[发明专利]一种固态法酒精发酵生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态法酒精发酵生产方法，属于生物质液体燃料加工技术领域。

背景技术

由于石化资源的不可再生性，以及出于环境保护的考虑，世界各国都致力于可再生能源的开发，以替代目前的石化资源。在众多可再生能源中，燃料乙醇是一个比较实际的选择。

出于粮食安全的考虑，各国都在积极推进非粮燃料乙醇的生产。在众多候选原料中，糖质原料（如甜高粱、甘蔗、甜菜等）是一个具潜力的选择。利用糖质原料，如甜高粱茎秆和甘蔗，生产燃料乙醇主要有固态发酵和液态发酵两种工艺路线。液态发酵法须对糖质原料，如甜高粱茎秆和甘蔗，进行榨汁，然后利用汁液进行发酵。该工艺的主要缺点是，压榨能耗高昂、糖收率低、生产大量污水（主要是蒸馏废水）、污水处理成本高昂等，使得该工艺的生产成本较高。采用固态发酵工艺可以显著降低压榨能耗、避免榨汁过程中的糖损失、大幅削减废水生成量，进而显著降低糖质原料燃料乙醇的生产成本。目前固态发酵常采用我国传统的白酒酿造工艺，发酵周期延长，生产成本高，限制了其在糖质原料燃料乙醇行业的工业化应用。为了使该工艺能够在工业规模运转，本实验室李十中教授从设备及工艺角度（中国专利申请号：200710080388.0）对传统的固态发酵工艺进行了改进，实现了其在糖质原料燃料乙醇行业的工业化运行。该工艺中，蒸馏废水生成量比液态发酵法下降50%～70%，但依然存在大量的蒸馏废水。这些蒸馏废水仍需要经过厌氧-好氧-深度处理的工艺来进行处理，处理成本较高，而且很难彻底治理。

发明内容

为解决固态酒精发酵废水处理成本较高的问题，本发明提供了一种固态法酒精发酵生产方法，技术方案如下：

（1）物料水分控制：降低或维持糖质物料中的水分含量；

（2）粉碎：对步骤（1）中的糖质物料进行粉碎；

（3）水分调节：根据酒精发酵的需要，利用步骤（5）产生的厌氧废水对粉碎后的物料进行水分调节；

（4）酒精发酵：将培养好的酵母种子液与步骤（3）得到的物料进行混合并进行酒精发酵；

（5）厌氧废水的获得和使用：酒精发酵结束后，经蒸馏得到酒精和酒糟，对酒糟进行固液分离获得水分含量较低的酒糟和蒸馏废液，将蒸馏废液进行沼气发酵产生沼气和厌氧废水，厌氧废水返回步骤（3）对粉碎后的物料进行水分调节。

所述糖质原料可以是甜高粱、甘蔗、甜菜或菊芋中任一一种或多种的混合物。

步骤（3）物料中的水分控制在20%～70%。

步骤（3）中可以将厌氧废水与新鲜水混合后用于粉碎后的物料的水分调节。

步骤（3）首次发酵时未产生厌氧废水，以新鲜水代替厌氧废水，待产生厌氧废水后，用厌氧废水进行水分调节。

厌氧废水在原料水分控制后至酒精发酵前进行添加。

步骤（4）接种酵母种子液后，物料的含水率在60%～85%之间。

酒精发酵采用固态发酵，发酵温度范围为28～40℃，发酵时间为16～30小时。

蒸馏结束后，经固液分离得到的酒糟的含水量在50%～75%之间。所述酵母优选酿酒酵母。

本发明具有以下优点：

1、采用厌氧废水作为发酵底物的水分调节剂，可以减少物料水分调节时新鲜水的用量。

2、将厌氧废水作为部分或回用的水分调节剂，避免了对这部分厌氧废水的进一步处理，降低了废水处理成本，大副削减或避免了废水的生成。

附图说明

图1为本发明工艺流程图

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明,但不以任何方式限制本发明。下面将结合附图中的实施例对本发明作进一步描述（注：以下实施例的百分数如无特殊说明均为重量百分数）：

实施例1

一种固态法酒精发酵生产方法，具体步骤如下：

（1）物料水分控制：取16t甜高粱茎秆，通过自然风干，控制其水分为20%；

（2）粉碎：对（1）中的含水率为20%的甜高粱茎秆进行粉碎；

（3）水分调节：向（2）中得到粉碎物料中加入厌氧废水10吨，调节粉碎物料的水分至70%；

（4）酒精发酵：按15%（v/m）的比例将培养好的酵母种子液与（3）中得到的物料进行混合并进行酒精发酵；发酵料的水分含量为74%，发酵温度为30℃，发酵时间16小时；