从黄姜或穿地龙生产皂素的废液中提取酒精的方法

从黄姜或穿地龙生产皂素的废液中 提取酒精的方法

本发明涉及一种从含糖废液中提取酒精的工艺方法，具体说 是从黄姜或穿地龙生产皂素的废液中提取酒精的方法。

现有的皂素生产工艺，在对黄姜或穿地龙水解之后，通过板 框分离出渣和废液，其中渣用于提取皂素，而废液被直接排放掉。 生产皂素的原料黄姜或穿地龙是一类淀粉含量较高的野生植物， 当完全水解后，其中的淀粉就转变为葡萄糖，因此废液中含糖量 较高，一般含量达3—8％，酸度(以HCL计)达到4—6％，将废 液中和后，COD、BOD含量远远超过排放标准。每生产一吨皂素将 产生这种有机物含量高、酸性强的废液300—400立方米，如果将 废液直接排放掉，既对环境造成很大的污染，又造成自然资源的 极大浪费。

本发明的目的是有效利用废液中的糖分，通过酵母菌的作用， 分解成酒精和二氧化碳，再通过蒸馏提取酒精产品，以减少自然 资源的浪费，降低废液对环境的污染程度。

为达到上述目的，本发明参照常规的酒精生产方法，采用黄 姜或穿地龙生产皂素的废液作原料，通过中和调节PH值，控制发 酵温度来满足酵母菌的生长繁殖条件，当发酵到一定的时间，废 液中的糖分便能分解完全，然后进行蒸馏分离，获得酒精产品。 如果在发酵醪中补充适量的氮源及微量元素，将更有利酵母菌地 生长繁殖，缩短发酵周期，提高发酵质量。

图1是本发明工艺流程图。图1中①是采用常温酵母进行发酵， ②是采用耐高温活性干酵母进行发酵，二者可择其一。

具体提取方法如下：

1、废液的中和处理：将黄姜或穿地龙水解后的废液或者将 其浓缩液，通入中和池，加入碱性物质中和至PH值4—7，最好PH 值在5.0～6.0。如果采用干石灰粉为中和剂，其加入量为废液体 积的2～5％(W/V)；根据废液中H+离子浓度确定中和剂的加入 量，以控制PH值在5—6之间为佳。

2、补充氮源及微量元素：将中和处理后的废液抽入发酵容 器，根据废液中的含糖总量，加入适量的含氮化合物、镁盐、磷 酸盐，补充废液中氮源及微量元素的不足，废液中含糖总量∶含 氮化合物中含氮量∶镁盐中含镁量∶磷酸盐中含磷量＝100∶ 0.025～0.03∶0.005～0.008∶0.015～0.03。如以添加硫酸铵 (或者尿素)为氮源，以硫酸镁、磷酸氢二钾为微量元素的来源， 则它们的加入量分别为废液中含糖总量的0.15％(或者0.05％的 尿素)、0.05％、0.1％。

3、废液的发酵：在28—33℃的温度条件下，将培养好的酵 母菌种接入经上述预处理后的废液中，控制发酵温度为28～40℃， 发酵60～80小时，即可将废液中的糖分发酵完全。采用常温酵母， 接种温度为28～30℃，接种量为废液体积的10％(V/V)，发酵 温度为28～32℃；若采用耐高温活性干酵母，接种温度为30～33 ℃，耐高温活性干酵母用量，为废液含糖总量的0.08～0.3％(W /W)，发酵温度为30～40℃。

4、酒精的提取：将发酵成熟的废液，采用酒精的常规生产 方法，进行蒸馏分离，即可得酒精产品。提取酒精后的糟液，残 糖含量在0.3％以下(W/V)。

上述所采用的两类酵母菌种，其培养方法如下：A、常温酵母 是采用的卡氏酵母菌种，可按常规酒精生产中酵母菌种培养方法 进行培养，在培养过程中，可以采用黄姜或穿地龙生产皂素水解 后的废液作培养基代替米曲汁或麦芽汁，所代替的培养基用于三 角瓶培养后的扩大培养。具体操作：取废液浓缩到糖含量12～ 15％，用干石灰粉调PH值5.0～5.5，加入该废液含糖总量0.15％ 的硫酸铵或者0.05％的尿素和0.05％的硫酸镁、0.1％的硫酸氢 二钾，在28—30℃温度下接入经过试管液体培养的卡氏酵母菌 种，培养15—24小时，即可进一步扩大培养或作发酵菌。此培养 基在调完PH值后马上接种进行菌种培养，不需要采取灭菌措施， 否则必须进行灭菌处理。B、耐高温活性干酵母，是一种固体酵 母，它在2％的糖水中复水活化，即可作发酵菌使用；本发明采 取糖含量为3—5％的废液，加入干石灰粉调节PH值到5.0—5.5， 在干酵母40—50倍体积的该废液中加入干酵母，干酵母加入量为 预备发酵废液含糖总量的0.08～0.3％，在33～40℃温度下活化 2～3小时，即可获得发酵菌种液。

试验一：

检测废液糖含量为3％，将废液浓缩使其糖含量达9％，取 240ml置于小三角瓶作菌种培养基，用乳酸生产中的碱性发酵醪渣 中和废液，得PH值5.4(用精密试低测定，下同)，在29～30℃ 温度下接入试管液体培养菌种卡氏酵母，培养15小时；将已浓缩 的废液2360ml，用乳酸生产中的碱性发酵醪渣调PH值为6.5，接 着降温至29—30℃，然后将小三角瓶培养好的菌种接入废液中， 接种量10％(V/V)，在29～30℃温度下恒温发酵72小时，检测 发酵醪中酒度为3.4度(20℃)，残糖含量为3％。

试验二：

检测废液糖含量为3.94％，取废液900ml盛于1000ml的三角 瓶中，作四个这样的样，用干石灰粉调节PH值5.5～6.0，选定发 酵方案：a、小三角瓶培养基分别采用米曲汁和废液两种(废液 为浓缩液)；b、发酵废液分杀菌和不杀菌两种，c、发酵废液不 进行浓缩，具体实验结果见表一。

表一

 序  号 培养 基 预处理 情况 发酵 温度    周期    小时 酒度  ％ 残糖  ％ 备 注

 1 米曲汁 杀菌 30℃     72  1.8  0.3 酒精度 为20℃ 温度下 数据

 2 米曲汁 不杀菌 30℃     72  1.8  0.35

 3 废液 杀菌 30℃     72  1.9  0.25

 4 废液 不杀菌 30℃     72  1.5  0.45

实验结果表明：将废液杀菌比不杀菌糖分的转化率较高，采 用米曲汁与废液作培养基效果相近。

试验三：

检测废液糖含量为3.94％，用干石灰粉调PH值5.5～6.0，选定 发酵方案：a、采用废液作菌种培养基；b、废液分浓缩与不浓缩 二种情况发酵，c、发酵预处理不灭菌，也不添加其它物质，调PH 值后马上接种，具体实验结果见表二。

表二：

序 号 发酵液 糖含量 ％ 体积   ml 发酵 温度 周期 小时  酒度   ％  残糖   ％ 备 注

 1 浓缩 11.24  700  30℃  80  4.3  0.35 酒度为 20℃ 温度 下数 据。

 2 浓缩 11.24  500  30℃  80  4.3  0.35

 3 未浓缩 3.94  700  30℃  72  1.9  0.3

实验表明：废液浓缩与不浓缩均能发酵完全，但发酵周期有 长短。

试验四：

检测废液含糖量为3.94％，用干石灰粉调PH值5.5～6.0，选 定发酵方案：a、采用废液作菌种培养基；b、添加氮源和微量元 素与不添加两种情况发酵，添加物分另为尿素，加量为总糖的 0.05％，硫酸镁，加量为总糖的0.05％，磷酸氢二钾，加量为总糖 的0.1％；c、发酵废液预处理不杀菌，也不浓缩，调PH值后马上 接种，具体实验结果见表三。

表三

序 号 添  加 氮  源 添加微 量元素 体积  ml  发酵  温度     周期     小时 酒度  ％ 残糖  ％ 备 注

1 添  加 添加  700  30℃     60  2.3  0.2 酒度 为20℃ 温度下 数据

2 不添加 不添加  700  30℃     60  1.8  0.35

实验结果表明：添加氮源和微量元素，比不添加效果更好。

试验五：

检测糖含量为4.3％，取800ml置于塑料桶内，用干石灰粉调 PH值5.5，并加入硫酸铵0.15％，硫酸镁0.05％，在33℃温度下 接入活化后的耐高温活性干酵母种液，干酵母加量为发酵液总糖 的0.2％(W/W)，在33—35℃温度下进行恒温发酵，发酵时间72 小时，检测发酵醪中酒度为2.3度(20℃)，残糖含量为0.3％。

耐高温活性干酵母的活化：采用2％的糖水，其体积为干酵 母重量的50倍，在37℃温度下，干酵母复水活化3小时。

试验六：

检测废液含糖量为3.95％，将废液盛于反应釜中，废液体积 为2200l，用干石灰粉调PH值5.4，干石灰粉加量为65公升，加入 尿素50克，硫酸镁50克，在33℃温度下接入活化培养好的干酵母 菌种，干酵母用量为250克，保持33—35℃温度发酵72小时，经 蒸馏分离，发酵醪液酒精含量2度，残糖含量为0.25％。

耐高温活性干酵母活化：将废液中和控制PH值5.4，体积为 干酵母的50倍，在35℃温度下，干酵母复水活化3小时。

上述所用的重量与体积比是指对应单位重量体积比，如公斤 /升，克/毫升。

本发明的优点：(1)可变废为宝，化害为利，从废液中提 取酒精后的糟液残糖合量在0.45％以下，大大降低了废液中的有 机物含量；(2)用废液代替米曲汁、麦芽汁、糖水等作菌种培 养基，简化了工艺，降低了成本。