玉米酒精糟液生产高蛋白饲料的清洁生产工艺研究

玉米酒精糟液生产高蛋白饲料的清洁生产工艺研究

王业维

国投生物能源（铁岭）有限公司  辽宁省铁岭市  112000

摘要：酒精工业是我国的轻工业，对国民经济的发展起着举足轻重的作用，但是，由于乙醇糟的高浓度，使得其加工工艺十分繁琐，目前，我国普遍采用离心分离、蒸发、干燥等工艺来制备高蛋白饲料，但是仍然存在大量的清渣得不到有效的处理，同时还有大量的蒸发凝结液被排入废水中，给社会和水资源带来了严重的危害。为此，必须严格控制酿酒过程，采取清洁生产技术，保证酿酒全过程无污染、环境友好，促进我国酿酒行业的可持续发展。

关键词：玉米酒精；高蛋白饲料；糟液；清洁生产工艺

0 引言

在玉米酒精生产过程中，会生成玉米乙醇糟液，一般采用离心分离、蒸发、干燥等工艺来制备蛋白质饲料，但是仍然存在较多的清液要进行后续处理，同时还会有大量的蒸发凝结液被排入废水中。本项目提出了一种能化废为宝、实现全过程零污染、提升酿酒效率、促进产业可持续发展的新技术。本论文就玉米乙醇糟液的有关问题进行了研究，探索了酿酒行业的清洁生产技术，保证了酿酒过程中的零污染和无废水排放。

1 玉米酒精糟液特性

生产1吨乙醇需要3吨玉米并排出12立方米的糟液。由淀粉类原料（玉米）乙醇发酵所得到的废糟液 COD, BOD值比较低， COD在30000-50000毫克/升左右， BOD在20000-30000毫克/升左右。发酵过程中，发酵过程中产生的固体物质是发酵过程中发酵过程中产生的主要影响因素。有机物质组成以碳水化合物为主，其次为含氮化合物，生物菌体及丁醇等尚未完全分离的产物，低沸点易挥发性物质如乙醇、丙酮等；无机物主要来自原水（自来水）中各种离子和原料中的杂质、灰尘，如Ca2+、Mg2+、Si O2、HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-、PO42-等。在总固体中悬浮固体（包括超胶体和部分胶体）约占60%～80%，溶解性固体和部分胶体（即粒径小于4.5um）占20%～40%。糟液具有很强的腐蚀性和较高的粘度。

2 实现酒精糟液清洁生产的处理工艺流程

在酒精工业中，玉米是一种重要的乙醇生产原材料，其主要依赖于玉米中的淀粉，其营养成分以蛋白质为主，在酒精发酵过程中，其蛋白质会被截留在乙醇糟溶液中，并未得到充分利用，不仅浪费了蛋白成分，而且还会引起酒精糟液的污染，严重影响了酿酒行业的发展。采用洁净的玉米乙醇生产流程，可以使乙醇行业达到“零污染”。清洁生产技术是指通过对玉米乙醇糟中的菌种进行发酵，使其蛋白质含量增加，然后将富含蛋白质的乙醇糟转化为高蛋白饲料，实现对乙醇糟的高效利用。同时，也可使乙醇糟溶液中的重铬酸盐含量下降，从而保证了乙醇糟废液的可持续回收。本项目拟以乙醇糟发酵液为原料，通过初培养、二次培养、扩培三个阶段，获得3个菌株，实现三种菌株在特定条件下培养，并对乙醇糟液重铬指标有较好的去除能力，逐步优化其 pH。酒精糟液发酵要求在30℃左右，周围环境要有无菌的空气，定时通风，菌种培养的时间为一天半。在酒精糟液处理过程中，要根据规定的程序进行，使乙醇糟液中的重铬酸盐指标逐步下降，提高糟液 pH，然后采用固液分离的方法，将固态干燥后的酒糟用作蛋白质饲料，同时对液态进行二次循环利用，从而保证酿酒过程的零污染，达到酿酒行业的清洁生产。

3 目前国内酒精糟液几种处理技术的比较

3.1 经济效益比较

传统的乙醇糟清液通过蒸发器进行浓缩，需要2.6吨水蒸气/吨乙醇，而膜处理技术则是通过膜分离、取代替蒸发器进行浓缩，没有使用水蒸气，没有消耗蒸汽。尽管膜设备的能耗要高于蒸发器，但是其整体能耗却要低于常规的多效蒸发器30%，常规的蒸发过程每吨酒精消耗240元，而膜处理过程可以节约每吨酒精80元。一般情况下，乙醇生产消耗的气体约为30%，因此，该方法可以节约8%的能源消耗，而污水回用80%，则可以将酒精废水的排放从4公吨减少到2.4公吨，即乙醇废水的处理成本也减少了40%。目前，乙醇工厂的污水治理成本为50元/吨，可以节省20多元的生产成本。综合分析，采用膜处理工艺，每吨乙醇可减少100元，能源消耗减少8%。用水量减少40%，环境保护成本减少40%。

3.2 社会效益分析

膜分离技术的广泛应用正在逐步改变传统工业生产的模式，其中尤其引人注目的是其在乙醇生产领域的应用。相比传统的蒸发设备，膜分离技术不仅可以显著减少能量消耗，更能大幅降低水的使用量。这种技术的引入对我国这样一个能源紧缺、淡水资源有限的国家来说具有重要意义。首先，膜分离术通过利用膜的特殊结构，将混合中的不同组分分离开来，而无需像传统蒸发设备样消耗大量热能。在乙醇生产过程中，这意味着不仅可以降低生产成本，还能减少对化石能源的依赖，从而在一定程度上缓解能源紧张局面。其次，膜分离技术在水资源管理方面也有着巨大潜力。传统乙醇生产过程中，大量水被用于冷却和蒸发，导致水资源的巨大浪费。在我国这样一个资源稀缺的国家，采用膜分离技术可以实现能源和水资源的充分利用，为经济社会的可持续发展提供了重要支撑，具有深远的社会效益。

3.3 环境效益分析

目前，发酵乙醇废水已成为轻工业第二大污染源，废水量巨大，对乙醇生产造成了极大的制约；而新型的膜法糟液处理技术，不仅使出水品质显著优于常规工艺，而且污水回收率得到了极大的提升，因此，乙醇废水的处理成本也得到了极大的降低，其环保效益也得到了显著的体现。三、酒精糟液清洁生产技术的费用分析酒精糟液的清洁生产处理中，必须选择自来水，一立方的自来水价格为三元左右，每小时约需消耗800度电，约600元，另计辅料、人工费等费用。一套酒精糟液的加工过程，大概要一千两百多块钱，如果按照市价卖出去的话，大概能赚到一千多块钱，也就是说，全过程只花了200多块钱，就能让酒精糟液处理的清洁生产，保证了酒精行业的零污染，推动了我国酒类行业的进一步发展。另外，在使用酒精糟液清洁处理工艺的时候，要根据相关的数据参数来对其进行合理的操作，例如，在进行灌装时，所能填充的体积要占到整个容器的65%。根据我国酿酒行业的实际情况，对发酵罐进行了合理的选型，并在罐底安装通风口，保证了罐内的无菌空气，为菌种的生长创造了一个有利的外部环境，保证了菌株在合适的条件下生长。此外，还需要对菌种的培养时间进行合理的控制，选用质量最好的菌株来进行酒精糟液的发酵，在进行适当的工艺处理后，醪液中的重铬酸盐含量会下降到10%，而醪液的 pH值的碱性也会增加到7%，从而大大增加了乙醇糟液的回收利用价值，达到了清液的回收利用条件，保证了清液的高效回收。在此基础上，逐步实现乙醇糟废液的零排放，为我国的社会和经济发展提供一条新的途径。

结束语：总之，根据酒精糟液处理流程，可以提取出酒糟中的蛋白质组分，得到高蛋白饲料，将其处理后的酒渣液体再循环进入乙醇糟液处理过程，在全过程中达到了零污染。将清洁生产流程应用于酒精糟液的生产处理过程，是通过使用优良的菌种对其进行发酵，使其中的蛋白含量得到提高，并通过固液分离，使其固液分离，固态制成酒糟，供家畜饲养，液态进入循环系统，进行再循环使用，从而提高了乙醇糟液的使用价值，同时对糟液的水质进行了优化，使整个乙醇行业的生产达到了零污染。

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