一種廢液回用生產酒精的方法
【專利摘要】本發明公開了一種廢液回用生產酒精方法，采用酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與中溫厭氧出水全回用進行酒精生產，通過調整酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與后續沼氣發酵中產生的中溫厭氧出水的比例來控制配料的pH值，配料時無需增加其它外源水，有效地節約了水資源利用，對淡水資源的緊缺現狀具有重大意義；并且有效降低酒精生產中廢液的處理成本，節約了成本，增加了產值；避免設備洗滌水對環境造成的污染，實現酒精生產中真正意義上的零污水排放。
【專利說明】—種廢液回用生產酒精的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于酒精生產【技術領域】，尤其涉及酒精糟液水、蒸餾殘液水及中溫厭氧出水的全回用技術，整個生產過程中無污水排放。
【背景技術】
[0002]酒精作為一種可再生的戰略性資源己進入國家重點發展的工業產品中，但酒精發酵行業目前卻是對環境有著較大污染的行業。傳統的發酵方法所產生的廢水大多經過處理后排入自然水體中，雖然經過處理后排放水中的COD等多項指標均己達標，但與自然水相比仍有著較大的差距。酒精發酵行業是一種大宗產品生產行業，排放水計量單元通常為萬噸級，對自然水仍然存在較大的污染。
[0003]酒精生產中的酒精糟液水、蒸餾殘液水和設備洗滌水，以及后續廢水處理生產沼氣時產生的中溫厭氧出水，均為高濃度、高懸浮物的有機廢水，平均懸浮物含量高達38000mg/L ；C0D高達2_3萬，有機物成分含量高達93%_94%，且主要成分是碳水化合物。傳統方法處理，成本高，水資源浪費嚴重，且環境污染嚴重。
[0004]中國專利2005年8月31日公開的申請號為200410066017.3的發明專利公開了一種清液發酵生產高濃度酒精的閉路循環工藝，其不足之處在于:該技術存在較大的缺陷，酒精糟直接回用造成料漿PH值偏低，需要加氨水進行調節，極大地增加了生產成本。
[0005]中國 專利2011年7月13日公開的申請號為201010576401.3的發明專利申請公開了一種中溫厭氧出水水資源化生產酒精的方法，該技術的不足之處在于:需要大量的氧氣或空氣等氧化劑進行氧化處理，費時費工成本高，同時通過該技術處理，將產生大量的CO2,排放到空氣中，加重溫室效應，對環境氣候造成極大影響。
[0006]中國專利2011年7月6日公開的申請號為201010576411.7的發明專利專利公開的一種提高以中溫厭氧出水為配料水的酒精生產方法，主要表現為蒸餾廢液進行厭氧處理前，需要進行硫酸根的沉淀，而厭氧處理后，中溫厭氧出水PH值在8.0左右，在用作拌料水時，需要加入硫酸降低PH值，一方面硫酸根的處理極大地增加了生產成本，另一方面硫酸根的存在會對設備造成腐蝕，嚴重影響設備使用壽命，甚至造成設備的損壞。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于克服現在有技術中存在的不足，提供一種廢液回用生產酒精的方法，將酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與中溫厭氧出水全回用于酒精生產，該工藝最大的優點是:配料時無需增加其它外源水，極大地降低了水資源的利用；有效降低酒精糟液水和中溫厭氧出水的處理成本；避免設備洗滌水對環境造成的污染；實現酒精生產中的零污水排放。
[0008]本發明所采用的技術方案是:一種廢液回用生產酒精的方法，其工藝步驟包括:
(I)取淀粉質原料經過粉碎，加入酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與中溫厭氧出
水進行配料，拌料濃度為20~36%，pH控制在4.0~8.0 ;(2)加入15~25u/gTft高溫淀粉酶，并在60~100°C溫度下進行液化處理20_60min；
(3)液化后的原料降溫至25~40°C加入170~280u/g干料糖化酶，糖化5_15h;
(4)接種6-8%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在25~40°C，發酵40_80h，酒精發酵終了醪液進行蒸餾生產酒精，蒸餾后產生的蒸餾殘液水以及洗滌設備所產生的洗滌水直接回用；
(5)制備酒精后產生的酒精糟采用過濾、壓濾、離心分離進行固液分離，經過固液分離后，固形物他用，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分進行高溫、中溫制備沼氣，產生的中溫厭氧出水直接回用；
(6)重復步驟(1)-(5)。 [0009]作為本發明進一步的優化方案:所述步驟(1)中拌料濃度為28~32%，pH控制在6.8 ~7.2 ;
所述步驟(2)中加入18~22u/gTft高溫淀粉酶，并在85~95°C溫度下進行液化處理40_60min ；
所述步驟(3)中液化后的原料降溫至32~34°C加入220~240u/gTft糖化酶，糖化10-12h ；
所述步驟(4)中接種7%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在37~39°C，發酵60-80h ；
作為本發明再一步的優化方案:所述步驟(1)中拌料濃度為30%，pH控制在6.8 ；
所述步驟(2)中加入20u/gTft高溫淀粉酶，并在90°C溫度下進行液化處理50min;
所述步驟(3)中液化后的原料降溫至33°C加入240u/gTft糖化酶，糖化IOh ;
所述步驟(4)中接種7%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在38°C，發酵60h;
再一步的:所述步驟⑴中，酒精糟液水、蒸餾殘液水和中溫厭氧出水的混合比例為中溫厭氧出水占三者混合水質量的40~80%。
[0010]本發明中蒸餾殘液水是指酒精發酵成熟醪在蒸餾塔內蒸餾后，蒸餾塔釜內殘留的不含或含有極少量酒精的液體；設備洗滌水是指酒精生產過程中，對發酵罐及蒸餾塔等設備進行洗滌時產生的液體；所述淀粉質原料采用木薯、馬鈴薯、小麥、玉米、高梁中的一種或多種。
[0011]本發明的廢液回用生產酒精方法通過調整酒精生產過程中產生的酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與后續沼氣發酵中產生的中溫厭氧出水的比例來控制配料后的PH值，配料時無需增加其它外源水，極大地減少了水資源的利用，有效地節約了水資源，有效地避免了傳統工藝中需要對中溫厭氧出水進行脫硫酸根、脫氨氮以及需要外加酸或堿調節PH值等既繁瑣又費工費時且增加成本的程序，也避免了傳統工藝生產中硫酸根對設備造成腐蝕，嚴重影響設備使用壽命，甚至造成設備的損壞，以及硫酸根進入沼氣發酵系統，產生二氧化硫、硫化氫等有害氣體等情況的發生，極大地提高了生產效率、降低了生產成本，保障了設備的安全運行和使用壽命，極大地降低了設備停產維修的機率，提高設備產量，提高了沼氣的品質，降低了沼氣的處理成本；避免了酒精生產過程中大量C02排放到空氣中加重溫室效應情況的發生；避免設備洗滌水對環境造成的污染；實現酒精生產中的零污水排放。通過將酒精糟進行固液分離，固形物用于生產飼料，由于微生物的作用，酒糟中蛋白質、B族維生素及氨基酸含量均比直接由糧食作物所生產出的飼料營養價值更高，所得酒精糟液水一部分直接回用于酒精發酵用的配料水，另一部分進行高溫、中溫兩步沼氣發酵，產生的沼氣用于酒精生產中加熱，或者用于發電和車用燃氣，沼渣用作肥料，變廢為寶，不僅實現了酒精生產中的零污水排放，降低了生產成本，更重要的是產出了更多的附加產品，帶來了十分可觀的市場經濟效益。
[0012]酒精生產中的酒精糟液水、蒸餾殘液水和設備洗滌水，以及后續廢水處理生產沼氣時產生的中溫厭氧出水，均為高濃度、高懸浮物的有機廢水，平均懸浮物含量高達38000mg/L ；C0D高達30000 mg/L,有機物成分含量高達93%~94%，且主要成分是碳水化合物，按每天消耗300噸廢水計算，則每天接納COD總量約為180000公斤，每公斤COD產生 0.35 m3沼氣，則沼氣日產量為63000m3，沼氣發熱量約為5500千卡/m3，相當于Ikg燃煤的熱值，沼氣用于酒精生產中加熱，每天節約標準煤30噸，噸煤按600元計，每天可收益18000元，全年按300天生產時間計算，可節約標準煤炭9000余噸，每年節約煤款540萬元。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對本發明做進一步的說明:
圖1為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0014]本發明的廢液回用生產酒精的方法，采用酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與中溫厭氧出水全回用進行酒精生產，通過調整酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與后續沼氣發酵中產生的中溫厭氧出水的比例來控制配料的pH值，配料時無需增加其它外源水，有效地節約了水資源利用，對淡水資源的緊缺現狀具有重大意義；并且有效降低酒精生產中廢液的處理成本，節約了成本，增加了產值；避免設備洗滌水對環境造成的污染，實現酒精生產中真正意義上的零污水排放。其工藝步驟包括:
(I)取淀粉質原料經過粉碎，加入酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與中溫厭氧出水進行配料，通過控制酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與中溫厭氧出水的加入總量和各自的比例，將拌料濃度控制在20~36%，pH控制在4.0~8.0，以完成配料；所述淀粉質原料可以采用木薯、馬鈴薯、小麥、玉米、高梁中的一種或多種；
優選地，酒精糟液水、蒸餾殘液水和中溫厭氧出水的混合比例為中溫厭氧出水占三者混合水質量的40~80%，此比例的混合水更適宜配料和后續生產；
經過 申請人:無數次重復性的試驗和研究分析，意外地發現拌料濃度為28~32%，pH控制在6.8~7.2時，在其他條件不變的情況下，可有效提高液化和糖化效率，特別是在拌料濃度為30%，pH控制在6.8時，液化、糖化以及后續的發酵效率都顯著增加，達到理想的最佳狀態。
[0015](2)加入15~25u/g干料高溫淀粉酶，并在60~100°C溫度下進行液化處理20-60min ;優選的，加入18~22u/gTft高溫淀粉酶，并在85~95°C溫度下進行液化處理40-60min時的液化效果更佳，當加入20u/gT料高溫淀粉酶,并在90°C溫度下進行液化處理50min,液化效果最佳，并且極大地提高了后續的糖化效率。
[0016](3)液化后的原料降溫至25~40°C加入170~280u/g干料糖化酶，糖化5_15h ;優選的，原料降溫至32~34°C加入220~240u/gw糖化酶，糖化10_12h，糖化效果更佳；料降溫至33°C加入240u/gTi4糖化酶，糖化10h，糖化效果最佳，對后續的酒精發酵提供了最大的便利，發酵速度快，酒精產量高。
[0017](4)接種6-8%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在25~40°C，發酵40_80h，酒精發酵終了醪液進行蒸餾生產酒精，蒸餾后產生的蒸餾殘液水以及洗滌設備所產生的洗滌水直接回用；優選的，接種7%v/v酵母，發酵溫度控制在37~39°C，發酵60-80h，既保障了產量又提高了效率；更優的，接種7%v/v酵母，發酵溫度控制在38°C，發酵60h ;達到最佳狀態，酒精產量明顯翻番。
[0018](5)制備酒精后產生的酒精糟采用過濾、壓濾、離心分離進行固液分離，經過固液分離后，固形物用于飼料生產，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分進行高溫、中溫制備沼氣，沼氣用于發電、車用燃料或酒精生產，產生的中溫厭氧出水直接回用；
(6)重復步驟(1)- (5)。
[0019]實施例一
一種廢液回用生產酒精的方法，其工藝步驟包括:
(1)取600kg木薯粉，加入800kg酒精糟液水、300kg蒸餾殘液水、IOOkg設備洗滌水與1200kg中溫厭氧出水進行配料，拌料濃度為20%，pH控制在8.0 ；
(2)加入15u/gTft高溫淀粉酶120g，攪拌均勻后在60°C溫度下進行液化處理20min；
(3)液化后的原料降溫至25°C加入170u/g干料糖化酶800g，糖化5h；
(4)接種6%v/v酵母1.5kg，進入酒精發酵，發酵溫度控制在25V，發酵40h，酒精發酵終了醪液進行蒸餾生產酒精，蒸餾后產生的蒸餾殘液水以及洗滌設備所產生的洗滌水直接回用；
(5)制備酒精后產生的酒精糟采用過濾、壓濾、離心分離進行固液分離，經過固液分離后，固形物他用，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分進行高溫、中溫制備沼氣，沼氣用于車用燃氣，產生的中溫厭氧出水直接回用；
(6)重復步驟(1)-(5)。
[0020]實施例二
一種廢液回用生產酒精的方法，其工藝步驟包括:
(1)取木薯粉500kg、玉米粉100kg，加入酒精糟液水600kg、蒸餾殘液水300kg、設備洗滌水150kg與中溫厭氧出水500kg進行配料，拌料濃度為36%，pH控制在4.0 ；
(2)加入25u/gTft高溫淀粉酶100g，并在100°C溫度下進行液化處理60min；
(3)液化后的原料降溫至40°C加入280u/g干料糖化酶700g，糖化15h；
(4)接種8%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在40°C，發酵80h，酒精發酵終了醪液進行蒸餾生產酒精，蒸餾后產生的蒸餾殘液水以及洗滌設備所產生的洗滌水直接回用；
(5)制備酒精后產生的酒精糟采用過濾、壓濾、離心分離進行固液分離，經過固液分離后，固形物用于飼料生產，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分進行高溫、中溫制備沼氣，沼氣用于發電和車用燃氣，產生的中溫厭氧出水直接回用；
(6)重復步驟(1)-(5)。
[0021]實施例三
本實施例與實施例一的區別之處在于:
(I)采用500kg高粱粉和IOOkg小麥粉，加入酒精糟液水400kg、蒸餾殘液水200kg、設備洗滌水IOOkg與中溫厭氧出水600kg進行配料，拌料濃度為32%，pH控制在7.2 ；
(2)加入22u/gTft高溫淀粉酶90g，并在95°C溫度下進行液化處理60min；
(3)液化后的原料降溫至34°C加入240u/g干料糖化酶650g，糖化12h;
(4)接種7%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在39°C，發酵80h。
[0022]實施例四
本實施例與實施例一的區別之處在于:
(1)采用500kg高粱粉和200kg玉米粉，加入酒精糟液水600kg、蒸餾殘液水200kg、設備洗滌水200kg與中溫厭氧出水500kg進行配料，拌料濃度為28%，pH控制在6.8 ；
(2)加入18u/gTft高溫淀粉酶150g，并在85°C溫度下進行液化處理40min；
(3)液化后的原料降溫至32°C加入220u/g干料糖化酶750g，糖化IOh;
(4)接種7%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在37°C，發酵60h。
[0023]實施例五
(1)取馬鈴薯粉400kg、玉米粉300kg，加入酒精糟液水600kg、蒸餾殘液水200kg、設備洗滌水200kg與中溫厭氧出水500kg進行配料，拌料濃度為30%，pH控制在6.8 ；
(2)加入20u/gTft高溫淀粉酶150g，并在90°C溫度下進行液化處理50min；
(3)液化后的原料降溫至33°C加入24011/^刊4糖化酶，糖化IOh;
(4)接種7%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在38°C，發酵60h，酒精發酵終了醪液進行蒸餾生產酒精，蒸餾后產生的蒸餾殘液水以及洗滌設備所產生的洗滌水直接回用；
(5)制備酒精后產生的酒精糟采用過濾、壓濾、離心分離進行固液分離，經過固液分離后，固形物他用，酒精 糟液水一部分直接回用，另一部分進行高溫、中溫制備沼氣，產生的中溫厭氧出水直接回用；
(6)重復步驟(1)-(5)。
【權利要求】
1.一種廢液回用生產酒精的方法，其特征在于:其工藝步驟包括: (1)取淀粉質原料經過粉碎，加入酒精糟液水、蒸餾殘液水、設備洗滌水與中溫厭氧出水進行配料，拌料濃度為20~36%，pH控制在4.0~8.0 ; (2)加入15~25u/g干料高溫淀粉酶，并在60~100°C溫度下進行液化處理20_60min ； (3)液化后的原料降溫至25~40°C加入170~280u/g干料糖化酶，糖化5_15h； (4)接種6-8%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在25~40°C，發酵40_80h，酒精發酵終了醪液進行蒸餾生產酒精，蒸餾后產生的蒸餾殘液水以及洗滌設備所產生的洗滌水直接回用； (5)制備酒精后產生的酒精糟采用過濾、壓濾、離心分離進行固液分離，經過固液分離后，固形物他用，酒精糟液水一部分直接回用，另一部分進行高溫、中溫制備沼氣，產生的中溫厭氧出水直接回用； (6)重復步驟(1)-(5)。
2.如權利要求1所述的廢液回用生產酒精的方法，其特征在于:所述步驟(1)中拌料濃度為28~32%，pH控制在6.8~7.2 ; 所述步驟(2)中加入18~22u/gTft高溫淀粉酶，并在85~95°C溫度下進行液化處理40_60min ； 所述步驟(3)中液化后的原料降溫至32~34°C加入220~240u/gTft糖化酶，糖化10-12h ； 所述步驟(4)中接種7%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度控制在37~39°C，發酵60-80h。
3.如權利要求1所述的廢液回用生產酒精的方法，其特征在于:所述步驟(1)中拌料濃度為30%, pH為6.8 ; 所述步驟(2)中加入20u/gTft高溫淀粉酶，并在90°C溫度下進行液化處理50min; 所述步驟(3)中液化后的原料降溫至33°C加入240u/gTft糖化酶，糖化IOh ; 所述步驟(4)中接種7%v/v酵母，進入酒精發酵，發酵溫度為38°C，發酵60h。
4.如權利要求1或2或3所述的廢液回用生產酒精的方法，其特征在于:所述步驟(1)中，酒精糟液水、蒸餾殘液水和中溫厭氧出水的混合比例為中溫厭氧出水占三者混合水質量的40~80%。
【文檔編號】C12P7/08GK103540618SQ201310472171
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】李勇, 杜風光, 孫沛勇, 周鵬, 馬清榜, 張鋒 申請人:河南天冠企業集團有限公司