸馏单元；八、蒸馏步骤采用常规工艺蒸馏发酵醪液制得酒精。实施例4本发明的丙酮丁醇发酵废水的处理步骤丙酮丁醇发酵废水不过滤直接冷却至 55-60°C，得处理后的废水。本发明的淀粉质原料还可以为木薯、玉米、甘薯、芭蕉芋、菊芋、 小麦淀粉中的一种或几种。本发明的优点丙酮丁醇发酵废水含有较为丰富的蛋白质、残糖等营养物，这部分 物质可以被酒精酵母所利用，同时由于丙酮丁醇发酵配料较稀使得丙酮丁醇发酵废水的流 动性较好，利用丙酮丁醇发酵的废液作为酒精发酵的配料用水，进行酒精发酵，将丙酮丁醇 发酵与乙醇发酵耦联起来，实现了水的循环利用，同时大大减少了污水的排放量，实现了废 水的资源化利用。
权利要求
一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，其特征是包括以下步骤一、丙酮丁醇发酵废水的处理步骤丙酮丁醇发酵废水经过80-100目板框过滤后冷却至55-70℃，或者不过滤直接冷却至55-70℃，得处理后的废水；二、淀粉质原料的粉碎步骤淀粉质原料粉碎后过直径为1.2-1.8mm的筛网，得过筛后的物料；三、拌料步骤将过筛后的物料与处理后的废水按质量比1∶(2.5-3)混合配料，废水配料时的温度在55-70℃，得混合后料液；四、蒸煮液化步骤将混合后料液，进行蒸煮，温度保持在90-105℃，并添加液化酶6u/g淀粉质原料，液化时间为80-100分钟，得蒸煮液化后料液；五、糖化步骤蒸煮液化完毕后，将上述蒸煮液化后料液冷却至58-62℃，用质量浓度98％浓硫酸调pH4-4.5，按100-150u/g淀粉质原料加入糖化酶，同时按占淀粉质原料0.1-0.18％的质量百分比加入尿素，糖化时间为30-40分钟，得糖化完的醪液；六、种母培养步骤将糖化完的醪液冷却至28-35℃，输送至种母罐中，以按淀粉质原料干物质质量的0.1％的质量百分比接入活性干酵母，培养温度28℃-30℃，培养时间8-14小时后种母成熟，种母成熟指标细胞数1.0-1.5×108/ml，出芽率15％-30％，死亡率小于1％；七、发酵步骤待种母成熟后，按种母醪液占发酵培养基的10％-20％体积分数将种母醪液接种在发酵培养基上，接至发酵罐中发酵60-96小时，发酵温度为28-32℃，当酒度体积分数大于11.5％、残糖质量浓度小于0.9％时，将发酵后的发酵醪液输送至蒸馏单元；八、蒸馏步骤采用常规工艺蒸馏发酵醪液制得酒精。
2.根据权利要求1所述的一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，其特征 是所述步骤一中的丙酮丁醇发酵废水的残糖质量浓度为0. 1% -0. 5%, pH5-7，发酵液中的 总溶剂质量分数0. 01% -0. 05%，化学需氧量为18000-25000mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，其特征 是所述步骤二中淀粉质原料为木薯、玉米、甘薯、芭蕉芋、菊芋、小麦淀粉中的一种或几种。
全文摘要
本发明涉及一种以丙酮丁醇发酵废水为配料水生产乙醇的方法，包括以下步骤丙酮丁醇发酵废水的处理、淀粉质原料的粉碎、拌料、蒸煮液化、糖化、种母培养、发酵和蒸馏。本发明的优点是生产成本低，大大减少了环境污染，实现了废物再利用。
文档编号C12P7/06GK101857884SQ201010196639
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者唐波, 温志明, 王振京 申请人:江苏联海生物科技有限公司