白酒糟综合利用研究

第 21 卷 第 1 期
李政一: 白酒糟综合利用研究
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成熟醪。 成熟醪与混合粮、鲜酒糟拌料进行醋酸发 酵, 品温 27～ 38 ℃。 根据品温每隔 2～ 3 d 翻醅一 次, 至酸度不再升高, 结束醋酸发酵。 然后将醋酸转 入发酵池, 压紧, 加盖塑料布, 加盐封池, 后熟约 30 d。 再对醋醅浸淋, 灭菌、经检验即得成品。
3 酒糟酿醋
一般白酒酒糟中含有一定量的粗淀粉、粗蛋白、 糖和有机酸, 因而作为酿醋原料, 是酒糟综合利用的 途径之一。所用菌种为: 甘薯曲霉A s. 31324, 米曲霉 31811, 自然曲, K40 酵母菌, 醋酸菌A s. 1141。
主要工艺流程见文献[ 21, 23 ]。 其原料的配比为在酒糟原料中添加配料麸皮、 大米、米粉或面粉等。各酒厂的酒糟所含成分略有差 别, 一般情况下, 其配比为: 酒糟 70% 左右, 添加配 料 30% 左右。 具体操作方法为, 大米浸泡后蒸熟, 入池加水调 温, 加入菌种, 经 24 h 后加入酒母, 经 48 h 酒化, 为
1993[2 ]
1994[3 ]
1995 [4 ]
1996 [5 ]
1997 [6 ]
543142
657121
791101
690196
708168
1998 [7 ] 573133
1999 [8 ] 502126
2000 [9 ] 476111
我国白酒采用固态发酵和固态蒸馏传统操作, 是世界上独特的酿酒工艺。 白酒糟是这种酿造工艺 的副产品, 其中残存许多未能完全利用的营养物质, 并且含有丰富的发酵副产物, 可进行多方面的综合 利用。根据目前的研究报道, 酒槽综合利用可分为以 下四个方面: 利用酒糟生产化工产品; 利用酒糟培养 食用菌; 利用酒糟酿醋; 利用酒糟生产饲料。
白酒糟显酸性易腐败变质, 若不及时处理, 将严 重污染环境。 另一方面白酒糟中含有丰富的营养成 分, 多种氨基酸和维生素是生产饲料的优质原料。若 及时将白酒糟转化为高蛋白多酶菌体饲料, 既解决 了环境污染问题, 又取得显著的经济效益, 因而是白 酒糟综合利用的最优选择。 近十年来归纳白酒糟营 养成分, 氨基酸和维生素含量的有关文献报道, 可见 各厂家由于工艺条件和所用原料的不同, 酒糟成分 含量有一定的差别, 尤其是无机元素的含量差别更 大, 有关数据从略, 可参看文献[ 25～ 32 ]。
表 2 白酒糟与玉米常规营养成分的比较 单位: %
项目
水分 粗淀粉 粗蛋白 粗脂肪 粗纤维 灰分 无氮浸出物 酸度
白酒糟
7～ 10 10～ 13 1413～ 2118 412～ 619 1618～ 2112 319～ 1511 4117～ 4518
3
玉米 (对照)
7～ 23 64～ 78 8～ 14 311～ 517 118～ 315 111～ 319
收稿日期: 2002 12 20 作者简介: 李政一 (1948- ) , 男, 河北博野人, 副教授, 博士, 主要从事环境生物工程和绿色化学等方面的研究。
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北京工商大学学报 (自然科学版)
2003 年 3 月
中, 一般含量为每吨酒糟中含甘油 113 公斤左右。若 单纯对酒糟中含有的如此少量的甘油进行提取, 从 提取设备, 工艺技术和成本效益上考虑是没有经济 价值和实际意义的, 但酒糟中尚含有在酿酒过程中 没有完全利用的淀粉, 占酒糟的 10% 左右, 可经过 再发酵, 制取甘油产品。 主要工艺流程见文献[ 11～ 12 ]。
1 利用酒糟生产化工产品
111 提取复合氨基酸及微量元素
从酒糟中提取复合氨基酸及微量元素[10], 是酒 糟综合利用的一个侧面, 其优点是原料来源丰富, 价 廉, 工艺简便, 设备简单。 原料来源于酒糟, 节约粮 食, 而且作为食品、药品、化妆品添加剂安全可靠。另 一方面由于精品中谷氨酸含量较高约占 1 4, 因此
制取甘油的主要技术要点: 用 10% 麦芽浆作糖 化剂, 60 ℃保温搅拌糖化 3 h, 再用清水配成 2% 糖 液, 加入 014%～ 015% 的酒曲作发酵剂, 同时加入 总液量 018%N a2SO 3 作固定剂, 于 30～ 32 ℃保温 发酵 72 h, 用 Ca (O H ) 2 中和, 然后过滤和浓缩, 得粗 品; 再经精制脱色即得精制甘油。但是此种从酒糟 中制取甘油的方法, 也有不同观点, 认为利用当前研 究水平的菌种和现有的技术水平, 用酒糟制取甘油 不尽合理[13], 其主要原因是, 醪液中甘油含量低, N a2SO 3 用量过大, 杂质多, 提制困难, 发酵剂不适 宜, 成本高等。
和。 从白酒年总产量来看, 1997 年年产量仅比 1995 年略有减少, 比其它年份还有所增加。 但是在 1997 年之后白酒产量逐年减少。 与 1992 年和 1993 年相 比, 年产量也均在 500 万吨左右。
年份 白酒 (万吨 年)
1992[ຫໍສະໝຸດ Baidu ] 547143
表 1 我国白酒自 1992 年到 2000 年生产情况
利用酒糟提取复合氨基酸及微量元素的具体方 法是, 用工业 H 2SO 4 水解酒糟蛋白质, 再用石灰乳 中和除酸, 提取复合氨基酸及微量元素。氨基酸的生 成率为 18100%～ 23100% , 精品氨基酸种类 17 种, 其中包括 7 种人体必需氨基酸及多种微量元素。
112 制取甘油
在白酒生产中, 甘油是以淀粉为原料发酵酿酒 的后期产物, 当乙醇蒸出后, 少量甘油则留在酒糟
文章编号: 167121513 (2003) 0120009205
白酒糟综合利用研究
李政一
(北京工商大学 化学与环境工程学院, 北京 100037)
摘 要: 叙述了白酒糟综合利用的发展与现状, 包括利用白酒糟提取复合氨基酸及微量元素、制取 甘油、提取植酸和植酸钙镁 (菲汀)、培养食用菌、酿醋和生产饲料技术。 通过已报道技术的对比分 析, 可见在解决酒糟对环境污染的同时又取得较大的经济效益的最优技术是首先提取植酸和植酸 钙镁 (菲汀) , 然后再利用酒糟生产高蛋白多酶菌体饲料。
关键词: 酒糟; 综合利用; 饲料; 菲汀; 食用菌 中图分类号: T S26119 文献标识码: A
中国白酒生产 1992 年至 2000 年年产量参见表 1, 自 1997 年以来, 由于国内葡萄酒市场的升温和啤 酒份额在饮料市场的加大, 白酒在饮料市场中的传 统的主导地位发生动摇, 而白酒市场本身也趋于饱
味道鲜美。提取的复合氨基酸精品中, 还含有钙、锌、 锰、铁、铜、镉和锡等微量元素, 其中特别是钙、铁与 氨基酸混合, 利于人体肠道吸收。 据有关医学报道, 用酒糟制取的复合氨基酸中支链氨基酸与芳香族氨 基酸分子比值远远大于正常人 216～ 315 的比值, 更 适合于肝脏、肾脏疾病的治疗。其缺点是氨基酸提取 后, 剩余的残渣及废液仍将严重地污染环境。
菲汀又是一种抗营养物质, 如果给畜类、禽类 (反刍动物除外) 喂不脱菲汀的酒糟饲料, 会降低对 钙、镁、锌等元素的生理效应并影响发育, 因此提取 了菲汀后的酒糟是具有更高营养价值的饲料。 如果 将提取菲汀后的剩余酒糟发酵, 制取高蛋白多酶菌 体饲料, 这样减少了抗营养物质菲汀, 会得到更高质 量的菌体蛋白饲料。 由此可见从酒糟中提取菲汀后 可获得更高的经济效益和更好的环境效益, 将为酒 糟资源化开辟一条新途径。
4 白酒糟生产饲料
通常每生产 1 吨白酒可产 3 吨酒糟, 经研究分 析一个年产万吨的白酒厂, 酒糟全部利用, 一年可生 产饲料 7 700 t (仅采用干燥技术) [24], 全国年产白酒 若按 500 万 t 计, 年产饲料 385 万 t。 将白酒糟的营 养成分与玉米的营养成分比较, 其比较数据见表 2, 氨基酸、维生素和无机元素的含量见文献[ 10 ]。利用 白酒糟直接干燥生产饲料全国每年可节约饲料用粮 至少 350 多万 t, 若将全部白酒糟转化为高蛋白多酶 菌体饲料, 高蛋白多酶菌体饲料比仅用干燥技术生 产的饲料的营养成分和营养配比要好得多, 将产生 更大的经济效益, 会节约更多的饲料粮。
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近几年, 世界粮食短缺, 导致饲料供应日趋紧 张, 因而引起很多国家对饲用微生物蛋白饲料的重
视。自 1990 年以来, 我国配混饲料逐年增加 10%～ 20% 左右, 据 1996 年统计配混饲料总产量为 5 500 万 t。由以上分析可知, 全国若将白酒糟全部转化为 高蛋白多酶菌体饲料, 可年产生物蛋白饲料至少 530 万 t (按 1996 年计) 以上, 相当于全国配混饲料 的 10% 左右。可见将白酒糟转化为营养丰富的高蛋 白多酶菌体饲料的研究是非常有意义的, 对我国饲 料生产的贡献是相当可观的。
白酒糟制饲料, 主要可分为三大类, 一是白酒糟 的青贮; 二是将鲜糟干燥制成粉状或粒状饲料; 三是 对白酒糟进行深层处理生产菌体蛋白饲料。
411 白酒糟制青贮饲料
将白酒糟加入辅料 (秕谷或碾碎粗料) 按 3∶1 混合, 在厌氧条件下, 让乳酸菌大量繁殖, 使其中的 淀粉和可溶性糖变为乳酸, 当浓度增加到一定程度 后, 霉菌和腐败菌的生长就被抑制, 这样含水量高的 酒糟, 可以保存其营养成分, 使残留的乙醇挥发掉, 从而使酒糟保存时间可达 6～ 7 个月。
一般贮存方法是, 将酒糟置于窖中 2～ 3 d, 待上 面渗出液体时将清液除去, 再加鲜酒糟。 如此反复, 最后一次留有一定量的清液, 以隔绝空气, 然后用板 盖好, 用塑料布封好。 当饲喂前用石灰水中和酸即 可。
第 21 卷 第 1 期
北京工商大学学报 (自然科学版)
V o l121 N o11
2003 年 3 月
Jou rnal of Beijing T echno logy and Bu siness U n iversity (N atu ral Science Edition)
M a r12003
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从酒糟中提取菲汀的工艺流程见图 1:
图 1 从酒糟中提取菲汀的工艺流程
2 培养食用菌
利用酒糟可栽培多种食用菌[9 ] 例如平菇[16～ 17 ]、 金 针 菇[18 ]、香 菇[19 ]、凤 尾 菇[16 ]、黄 背 木 耳[16 ]、黑 木 耳[16 ]、猴头菌[20 ] 等。
酒糟栽培食用菌的技术, 通常是首先将酒糟进 行预处理, 用日光曝晒法除去酒糟中含有的醇类、醛 类及易挥发有机酸类, 然后加 4% 左右 (鲜酒糟加 115% 左右) 石灰粉降低酒糟酸度, 再添加一定比例 的辅料如木屑、米糠、磷酸钙等, 经装袋灭菌, 接种和 发菌, 并按规程管理, 控制好温度、湿度, 即可取得较 好的收益。
酒糟为原料制取甘油, 有待进一步研究, 可以继 续培养优良菌种, 改进工艺, 一旦技术条件更加成 熟, 当市场对甘油需求量大, 价格高时, 即可用于生
产。
113 提取植酸和植酸钙镁 (菲汀)
植酸和植酸钙镁 (菲汀) 是制取肌醇 (环已六醇) 的原料, 肌醇具有独特的生理、药理功能和化学性 能。 因而菲汀在医药领域有重要应用。 植酸和菲汀 除在医药方面的应用外, 还在化学、化工、轻工、食品 及燃料的防爆等领域内有较多的应用, 所以制取菲 汀有重要的应用价值。 早在 1994 年甘克奉等人和 1995 年顾宏帮等人就有论文提出, 从酒糟中提取植 酸或菲汀[14～ 15 ]。
用此方法生产的酒糟醋质量指标中酒糟醋氨基 酸的含量可参见文献[ 22 ]。
利用酒糟作原料, 1 kg 酒糟, 0133 kg 其它配 料[22], 可生产符合国家标准的二级食醋 018～ 110 kg, 而醋的色泽、口味、卫生标准、理化指标都符合 国家标准, 而且减少环境污染。
另有文献报道, 可利用优质酒糟萃取液生产食 醋[23]。 其主要工艺流程和制作方法为, 首先在优质 大曲酒糟中加入 2～ 3 倍酒糟重量的饮用水, 浸泡搅 拌 015～ 1 h, 然后检测 pH 值。 根据检测结果, 按食 醋标准要求, 配制二级醋, 添加冰醋酸, 加入食盐 0184% , 味精 011% , 焦糖 011% , 苯甲酸 015% , 混 合均匀, 过滤清液加温 90 ℃, 灭菌后, 成品包装。