本发明涉及甘蔗汁酒精发酵液的预处理及废液高值产物的提取方法，主要涉及酒精发酵废液处理领域。
背景技术：
甘蔗，甘蔗属，多年生高大实心草本。根状茎粗壮发达。秆高3-5（-6）米。中国台湾、福建、广东、海南、广西、四川、云南等南方热带地区广泛种植。甘蔗适合栽种于土壤肥沃、阳光充足、冬夏温差大的地方。甘蔗是温带和热带农作物，是制造蔗糖的原料，且可提炼乙醇作为能源替代品。全世界有一百多个国家出产甘蔗，最大的甘蔗生产国是巴西、印度和中国。甘蔗中含有丰富的糖分、水分，还含有对人体新陈代谢非常有益的各种维生素、脂肪、蛋白质、有机酸、钙、铁等物质，主要用于制糖，表皮一般为紫色和绿色两种常见颜色，也有红色和褐色，但比较少见。
能源甘蔗生产乙醇成本低、效益好，但甘蔗能源酒精生产中存在的高浓度有机废水污染问题是酒精废液治理过程中存在的共性技术难题。本文研究了超细微粒对发酵产酒率及澄清预处理工艺对蔗汁酒精废液治理的效果，并且比较了不同碱性物对沉降速度、COD去除率、清度的影响，探讨了甘蔗蔗汁酒精发酵液的预处理及废液治理工艺。该工艺不仅可以提高酒精发酵效率和澄清效果，降低酒精废液后处理的难度，而且还可回收大量高附加值产物，在提高甘蔗能源酒精的整体经济效益及保护环境方面都具有积极的意义。
但是经济的快速发展使国民经济对能源的需求越来越大，为保证经济可持续快速发展，实现能源供应多元化、保证能源供应已成为当务之急。与其它能源作物相比，能源甘蔗生产乙醇成本低、效益好，但甘蔗能源酒精的生产中存在高浓度有机废水的污染问题，目前还没有很好的治理方法。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的难题，本发明提供了发酵产物营养成分高的甘蔗汁酒精发酵液的预处理及废液高值产物的提取方法。
本发明方法根据甘蔗蔗汁的成分特点在甘蔗酒精发酵过程中采用特殊的预处理方法，既回收高营养价值的淀粉、脂肪、蛋白质、酵母等物质，又为后工序提取天然色素提供了低杂质的物料。
本发明方法根据蔗汁酒精废液的成分特点采用抗污染能力强的离子交换纤维作为粗脱色﹑用吸附树脂进行精脱色的回收色素工艺，既回收了高价值的天然色素，又使废液的色值达到排放标准，达到了资源充分利用和清洁生产的目的。
为达到上述技术效果，本发明所采用的技术方案如下：
甘蔗蔗汁酒精发酵液的预处理方法，包括如下步骤：
（1）在蔗汁酒精发酵时，加入10-300目的超细颗粒，发酵完毕后调节发酵液的pH至6.5-7.5，固液分离，固体回收，液体用于提取酒精；
（2）调节提取酒精后的酒精废液的pH至7.0-8.0，固液分离，固体回收，液体进一步处理。
优选的，所述超细颗粒为纯白石英砂、碳化硅、矾土中的至少一种。
优选的，所述超细颗粒的添加量为80-600mg/L蔗汁。
甘蔗蔗汁酒精发酵废液高值产物的提取方法，包括将上述甘蔗蔗汁酒精发酵液预处理方法中步骤（2）固液分离得到的液体进行脱色，提取色素。
上述甘蔗蔗汁酒精发酵废液高值产物的提取方法，包括如下步骤：
（1）将上述甘蔗蔗汁酒精发酵液预处理方法中步骤（2）固液分离得到的液体通过离子交换纤维柱进行粗脱色；
（2）将步骤（1）脱色后的溶液再过吸附树脂柱进行精脱色；
（3）用再生液对步骤（1）的离子交换纤维柱进行洗脱，收集再生液；
（4）用洗脱液对步骤（2）的吸附树脂柱进行洗脱，收集洗脱液；
（5）将步骤（3）、（4）收集到的再生液和洗脱液分别进行浓缩得到色素。
优选的，所述离子交换纤维柱为聚乙烯醇基强碱性阴离子交换纤维。
优选的，所述吸附树脂柱为d101大孔吸附树脂。
优选的，所述再生液为2.5%-15%质量分数的NaCl溶液，pH值为7.0-14.0。
优选的，所述洗脱液为20%-100%体积分数的乙醇。
本发明具有以下有益效果：
1）本发明方法，在发酵过程中加入了多孔性的超细粉体，既充分发挥了多孔超细粒子分散性强、比表面积大，使大量酵母菌体附着，提高酒精发酵效率的作用，同时又发挥了超细粉体粒子在发酵液澄清沉淀过程中作为沉淀物晶核的作用，加速絮凝物的沉降速度，提高了澄清的效果。
2)本发明方法根据蔗汁酒精发酵液中非酒份物质的物理化学性质，在蒸酒前对蔗汁发酵成熟液进行澄清预处理，其最大的好处是：①避免蒸馏设备积垢，改善蒸酒的传热传质效果，提高蒸馏设备的酒精蒸馏效率；②避免蛋白质，淀粉，脂肪等在蒸馏过程中变性导致增加后工序酒精废液处理的负荷。
3)本发明方法根据蔗汁酒精废液的成分特点采用抗污染能力强的离子交换纤维作为粗脱色，用吸附树脂进行精脱色来回收具有不同抗氧化活性特性的色素物，经处理后的酒精废液呈无色，可作为甘蔗压榨抽提蔗糖分的渗透水或进一步简单的生化处理后进行排放。本处理方法既有利于降低酒精废液后处理的难度，又回收了大量高附加值产物，这对于提高甘蔗能源酒精的整体经济效益，具有积极的意义。
具体实施方式
实施例1
取甘蔗蔗汁500ml，加入300目碳化硅，添加量为50mg，按酒精发酵操作规程进行消毒、接种、摇瓶等操作，发酵50小时后结束发酵。向发酵液加入10%的氢氧化钠溶液调pH值至7.5，搅拌充分，静置，固液分离，得到沉淀物和清发酵液。回收沉淀物Ⅰ（干重为0.023%），清发酵液用于蒸馏酒精，得到酒精（酒度数为6.64）和酒精废液（COD值为1.56×104mg/L）。
取上述酒精废液，用10%氢氧化钠溶液调节pH值至8.0，搅拌充分，静置，固液分离，得到沉淀物（干重为0.008%）和酒精废液清液（COD值为0.56×104mg/L）。回收沉淀物Ⅱ。酒精废液清液进一步脱色，并回收色素。
实施例2
取甘蔗蔗汁500ml，加入180目高纯度纯白石英砂，添加量为200mg，按酒精发酵操作规程进行消毒、接种、摇瓶等操作，发酵50小时后结束发酵。向发酵液加入10%的氢氧化钠溶液调pH值至7.3，搅拌充分，静置，固液分离，得到沉淀物和清发酵液。回收沉淀物Ⅰ（干重为0.026%），清发酵液用于蒸馏酒精，得到酒精（酒度数为6.76）和酒精废液（COD值为1.78×104mg/L）。
取上述酒精废液，用10%的氢氧化钠溶液调节pH值至7.9，搅拌充分，静置，固液分离，得到沉淀物（干重为0.009%）和酒精废液清液（COD值为0.59×104mg/L）。回收沉淀物Ⅱ，酒精废液清液进一步脱色，并回收色素。
实施例3
取甘蔗蔗汁500ml，加入170目矾土，添加量为200mg，按酒精发酵操作规程进行消毒、接种、摇瓶等操作，发酵50小时后结束发酵。向发酵液加入10%的氢氧化钠溶液调pH值至6.9，搅拌充分，静置，固液分离，得到沉淀物和清发酵液。回收沉淀物Ⅰ（干重为0.031%），清发酵液用于蒸馏酒精，得到酒精（酒度数为6.80）和酒精废液（COD值为1.63×104mg/L）。
取上述酒精废液，用10Be的石灰乳液调节pH值至8.0，搅拌充分，静置，固液分离，得到沉淀物（干重为0.012%）和酒精废液清液（COD值为0.61×104mg/L）。回收沉淀物Ⅱ，酒精废液清液进一步脱色，并回收色素。
实施例4
取甘蔗蔗汁500ml，加入200目矾土100mg，300目高纯度纯白石英砂100mg，280目碳化硅50mg按酒精发酵操作规程进行消毒、接种、摇瓶等操作，发酵50小时后结束发酵。向发酵液加入10%的氢氧化钠溶液调pH值至7.5，搅拌充分，静置，固液分离，得到沉淀物和清发酵液。回收沉淀物Ⅰ（干重为0.031%），清发酵液用于蒸馏酒精，得到酒精（酒度数为6.75）和酒精废液（COD值为1.74×104mg/L）。矾土较白石英砂和碳化硅具有类似的作用效果以外，还具有提高发酵产物中营养成分含量的效果。
取上述酒精废液，用10Be的石灰乳液调节pH值至8.0，搅拌充分，静置，固液分离，得到沉淀物（干重为0.011%）和酒精废液清液（COD值为0.62×104mg/L）。回收沉淀物Ⅱ，酒精废液清液进一步脱色，并回收色素。
以上各实施例中的沉淀物干重均为除去超细颗粒重量后的沉淀物干重占沉淀物和清发酵液总质量的百分比。
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。