專利名稱：一種酒糟綜合利用生產(chǎn)乳酸及青貯飼料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及酒精、環(huán)保、化工、飼料等領域，具體地說是利用酒精發(fā)酵后產(chǎn)生的酒糟通過乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸及青貯飼料的方法。
背景技術：
酒精是一種大宗的發(fā)酵產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。近幾年來，由于人們對能源短缺和地球“溫室效應”加劇，氣溫升高，造成的災難性后果的認識加深和日趨一致，加上許多汽油生產(chǎn)和供應商近年來鼓吹的一些汽油助燃劑如甲基叔丁基醚(MTBE)等因污染地下水等有害健康的原因被禁止使用，利用酒精作為生物能源來部分替代汽油用作液體燃料和汽油助燃劑的呼聲也變得更為高漲。發(fā)展燃料酒精不但可以消耗大量玉米等含淀粉質原料，促進農(nóng)業(yè)種植業(yè)的持續(xù)發(fā)展；并可以作為清潔燃料替代汽油或作為汽油添加劑減輕汽車尾氣的污染，保護環(huán)境。同時，也可緩解戰(zhàn)略物資原油的進口壓力。我國已正式開始實施燃料酒精計劃。開發(fā)燃料酒精主要問題是燃料酒精價格高于汽油價格，是國際上尚未解決的問題。目前，燃料酒精的價格高于汽油價格1200元/噸左右，如何降低酒精發(fā)酵生產(chǎn)的成本是研究的熱點。同時，發(fā)酵酒精會產(chǎn)生大量液體酒糟，如不進行處理和利用，這些酒糟將會對環(huán)境造成嚴重的污染。目前，在我國酒精廠未經(jīng)處理排放的酒糟已成為輕工行業(yè)第二大污染源。但現(xiàn)有的一些酒糟處理方法分別存在投資大，能耗高或處理效果差等不足之處，嚴重影響了這些技術的推廣應用。
乳酸(Lactic acid)是一種可食用的、口感適中的最普遍的有機酸之一。乳酸化學名是2-羥基丙酸，為無色或淡黃色飴糖狀粘稠液體，相對密度1.2485(15℃)，熔點為16.8℃，沸點122℃(1.995×103帕)乳酸吸水性強，易溶于水、乙醇、乙醚及甘油中，不溶于苯和氯仿。作為三大有機酸之一，乳酸廣泛用于釀造、醫(yī)藥、皮革、卷煙、化工、食品、印染等多種領域，可作為防腐劑、酸味劑、風味劑、滅菌劑等，隨著人們物質生活水平的不斷提高，乳酸的新用途不斷發(fā)現(xiàn)，其需求量亦日益增加。乳酸分子含有一個不對稱碳原子，因此具有旋光性，有光學異構體，分為D-型，L-型，DL-型。由于人體和動物只含有L-乳酸脫氫酶，從而分解自體產(chǎn)生的或攝入的L-乳酸。L-乳酸在醫(yī)藥方面除直接作為消毒劑，還可制成L-乳酸鈉、L-乳酸及與葡萄糖、氨基酸等復配制成輸液，可治療酸中毒及高假血癥。L-乳酸大力開拓的應用領域是生產(chǎn)聚L-乳酸。聚L-乳酸屬于無毒的高分子化合物，具有生物相容性。而且聚L-乳酸可生物降解，制成塑料，不像PVC、PP塑料那樣造成“白色污染”。因此L-乳酸也是目前科學研究的熱點。
青貯(silage)飼料是指新鮮的青飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成的一種營養(yǎng)豐富、多汁、耐貯、可供全年喂養(yǎng)的飼料，是乳酸菌在飼料中被廣泛應用的一種方式。由于乳酸菌的生長繁殖和多種代謝產(chǎn)物的生成，可保存并提高青飼料中的養(yǎng)分，同時還可抑制腐敗微生物的生長，在較長的時間保持新鮮、青貯飼料是調制貯藏青飼料和秸稈等飼料的有效方法，是發(fā)展牧業(yè)生產(chǎn)的切實可行和行之有效的措施。
技術內容本發(fā)明的目的是尋求一種一種酒糟綜合利用生產(chǎn)乳酸及青貯飼料的方法，以解決目前酒糟處理方法的不足，將被動的處理變?yōu)橹鲃佑行У木C合利用，從而降低酒精生產(chǎn)成本，保護環(huán)境。同時生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品乳酸以及高效的飼料——青貯飼料，促進畜牧業(yè)和以乳酸為原料的化工行業(yè)。
為實現(xiàn)上述目的采取的措施是以酒糟為培養(yǎng)基接入乳酸菌種進行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵結束獲得可供提取乳酸的發(fā)酵液；或者取發(fā)酵液對飼料青貯，生產(chǎn)青貯飼料。
本發(fā)明的最大特征在于是對酒糟進行綜合利用生產(chǎn)乳酸及青貯飼料。其主要技術方案是以酒糟為培養(yǎng)基在28～48℃時接入乳酸菌種厭氧發(fā)酵，起始pH3.0～7.0，發(fā)酵時間為14～100小時。
在接入乳酸菌種前，在酒糟中加入葡萄糖或淀粉原料，其加入量為酒糟的0～4.0％，單位為質量百分數(shù)。
在接入乳酸菌種前，也可以在酒糟中再加入氮源，其加入量為酒糟的0～2.0％。
所述氮源為硫酸銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和氯化銨加入量為酒糟的0～1.0％；或/和碳酸銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和尿素，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和魚粉，加入量為酒糟的0～0.75％或/和豆餅粉，加入量為酒糟的0～2.0％，單位為質量百分數(shù)。
在接入乳酸菌種前，在酒糟中再加入玉米漿，加入量為酒糟的0～1.0％。
在接入乳酸菌種前，在酒糟中還加入無機鹽，加入量為酒糟的0～0.5％。
所用的無機鹽為磷酸二氫鉀，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和磷酸氫二鉀，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和氯化鈉，加入量為酒糟的0～0.5％。
所述乳酸菌種可以是適用于生產(chǎn)乳酸的乳酸菌種。乳酸菌種采用液體發(fā)酵進行一、二級擴培，種子培養(yǎng)基為酒糟。各級發(fā)酵的接種量為5～15％，單位為體積百分數(shù)。
本發(fā)明所述的發(fā)酵時間14～100小時可分為兩段，即14～32小時，所得發(fā)酵液用于青貯飼料；45～100小時，發(fā)酵結束獲得可供提取乳酸的發(fā)酵液。
本發(fā)明在發(fā)酵過程中可以添加碳酸鈣也可以不添加碳酸鈣，如果添加碳酸鈣則在發(fā)酵過程中每隔10～24小時添加，添加量根據(jù)具體發(fā)酵狀況而定(按目前乳酸生產(chǎn)中碳酸鈣添加常用方法計算)。在生產(chǎn)乳酸時一般需要添加碳酸鈣；在生產(chǎn)青貯飼料時在乳酸發(fā)酵過程中不需要添加碳酸鈣。
本發(fā)明所述的酒糟既可以是濃醪酒糟，可以用普通酒糟，也可以是生料發(fā)酵得到的酒糟。所述的濃醪酒糟是指采用專利ZL96117189.8所述的酒精發(fā)酵技術以及用ZL96117189.8專利未包含的其它谷物與薯類淀粉質原料采用專利ZL96117189.8所述技術進行酒精發(fā)酵所獲得的酒糟。所述的普通酒糟是指采用傳統(tǒng)酒精發(fā)酵(如加水比大于等于3∶1，殘總糖小于等于18克/升發(fā)酵醪)所產(chǎn)生的酒糟。在生產(chǎn)乳酸時宜用濃醪酒糟，在生產(chǎn)青貯飼料時可用普通酒糟也可用濃醪酒糟。所述的生料發(fā)酵是在目前常規(guī)的酒精生料液體發(fā)酵基礎上，減少加水比到小于等于2.5后進行的酒精發(fā)酵。
本發(fā)明對發(fā)酵液提取乳酸，采用目前通常使用的乳酸提取技術。
本發(fā)明對飼料的青貯方法采用目前通常使用的青貯方法。
本發(fā)明所述的所有酒精發(fā)酵均是指利用酵母進行酒精發(fā)酵；所述的所有酒精發(fā)酵均未包括固態(tài)酒精發(fā)酵。
本發(fā)明所述的單位無特殊說明均為質量百分比。
本發(fā)明的優(yōu)點在于①本發(fā)明大大提高了酒糟的利用價值，降低發(fā)酵酒精的生產(chǎn)成本；②本發(fā)明可以有效降低濃醪酒糟的COD 50％以上，若與酒精發(fā)酵的全回流技術相結合基本可以實現(xiàn)酒糟的零排放，有效的保護環(huán)境；③本發(fā)明中乳酸菌主要依靠酒糟中的可利用物質來維持生長、繁殖所需要營養(yǎng)，其它添加物用量很少，而酒糟十分廉價，因此降低了乳酸和青貯飼料的生產(chǎn)成本，促進了畜牧業(yè)和以乳酸為原料的化工業(yè)的發(fā)展；④本發(fā)明的生產(chǎn)工藝中起始pH的范圍廣，而濃醪酒糟的pH一般在4.5左右，因此一般情況下不需或只需要要用少量酸堿調節(jié)pH，節(jié)約酸堿的用量，降低成本；⑤由于酒精發(fā)酵只利用原料中的大部分淀粉，糟液中的固形物成分主要是未被利用的碳水化合物、脂肪、灰分、氨基酸和多種維生素等豐富的營養(yǎng)物質，此外富含蛋白質的酒精發(fā)酵用的酵母菌也留在酒糟中，因此酒糟經(jīng)乳酸菌發(fā)酵一定時間后對飼料青貯，所得青貯飼料營養(yǎng)更加豐富。
具體實施例方式
下面就本發(fā)明進行實施例的描述，其中，除酒糟外，其余物質的加入量均指以濃醪酒糟加入量為基礎，折算出的質量百分數(shù)，酒糟的密度以近似于1千克/升計。如無具體說明，實施例中所述酒糟均為普通酒糟。具體實施例如下實施例1以玉米原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎，接入乳酸菌種，起始pH5.5，在37℃厭氧發(fā)酵，發(fā)酵24hr。取發(fā)酵液對飼料青貯，青貯效果良好。
實施例2以木薯原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎，加入1.5％淀粉，2.5％葡萄糖，2.0％豆餅粉，接入乳酸菌種，起始pH5.8在，40℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵63hr。發(fā)酵過程每隔12小時添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為8±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結束后，發(fā)酵液乳酸含量74.2克/升發(fā)酵液，COD去除率達55.27％。
實施例3以玉米原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎，加入4.0％淀粉，接入乳酸菌種，起始pH3.0，在28℃厭氧發(fā)酵，發(fā)酵100hr。發(fā)酵過程每隔24小時添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為9±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結束后，發(fā)酵液乳酸含量66.7克/升發(fā)酵液，COD去除率達53.31％。
實施例4以玉米原料酒精生料發(fā)酵的酒糟為基礎，加入1.0％硫酸銨，0.5％玉米漿，接入乳酸菌種，起始pH6.0，在37℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵88hr。發(fā)酵過程每隔17小時添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為8.5±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結束后，發(fā)酵液乳酸含量78.3克/升發(fā)酵液，COD去除率達61.49％。
實施例5以玉米原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎，加入1.0％淀粉，接入乳酸菌種，起始pH3.0，在37℃厭氧發(fā)酵，發(fā)酵28hr。取發(fā)酵液對飼料青貯，青貯效果良好。
實施例6以木薯、瓜干混合原料酒精發(fā)酵的酒糟為基礎，加入0.5％尿素，1.0％玉米漿，接入乳酸菌種，起始pH5.5，在48℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵14hr。取發(fā)酵液對飼料青貯，青貯效果良好。
實施例7以小麥原料酒精發(fā)酵的酒糟為基礎，加入0.2％葡萄糖，1.0％碳酸銨，0.25％玉米漿，0.5％氯化鈉，0.15％磷酸二氫鉀，0.25％磷酸氫二鉀，接入乳酸菌種，起始pH7.0，在32℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵32hr。取發(fā)酵液對飼料青貯，青貯效果良好。
實施例8木薯原料酒精發(fā)酵的酒糟為基礎，加入0.35％豆餅粉，1.0％氯化銨，0.5％磷酸氫二鉀，0.05％氯化鈉，接入乳酸菌種，在42℃下厭氧發(fā)酵，起始pH6.5，發(fā)酵20hr。取發(fā)酵液對飼料青貯，青貯效果良好。
實施例9以木薯原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎，加入4.0％葡萄糖，0.5％豆餅粉，0.15％玉米漿，0.5％磷酸二氫鉀，接入乳酸菌種，起始pH5.8，在45℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵45小時。發(fā)酵過程每隔10小時添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為8.5±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結束后，發(fā)酵液乳酸含量68.9克/升發(fā)酵液，COD去除率達53.46％。
實施例10以小麥原料酒精濃醪發(fā)酵的酒糟為基礎，加入1.2％淀粉，0.8％葡萄糖，0.75％魚粉，0.25％氯化銨，0.75％玉米漿，起始pH4.5，接入乳酸菌種，在32℃下厭氧發(fā)酵，發(fā)酵78hr。發(fā)酵過程每隔15小時添加碳酸鈣，碳酸鈣的添加量為7±2克/升發(fā)酵液。發(fā)酵結束后，發(fā)酵液乳酸含量65.1克/升發(fā)酵液，COD去除率達60.11％。
權利要求
1.一種酒糟綜合利用生產(chǎn)乳酸及青貯飼料的方法，其特征在于以酒糟為培養(yǎng)基接入乳酸菌種，進行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵結束獲得發(fā)酵液。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是利用發(fā)酵液提取乳酸。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是利用發(fā)酵液對飼料青貯，生產(chǎn)青貯飼料。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是在28～48℃時在酒糟中接入乳酸菌種，進行厭氧發(fā)酵，起始pH3.0～7.0，發(fā)酵時間為14～100小時。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌種前，在酒糟中加入葡萄糖或淀粉原料，其加入量為酒糟的0～4.0％，單位為質量百分數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌種前，在酒糟中加入氮源，其加入量為酒糟的0～2.0％，
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征是所述氮源為硫酸銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和氯化銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和碳酸銨，加入量為酒糟的0～1.0％；或/和尿素，加入量為酒糟的0～1.5％；或/和魚粉，加入量為酒糟的0～0.75％；或/和豆餅粉，加入量為酒糟的0～2.0％。單位為質量百分數(shù)。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌種前，在酒糟中再加入玉米漿，加入量為酒糟的0～1.0％，單位為質量百分數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是在接入乳酸菌種前，在酒糟中加入無機鹽，加入量為酒糟的0～0.5％。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征是所用的無機鹽為磷酸二氫鉀，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和磷酸氫二鉀，加入量為酒糟的0～0.5％；或/和氯化鈉，加入量為酒糟的0～0.5％，單位為質量百分數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及酒精、環(huán)保、化工、飼料等領域，具體地說是利用酒精發(fā)酵后產(chǎn)生的酒糟通過乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸及青貯飼料，從而達到綜合利用酒糟，降低酒精生產(chǎn)成本，進行清潔生產(chǎn)保護環(huán)境的目的。其主要技術方案是以酒糟為培養(yǎng)基在28～48℃時接入乳酸菌種進行厭氧發(fā)酵，起始pH3.0～7.0，發(fā)酵時間為14～100小時。本發(fā)明的優(yōu)點在于大大提高了酒糟的利用價值，降低發(fā)酵酒精的生產(chǎn)成本；可以有效降低濃醪酒糟的COD值50％以上，保護環(huán)境；同時利用廉價的酒糟作原料，相應降低了乳酸，促進了以乳酸為原料的化工業(yè)的發(fā)展。
文檔編號C12P7/42GK1398975SQ0213813
公開日2003年2月26日 申請日期2002年8月16日 優(yōu)先權日2002年8月16日
發(fā)明者章克昌, 石貴陽, 丁重陽, 王玉紅, 徐柔, 龐欽 申請人:章克昌