專利名稱:一種糖蜜綜合利用的制備方法
技術領域:
本發明涉及一種糖蜜綜合利用的制備方法,尤其涉及一種提高糖蜜發酵酒精廢液的菌體蛋白含量,在農業上增強使用價值的糖蜜綜合利用的制備方法。
背景技術:
中國是食糖第四大生產國(位于巴西、印度、歐盟之后)。我國現有糖廠約600家, 日加工能力70幾萬噸,其中甘蔗糖廠444家,日加工甘蔗能力65萬噸;廣西、廣東、云南、 新疆四省區產糖量占全國產糖總量的80%以上,是我國主要的產糖省區。甘蔗糖蜜是蔗糖生產的副產物,為黑褐色,主要含大量可發酵糖,約有24%_36%的蔗糖,其他糖約12%-24%,還含有少量粗蛋白質、大量礦物質例如鉀、氯、鈉、鎂,泛酸含量較高。在以上產甘蔗區已經成為酒精生產的主要原料。我國甘蔗糖蜜酒精發酵的醪液酒精含量仍然較低,一般為7-10%(V/V)左右。導致原因有三方面一是,發酵設備;二是,酵母特性;三是,底物對酵母的抑制作用。因此,近年研究多是圍繞提高生產強度而展開的,主要是改善傳統間歇發酵生產強度的用途采用自絮凝酵母等方式大幅度提高菌體濃度,實現高密度細胞發酵,比如中國專利200710049822. 9 “一種以糖蜜為原料制備燃料酒精的發酵方法以及發酵系統”,通過提高酵母絮凝性以及發酵過程中不斷補充凝酵母可以在一定程度上提高酒精發酵率,但其缺點是同一發酵酵母,底物到了一定濃度后,對其的抑制作用一直存在,即使加入新的發酵酵母,發酵能力也很有限。在國內,考慮徹底發酵原料中各種糖份的研究報道很少。中國專利99121907. 4 “利用廢糖蜜為原料高效發酵生產酒精的工藝方法”,優點考慮到底物抑制發酵,選用不用酵母,分段發酵法,可在一定程度上提高發酵,但選用酵母均是以葡萄糖等還原糖為碳源,不能充分利用甘蔗糖蜜中的其他糖分。近年來,由于制糖技術提高,糖蜜中可發酵性糖減少,非發酵性糖增加,灰分和膠體物質增加,過去適合的一些發酵方法和酵母菌,已不再適合現有原料的高效發酵。同時, 糖蜜發酵生產酒精副產物,污染環境嚴重,生產每容積酒精會產生12-14倍容積,含COD 8-12X 104mg/L,BOD 54-6X 104mg/L的蒸餾廢液。目前我國尚無統一標準的處理方式。
發明內容
本發明為了要克服現有技術的缺陷,通過不同酵母菌特性,特別是能發酵非發酵性糖的酵母,充分利用糖蜜中各種類型糖分提高甘蔗糖蜜酒精生產發酵率,不僅可以提高設備的生產效率和勞動生產率,而且降低能耗。同時能夠提高糖蜜發酵酒精廢液的菌體蛋白含量,增強其在農業上的使用價值。因此,本發明提供種糖蜜綜合利用的制備方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種糖蜜綜合利用的制備方法,該制備方法包括以下步驟
(1)制備培養基,制備糖蜜培養液A罐、B罐和C罐,同期也制備酵母發酵接種物;
(2)進行發酵,發酵分為三個階段,分別為
第一階段把釀酒酵母菌接種到20° -35°白利度(Bx)的糖蜜培養液A罐,在300C -35。。和ρΗ4· 5-5. 5的條件下發酵,接種量5%_10%,當殘糖量低于15。-20。白利度 (Bx)時,酒精濃度達到8%-10%,進入第二階段發酵階段;
第二階段將第一階段反應液引入糖蜜培養液B罐,接種裂殖酵母和米曲霉,接種量分別為4%-8%和O. 1%-0· 5%,在30°C -35。。和pH為3. 0-5. O的條件下發酵,當殘糖量低于 8。-15°白利度(Bx)時,酒精濃度達到10%-13%,進入第三發酵階段。第三階段將第二階段反應液引入糖蜜培養液C罐,接種樹干畢赤酵母菌、釀酒酵母以及粘紅酵母菌,接種量分別為2%-4%、1%-2%以及O. 05%-0. 1%,在35°C -38°C和pH值為
5.0-6. O的條件下發酵,最終得到酒精廢液和濃度能達到14%-18%的酒精,并得到含菌體豐富的酒精廢液;
(3)糖蜜經過發酵后,酒精被收集,余下酒精廢液的不可分解的大分子有機物質用水清洗出來后,通過化學活化的方式,分解呈可溶解的活性小分子,然后再通過螯合混配,制成各種不同配方的有機水溶肥料。進一步地前述培養基的制備為將蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、葡萄糖20g/L、若制備固體培養基則添加20g/L瓊脂粉,調節pH 3-5. 5,在121°C滅菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培養基(YB)培養基)。另外,需要滿足釀酒酵母菌在pH 5. O、裂殖酵母菌在pH
4.O、樹干畢赤酵母菌在pH 5. O條件下進行反應。前述米曲霉培養基制備馬鈴薯200g/L、葡萄糖20g/L、若為固體培養基則添加 15g/L的瓊脂粉,在自然PH值條件下121°C滅菌20min,制成馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基(PDA
培養基)。進一步地,糖蜜培養液A罐、B罐、C罐的制備分別為
——糖蜜培養液A罐的制備為將糖蜜稀釋到20° -35°白利度(Bx),添加O. 2%-0. 4% 尿素(W/W)和O. 02%-0. 04%磷酸(W/W),用濃硫酸調節pH值到4. 5-5. 5,添加質量百分比為 O. 5%-1%的海藻多糖;
——糖蜜培養液B罐的制備為將糖蜜稀釋到20°白利度(Bx),添加O. 2%-0. 4%尿素(W/W)和O. 02%-0. 04%磷酸(W/W),用濃硫酸調節pH值到3. 0-5. O,添加質量百分比為 1%-2%的海藻多糖;
——糖蜜培養液C罐的制備為將糖蜜稀釋到20°白利度(Bx),添加O. 2%-0.4%尿素 (W/W)、0. 02%-0· 04% 磷酸(W/W)、0. 015%- O. O 3% 氯化鈣(W/W),O. 015%- O. O 3% MgS04(ff/ W),用濃硫酸調節pH值到5. 0-6. 0,添加質量百分比為1%-2%的海藻多糖。進一步地前述的酵母發酵接種物制備為斜面培養基中恒溫25°C -35°C培養30 h 50 h,將菌種接入裝有50 mL酵母活化培養基的250 mL三角瓶內,恒溫 250C-35 °C,搖床轉速150-180 r/ min,活化培養48 h,酵母培養液離心(3000-4000 r/ min, 10-15 min),取酵母沉淀,作為發酵接種物;米曲霉接種物制備方法與酵母發酵接種物制備方法一致。另外,需要滿足釀酒酵母菌、裂殖酵母菌、樹干畢赤酵母菌都在恒溫30°C 條件下進行反應。進一步地前述的酒精廢液活化制備有機水溶肥料的方法為
(O把酒精廢液的水分含量控制在30%-60%之間,PH :4. 0-6.0,有機質含量300g/ L 500g/L ;
(2)常溫下,在酒精廢液內先緩慢注入一種氧化性較弱的非金屬氧化劑充分混合活化10-20min,使原料混合均勻,緩慢反應;
(3)再繼續緩慢注入另一種氧化性較強的變價高價化合物,讓反應充分進行,進行二次活化,此時反應激烈,大分子的有機物質的碳鏈被斷開,形成小分子有機物質;
(4)根據不同作物和作物不同的生長時期,然后設定不同的配方,加入微量元素進行螯合,同時加入大量元素混合攪拌;
(5)最后添加增效劑,如海藻酸、表面活性劑增加產品的有效活性,繼續混合攪拌,制得有機水溶肥料。綜上所述,本發明的糖蜜綜合利用的制備方法通過不同酵母菌特性,特別是能發酵非發酵性糖的酵母,充分利用糖蜜中各種類型糖分提高甘蔗糖蜜酒精生產發酵率,不僅可以提高設備的生產效率和勞動生產率,而且降低能耗。本發明的制備方法中所選用的酵母菌由于適應穩定的外界環境可以達到穩定、高速培養微生物細胞或產生的大量代謝產物,提高糖蜜發酵酒精廢液的菌體蛋白含量,增強其在農業上的使用價值。
圖I是以下是本發明糖蜜綜合利用的制備方法過程中的發酵流程簡圖2是酒精廢液的活化工藝流程簡圖。
具體實施例方式本發明實施例I所描述的一種糖蜜綜合利用的制備方法,該制備方法包括以下步驟
(1)制備培養基,制備糖蜜培養液A罐、B罐和C罐,同期也制備酵母發酵接種物;
(2)進行發酵,發酵分為三個階段,如圖I所示,分別為
第一階段把釀酒酵母菌接種到20° -35°白利度(Bx)的糖蜜培養液A罐,在 300C -35。。和ρΗ4· 5-5. 5的條件下發酵,接種量5%_10%,當殘糖量低于15。-20。白利度 (Bx)時,酒精濃度達到8%-10%,進入第二發酵階段;
第二階段將第一階段反應液引入糖蜜培養液B罐,接種裂殖酵母和米曲霉,接種量分別為4%-8%和O. 1%-0· 5%,在30°C -38。。和pH為3. 0-5. O的條件下發酵,當殘糖量低于 8。-15°白利度(Bx)時,酒精濃度達到10%-13%,進入第三發酵階段;
第三階段將第二階段反應液引入糖蜜培養液C罐,接種樹干畢赤酵母菌、釀酒酵母以及粘紅酵母菌,接種量分別為2%-4%、1%-2%以及O. 05%-0. 1%,在35°C -38°C和pH值為
5.0-6. O的條件下發酵,最終濃度能達到14%-18%的酒精,并得到含菌體豐富的酒精廢液;
(3)糖蜜經過發酵后,酒精被收集,余下酒精廢液的不可分解的大分子有機物質用水清洗出來后,通過化學活化的方式,分解呈可溶解的活性小分子,然后再通過螯合混配,制成各種不同配方的有機水溶肥料。前述培養基的制備為將蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、葡萄糖20g/L、若制備固體培養基則添加20g/L瓊脂粉,調節pH 3-5. 5,在121°C滅菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培養基(YH)培養基)。另外,需要滿足釀酒酵母菌在pH 5. O、裂殖酵母菌在pH 4. O、樹干畢赤酵母菌在PH 5. O條件下進行反應。前述米曲霉培養基制備馬鈴薯200g/L、葡萄糖20g/L、若為固體培養基則添加15g/L的瓊脂粉,在自然PH值條件下121°C滅菌20min,制成馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基(PDA
培養基)。前述的糖蜜培養液A罐、B罐、C罐的制備分別為
——糖蜜培養液A罐的制備為將糖蜜稀釋到20° -35°白利度(Bx),添加O. 2%-0. 4% 尿素(W/W)和O. 02%-0. 04%磷酸(W/W),用濃硫酸調節pH值到4. 5-5. 5,添加質量百分比為 O. 5%-1%的海藻多糖;
——糖蜜培養液B罐的制備為將糖蜜稀釋到20°白利度(Bx),添加O. 2%-0. 4%尿素(W/W)和O. 02%-0. 04%磷酸(W/W),用濃硫酸調節pH值到3. 0-5. O,添加質量百分比為 1%-2%的海藻多糖;
——糖蜜培養液C罐的制備為將糖蜜稀釋到20°白利度(Bx),添加O. 2%-0.4%尿素 (W/W)、0. 02%-0· 04% 磷酸(W/W)、0. 015%- O. O 3% 氯化鈣(W/W),O. 015%- O. O 3% MgS04(ff/ W),用濃硫酸調節pH值到5. 0-6. 0,添加質量百分比為1%-2%的海藻多糖。前述的酵母發酵接種物制備為斜面培養基中恒溫25V -35V培養30 h 50 h,將菌種接入裝有50 mL酵母活化培養基的250 mL三角瓶內,恒溫25°C_35 V,搖床轉速 150-180 r/ min,活化培養 48 h,酵母培養液離心(3000-4000 r/ min ,10-15 min)
,取酵母沉淀,作為發酵接種物;米曲霉接種物制備方法與酵母發酵接種物制備方法一致。 另外,需要滿足釀酒酵母菌、裂殖酵母菌、樹干畢赤酵母菌都在恒溫30°C條件下進行反應。如圖2所示,前述的酒精廢液活化制備有機水溶肥料的方法為
(O把酒精廢液的水分含量控制在30%-60%之間,PH :4. 0-6.0,有機質含量300g/ L 500g/L ;
(2)常溫下,在酒精廢液內先緩慢注入一種氧化性較弱的非金屬氧化劑充分混合活化 10-20min,使原料混合均勻,緩慢反應;
(3)再繼續緩慢注入另一種氧化性較強的變價高價化合物,讓反應充分進行,進行二次活化,此時反應激烈,大分子的有機物質的碳鏈被斷開,形成小分子有機物質,有利于作物的吸收和利用;
(4)根據不同作物和作物不同的生長時期,然后設定不同的配方,加入微量元素進行螯合,同時加入大量元素混合攪拌,提供作物生長需要;
(5)最后添加增效劑,如海藻酸、表面活性劑增加產品的有效活性,繼續混合攪拌,制得有機水溶肥料。以上所述,僅是本發明的較佳實施例而已,并非對本發明的技術內容作任何形式上的限制。凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發明的技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種糖蜜綜合利用的制備方法,其特征在于該制備方法包括以下步驟(1)制備培養基,制備糖蜜培養液A罐、B罐和C罐,同期也制備酵母發酵接種物;(2)進行發酵,發酵分為三個階段,分別為第一階段把釀酒酵母菌接種到20° -35°白利度(Bx)的糖蜜培養液A罐,在 300C -35。。和ρΗ4· 5-5. 5的條件下發酵,接種量5%_10%,當殘糖量低于15。-20。白利度 (Bx)時,酒精濃度達到8%-10%,進入第二階段發酵階段;第二階段將第一階段反應液引入糖蜜培養液B罐,接種裂殖酵母和米曲霉,接種量分別為4%-8%和O. 1%-0· 5%,在30°C -35。。和pH為3. 0-5. O的條件下發酵,當殘糖量低于8。-15°白利度(Bx)時,酒精濃度達到10%-13%,進入第三發酵階段;第三階段將第二階段反應液引入糖蜜培養液C罐,接種樹干畢赤酵母菌、釀酒酵母以及粘紅酵母菌,接種量分別為2%-4%、1%-2%以及O. 05%-0. 1%,在35°C -38°C和pH值為5.0-6. O的條件下發酵,最終得到酒精廢液和濃度能達到14%-18%的酒精,并得到含菌體豐富的酒精廢液;(3)糖蜜經過發酵后,酒精被收集,余下酒精廢液的不可分解的大分子有機物質用水清洗出來后,通過化學活化的方式,分解呈可溶解的活性小分子,然后再通過螯合混配,制成各種不同配方的有機水溶肥料。
2.根據權利要求I所述的糖蜜綜合利用的制備方法,其特征在于所述培養基的制備為將蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、葡萄糖20g/L、若為固體培養基則添加20g/L瓊脂粉,調節pH 3-5. 5,在121°C滅菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培養基(YPD培養基)。
3.根據權利要求I所述的糖蜜綜合利用的制備方法,其特征在于所述米曲霉培養基制備馬鈴薯200g/L、葡萄糖20g/L、若為固體培養基則添加15g/L的瓊脂粉,在自然PH值條件下,121°C滅菌20min,制成馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基(PDA培養基)。
4.根據權利要求I所述的糖蜜綜合利用的制備方法,其特征在于—所述的糖蜜培養液A罐的制備為將糖蜜稀釋到20° -35°白利度(Bx),添加 O. 2%-0· 4%尿素(W/W)和O. 02%-0· 04%磷酸(W/W),用濃硫酸調節pH值到4. 5-5. 5,添加質量百分比為O. 5%-1%的海藻多糖;—所述的糖蜜培養液B罐的制備為將糖蜜稀釋到20°白利度(Bx),添加 O. 2%-0· 4%尿素(W/W)和O. 02%-0· 04%磷酸(W/W),用濃硫酸調節pH值到3. 0-5. 0,添加質量百分比為1%-2%的海藻多糖;——所述的糖蜜培養液C罐的制備為將糖蜜稀釋到20°白利度(Bx),添加O. 2%-0.4% 尿素(w/w)、o. 02%-0. 04% 磷酸(W/W)、0. 015%- O. O 3% 氯化鈣(W/W),0. 015%- O. O 3% MgS04 (W/W),用濃硫酸調節pH值到5. 0-6. 0,添加質量百分比為1%_2%的海藻多糖。
5.根據權利要求I所述的糖蜜綜合利用的制備方法,其特征在于所述的酵母發酵接種物制備為斜面培養基中恒溫25°C -35°C培養30 h 50 h,將菌種接入裝有50 mL 酵母培養液的250 mL三角瓶內,恒溫25°C -35 V,搖床轉速150-180 r/ min,活化培養48 h,酵母培養液離心(3000-4000 r/ min,10-15 min),取酵母沉淀,作為發酵接種物;米曲霉接種物制備方法與酵母發酵接種物制備方法一致。
6.根據權利要求1-5任意一項所述的糖蜜綜合利用的制備方法,其特征在于所述的酒精廢液活化制備有機水溶肥料的方法為(O把酒精廢液的水分含量控制在30%-60%之間,PH :4. 0-6.0,有機質含量300g/ L 500g/L ;(2)常溫下,在酒精廢液內先緩慢注入一種氧化性較弱的非金屬氧化劑充分混合活化 10-20min,使原料混合均勻,緩慢反應;(3)再繼續緩慢注入另一種氧化性較強的變價高價化合物,讓反應充分進行,進行二次活化,此時反應激烈,大分子的有機物質的碳鏈被斷開,形成小分子有機物質;(4)根據不同作物和作物不同的生長時期,然后設定不同的配方,加入微量元素進行螯合,同時加入大量元素混合攪拌;(5)最后添加增效劑,如海藻酸、表面活性劑增加產品的有效活性,繼續混合攪拌,制得有機水溶肥料。
全文摘要
本發明公開了一種糖蜜綜合利用的制備方法,該制備方法包括以下步驟(1)制備培養基,制備糖蜜培養液A罐、B罐和C罐,同期也制備酵母發酵接種物;(2)進行發酵,發酵分為三個階段,選用不同的酵母菌組合進行發酵,發酵后得到酒精和酒精廢液;(3)糖蜜經過發酵后,酒精被收集,余下酒精廢液的不可分解的大分子有機物質用水清洗出來后,通過化學活化的方式,分解呈可溶解的活性小分子,然后再通過螯合混配,制成各種不同配方的有機水溶肥料。該制備方法通過不同酵母菌特性,特別是能發酵非發酵性糖的酵母,充分利用糖蜜中各種類型糖分提高甘蔗糖蜜酒精生產發酵率,不僅可以提高設備的生產效率和勞動生產率,而且降低能耗。
文檔編號C12R1/69GK102586340SQ20121002997
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月11日 優先權日2012年2月11日
發明者吳家強, 梁瑋瑜 申請人:江門市杰士植物營養有限公司