专利名称：一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法
技术领域：
本发明涉及一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法，特别是涉及一种利用 微生物培养所产生的多酶体系细胞培养液来水解处理生物燃料乙醇生产中废液并循环利 用的方法。
背景技术：
在可再生能源的生物燃料乙醇的生产过程中，平均1吨生物质原料大约可产生 3. 8吨左右的废液，废液的环保处理是生物燃料乙醇企业较大的一笔经济负担，因此，废液 的综合利用与节能减排是生物燃料乙醇企业长期而重要的环保课题。这些废液主要是生物 质发酵成熟醪蒸馏后的废液，其中每吨废液的干物质含量为3% 10%，主要成分为蛋白 质、含氮物，还含有果胶质、纤维素、木质素、低聚糖、寡糖、脂肪、丰富的B族维生素及生长 因子、有机酸、灰分等，采用生物酶来处理废液并循环利用是环保的最佳出路，但商品酶的 昂贵限制了其方案的实施，所以亟待解决商品酶的昂贵而又能产生实施生物酶来处理废液 并循环利用的方法。发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的生产生物燃料乙醇产生的废液未 循环综合利用的缺陷，提供一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法，该方法将生产 生物燃料乙醇产生的废液收集在水解处理罐内，加入微生物所产生的多酶体系细胞培养液 对废液进行水解处理，反应后得到的综合产物经过固液分离，固体作有机肥料进行再利用， 其液体一部分用于微生物细胞培养工序作为氮源和水源，一部分返回发酵工序，达到了废 液的综合利用与节能减排的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种水解处理生物燃料乙醇生产中 废液的方法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括原料预处理、微生物细 胞培养、糖化、发酵、蒸馏和脱水，本方法利用微生物培养所产生的多酶体系细胞培养液来 水解处理生物燃料乙醇生产中的废液并循环利用，在制造生物燃料乙醇中平均消耗1吨生 物质原材料可产生3. 5 4吨废液，这些废液主要为生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液，其中 每吨废液的干物质含量为3% 10%，主要成分为蛋白质、含氮物，还含有果胶质、纤维素、 木质素、低聚糖、寡糖、脂肪、丰富的B族维生素及生长因子、有机酸、灰分等，所述方法将废 液收集在水解处理罐内，加入微生物所产生的多酶体系细胞培养液对废液进行水解处理， 反应后得到的综合产物经过固液分离，固体作有机肥料进行再利用，其液体一部分用于微 生物细胞培养工序作为氮源和水源，一部分返回发酵工序，具体方法
(1)、产生多酶体系细胞培养液的微生物菌类是真菌、细菌、放线菌、酵母菌中一种 以上的菌类；
O)、产生多酶体系细胞培养液的酶系有蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、木聚糖酶、葡 聚糖酶、果胶酶、异淀粉酶、糖化酶、溶菌酶中一种以上的酶系；
(3)、产生多酶体系细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源 3 40份、氮源1 10份、营养盐1 5份、生长素1 5份、水40 94份；
(4)、产生多酶体系细胞培养液的工艺步骤如下
①、将产生多酶体系细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到专用培养器内， 多酶体系细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的30 90%投料；
②、空气经空压机和净化系统输入多酶体系细胞培养液专用培养器内，纯净空气 通风量为0. 1 1. 4L/L · min ；
③、将微生物菌种经扩培后的多酶体系细胞菌种液接种到专用培养器内，接种量 为5 30% ；
④、多酶体系细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度为20 390C ；PH值3. 0 8. 5 ；培养时间为40 150小时；DE值达0. 1 50%即可终止培养；
⑤、将终止培养后的多酶体系细胞培养液与需处理的废液按体积比0.0001 0.1 1加到废液水解工序的处理容器内对需水解处理的废液进行处理，采用如下水解处 理条件温度为30 60°C ；PH值为3 7 ；使水解液DE值达0. 62 0. 68% ；
(5)、原料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中；
(6)、生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液移入废液水解工序的处理容器中处理；
(7)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入微生物细胞培养工 序作培养基再利用；
(8)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入发酵工序的发酵罐 中再利用；
(9)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，固体部分经过干燥粉碎调配后作 为有机肥再利用；
(10)、多酶体系细胞培养液使用的培养容器可以是单个容器，也可以是并联多个 容器。
在上述技术方案中，所述碳源是淀粉质物料、纤维素质物料、糖质物料中一种以上 的物料。
所述氮源是含无机氮、铵盐、硝酸盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮、脲素、 胺、酰胺、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白质、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏中一种以上的物料。
所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙、锌、钴、锰中一种以上离子的混合盐液。
所述生长素是含氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素、玉米菜、生物代谢剂中一种以上的物料。
所述生物质原材料是指淀粉质物料、纤维素质物料、糖质物料中一种以上的物料。
本发明的有益效果是将微生物产生多酶体系细胞培养液的过程置入生物燃料乙 醇生产体系内，使制造生物燃料乙醇的废液被立即水解处理、循环再利用来创造经济效益； 多酶体系细胞生物转化过程使废液可被再利用，提高了原材料利用率，提高了水的利用率、 减少了废液的排放，使污水处理成本大幅度降低，能源利用率也得到提高，促进了生物燃料 乙醇的生产节能减排，进入了良性生态循环，创造了更好的经济效益。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。5
图1是本发明的实施例1、实施例2、实施例3的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1，参见图1，本实施例所述的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方 法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括原料预处理、微生物细胞培养、 糖化、发酵、蒸馏和脱水，本实施例利用微生物培养所产生的多酶体系细胞培养液来水解处 理生物燃料乙醇生产中的废液并循环利用，在制造生物燃料乙醇中平均消耗1吨生物质原 材料可产生3. 5 4吨废液，这些废液主要为生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液，其中每吨 废液的干物质含量为3% 10%，主要成分为蛋白质、含氮物，还含有果胶质、纤维素、木质 素、低聚糖、寡糖、脂肪、丰富的B族维生素及生长因子、有机酸、灰分等，所述方法将废液收 集在水解处理罐内，加入微生物所产生的多酶体系细胞培养液对废液进行水解处理，反应 后得到的综合产物经过固液分离，固体作有机肥料进行再利用，其液体一部分用于微生物 细胞培养工序作为氮源和水源，一部分返回发酵工序，具体方法
(1)、产生多酶体系细胞培养液的微生物菌类是真菌；
O)、产生多酶体系细胞培养液的酶系有蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、糖化酶、溶菌 酶中一种以上的酶系；
(3)、产生多酶体系细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源 21份、氮源5份、营养盐3份、生长素3份、水67份；
(4)、产生多酶体系细胞培养液的工艺步骤如下
①、将产生多酶体系细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到专用培养器内， 多酶体系细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的60%投料；
②、空气经空压机和净化系统输入多酶体系细胞培养液专用培养器内，纯净空气 通风量为0. 7L/L · min ；
③、将微生物菌种经扩培后的多酶体系细胞菌种液接种到专用培养器内，接种量 为 18% ；
④、多酶体系细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度为30 320C ；PH值5. 5 7 ；培养时间为95 105小时；DE值达23 即可终止培养；
⑤、将终止培养后的多酶体系细胞培养液与需处理的废液按体积比0.04 00.06 1加到废液水解工序的处理容器内对需水解处理的废液进行处理，采用如下水解 处理条件温度为42 48°C ；PH值为4. 5 5. 5 ；使水解液DE值达0. 65 0. 66% ；
(5)、原料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中；
(6)、生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液移入废液水解工序的处理容器中处理；
(7)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入微生物细胞培养工 序作培养基再利用；
(8)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入发酵工序的发酵罐 中再利用；
(9)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，固体部分经过干燥粉碎调配后作 为有机肥再利用；
(10)、多酶体系细胞培养液使用的培养容器可以是单个容器，也可以是并联多个容器。
在上述技术方案中，所述碳源是淀粉质物料。
所述氮源是含无机氮、铵盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮的物料。
所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙离子的混合盐液。
所述生长素是含玉米浆、生物代谢剂的物料。
所述生物质原材料是指淀粉质物料。
实施例2，参见图1，本实施例所述的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方 法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括原料预处理、微生物细胞培养、 糖化、发酵、蒸馏和脱水，本实施例利用微生物培养所产生的多酶体系细胞培养液来水解处 理生物燃料乙醇生产中的废液并循环利用，在制造生物燃料乙醇中平均消耗1吨生物质原 材料可产生3. 5 4吨废液，这些废液主要为生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液，其中每吨 废液的干物质含量为3% 10%，主要成分为蛋白质、含氮物，还含有果胶质、纤维素、木质 素、低聚糖、寡糖、脂肪、丰富的B族维生素及生长因子、有机酸、灰分等，所述方法将废液收 集在水解处理罐内，加入微生物所产生的多酶体系细胞培养液对废液进行水解处理，反应 后得到的综合产物经过固液分离，固体作有机肥料进行再利用，其液体一部分用于微生物 细胞培养工序作为氮源和水源，一部分返回发酵工序，具体方法
(1)、产生多酶体系细胞培养液的微生物菌类是细菌；
O)、产生多酶体系细胞培养液的酶系有蛋白酶、葡聚糖酶、果胶酶、异淀粉酶、溶 菌酶中一种以上的酶系；
(3)、产生多酶体系细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源 40份、氮源10份、营养盐5份、生长素5份、水94份；
(4)、产生多酶体系细胞培养液的工艺步骤如下
①、将产生多酶体系细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到专用培养器内， 多酶体系细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的90%投料；
②、空气经空压机和净化系统输入多酶体系细胞培养液专用培养器内，纯净空气 通风量为1. 4L/L · min ；
③、将微生物菌种经扩培后的多酶体系细胞菌种液接种到专用培养器内，接种量 为 30% ；
④、多酶体系细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度为37 390C ；PH值7 8. 5 ；培养时间为130 150小时；DE值达45 50%即可终止培养；
⑤、将终止培养后的多酶体系细胞培养液与需处理的废液按体积比0.08 0.1 1加到废液水解工序的处理容器内对需水解处理的废液进行处理，采用如下水解处 理条件温度为55 60°C ；PH值为6 7 ；使水解液DE值达0. 65 0. 68% ；
(5)、原料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中；
(6)、生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液移入废液水解工序的处理容器中处理；
(7)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入微生物细胞培养工 序作培养基再利用；
(8)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入发酵工序的发酵罐 中再利用；
(9)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，固体部分经过干燥粉碎调配后作 为有机肥再利用；
(10)、多酶体系细胞培养液使用的培养容器可以是单个容器，也可以是并联多个 容器。
在上述技术方案中，所述碳源是淀粉质物料或纤维素质物料。
所述氮源是含无机氮、铵盐、硝酸盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮、脲素、 胺、酰胺、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白质、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏中一种以上的物料。
所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙、锌、钴、锰中一种以上离子的混合盐液。
所述生长素是含氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素、玉米浆中一种以上的物料。
所述生物质原材料是指淀粉质物料或纤维素质物料。
实施例3，参见图1，本实施例所述的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方 法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括原料预处理、微生物细胞培养、 糖化、发酵、蒸馏和脱水，本实施例利用微生物培养所产生的多酶体系细胞培养液来水解处 理生物燃料乙醇生产中的废液并循环利用，在制造生物燃料乙醇中平均消耗1吨生物质原 材料可产生3. 5 4吨废液，这些废液主要为生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液，其中每吨 废液的干物质含量为3% 10%，主要成分为蛋白质、含氮物，还含有果胶质、纤维素、木质 素、低聚糖、寡糖、脂肪、丰富的B族维生素及生长因子、有机酸、灰分等，所述方法将废液收 集在水解处理罐内，加入微生物所产生的多酶体系细胞培养液对废液进行水解处理，反应 后得到的综合产物经过固液分离，固体作有机肥料进行再利用，其液体一部分用于微生物 细胞培养工序作为氮源和水源，一部分返回发酵工序，具体方法
(1)、产生多酶体系细胞培养液的微生物菌类是放线菌；
O)、产生多酶体系细胞培养液的酶系有脂肪酶、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、 溶菌酶中一种以上的酶系；
(3)、产生多酶体系细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源3 份、氮源1份、营养盐1份、生长素1份、水40份；
(4)、产生多酶体系细胞培养液的工艺步骤如下
①、将产生多酶体系细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到专用培养器内， 多酶体系细胞培养液专用培养器的投料定容为；按培养器容积的30%投料；
②、空气经空压机和净化系统输入多酶体系细胞培养液专用培养器内，纯净空气 通风量为0. 1L/L · min ；
③、将微生物菌种经扩培后的多酶体系细胞菌种液接种到专用培养器内，接种量 为5% ；
④、多酶体系细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度为20 250C ；PH值3. 0 4. 5 ；培养时间为40 70小时；DE值达0. 1 2%即可终止培养；
⑤、将终止培养后的多酶体系细胞培养液与需处理的废液按体积比0.0001 0.01 1加到废液水解工序的处理容器内对需水解处理的废液进行处理，采用如下水解处 理条件温度为30 35°C ；PH值为3 4. 5 ；使水解液DE值达0. 62 0. 64% ；
(5)、原料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中；
(6)、生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液移入废液水解工序的处理容器中处理；
(7)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入微生物细胞培养工序作培养基再利用；
(8)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入发酵工序的发酵罐 中再利用；
(9)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，固体部分经过干燥粉碎调配后作 为有机肥再利用；
(10)、多酶体系细胞培养液使用的培养容器可以是单个容器，也可以是并联多个 容器。
在上述技术方案中，所述碳源是淀粉质物料或纤维素质物料。
所述氮源是含无机氮、铵盐、硝酸盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮、脲素、 胺、酰胺、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白质、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏中一种以上的物料。
所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙、锌、钴、锰中一种以上离子的混合盐液。
所述生长素是含氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素、玉米浆、中一种以上的物料。
所述生物质原材料是指淀粉质物料或纤维素质物料。
以上所述仅是本发明的三个优选实施例，并非用来限制本发明，凡其类似的实施 例与近似的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法，都应涵盖于本发明专利的保护 范围。
权利要求
1.一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法，利用生物质原材料制造生物燃料乙 醇，其生产工序包括原料预处理、微生物细胞培养、糖化、发酵、蒸馏和脱水，其特征是利用 微生物培养所产生的多酶体系细胞培养液来水解处理生物燃料乙醇生产中的废液并循环 利用，在制造生物燃料乙醇中平均消耗1吨生物质原材料可产生3. 5 4吨废液，这些废液 主要为生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液，其中每吨废液的干物质含量为3% 10%，主要 成分为蛋白质、含氮物，还含有果胶质、纤维素、木质素、低聚糖、寡糖、脂肪、丰富的B族维 生素及生长因子、有机酸、灰分，所述方法将废液收集在水解处理罐内，加入微生物所产生 的多酶体系细胞培养液对废液进行水解处理，反应后得到的综合产物经过固液分离，固体 作有机肥料进行再利用，其液体一部分用于微生物细胞培养工序作为氮源和水源，一部分 返回发酵工序，具体方法(1)、产生多酶体系细胞培养液的微生物菌类是真菌、细菌、放线菌、酵母菌中一种以上 的菌类；O)、产生多酶体系细胞培养液的酶系有蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖 酶、果胶酶、异淀粉酶、糖化酶、溶菌酶中一种以上的酶系；(3)、产生多酶体系细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源3 40 份、氮源1 10份、营养盐1 5份、生长素1 5份、水40 94份；(4)、产生多酶体系细胞培养液的工艺步骤如下①、将产生多酶体系细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到专用培养器内，多酶 体系细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的30 90%投料；②、空气经空压机和净化系统输入多酶体系细胞培养液专用培养器内，纯净空气通风 量为 0. 1 1. 4L/L · min ；③、将微生物菌种经扩培后的多酶体系细胞菌种液接种到专用培养器内，接种量为 5 30% ；④、多酶体系细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度为20 39°C； PH值3. 0 8. 5 ；培养时间为40 150小时；DE值达0. 1 50%即可终止培养；⑤、将终止培养后的多酶体系细胞培养液与需处理的废液按体积比0.0001 0.1 1 加到废液水解工序的处理容器内对需水解处理的废液进行处理，采用如下水解处理条件 温度为30 60°C ；PH值为3 7 ；使水解液DE值达0. 62 0. 68% ；(5)、原料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中；(6)、生物质发酵成熟醪蒸馏后的废液移入废液水解工序的处理容器中处理；(7)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入微生物细胞培养工序作 培养基再利用；(8)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，液体部分移入发酵工序的发酵罐中再 利用；(9)、废液水解处理后的综合物质经固液分离后，固体部分经过干燥粉碎调配后作为有 机肥再利用；(10)、多酶体系细胞培养液使用的培养容器可以是单个容器，也可以是并联多个容器。
2.根据权利要求1所述的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法。其特征是 所述碳源是淀粉质物料、纤维素质物料、糖质物料中一种以上的物料。
3.根据权利要求1所述的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法。其特征是； 所述氮源是含无机氮、铵盐、硝酸盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮、脲素、胺、酰胺、 嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白质、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏中一种以上的物料。
4.根据权利要求1所述的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法。其特征是: 所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙、锌、钴、锰中一种以上离子的混合盐液。
5.根据权利要求1所述的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法。其特征是: 所述生长素是含氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素、玉米浆、生物代谢剂中一种以上的物料。
6.根据权利要求1所述的一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法。其特征是: 所述生物质原材料是指淀粉质物料、纤维素质物料、糖质物料中一种以上的物料。
全文摘要
一种水解处理生物燃料乙醇生产中废液的方法(1)产生多酶体系细胞培养液的微生物菌类是真菌、细菌、酵母菌或放线菌；(2)产生多酶体系细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源3～40份、氮源1～10份、营养盐1～5份、生长素1～5份、水40～94份；(3)产生多酶体系细胞培养液的定容30～90％；通风量0.1～1.4L/L·min；接种量5～30％；温度20～39℃；pH值3.0～8.5；时间40～150小时；DE值达0.1～50％即可终止培养；将多酶体系细胞培养液与废液按体积比0.0001～0.1∶1加到废液水解工序的处理容器内进行处理。本发明用于水解处理生物燃料乙醇生产中的废液。
文档编号C02F3/34GK102030417SQ20101052747
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者黄虹寓 申请人:黄虹寓