專利名稱：一種糖蜜綜合利用的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(fā)酵酒精廢液的菌體蛋白含量，在農(nóng)業(yè)上增強使用價值的糖蜜綜合利用的制備方法。
背景技術(shù)：
中國是食糖第四大生產(chǎn)國(位于巴西、印度、歐盟之后)。我國現(xiàn)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(qū)產(chǎn)糖量占全國產(chǎn)糖總量的80%以上，是我國主要的產(chǎn)糖省區(qū)。甘蔗糖蜜是蔗糖生產(chǎn)的副產(chǎn)物，為黑褐色，主要含大量可發(fā)酵糖，約有24%_36%的蔗糖，其他糖約12%-24%，還含有少量粗蛋白質(zhì)、大量礦物質(zhì)例如鉀、氯、鈉、鎂，泛酸含量較高。在以上產(chǎn)甘蔗區(qū)已經(jīng)成為酒精生產(chǎn)的主要原料。我國甘蔗糖蜜酒精發(fā)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(fā)酵設(shè)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(chǎn)強度而展開的，主要是改善傳統(tǒng)間歇發(fā)酵生產(chǎn)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(xiàn)高密度細胞發(fā)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(fā)酵方法以及發(fā)酵系統(tǒng)”，通過提高酵母絮凝性以及發(fā)酵過程中不斷補充凝酵母可以在一定程度上提高酒精發(fā)酵率，但其缺點是同一發(fā)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(fā)酵酵母，發(fā)酵能力也很有限。在國內(nèi)，考慮徹底發(fā)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(fā)酵生產(chǎn)酒精的工藝方法”，優(yōu)點考慮到底物抑制發(fā)酵，選用不用酵母，分段發(fā)酵法，可在一定程度上提高發(fā)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(shù)提高，糖蜜中可發(fā)酵性糖減少，非發(fā)酵性糖增加，灰分和膠體物質(zhì)增加，過去適合的一些發(fā)酵方法和酵母菌，已不再適合現(xiàn)有原料的高效發(fā)酵。同時， 糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)酒精副產(chǎn)物，污染環(huán)境嚴重，生產(chǎn)每容積酒精會產(chǎn)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(tǒng)一標準的處理方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，通過不同酵母菌特性，特別是能發(fā)酵非發(fā)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(chǎn)發(fā)酵率，不僅可以提高設(shè)備的生產(chǎn)效率和勞動生產(chǎn)率，而且降低能耗。同時能夠提高糖蜜發(fā)酵酒精廢液的菌體蛋白含量，增強其在農(nóng)業(yè)上的使用價值。因此，本發(fā)明提供種糖蜜綜合利用的制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(yǎng)基，制備糖蜜培養(yǎng)液A罐、B罐和C罐，同期也制備酵母發(fā)酵接種物；
(2)進行發(fā)酵，發(fā)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(yǎng)液A罐，在300C -35。。和ρΗ4· 5-5. 5的條件下發(fā)酵，接種量5%_10%，當殘?zhí)橇康陀?5。-20。白利度 (Bx)時，酒精濃度達到8%-10%，進入第二階段發(fā)酵階段；
第二階段將第一階段反應(yīng)液引入糖蜜培養(yǎng)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(fā)酵，當殘?zhí)橇康陀?8。-15°白利度(Bx)時，酒精濃度達到10%-13%，進入第三發(fā)酵階段。第三階段將第二階段反應(yīng)液引入糖蜜培養(yǎng)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(fā)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(jīng)過發(fā)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(zhì)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(yǎng)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(yǎng)基則添加20g/L瓊脂粉，調(diào)節(jié)pH 3-5. 5，在121°C滅菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基(YB)培養(yǎng)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(yīng)。前述米曲霉培養(yǎng)基制備馬鈴薯200g/L、葡萄糖20g/L、若為固體培養(yǎng)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(yǎng)基(PDA
培養(yǎng)基)。進一步地，糖蜜培養(yǎng)液A罐、B罐、C罐的制備分別為
——糖蜜培養(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到4. 5-5. 5，添加質(zhì)量百分比為 O. 5%-1%的海藻多糖；
——糖蜜培養(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到3. 0-5. O,添加質(zhì)量百分比為 1%-2%的海藻多糖；
——糖蜜培養(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到5. 0-6. 0，添加質(zhì)量百分比為1%-2%的海藻多糖。進一步地前述的酵母發(fā)酵接種物制備為斜面培養(yǎng)基中恒溫25°C -35°C培養(yǎng)30 h 50 h，將菌種接入裝有50 mL酵母活化培養(yǎng)基的250 mL三角瓶內(nèi)，恒溫 250C-35 °C,搖床轉(zhuǎn)速150-180 r/ min，活化培養(yǎng)48 h，酵母培養(yǎng)液離心(3000-4000 r/ min, 10-15 min),取酵母沉淀,作為發(fā)酵接種物；米曲霉接種物制備方法與酵母發(fā)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(yīng)。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(zhì)含量300g/ L 500g/L ；
(2)常溫下，在酒精廢液內(nèi)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(yīng)；
(3)再繼續(xù)緩慢注入另一種氧化性較強的變價高價化合物，讓反應(yīng)充分進行，進行二次活化，此時反應(yīng)激烈，大分子的有機物質(zhì)的碳鏈被斷開，形成小分子有機物質(zhì)；
(4)根據(jù)不同作物和作物不同的生長時期，然后設(shè)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(chǎn)品的有效活性，繼續(xù)混合攪拌，制得有機水溶肥料。綜上所述，本發(fā)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(fā)酵非發(fā)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(chǎn)發(fā)酵率，不僅可以提高設(shè)備的生產(chǎn)效率和勞動生產(chǎn)率，而且降低能耗。本發(fā)明的制備方法中所選用的酵母菌由于適應(yīng)穩(wěn)定的外界環(huán)境可以達到穩(wěn)定、高速培養(yǎng)微生物細胞或產(chǎn)生的大量代謝產(chǎn)物，提高糖蜜發(fā)酵酒精廢液的菌體蛋白含量，增強其在農(nóng)業(yè)上的使用價值。


圖I是以下是本發(fā)明糖蜜綜合利用的制備方法過程中的發(fā)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(fā)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(yǎng)基，制備糖蜜培養(yǎng)液A罐、B罐和C罐，同期也制備酵母發(fā)酵接種物；
(2)進行發(fā)酵，發(fā)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(yǎng)液A罐，在 300C -35。。和ρΗ4· 5-5. 5的條件下發(fā)酵，接種量5%_10%，當殘?zhí)橇康陀?5。-20。白利度 (Bx)時，酒精濃度達到8%-10%，進入第二發(fā)酵階段；
第二階段將第一階段反應(yīng)液引入糖蜜培養(yǎng)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(fā)酵，當殘?zhí)橇康陀?8。-15°白利度(Bx)時，酒精濃度達到10%-13%，進入第三發(fā)酵階段；
第三階段將第二階段反應(yīng)液引入糖蜜培養(yǎng)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(fā)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(jīng)過發(fā)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(zhì)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(yǎng)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(yǎng)基則添加20g/L瓊脂粉，調(diào)節(jié)pH 3-5. 5，在121°C滅菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基(YH)培養(yǎng)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(yīng)。前述米曲霉培養(yǎng)基制備馬鈴薯200g/L、葡萄糖20g/L、若為固體培養(yǎng)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(yǎng)基(PDA
培養(yǎng)基)。前述的糖蜜培養(yǎng)液A罐、B罐、C罐的制備分別為
——糖蜜培養(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到4. 5-5. 5，添加質(zhì)量百分比為 O. 5%-1%的海藻多糖；
——糖蜜培養(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到3. 0-5. O,添加質(zhì)量百分比為 1%-2%的海藻多糖；
——糖蜜培養(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到5. 0-6. 0，添加質(zhì)量百分比為1%-2%的海藻多糖。前述的酵母發(fā)酵接種物制備為斜面培養(yǎng)基中恒溫25V -35V培養(yǎng)30 h 50 h，將菌種接入裝有50 mL酵母活化培養(yǎng)基的250 mL三角瓶內(nèi)，恒溫25°C_35 V，搖床轉(zhuǎn)速 150-180 r/ min，活化培養(yǎng) 48 h，酵母培養(yǎng)液離心(3000-4000 r/ min ,10-15 min)
，取酵母沉淀，作為發(fā)酵接種物；米曲霉接種物制備方法與酵母發(fā)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(yīng)。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(zhì)含量300g/ L 500g/L ；
(2)常溫下，在酒精廢液內(nèi)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(yīng)；
(3)再繼續(xù)緩慢注入另一種氧化性較強的變價高價化合物，讓反應(yīng)充分進行，進行二次活化，此時反應(yīng)激烈，大分子的有機物質(zhì)的碳鏈被斷開，形成小分子有機物質(zhì)，有利于作物的吸收和利用；
(4)根據(jù)不同作物和作物不同的生長時期，然后設(shè)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(chǎn)品的有效活性，繼續(xù)混合攪拌，制得有機水溶肥料。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)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(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)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(yǎng)基，制備糖蜜培養(yǎng)液A罐、B罐和C罐，同期也制備酵母發(fā)酵接種物；(2)進行發(fā)酵，發(fā)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(yǎng)液A罐，在 300C -35。。和ρΗ4· 5-5. 5的條件下發(fā)酵，接種量5%_10%，當殘?zhí)橇康陀?5。-20。白利度 (Bx)時，酒精濃度達到8%-10%，進入第二階段發(fā)酵階段；第二階段將第一階段反應(yīng)液引入糖蜜培養(yǎng)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(fā)酵，當殘?zhí)橇康陀?。-15°白利度(Bx)時，酒精濃度達到10%-13%，進入第三發(fā)酵階段；第三階段將第二階段反應(yīng)液引入糖蜜培養(yǎng)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(fā)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(jīng)過發(fā)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(zhì)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(jù)權(quán)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(yǎng)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(yǎng)基則添加20g/L瓊脂粉，調(diào)節(jié)pH 3-5. 5，在121°C滅菌20min制成酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基(YPD培養(yǎng)基)。
3.根據(jù)權(quán)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(yǎng)基制備馬鈴薯200g/L、葡萄糖20g/L、若為固體培養(yǎng)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(yǎng)基(PDA培養(yǎng)基)。
4.根據(jù)權(quán)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(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到4. 5-5. 5，添加質(zhì)量百分比為O. 5%-1%的海藻多糖；—所述的糖蜜培養(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到3. 0-5. 0，添加質(zhì)量百分比為1%-2%的海藻多糖；——所述的糖蜜培養(yǎng)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(diào)節(jié)pH值到5. 0-6. 0，添加質(zhì)量百分比為1%_2%的海藻多糖。
5.根據(jù)權(quán)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(fā)酵接種物制備為斜面培養(yǎng)基中恒溫25°C -35°C培養(yǎng)30 h 50 h，將菌種接入裝有50 mL 酵母培養(yǎng)液的250 mL三角瓶內(nèi)，恒溫25°C -35 V，搖床轉(zhuǎn)速150-180 r/ min，活化培養(yǎng)48 h，酵母培養(yǎng)液離心(3000-4000 r/ min，10-15 min)，取酵母沉淀，作為發(fā)酵接種物；米曲霉接種物制備方法與酵母發(fā)酵接種物制備方法一致。
6.根據(jù)權(quán)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(zhì)含量300g/ L 500g/L ；(2)常溫下，在酒精廢液內(nèi)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(yīng)；(3)再繼續(xù)緩慢注入另一種氧化性較強的變價高價化合物，讓反應(yīng)充分進行，進行二次活化，此時反應(yīng)激烈，大分子的有機物質(zhì)的碳鏈被斷開，形成小分子有機物質(zhì)；(4)根據(jù)不同作物和作物不同的生長時期，然后設(shè)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(chǎn)品的有效活性，繼續(xù)混合攪拌，制得有機水溶肥料。
全文摘要
本發(fā)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(yǎng)基，制備糖蜜培養(yǎng)液A罐、B罐和C罐，同期也制備酵母發(fā)酵接種物；(2)進行發(fā)酵，發(fā)酵分為三個階段，選用不同的酵母菌組合進行發(fā)酵，發(fā)酵后得到酒精和酒精廢液；(3)糖蜜經(jīng)過發(fā)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(zhì)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(fā)酵非發(fā)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(chǎn)發(fā)酵率，不僅可以提高設(shè)備的生產(chǎn)效率和勞動生產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2012年2月11日
發(fā)明者吳家強, 梁瑋瑜 申請人:江門市杰士植物營養(yǎng)有限公司