专利名称：一种以厌氧出水为配料水的酒精生产方法
技术领域：
本发明涉及一种以厌氧出水为配料水的酒精生产方法，具体地说是主要指通过钙 盐沉淀和脱除氨氮的方法，对影响工艺稳定运行的硫酸根及氨氮进行脱除，属发酵食品工 业技术领域。
背景技术：
在传统的液态发酵生产酒精的工艺中，淀粉质原料经粉碎、加水调浆、蒸煮液化和 糖化，然后接种酵母菌发酵。采用糖质原料时，只需适当稀释即可接种酵母菌进行发酵。在 生产1吨酒精的同时，会产生12-15吨的蒸馏废液。蒸馏废液具有温度高(约95°C)、酸性 (pH 4左右)以及COD高(COD 80000-120000mg/L)等特点，带来了严重的污染隐患，已成为 制约酒精行业进一步发展的瓶颈问题。现行的酒精蒸馏废液的处理方法主要有浓缩干燥法生产DDGS、厌氧一好氧生物 处理法以及蒸馏废液回用等。但这些方法很难做到环境效益和经济效益的兼顾。如果对蒸 馏废液先经过厌氧处理，然后对厌氧出水进行回用时，则可以同时获得良好的经济效益和 社会效益。但是，采用厌氧出水进行回用时会存在两个主要的问题1、厌氧出水的PH通常 在7. 0-8. 2，而酒精发酵时通常需要控制pH在4. 0左右，因此需要添加硫酸进行调节。而 厌氧出水中含有高浓度的氨氮，具有很强的缓冲能力，在调节PH时，需要大量的硫酸，其硫 酸添加量为自来水配料时的10倍以上。这样增加了酒精的生产成本，而且硫酸根在沼气发 酵过程中会被还原为硫化氢，不利于沼气的后续利用。此外，硫化物还会对酒精发酵产生危 害。2、厌氧体系去除氮的能力较差，采用厌氧出水进行配料时，随着循环批次的增加，系统 中的氨氮会产生累积。而氨氮的累积会给沼气发酵和酒精发酵带来危害，进而使工艺不能 长期稳定地运行。
发明内容
本发明的目的在于克服采用厌氧出水进行酒精发酵时的不足之处，从而建立一种 可以稳定运行的，可以同时获得良好社会效益和环境效益的酒精发酵的方法。本发明一种以厌氧出水为配料水的酒精生产方法，采用以下工艺步骤1、配料将粉碎后的淀粉质原料与上一批脱除氨氮后的厌氧出水进行混合，淀粉 质原料与厌氧出水的质量比为1 1.5-5，厌氧出水不足时采用自来水补足。原料主要指木薯(干)、红薯(干)、玉米、高粱、大米、淀粉等淀粉质物料。2、液化用酸或碱调整步骤1中得到的料液的pH在5. 8-6. 5之间，添加商品液化 酶然后加热蒸煮，使淀粉液化。液化属于成熟工艺，α -淀粉酶的种类及添加量无限制，蒸煮温度及蒸煮时间取决 于α -淀粉酶的种类及添加量，因此蒸煮温度及蒸煮时间无限制。调节料液PH所用的酸是指硫酸、盐酸、磷酸等无机酸，所用的碱是指氢氧化钠、碳 酸钠、碳酸氢钠等。用其中的一种或几种复合使用。
3、糖化液化结束后，将液化醪冷却降温到58_65°C。然后用酸调整液化液的pH 值，加入糖化酶进行糖化，糖化时间为0-60分钟。糖化属于成熟工艺，糖化酶的种类、添加量及pH无限制。糖化时间选用端值0分钟即表示不糖化，步骤2中所得液化醪直接冷却到步骤4 中要求的温度，再用步骤2中所述无机酸或碱调整液化液的pH至糖化酶作用的最佳pH，然 后加入糖化酶，进入步骤4进行发酵。4、发酵步骤3中所得料液进一步冷却至^_32°C，接入料液体积的6-15%的已培 养好的酿酒酵母种子液，或按照0. 01-1. Og/L的添加量直接添加酿酒活性干酵母，进行发 酵，控制发酵温度在之间。发酵前，发酵液中可以添加0_20g/L的尿素或硫酸铵，以及0-2. Og/L的磷酸二氢 钾和0-2. Og/L硫酸镁。5、蒸馏将发酵完全的发酵液进行蒸馏，得到酒精。蒸馏工艺属于成熟工艺，具体的蒸馏条件无限制。6、脱除硫酸根向步骤5中得到的酒精蒸馏废液中添加0.01-0. lmol/L的钙盐，使 酒精蒸馏废液中的硫酸根沉淀。沉淀硫酸根所用的钙盐是指氢氧化钙、氧化钙、氯化钙等。用其中的一种或几种复 合使用。7、将步骤6中的蒸馏废液加入厌氧反应器中，进行沼气发酵。8、脱氨氮向步骤7中经过厌氧沼气发酵的得到的厌氧出水中添加碱，调节厌氧 出水的PH至8. 5-10. 5，然后进行脱氨氮；脱氨氮方法主要有蒸煮脱氮和真空脱氮两种蒸煮脱氨时，蒸煮温度为100°C，时间为0. 5-3小时；真空脱氨时，绝对压力为0. 05_90KPa，温度为20_80°C，脱氨时间没有要求。脱氨时使用的碱是指氢氧化钙、氧化钙、氢氧化钠等。用其中一种或几种复合使 用。9、步骤8得到的脱氨氮厌氧出水，回到步骤1，依次循环。本发明与R有技术相比具有以下优点1、在蒸馏废液进入厌氧沼气发酵前，通过添加钙盐的方法使硫酸根沉淀，消除了 硫酸根对厌氧沼气发酵的潜在危害，提高了厌氧沼气发酵的稳定性；2、硫酸根的去除使厌氧沼气发酵后得到的沼气中的硫化氢浓度极大地降低，减少 了含硫化氢的沼气在燃烧时对设备的腐蚀；3、硫酸根的去除使厌氧沼气发酵后得到的厌氧出水中的硫化氢浓度极大地降低， 消除了硫化氢对酒精发酵的抑制；4、在进行配料前对厌氧出水进行脱氨处理，可以使用于各批次酒精发酵的配料水 的含氮量保持稳定，有利于工业化生产；5、采用脱氨氮后的厌氧出水做为配料水进行酒精发酵时，得到的蒸馏废液中的含 氮量大大降低，有利于后续的厌氧沼气发酵保持稳定地运行。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述实施例一提高以厌氧出水为配料水的酒精生产工艺稳定性的方法，采用以下工 艺步骤1、取木薯粉100g，加入经过步骤8处理的上批厌氧出水200g进行配料；2、用30 % (w/w)硫酸将步骤1中得到的料液调节pH至6. 0，添加800u耐高温 α -淀粉酶，于100°C下蒸煮30分钟，使淀粉液化；3、液化结束后，将液化醪冷却降温到60°C，然后用30% (w/w)硫酸将料液的pH调 整至4. 0，然后加入12000U糖化酶进行糖化30分钟；4、将步骤3中所得料液进一步冷却至30°C，接入料液体积的15%的已培养好的酿 酒酵母种子液，进行发酵，发酵温度30°C，发酵时间为60小时；5、将发酵完全的发酵液进行蒸馏，得到产品酒精和蒸馏废液；6、根据步骤5中得到的酒精蒸馏废液中硫酸根的浓度，添加氢氧化钙，使酒精蒸 馏废液中的硫酸根沉淀完全；7、将经过步骤6处理的蒸馏废液加入厌氧反应器进行沼气发酵；8、向步骤7得到的厌氧出水中添加氢氧化钙，调节厌氧出水的pH至10. 5，100°C条 件下蒸煮3小时进行脱氨。9、步骤8得到的脱氨厌氧出水，回到步骤1。实施例二提高以厌氧出水为配料水的酒精生产工艺稳定性的方法，采用以下工 艺步骤1、取木薯粉100g，加入经过步骤8处理的上批厌氧出水300g进行配料；2、用30% (w/w)硫酸将步骤1中得到的料液调节pH至6. 0，添加IOOOu耐高温 α -淀粉酶，于100°C下蒸煮30分钟，使淀粉液化；3、液化结束后，将液化醪冷却降温到60°C，然后用30% (w/w)硫酸将料液的pH调 整至5. 0，然后加入13000U糖化酶进行糖化15分钟；4、将步骤3中所得料液进一步冷却至30°C，接入料液体积的8%的已培养好的酿 酒酵母种子液，进行发酵，发酵温度30°C，发酵时间为40小时；5、将发酵完全的发酵液进行蒸馏，得到产品酒精和蒸馏废液；6、根据步骤5中得到的酒精蒸馏废液中硫酸根的浓度，添加氧化钙，使酒精蒸馏 废液中的硫酸根沉淀完全；7、将步骤6中的蒸馏废液加入厌氧反应器中，进行沼气发酵；8、向步骤7得到的厌氧出水中添加氧化钙，调节厌氧出水的pH至8. 5，100°C条件 下蒸煮5小时进行脱氨。9、步骤8得到的脱氨厌氧出水，回到步骤1。实施例三提高以厌氧出水为配料水的酒精生产工艺稳定性的方法，采用以下工 艺步骤
1、取木薯粉100g，加入经过步骤8处理的上批厌氧出水250g进行配料；2、用30 % (w/w)硫酸将步骤1中得到的料液调节pH至6. 0，添加800u耐高温 α -淀粉酶，于100°C下蒸煮30分钟，使淀粉液化；3、液化结束后，将液化醪冷却降温到60°C，然后用30% (w/w)硫酸将料液的pH调 整至5. 0，然后加入12000U糖化酶进行糖化60分钟；4、将步骤3中所得料液进一步冷却至，加入活性干酵母0. 2g，进行发酵，发酵 温度^°C，发酵时间为60小时；5、将发酵完全的发酵液进行蒸馏，得到产品酒精和蒸馏废液；6、根据步骤5中得到的酒精蒸馏废液中硫酸根的浓度，添加氯化钙，使酒精蒸馏 废液中的硫酸根沉淀完全；7、将经过步骤6处理的蒸馏废液加入厌氧反应器进行沼气发酵；8、向步骤7得到的厌氧出水中添加氢氧化钙，调节厌氧出水的pH至9. 5，在绝对压 力为0. IKI^及60°C的条件下，脱氨1小时。9、步骤8得到的脱氨厌氧出水，回到步骤1。
权利要求
1. 一种提高以厌氧出水为配料水的酒精生产工艺稳定性的方法，采用以下工艺步骤a、配料将粉碎后的淀粉质原料与上一批脱除氨氮后的厌氧出水进行混合，淀粉质原 料与厌氧出水的质量比为1 1.5-5，厌氧出水不足时采用自来水补足；b、液化用酸或碱调整步骤1中得到的料液的pH在5.8-6. 5之间，添加商品液化酶然 后加热蒸煮，使淀粉液化；c、糖化液化结束后，将液化醪冷却降温到58-65°C。然后用酸调整液化液的pH值，加 入糖化酶进行糖化，糖化时间为0-60分钟；d、发酵将步骤3中所得料液进一步冷却至，接入料液体积的6-15%的已培养 好的酿酒酵母种子液，或按照0. 01-1. Og/L的添加量直接添加酿酒活性干酵母，进行发酵， 控制发酵温度在之间；e、蒸馏将发酵完全的发酵液进行蒸馏，得到酒精；f、脱除硫酸根向步骤5中得到的酒精蒸馏废液中添加0.01-0.lmol/L的钙盐，使酒精 蒸馏废液中的硫酸根沉淀；g、将步骤6中的蒸馏废液加入厌氧反应器中，进行沼气发酵；h、脱氨氮向步骤7中经过厌氧沼气发酵的得到的厌氧出水中添加碱，调节厌氧出水 的pH至8. 5-10. 5，然后进行脱氨氮；i、步骤8得到的脱氨氮厌氧出水，回到步骤1，依次循环。
2.根据权利要求1所述的一种提高原料利用率的酒精发酵方法，其特征在于所述原 料主要指木薯(干)、红薯(干)、玉米、高粱、大米、淀粉等淀粉质物料。
3.根据权利要求1所述的一种提高以厌氧出水为配料水的酒精生产工艺稳定性的方 法，其特征在于沉淀硫酸根所用的钙盐是指氢氧化钙、氧化钙、氯化钙等。用其中的一种或 几种复合使用。
4.根据权利要求1所述的一种提高以厌氧出水为配料水的酒精生产工艺稳定性的方 法，其特征在于脱氨时使用的碱是指氢氧化钙、氧化钙、氢氧化钠等。用其中一种或几种复 合使用。
5.根据权利要求1所述的一种提高以厌氧出水为配料水的酒精生产工艺稳定性的方 法，其特征在于脱氨时，在将厌氧出水的pH调节至8. 5-10. 5后，可以通过蒸煮或者真空脱 气的方法来脱除氨氮。
全文摘要
本发明涉及一种提高以厌氧出水为配料水的酒精生产工艺稳定性的方法，包含以下步骤将原料按规定料水比与脱氨后的厌氧出水进行混合，调节pH后添加液化酶加热蒸煮液化，冷却后添加糖化酶糖化，再降温后接种发酵，发酵结束后进行蒸馏，在对蒸馏得到的蒸馏废液进行厌氧处理前，需要进行硫酸根的沉淀，在蒸馏废液经过厌氧处理后，需要进行脱氨处理才能作为下一批酒精发酵的配料水。采用该方法，可以使采用厌氧出水作为配料水的工艺的运行稳定性提高，并降低了厌氧沼气发酵得到的沼气中的硫化氢含量，有利于沼气的后续使用。
文档编号C12P7/06GK102115764SQ20101057641
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者唐蕾, 张宏建, 张建华, 张成明, 毛忠贵 申请人:江南大学