白酒糟综合利用现状及多级链式开发技术研究

李 德

(四川省宜宾五粮液集团有限公司，四川宜宾644000)

白酒糟是白酒生产过程中产生的固体废弃物。2016年全国规模以上白酒企业完成酿酒总产量（折65%vol）1358.36万kL[1]，相应白酒糟产量可达4000万t。如能无害化、减量化、资源化、效益化处理酒糟，既可以消除和减轻环境污染，保护土地资源，同时又变废为宝，造福人类，意义十分重大。

1 白酒糟成分

胡伟、陈豫[2]对不同酒厂多粮型白酒糟成分进行分析，其测定结果(均值)见表1。

表1 不同酒厂多粮型白酒酒糟组成及营养水平(%，干基)

根据白酒糟各种成分，市场上开发出了不同的产品，使白酒糟得到了资源化利用。

2 白酒糟综合利用现状及存在的问题

2.1 白酒糟综合利用现状

2.1.1 生产饲料

从表1可知，白酒糟中含有大量的淀粉、蛋白质等有机物，可作为生产饲料的原料。其制取饲料途径有：将酒糟直接干燥生产饲料，利用酒糟生产青贮饲料[3]，利用酒糟生产蛋白饲料[4]等。

2.1.2 能源利用

酒糟中除水分外，绝大部分为有机物。因此，酒糟可以作为能源利用。酒糟能源利用技术有多种，可以作为能源直接燃烧[5]，或作为原料发酵生产沼气[6]，也可以作为原料生产燃料乙酵[7]，还可气化生产燃气[8]等。

2.1.3 生产化工原料

利用酒糟生产木糖醇[9]、丁二酸、甘油、乳酸，从酒糟中提取植酸和菲汀[10]等。

2.1.4 生产实用材料

利用酒糟生产纤维素或细菌纤维素[11]，生产木塑复合材料，生产活性炭[12]，或利用酒糟灰作为水泥添加剂[13]等。

2.1.5 生产食品和保健品

利用酒糟生产食用菌[14]，生产活性蛋白质，生产食用醋，生产乳酸球菌素等。

2.1.6 生产有机肥

酒糟中含有氮、磷、钾等，可作为有机肥生产原料[15]。

2.2 存在的问题

目前，根据白酒糟各种利用情况，存在应用单一，附加值低，市场供大于求，二次污染严重，地域条件限制，利用不彻底等问题，需要白酒生产企业在源头实现酒糟的清洁、低碳、高效生产。

3 白酒糟多级链式开发技术

根据白酒糟综合利用现状及存在的问题，为了保证白酒生产企业可持续发展，在对白酒糟进行处理时，应结合酒糟不同功能成分进行多级链式开发，按需生产出不同的产品，从而提升酒糟处理的综合效益。

白酒糟多级链式综合开发技术如下：

首先，利用现代生物工程技术改造传统工艺，在丢弃酒糟中加入生物制剂和少量的营养成分，对丢弃酒糟的残余淀粉进行深度开发利用，即以丢弃酒糟为原料生产复糟酒。根据在丢糟中使用糖化酶和活性干酵母（AADY），再返回窖内作短期发酵的试验情况，复糟酒经过除杂处理后可达优质酒标准。从而大大提高了资源的利用率，进而大大降低了企业的生产成本。

其次，以生产复糟酒后的复糟为燃料生产酿酒所需蒸汽，具体办法是先将复糟进行烘干，然后实行干糟筛分，分离出的粮渣可作饲料，从而降低了饲料纤维含量，提高了饲料质量；分离出的稻壳可燃物质含量较高，可作为锅炉燃料进行热能利用。

最后，再利用稻壳中的硅源，以复糟燃烧后的稻壳灰为原料，生产硅化合物，如水玻璃、白炭黑等化工产品。

白酒糟多级链式综合开发工艺流程如下：

丢弃酒糟→加入糖化酶、AADY→生产复糟酒入库、剩下复糟→烘干→筛分→粮渣作为饲料入库、稻壳作为锅炉燃料→燃烧后的稻壳灰→生产白炭黑。

通过对白酒糟的多级链式开发，开辟了一条全面、合理利用酒糟中淀粉、可燃物和硅源的新途径。

3.1 以丢弃酒糟为原料生产复糟酒

由于固态酿酒工艺的固有特点，长期以来，丢弃酒糟中残余淀粉含量相对较高（详见表1）。而酿酒所利用的正是原料中的淀粉。因此，如何进一步降低丢弃酒糟中的残余淀粉含量，是降低酒厂生产成本的一条重要途径。各名优酒厂的生产工艺是传统工艺，是前人通过几百年甚至上千年摸索出的生产优质白酒的工艺，有着十分独特的操作机理。根据多年实践表明，传统生产工艺是生产优质白酒的稳定工艺，但在传统工艺下白酒产量却相对较低。也有不少企业曾采用各种办法试图提高产量，但却发现在产量提高的同时产品质量相应大大降低。因此，以固态白酒固有的生产工艺，很难进一步降低丢弃酒糟残余淀粉含量。

为了进一步降低丢弃酒糟中的残余淀粉含量，各名优酒厂利用现代生物工程技术，开展了以丢弃酒糟为原料生产复糟酒的试验。如剑南春酒厂开展了“AADY用于剑南春丢糟配套工艺研究”[16]，五粮液酒厂开展了“以丢弃酒糟为原料，以2000 m3大窖生产复糟酒技术研究”，以上试验经过几百次初试、中试，均获得了成功。

剑南春酒厂采用的丢糟配套工艺，其酒糟利用情况见表2。

表2 剑南春酒糟利用情况

五粮液酒厂采用以废酒糟为原料，以2000 m3大窖生产复糟酒的简易工艺流程如下：

丢糟→加入糖化酶、AADY→入回沙窖发酵→起糟出窖→蒸馏→回沙酒入库、丢糟入复糟窖→起窖蒸馏→复糟酒入库、丢糟中加入糖化酶→入大石窖发酵→加入固体酵母→大石窖二次发酵→起窖蒸馏→复糟酒入库、复糟作为锅炉燃料。

五粮液首创多次利用现代生物工程技术进行二次发酵，以2000 m3大窖生产复糟酒技术，突破了传统工艺的限制，大规模实现了机械化生产，劳动效率高，生产成本低。

五粮液初始酒糟利用情况见表3。

表3 五粮液始酒酒糟利用情况

从表2、表3看出，由于利用了现代生物工程技术，酒糟中残余淀粉含量已大大降低，为此，两酒厂每年可回收大量优质复糟酒，从而大大降低了企业生产成本。

3.2 以复糟为燃料生产酿酒所需蒸汽

以复糟为燃料生产酿酒所需蒸汽的工艺流程如下：

复糟→烘干机→干燥→筛分（粮渣作饲料、稻壳作为锅炉燃料）→输送→炉前料仓→螺旋给料机→进入锅炉燃烧→产生蒸汽（供酿酒用热）、稻壳灰（制取白炭黑）。

从表2、表3可知，复糟水分含量高（60%～62%），酸度大（2.0～3.8），极易腐败霉变，需及时进行处理，否则极易污染环境。目前，复糟较为彻底的处理办法是先将复糟进行烘干（复糟初期含水量虽高，但不易进行机械脱水，多为直接进入烘干系统进行烘干），然后进行贮存、运输和使用。

复糟烘干系统主要由热源、上料机、烘干装置、传动装置、沉降室、旋风除尘器、出料机、烟气净化装置及通风设备等组成。湿糟进入烘干装置，其内设有多个排列为螺旋形的抄板，通过筒体的旋转带动抄板将复糟不停的扬起，扬起的物料与由加热装置传入的热源进行充分接触，加快了烘干传热、传质过程，水分不断蒸发并完成干燥后，再由出料口排出。复糟烘干装置可将高水分湿糟经过深度脱水，烘干成含水量为10%～15%的干糟，再用于制作动物饲料、锅炉燃料等，从而实现复糟干燥处理的机械化、工业化、自动化。

五粮液集团公司根据酒糟燃烧机理建设的SZS4-1.25-D型环保锅炉[5]，系酒糟焚烧处理首创产品。锅炉燃料（干糟）元素成分及低位发热量见表4。

表4 干糟元素成分及低位发热量

根据表4干糟元素成分及低位发热量，设计的SZS4-1.25-D型环保锅炉，为双锅筒纵置式自然循环水管锅炉。整台锅炉由上部受热面大件、下部燃烧设备大件、中部绝热炉膛及尾部空气预热器4部分组成。

该锅炉采用了层燃加室燃相结合的燃烧技术。即燃料经喷料装置喷入炉内，一部分颗粒较细的酒糟悬浮在炉膛内被加热燃烧，同时随炉内的烟气向上流动；部分颗粒较大的酒糟在被加热的同时下落到炉排上继续燃烧。燃烧生成的高烟烟气，从炉膛出来后先进入对流管束，经对流管束吸热后，进入炉后热管式空气预热器，其将冷空气加热到一定温度后，再经烟气净化装置除尘，最后由烟囱排入大气。

表5 五粮液白炭黑送检情况

锅炉投入运行后，酒糟着火及时，燃烧正常，能充分燃烬，灰渣含碳量＜10%。锅炉热效率高，达到79.36%。锅炉自动化程度高，升温、升压快，出力足，具有超负荷的能力。

3.3 以复糟燃烧后的稻壳灰为原料生产白炭黑

白炭黑因与橡胶混合时显示出极高的补强效果和优异的物理机械性能，故被作为补强材料广泛用于轮胎、透明和彩色的橡塑制品中。白炭黑化学分子式为SiO2·nH2O。

酒糟燃烧后的稻壳灰中二氧化硅含量可达65%～70%[17]，完全可作为生产硅化物的硅源。

利用酒糟稻壳灰和生产白炭黑的实验室研究有很多，如江西工业大学邹荣乐等进行的以酒糟为原料，利用水解热解法生产白炭黑的研究[18]，但最终均未形成工业化生产装置。

五粮液集团公司采用低压液相法，首次把丢弃酒糟灰生产白炭黑的研究从实验室转移到了工业化生产实践，并获得了成功。研究发现酒糟稻壳灰中二氧化硅为无定型二氧化硅，活性较高，在低压和较低温度下，即能与液体烧碱发生化学反应，生成水玻璃，将制得的水玻璃再与强酸进行反应，可得到较高纯度的白炭黑。其生产的白炭黑送检情况见表5。

从表5可看出，该样品所检项目的测定值均符合该行业标准相关要求。

以酒糟燃烧后的稻壳灰为原料生产白炭黑的低压液相法工艺流程如下：

酒糟稻壳灰→碱液→粗水玻璃→过滤→精水玻璃→硫酸酸解→反应→熟化→冷却→过滤→洗涤→均化→喷雾干燥→白炭黑→成品包装。

为了清洁生产，酒糟锅炉采用湿式冲渣除尘，故料浆水分不稳定，对后续在白炭黑生产过程中的准确配料产生不利影响，从而出现了白炭黑产品性能的不稳定现象。需对含炭料浆进行压滤处理，这样既可确保后续白炭黑生产的准确配料，同时也便于运输。

4 结论

根据白酒糟综合利用现状及存在的问题，在对白酒糟进行处理时，应结合酒糟不同功能成分进行多级链式开发。即首先利用生物工程技术，以丢弃酒糟为原料生产复糟酒；然后以复糟为燃料生产酿酒所需蒸汽；最后以酒糟稻壳灰为原料生产白炭黑。这样便开辟了一条全面、合理利用酒糟淀粉、可燃物和硅源的新途径，实现了从源头上将丢弃酒糟变废为宝、深度开发、综合利用的目的。

参考文献：

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