黃酒釀造米漿水處理技術的研究進展

焦新萍，曾金紅，王靈芝，孟燕青，王佳麗，章姍姍，曾紅燕

（紹興市食品藥品檢驗研究院國家黃酒產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，浙江紹興312000）

黃酒釀造米漿水處理技術的研究進展

焦新萍，曾金紅，王靈芝，孟燕青，王佳麗，章姍姍，曾紅燕

（紹興市食品藥品檢驗研究院國家黃酒產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，浙江紹興312000）

黃酒釀造米漿水是黃酒浸米工序中的副產(chǎn)物，含有豐富的淀粉、蛋白質、糖類、有機酸等營養(yǎng)物質，棄之會嚴重污染環(huán)境，合理利用則變廢為“寶”。介紹了微生物法、吸附法以及回收綜合利用在處理黃酒釀造米漿水方面的研究現(xiàn)狀及應用，探討了適合黃酒企業(yè)的米漿水處理技術的發(fā)展方向。

黃酒；米漿水；微生物法；混凝分離法；吸附法；回收利用

黃酒是中華民族的傳統(tǒng)文化遺產(chǎn)，歷史悠久，源于中國，與啤酒、葡萄酒并稱為世界三大釀造古酒。黃酒是以稻米、小麥、玉米、黍米等為主要原料，經(jīng)蒸煮、加曲、糖化、發(fā)酵、壓榨、過濾、煎酒、貯存、勾兌而成的釀造酒[1]。黃酒發(fā)酵周期較長，根據(jù)工藝的不同可分為淋飯酒、攤飯酒、喂飯酒。在傳統(tǒng)的黃酒釀造工藝中，需要對糯米進行一段時間的浸泡，攤飯法釀酒中，浸米時間長達16～20 d；淋飯法釀酒中浸米時間為2～3 d；喂飯法釀酒浸米時間相對較短，一般為18～24 h[1]。米漿水是黃酒生產(chǎn)浸米工序中的副產(chǎn)物，據(jù)統(tǒng)計，生產(chǎn)1 t黃酒，將產(chǎn)生0.5 t廢水，一個年產(chǎn)5萬t的黃酒企業(yè)，至少產(chǎn)生2.5萬t米漿水。

黃酒生產(chǎn)排放的廢水有機污染物含量高，耗氧量大，未經(jīng)處理排入江河將嚴重污染水體，給工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等造成嚴重威脅[2]。根據(jù)國家科技發(fā)展綱要指南，節(jié)能減排是今后相當長一個時期的科技發(fā)展重點，有利于促進社會和諧及可持續(xù)發(fā)展。因此，解決黃酒米漿水的出路，加以回收綜合利用，避免向環(huán)境排放污水，節(jié)約水資源，不僅是人類生存環(huán)境的需要，也是黃酒生產(chǎn)企業(yè)生存和發(fā)展的需要。

1 黃酒廢水處理技術研究進展

米漿水的特點是高COD值（20000～30000mg/L）和多酸，處理的方法很多，常用的廢水處理方法有微生物法、物理化學法等。現(xiàn)有的黃酒米漿水處理以微生物法居多，也有一些企業(yè)嘗試將米漿水進行重新利用。

1.1 微生物法

生物處理法的目的是通過微生物的代謝活動使廢水中的有機污染物轉化為無害產(chǎn)物，即利用活性污泥或生物膜上的微生物將廢水中的有機物作為它們代謝活動所必需的能源物質，將其轉化為代謝終產(chǎn)物二氧化碳和水而使廢水得到凈化。根據(jù)參與降解的微生物種類不同，生物處理法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法[3]。

黃酒廢水（包括米漿水）中有機物濃度高，采用酸化、UASB厭氧、SBR好氧等聯(lián)合工藝進行處理：酸化調(diào)節(jié)池可以把廢水中復雜的有機物水解為簡單的有機物，提高廢水的可生化性，提高廢水的pH值，以利于廢水的后續(xù)厭氧處理[4-8]。經(jīng)UASB處理后，出水CODcr值為3000mg/L左右，出水CODcr值去除率為90%左右，CODcr負荷仍很大，然后采用SBR間歇式生化反應器進行后續(xù)處理，出水CODcr值去除率為70%；再進行好氧處理（一般污水的處理方法）[8]。但是該法存在著占地大、產(chǎn)泥量大，抗沖擊負荷能力差、運行費用高,一次性投資較大,一般的中小型企業(yè)應用困難等問題；而且由于米漿水對水系污染太嚴重,要治理至達標排放,經(jīng)濟上難以承受。因此減少排放污染，最大限度地利用米漿水中的有效成分,使釀酒副產(chǎn)物米漿水得到充分回收利用，成為當務之急。

1.2 物理化學法

混凝沉降法包括混凝分離法、吸附法和膜技術等；經(jīng)過實驗，用這些方法處理，米漿水中的大分子物質如蛋白質、多糖等沉降困難，COD值除去率不高，大約在30%。

1.2.1 混凝分離法

混凝分離法是向含有懸浮體或膠體的污水中投加無機或有機混凝劑，來促使帶電微?；蚰z體脫穩(wěn)，繼而聚集使之與介質分開，達到分離的目的，已廣泛用于工業(yè)廢水的凈化處理中。

俞衛(wèi)華等[9]采用硫酸亞鐵作為混凝劑混凝澄清黃酒米漿水，考察了pH值、FeSO4添加量等因素對澄清效果的影響，實驗結果發(fā)現(xiàn)酸度在2.3 g/L(以乳酸計)左右的米漿水，澄清效果良好。澄清后的水及混凝得到的沉泥(實為米漿)可在黃酒生產(chǎn)中消化，水重新用于浸米，沉泥可用于釀酒或作飼料等用途。

李博斌、曾金紅課題組以浙江塔牌紹興酒有限公司的釀造米漿水為研究對象，利用以Fe2(SO4)3和特制的二氧化硅作為吸附劑，對黃酒米漿廢水進行處理[10]。在pH6～7的條件下，混凝劑和二氧化硅復配對米漿廢水中的蛋白質等大分子物質去除效果好，二氧化硅和硫酸鐵的投加量均為0.15%～0.20%，作用時間10～24 h，米漿水的COD值可以下降50%左右；COD值高的米漿水中蛋白質去除率高；其過濾回收的營養(yǎng)物質可作為飼料等進行綜合利用。

1.2.2 吸附凈化法

廢水的吸附凈化其實質是廢水與多孔性固體吸附劑相接觸，利用吸附劑表面活性，將分子態(tài)或離子態(tài)的污染物吸附和集中于其表面，達到凈化廢水的目的，可實現(xiàn)廢水中有用資源的回收利用，是對高、低濃度廢水均適用的物理化學方法，廣泛地應用于廢水處理[11]。由于米漿水中含有較多的非極性有機物，大多數(shù)非極性有機污染物疏水性強，易吸附在非極性吸附劑上[12]。

米漿水可以吸附凈化澄清處理后再回收利用。俞衛(wèi)華等研究了以硅藻土、活性炭為吸附劑對黃酒釀造生產(chǎn)的酸度在6.0 g/L左右的米漿水進行吸附澄清處理的工藝。通過條件實驗和正交實驗，確定了米漿水澄清的最適工藝條件。通過米漿水澄清循環(huán)浸米7次、釀酒7次及從米漿水中回收的有機物釀酒7次，并與自來水浸米釀酒對比,米漿水澄清循環(huán)浸米可以縮短浸米時間,米漿水酸度提前到達目標值[13]。澄清后的水及混凝得到的沉淀物可在黃酒生產(chǎn)中循環(huán)利用，水可以重新用于浸米，沉淀物可用于釀酒或作為飼料等。

1.2.3 膜技術

膜分離技術是一項新型的分離技術,大多數(shù)膜分離過程中物質不發(fā)生相變化,分離系數(shù)較大，具有高效、節(jié)能的特點。常見的膜分離法主要有微濾、超濾、反滲透等，利用膜分離技術，采用閉路循環(huán)發(fā)酵工藝可變廢為寶，避免或削減了污染物排放[14]。

謝廣發(fā)等[15]以0.18μm膜對黃酒進行過濾實驗，過濾后的黃酒中蛋白質下降17.3%，總多酚略有下降。譚佩毅等[16]采用孔徑為0.15μm陶瓷無機膜過濾黃酒，其中高分子蛋白質去除了56.9%。劉達玉等[17]利用管式膜對黃酒進行超濾，其中不溶性固形物全部去除，粗蛋白去除了78.45%，氨基酸被不同程度去除，總體去除率為13.24%。

膜處理技術的特點和優(yōu)勢：節(jié)能環(huán)保，對被處理物無形態(tài)或化學影響；無二次污染，可借鑒用于處理米漿水，處理后的米漿水可以回收再利用。在除污的同時變廢為寶，是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的綠色技術。

1.3 米漿水回收利用方法

黃酒米漿水是浸米工序中的副產(chǎn)物，還含有豐富的淀粉、蛋白質、糖類、有機酸，其中氨基酸多達18種，還有B族維生素、礦物質和微量元素等。此外，米漿水中還有大量對釀酒有益的乳酸菌、酵母菌等[2]。

如何節(jié)約水資源，提高循環(huán)利用效率，米漿水一直是黃酒生產(chǎn)企業(yè)關注的重點。有一些企業(yè)對黃酒米漿水的回用技術進行了研究，主要技術路線是對米漿水進行簡單處理后，作為投料水回投到釀造過程中，實現(xiàn)米漿水的循環(huán)利用。

毛青鐘考察分析了黃酒釀造浸米過程中產(chǎn)生的米漿水及其營養(yǎng)物質（有機酸、氨基酸、蛋白質、淀粉、糖類等）、微生物（乳酸桿菌）的變化情況[2]，將浸米產(chǎn)生的米漿水回用作為黃酒生產(chǎn)的投料用水，投放發(fā)酵液中釀造黃酒，改善黃酒品質，米漿水的使用量一般為大米的30%～40%，即“三漿四水”[18]。

俞關松等[19]開展了黃酒浸米漿水作復制糟香白酒投料水的研究，實驗發(fā)現(xiàn)米漿水營養(yǎng)物質豐富，適宜于酵母生長和發(fā)酵，把米漿水回用作復制糟香白酒的投料水，能夠提高復制糟香白酒的產(chǎn)量和出酒率。

魏桃英課題組和薛潔課題組分析了浸米過程中米漿水的變化情況及不同添加漿水量對黃酒品質的影響，表明發(fā)酵過程中采用新鮮米漿水替代部分投料用水，可以起到“以酸制酸”的作用，并找出合適的米漿水添加量比例[20-21]。李海霞等[22]將米漿水循環(huán)用于浸米，跟蹤發(fā)酵過程，考察米漿水回用對黃酒發(fā)酵過程的影響，發(fā)現(xiàn)隨著米漿水循環(huán)次數(shù)的增加，發(fā)酵醪的酸度隨之增高，發(fā)酵速度加快，酒精含量提高；且米漿水組的酵母數(shù)量高于自來水組。張雨等[23]研究了添加米漿水對黃酒釀造和風味的影響，發(fā)現(xiàn)添加米漿水對總酸、甲醇、β-苯乙醇、乳酸乙酯和氨基酸類物質的影響較明顯，而對其他醇類物質、酯類物質和醛類物質影響不大。胡健等[24]研究米漿水回用技術對黃酒釀造的影響，如黃酒質量、風味及理化指標等；實驗結果表明米漿水中含有豐富的有機酸和氨基酸，有助于提高黃酒中氨基酸態(tài)氮、β-苯乙醇含量、酯類物質的濃度及酒精度。

此外，米漿水中有大量產(chǎn)乳酸的乳酸桿菌，用現(xiàn)代工藝技術提取乳酸桿菌，這在乳制品工業(yè)等食品工業(yè)中的用途廣泛[2]。

2 展望

對黃酒米漿水的處理應采取“回收綜合利用與治理污染相結合”的策略,即通過綜合利用的途徑，回收米漿水中的有機資源（營養(yǎng)物質），使之轉化為可再利用的副產(chǎn)品，余下的廢水再進行處理和部分回用。污水處理技術也隨著科技的發(fā)展而發(fā)生了日新月異的變化，為提高廢水的綜合效益（經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益），往往在不同階段將多種方法組合起來，兼顧廢水處理后的重新利用和回收物的合理利用，這對于節(jié)約資源、保護環(huán)境具有重要意義。

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Research Progress in the Treatment of Rice Steeping Water in Yellow Rice Wine Production

JIAO Xinping,ZENG Jinhong,WANG Lingzhi,MENGYanqing,WANG Jiali,ZHANG Shanshan and ZENGHongyan
(National Center for Yellow RiceWine Quality Supervision&Testing,Shaoxing Testing Institute of Food and Drug,Shaoxing,Zhejiang 312000,China)

Rice steeping water is the by-product of rice steeping process and it contains rich nutrients including starch,protein,sugar,organic acids,etc.The discharge of rice steeping water will seriously pollute the environment,however,scientific recycle of rice steeping water could produce satisfactory economic benefits.In this paper,we introduced the research progress in the treatment of rice steeping water,such as microbiological method,absorption method,and the comprehensive utilization of rice steeping water.Furthermore,the development directions of rice steeping water treatment technology were discussed.

yellow rice wine;rice steeping water;microbiological method;coagulation separation;absorption;recycling

TS262.4；TS261.4；X797

A

1001-9286（2017）02-0106-03

10.13746/j.njkj.2016257

紹興市科技計劃項目（2014B70009）：黃酒釀造米漿廢水懸浮吸附法處理新技術應用研究。

2016-08-19；

2016-10-21

焦新萍，女，碩士，工程師，研究方向：食品安全。

曾金紅（1976-），男，湖北省云夢人，博士，高級工程師，研究方向：食品安全檢測技術，E-mail：jintao032961@163.com。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2016-11-08；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20161108.1001.002.htm l。