[发明专利]甘蔗蔗汁酒精发酵液的预处理及废液高值产物的提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甘蔗蔗汁酒精发酵液的预处理方法，以及甘蔗蔗汁酒精发酵废液高值产物的提取方法。

背景技术

甘蔗是发展能源酒精最重要的原料之一。在甘蔗制乙醇的生产中，甘蔗蔗汁经过发酵提制乙醇后留下的废液除了含有发酵过程中留下部分酵母菌体残骸和一些可溶性营养物质外，还保留了蔗汁中原有的各种无机物、有机物和大量的有色物质等。在以往的糖蜜酒精废液处理的方法中，人们一般只留意提制乙醇后留下的废液的基本成分及特性，而忽视了这些基本成分的源头及在发酵过程和蒸馏过程变化乃至对最终废液处理的影响。例如甘蔗经压榨后所得的蔗汁含有大量的淀粉，脂肪，蛋白质，胶体，纤维及酵母等，这些物质的物化性能受温度的影响颇大。蔗汁酒精发酵液经高温蒸馏后，会发生不同程度的糊化、胶化而使后序的废液处理变得更为困难。如果对蔗汁酒精发酵液在蒸馏前进行澄清处理，将绝大部分的淀粉，脂肪，蛋白质，胶体，微纤维等得以分离，清液进行蒸馏，这样既减轻了酒精废液的后处理负担，强化酒精蒸馏过程中的传热传质效果，提高酒精的蒸馏效果；又可以回收高营养价值的淀粉、脂肪、蛋白质、酵母等物质。提高了酒精废液的整体价值，降低废液处理成本。

此外，蔗汁发酵废液中不仅富含蛋白质、淀粉，而且含有0.17%对人体有益的高抗氧化活性物，如多酚类化合物（天然色素）等。如果能从甘蔗蔗汁发酵酒精废液中把具有高价值的成分（包括色素）提取出来，这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。

目前国内外在处理糖蜜酒精废液的方法方面，主要有农灌法，浓缩处理法，厌氧—好氧法，有效微生物群技术等。从资源利用方面来看，治理过程主要用于生产酵母，复合肥，制钾盐，作鱼饲料，厌氧生产沼气等。在这些治理方法中几乎没有对色素进行回收，而酒精废液中的色素量大是该废液治理的难点及关键。由于废液中的色素具有耐汽、耐热、耐氧化、难被微生物分解，长时间放置不褪色等特点，因此酒精废液中的颜色治理是燃料酒精生产过程存在的共性技术难题。据计算每产1吨酒精约产生12吨～13吨的废液，量很大，若直接排放将严重污染环境。因此，如何提高蔗汁酒精废液的综合利用价值，消除或减轻其对环境的污染等是发展能源酒精重要的关键技术之一。巴西是发展甘蔗燃料酒精最成熟的国家，其酒精生产过程的废液主要用于农田灌溉。由于甘蔗汁制酒精废液相对于糖蜜酒精废液成分简单，浓度较低，锤度估计约2~3°BX（糖蜜酒精废液约10°BX），除了直接作为灌溉用途，其它经浓缩回收热量（热值低）或作复合肥的途径实际上是不经济的。在我国如采用农灌法也同样受到土壤条件的限制。因此寻找一种适合蔗汁酒精废液的工艺方法并立足于资源利用和清洁生产，是甘蔗燃料酒精生产的首要问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的难题，本发明提供了一种甘蔗蔗汁酒精发酵液的预处理方法以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一种特殊的预处理方法，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一种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200～400目的超细颗粒，发酵完毕后调节发酵液的pH至7.0～7.5，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7.5～8.5，固液分离，固体回收，液体进一步处理。

优选的，所述超细颗粒为石英砂、硅藻土、珍珠岩粉中的至少一种。

优选的，所述超细颗粒的添加量为100-500mg/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；