白酒糟綜合利用現(xiàn)狀及多級鏈式開發(fā)技術研究

李 德

(四川省宜賓五糧液集團有限公司，四川宜賓644000)

白酒糟是白酒生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。2016年全國規(guī)模以上白酒企業(yè)完成釀酒總產(chǎn)量（折65%vol）1358.36萬kL[1]，相應白酒糟產(chǎn)量可達4000萬t。如能無害化、減量化、資源化、效益化處理酒糟，既可以消除和減輕環(huán)境污染，保護土地資源，同時又變廢為寶，造福人類，意義十分重大。

1 白酒糟成分

胡偉、陳豫[2]對不同酒廠多糧型白酒糟成分進行分析，其測定結果(均值)見表1。

表1 不同酒廠多糧型白酒酒糟組成及營養(yǎng)水平(%，干基)

根據(jù)白酒糟各種成分，市場上開發(fā)出了不同的產(chǎn)品，使白酒糟得到了資源化利用。

2 白酒糟綜合利用現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 白酒糟綜合利用現(xiàn)狀

2.1.1 生產(chǎn)飼料

從表1可知，白酒糟中含有大量的淀粉、蛋白質等有機物，可作為生產(chǎn)飼料的原料。其制取飼料途徑有：將酒糟直接干燥生產(chǎn)飼料，利用酒糟生產(chǎn)青貯飼料[3]，利用酒糟生產(chǎn)蛋白飼料[4]等。

2.1.2 能源利用

酒糟中除水分外，絕大部分為有機物。因此，酒糟可以作為能源利用。酒糟能源利用技術有多種，可以作為能源直接燃燒[5]，或作為原料發(fā)酵生產(chǎn)沼氣[6]，也可以作為原料生產(chǎn)燃料乙酵[7]，還可氣化生產(chǎn)燃氣[8]等。

2.1.3 生產(chǎn)化工原料

利用酒糟生產(chǎn)木糖醇[9]、丁二酸、甘油、乳酸，從酒糟中提取植酸和菲汀[10]等。

2.1.4 生產(chǎn)實用材料

利用酒糟生產(chǎn)纖維素或細菌纖維素[11]，生產(chǎn)木塑復合材料，生產(chǎn)活性炭[12]，或利用酒糟灰作為水泥添加劑[13]等。

2.1.5 生產(chǎn)食品和保健品

利用酒糟生產(chǎn)食用菌[14]，生產(chǎn)活性蛋白質，生產(chǎn)食用醋，生產(chǎn)乳酸球菌素等。

2.1.6 生產(chǎn)有機肥

酒糟中含有氮、磷、鉀等，可作為有機肥生產(chǎn)原料[15]。

2.2 存在的問題

目前，根據(jù)白酒糟各種利用情況，存在應用單一，附加值低，市場供大于求，二次污染嚴重，地域條件限制，利用不徹底等問題，需要白酒生產(chǎn)企業(yè)在源頭實現(xiàn)酒糟的清潔、低碳、高效生產(chǎn)。

3 白酒糟多級鏈式開發(fā)技術

根據(jù)白酒糟綜合利用現(xiàn)狀及存在的問題，為了保證白酒生產(chǎn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，在對白酒糟進行處理時，應結合酒糟不同功能成分進行多級鏈式開發(fā)，按需生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品，從而提升酒糟處理的綜合效益。

白酒糟多級鏈式綜合開發(fā)技術如下：

首先，利用現(xiàn)代生物工程技術改造傳統(tǒng)工藝，在丟棄酒糟中加入生物制劑和少量的營養(yǎng)成分，對丟棄酒糟的殘余淀粉進行深度開發(fā)利用，即以丟棄酒糟為原料生產(chǎn)復糟酒。根據(jù)在丟糟中使用糖化酶和活性干酵母（AADY），再返回窖內作短期發(fā)酵的試驗情況，復糟酒經(jīng)過除雜處理后可達優(yōu)質酒標準。從而大大提高了資源的利用率，進而大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

其次，以生產(chǎn)復糟酒后的復糟為燃料生產(chǎn)釀酒所需蒸汽，具體辦法是先將復糟進行烘干，然后實行干糟篩分，分離出的糧渣可作飼料，從而降低了飼料纖維含量，提高了飼料質量；分離出的稻殼可燃物質含量較高，可作為鍋爐燃料進行熱能利用。

最后，再利用稻殼中的硅源，以復糟燃燒后的稻殼灰為原料，生產(chǎn)硅化合物，如水玻璃、白炭黑等化工產(chǎn)品。

白酒糟多級鏈式綜合開發(fā)工藝流程如下：

丟棄酒糟→加入糖化酶、AADY→生產(chǎn)復糟酒入庫、剩下復糟→烘干→篩分→糧渣作為飼料入庫、稻殼作為鍋爐燃料→燃燒后的稻殼灰→生產(chǎn)白炭黑。

通過對白酒糟的多級鏈式開發(fā)，開辟了一條全面、合理利用酒糟中淀粉、可燃物和硅源的新途徑。

3.1 以丟棄酒糟為原料生產(chǎn)復糟酒

由于固態(tài)釀酒工藝的固有特點，長期以來，丟棄酒糟中殘余淀粉含量相對較高（詳見表1）。而釀酒所利用的正是原料中的淀粉。因此，如何進一步降低丟棄酒糟中的殘余淀粉含量，是降低酒廠生產(chǎn)成本的一條重要途徑。各名優(yōu)酒廠的生產(chǎn)工藝是傳統(tǒng)工藝，是前人通過幾百年甚至上千年摸索出的生產(chǎn)優(yōu)質白酒的工藝，有著十分獨特的操作機理。根據(jù)多年實踐表明，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是生產(chǎn)優(yōu)質白酒的穩(wěn)定工藝，但在傳統(tǒng)工藝下白酒產(chǎn)量卻相對較低。也有不少企業(yè)曾采用各種辦法試圖提高產(chǎn)量，但卻發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)量提高的同時產(chǎn)品質量相應大大降低。因此，以固態(tài)白酒固有的生產(chǎn)工藝，很難進一步降低丟棄酒糟殘余淀粉含量。

為了進一步降低丟棄酒糟中的殘余淀粉含量，各名優(yōu)酒廠利用現(xiàn)代生物工程技術，開展了以丟棄酒糟為原料生產(chǎn)復糟酒的試驗。如劍南春酒廠開展了“AADY用于劍南春丟糟配套工藝研究”[16]，五糧液酒廠開展了“以丟棄酒糟為原料，以2000 m3大窖生產(chǎn)復糟酒技術研究”，以上試驗經(jīng)過幾百次初試、中試，均獲得了成功。

劍南春酒廠采用的丟糟配套工藝，其酒糟利用情況見表2。

表2 劍南春酒糟利用情況

五糧液酒廠采用以廢酒糟為原料，以2000 m3大窖生產(chǎn)復糟酒的簡易工藝流程如下：

丟糟→加入糖化酶、AADY→入回沙窖發(fā)酵→起糟出窖→蒸餾→回沙酒入庫、丟糟入復糟窖→起窖蒸餾→復糟酒入庫、丟糟中加入糖化酶→入大石窖發(fā)酵→加入固體酵母→大石窖二次發(fā)酵→起窖蒸餾→復糟酒入庫、復糟作為鍋爐燃料。

五糧液首創(chuàng)多次利用現(xiàn)代生物工程技術進行二次發(fā)酵，以2000 m3大窖生產(chǎn)復糟酒技術，突破了傳統(tǒng)工藝的限制，大規(guī)模實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)，勞動效率高，生產(chǎn)成本低。

五糧液初始酒糟利用情況見表3。

表3 五糧液始酒酒糟利用情況

從表2、表3看出，由于利用了現(xiàn)代生物工程技術，酒糟中殘余淀粉含量已大大降低，為此，兩酒廠每年可回收大量優(yōu)質復糟酒，從而大大降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。

3.2 以復糟為燃料生產(chǎn)釀酒所需蒸汽

以復糟為燃料生產(chǎn)釀酒所需蒸汽的工藝流程如下：

復糟→烘干機→干燥→篩分（糧渣作飼料、稻殼作為鍋爐燃料）→輸送→爐前料倉→螺旋給料機→進入鍋爐燃燒→產(chǎn)生蒸汽（供釀酒用熱）、稻殼灰（制取白炭黑）。

從表2、表3可知，復糟水分含量高（60%～62%），酸度大（2.0～3.8），極易腐敗霉變，需及時進行處理，否則極易污染環(huán)境。目前，復糟較為徹底的處理辦法是先將復糟進行烘干（復糟初期含水量雖高，但不易進行機械脫水，多為直接進入烘干系統(tǒng)進行烘干），然后進行貯存、運輸和使用。

復糟烘干系統(tǒng)主要由熱源、上料機、烘干裝置、傳動裝置、沉降室、旋風除塵器、出料機、煙氣凈化裝置及通風設備等組成。濕糟進入烘干裝置，其內設有多個排列為螺旋形的抄板，通過筒體的旋轉帶動抄板將復糟不停的揚起，揚起的物料與由加熱裝置傳入的熱源進行充分接觸，加快了烘干傳熱、傳質過程，水分不斷蒸發(fā)并完成干燥后，再由出料口排出。復糟烘干裝置可將高水分濕糟經(jīng)過深度脫水，烘干成含水量為10%～15%的干糟，再用于制作動物飼料、鍋爐燃料等，從而實現(xiàn)復糟干燥處理的機械化、工業(yè)化、自動化。

五糧液集團公司根據(jù)酒糟燃燒機理建設的SZS4-1.25-D型環(huán)保鍋爐[5]，系酒糟焚燒處理首創(chuàng)產(chǎn)品。鍋爐燃料（干糟）元素成分及低位發(fā)熱量見表4。

表4 干糟元素成分及低位發(fā)熱量

根據(jù)表4干糟元素成分及低位發(fā)熱量，設計的SZS4-1.25-D型環(huán)保鍋爐，為雙鍋筒縱置式自然循環(huán)水管鍋爐。整臺鍋爐由上部受熱面大件、下部燃燒設備大件、中部絕熱爐膛及尾部空氣預熱器4部分組成。

該鍋爐采用了層燃加室燃相結合的燃燒技術。即燃料經(jīng)噴料裝置噴入爐內，一部分顆粒較細的酒糟懸浮在爐膛內被加熱燃燒，同時隨爐內的煙氣向上流動；部分顆粒較大的酒糟在被加熱的同時下落到爐排上繼續(xù)燃燒。燃燒生成的高煙煙氣，從爐膛出來后先進入對流管束，經(jīng)對流管束吸熱后，進入爐后熱管式空氣預熱器，其將冷空氣加熱到一定溫度后，再經(jīng)煙氣凈化裝置除塵，最后由煙囪排入大氣。

表5 五糧液白炭黑送檢情況

鍋爐投入運行后，酒糟著火及時，燃燒正常，能充分燃燼，灰渣含碳量＜10%。鍋爐熱效率高，達到79.36%。鍋爐自動化程度高，升溫、升壓快，出力足，具有超負荷的能力。

3.3 以復糟燃燒后的稻殼灰為原料生產(chǎn)白炭黑

白炭黑因與橡膠混合時顯示出極高的補強效果和優(yōu)異的物理機械性能，故被作為補強材料廣泛用于輪胎、透明和彩色的橡塑制品中。白炭黑化學分子式為SiO2·nH2O。

酒糟燃燒后的稻殼灰中二氧化硅含量可達65%～70%[17]，完全可作為生產(chǎn)硅化物的硅源。

利用酒糟稻殼灰和生產(chǎn)白炭黑的實驗室研究有很多，如江西工業(yè)大學鄒榮樂等進行的以酒糟為原料，利用水解熱解法生產(chǎn)白炭黑的研究[18]，但最終均未形成工業(yè)化生產(chǎn)裝置。

五糧液集團公司采用低壓液相法，首次把丟棄酒糟灰生產(chǎn)白炭黑的研究從實驗室轉移到了工業(yè)化生產(chǎn)實踐，并獲得了成功。研究發(fā)現(xiàn)酒糟稻殼灰中二氧化硅為無定型二氧化硅，活性較高，在低壓和較低溫度下，即能與液體燒堿發(fā)生化學反應，生成水玻璃，將制得的水玻璃再與強酸進行反應，可得到較高純度的白炭黑。其生產(chǎn)的白炭黑送檢情況見表5。

從表5可看出，該樣品所檢項目的測定值均符合該行業(yè)標準相關要求。

以酒糟燃燒后的稻殼灰為原料生產(chǎn)白炭黑的低壓液相法工藝流程如下：

酒糟稻殼灰→堿液→粗水玻璃→過濾→精水玻璃→硫酸酸解→反應→熟化→冷卻→過濾→洗滌→均化→噴霧干燥→白炭黑→成品包裝。

為了清潔生產(chǎn)，酒糟鍋爐采用濕式?jīng)_渣除塵，故料漿水分不穩(wěn)定，對后續(xù)在白炭黑生產(chǎn)過程中的準確配料產(chǎn)生不利影響，從而出現(xiàn)了白炭黑產(chǎn)品性能的不穩(wěn)定現(xiàn)象。需對含炭料漿進行壓濾處理，這樣既可確保后續(xù)白炭黑生產(chǎn)的準確配料，同時也便于運輸。

4 結論

根據(jù)白酒糟綜合利用現(xiàn)狀及存在的問題，在對白酒糟進行處理時，應結合酒糟不同功能成分進行多級鏈式開發(fā)。即首先利用生物工程技術，以丟棄酒糟為原料生產(chǎn)復糟酒；然后以復糟為燃料生產(chǎn)釀酒所需蒸汽；最后以酒糟稻殼灰為原料生產(chǎn)白炭黑。這樣便開辟了一條全面、合理利用酒糟淀粉、可燃物和硅源的新途徑，實現(xiàn)了從源頭上將丟棄酒糟變廢為寶、深度開發(fā)、綜合利用的目的。

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