摘要本文介紹了利用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)將釀酒白酒糟工業(yè)化生產(chǎn)成生物飼料工藝過程控制技術(shù)，主要從設(shè)備選型及生產(chǎn)的工藝參數(shù)控制上進行了介紹及闡述，并對工業(yè)生產(chǎn)過程中存在的問題進行了分析，以期為提高釀酒白酒糟的附加值提供技術(shù)參考。

　　關(guān)鍵詞白酒糟，生物飼料，固態(tài)發(fā)酵，工藝控制技術(shù)

　　固態(tài)發(fā)酵淵SolidStateFermentation，SSF冤技術(shù)是指培養(yǎng)基呈固態(tài)堯固態(tài)基質(zhì)含水率高但沒有明顯自由水流動狀態(tài)下進行的一種或多種微生物發(fā)酵的過程，微生物在固態(tài)基質(zhì)上正常繁殖并利用基質(zhì)作為營養(yǎng)或填充物，改善固體基質(zhì)特性，提高固體基質(zhì)利用價值，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品[1]。

　　有資料顯示，中國是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國家，畜禽糞便堯農(nóng)作物秸稈堯蔬菜廢棄物總量超過50億t[2]，高含水固體廢棄物諸如餐廚垃圾堯糧食加工副產(chǎn)物等更是不計其數(shù)，而近年來農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用向能源化堯基質(zhì)化堯飼料化和材料化利用等幾個方面迅速發(fā)展[3]，廢棄物中含有的重要營養(yǎng)物質(zhì)如淀粉堯脂類堯蛋白質(zhì)等作為動物飼料的主要成分，可以緩解我國蛋白飼料供不應(yīng)求的局面。

　　現(xiàn)以釀酒白酒糟為例，根據(jù)不完全統(tǒng)計，貴州省仁懷市2016年生產(chǎn)白酒3.3億L，產(chǎn)生酒糟約90萬t，目前白酒糟處理主要包括酒糟生產(chǎn)飼料堯酒糟作燃料堯酒糟生產(chǎn)有機肥[4]等方式。就飼料應(yīng)用來講，多是直接飼喂動物淵肉牛堯豬等冤，一部分直接高溫干燥制作酒糟粉，產(chǎn)品附加值低堯處理方式粗放堯產(chǎn)品質(zhì)量差，直接影響環(huán)境及動物健康，此種處理方式未能從根本上實現(xiàn)白酒糟資源的綜合利用。

　　利用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，通過酵母固體高密度培養(yǎng)堯厭氧代謝堯酵母自溶水解等現(xiàn)代微生物技術(shù)發(fā)酵白酒糟制備生物發(fā)酵飼料，最大限度地消除酒糟中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，改變培養(yǎng)基中植物蛋白的物理特性，將不易消化的大分子物質(zhì)小分子化，改善蛋白質(zhì)的品質(zhì)，提高小分子營養(yǎng)物質(zhì)的含量及消化利用率，使處理后的產(chǎn)品具有營養(yǎng)和保健的雙重功效。

　　本文從醬香型白酒糟生產(chǎn)生物飼料的工業(yè)生產(chǎn)實踐，闡述大型白酒糟固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)飼料工藝環(huán)節(jié)的過程控制難點及措施，對固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)加工過程中仍存在的問題進行了分析，以期為固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料工業(yè)化應(yīng)用提供參考。

　　1醬香型白酒糟特點及成分

　　仁懷市茅臺鎮(zhèn)各釀酒廠采用傳統(tǒng)釀酒工藝，于每年重陽節(jié)前后集中烤酒丟糟，將白酒糟作為生產(chǎn)原料的企業(yè)需在此期間囤積足夠全年生產(chǎn)所需的原料量。醬香型酒糟初始含水率為60%左右，茅臺鎮(zhèn)醬香型酒糟粗蛋白堯粗脂肪堯粗淀粉等指標(biāo)含量較高，營養(yǎng)成分豐富，含有較多的可利用物質(zhì)，具有開發(fā)價值[5]，非常適合加工成飼料。

　　2醬香型白酒糟固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料工藝過程控制技術(shù)

　　醬香型白酒糟制生物飼料工藝采用專利技術(shù)，以新鮮的白酒糟為基料，加入復(fù)合酶，并接種枯草芽孢桿菌堯釀酒酵母，經(jīng)配料堯混合堯恒溫發(fā)酵及酶解堯烘干及制成成品[6]。由工藝及醬香型酒糟原料特性共同確定了生產(chǎn)加工路線及特殊的設(shè)備方案，固態(tài)發(fā)酵技術(shù)和設(shè)備在飼料工業(yè)中應(yīng)用的主要工藝流程涉及菌種擴大培養(yǎng)堯原料預(yù)處理堯接種發(fā)酵堯干燥包裝等[7]，本文論及的生產(chǎn)流轉(zhuǎn)控制過程涉及原料預(yù)處理堯接種堯發(fā)酵堯低溫烘干堯粉碎包裝等環(huán)節(jié)，力求達到生產(chǎn)過程連續(xù)化堯規(guī)模化堯智能化的要求，生產(chǎn)富含生物活性物質(zhì)的高品質(zhì)飼料。

　　2.1酒糟原料的集中存放

　　醬香型酒糟丟糟期間，以酒糟為原料的生產(chǎn)企業(yè)必須在此期間收購堯堆儲足夠用于全年飼料生產(chǎn)的原料量。以年產(chǎn)5萬t生物飼料規(guī)模的企業(yè)為例，按生產(chǎn)經(jīng)驗考慮1%的干物質(zhì)損耗，約2.5t酒糟原料產(chǎn)出1t生物飼料產(chǎn)品，則需收儲約13萬t酒糟，總量約為23.6萬m3。

　　自卸車將酒糟運至糟場卸料，再由鏟車進行歸攏堯挖機堆高，在保證安全操作的情況下，挖機可實現(xiàn)酒糟原料堆高約3m，堆糟場占地面積為7.87萬m2。由于酒糟原料含水率高，富含營養(yǎng)物質(zhì)，自然堆放時極易霉變，因而需對原糟進行壓實堯表面噴藥并附膜等保鮮措施。酒糟原料在堆壓過程中，底部滲出大量的糟液，需對糟液進行收集，采用物理或生化方法及時進行處理，避免出現(xiàn)糟液腐敗發(fā)臭堯蚊蠅滋生現(xiàn)象。

　　2.2酒糟原料預(yù)處理

　　酒糟原料屬高濕高黏易結(jié)團物料，輸送特性差，為改善酒糟原料的輸送特性及物料松散特性，在發(fā)酵前采用烘干工藝進行預(yù)脫水。原料含水率越低，輸送環(huán)節(jié)卡堯堵現(xiàn)象越少，透氣性也越好，利于后段固態(tài)發(fā)酵及低溫烘干操作。經(jīng)生產(chǎn)試驗驗證得知，在保證菌種正常生化作用所需最低含水量的情況下原料可預(yù)脫水至45%。

　　原料預(yù)烘干脫水工藝段滿足發(fā)酵批次用料要求，烘干產(chǎn)能不低于25t/h，烘干期間的糟料溫度不超過60益堯烘干強度不低于3.5t水/h。可采用滾筒烘干機作為預(yù)處理階段主機設(shè)備，鏟車喂料，強制下料斗與刮板輸送機配合為烘干機供料。與酒糟接觸部位的材質(zhì)使用不銹鋼;主機設(shè)備內(nèi)部設(shè)置防黏及自清掃裝置改善原料在主機設(shè)備內(nèi)部黏附堯固結(jié)現(xiàn)象;外排廢氣堯除塵等治理按相應(yīng)環(huán)保要求進行治理后達標(biāo)排放。

　　2.3混料及接種

　　摻混并接種的菌劑有復(fù)合酶0.5%~1.5%堯枯草芽孢桿菌0.2譯~1.0譯堯釀酒酵母0.4譯~1.0譯等，菌劑按照原料投加量的干基量比例進行投加。其中釀酒酵母需熱水活化后計量使用。原料酒糟由皮帶秤連續(xù)計量，在混料機中酒糟原料與液體菌劑堯粉體菌劑連續(xù)攪拌堯摻混，并連續(xù)出料。

　　為保證摻混效果，活化后的液體菌劑宜噴灑接種;其他粉劑菌劑先預(yù)混后再與酒糟原料摻混，保證酒糟與菌劑混合均勻，混合均勻度系數(shù)逸0.85，混合均勻度變異系數(shù)CV值臆15%淵CV=樣本標(biāo)準(zhǔn)差/樣本平均值冤。對于工業(yè)生產(chǎn)來講，混料與接種環(huán)節(jié)需計量配料，應(yīng)設(shè)配料系統(tǒng)，自動按比例配料。粉體菌劑間歇式操作，混合機采用螺帶式或漿葉式混合機。酒糟原料與菌劑連續(xù)混合并連續(xù)進出料，混合機應(yīng)兼顧均勻混合效果及物料輸送功能，可使用犁刀式混料機。

　　2.4發(fā)酵

　　發(fā)酵是生物飼料生產(chǎn)中最關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)，同時工控條件也最苛刻，控濕堯控溫堯通風(fēng)補氧堯避免雜菌污染等過程貫穿整個發(fā)酵階段。傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵借鑒有機肥生產(chǎn)加工設(shè)備，工藝控制條件差，產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，雜菌及毒素極易超標(biāo)。釀酒行業(yè)，薩拉丁式的麥芽發(fā)芽設(shè)備，處理量大，幾乎封閉的空間能夠高效實現(xiàn)控濕堯控溫及補氧條件，可應(yīng)用于白酒糟固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料行業(yè)。

　　發(fā)酵主機設(shè)備及設(shè)施參照大麥發(fā)芽行業(yè)進行針對性非標(biāo)研制，每批次投料400t酒糟原料，單個圓形發(fā)酵箱直徑達30m，固定式通風(fēng)篩板將發(fā)酵箱分隔為上下2層，篩板上原料堆高可達0.9~1.2m，篩板下層空間作為風(fēng)機等壓室對篩板上堆料進行均勻控溫及補氧。上層空間設(shè)置有繞中心軸轉(zhuǎn)動的一體機設(shè)備，一體機設(shè)備具有鋪料堯出料堯翻料等功能。

　　2.4.1車間控溫。

　　發(fā)酵周期72h，分為2個階段，第一階段菌劑在適宜溫度下大量生長擴培，第二階段菌劑在高溫狀態(tài)下自溶。每個階段保持一段時間的規(guī)定溫度，保證菌劑充分改良酒糟原料。本身菌劑以酒糟為基質(zhì)進行生化反應(yīng)放出大量的熱量，受外界冬堯夏季條件影響，發(fā)酵器兩階段溫度失常現(xiàn)象頻繁。

　　酒糟發(fā)酵期間對物料溫度進行測定，超溫時，鼓入自然風(fēng)或冷卻風(fēng);反之，鼓入熱風(fēng)，輔助其升溫;酒糟原料溫度探測系統(tǒng)由5支均布于半徑r=15m處圓周處多點測溫傳感器組成，可測量不同料層高度物料的溫度，從而分析評估酒糟原料立體發(fā)酵情況，由程序控制溫度調(diào)節(jié)設(shè)備的啟停。溫度調(diào)節(jié)設(shè)備由冷熱源供應(yīng)堯高壓風(fēng)機堯散熱器堯表冷器堯配套管道閥門等組成，酒糟物料溫度由冷風(fēng)或熱風(fēng)進行調(diào)節(jié)控制。

　　2.4.2控濕堯通風(fēng)堯補氧。

　　發(fā)酵期間保證菌劑擴培所需要的濕度及氧氣條件，根據(jù)發(fā)酵箱內(nèi)測定的空氣濕度進行自動補水。一體機機架橫梁上設(shè)有噴淋霧化器，噴淋裝置與自來水供水管道相連。就白酒糟固態(tài)發(fā)酵來講，原料自身含水率超過45%，無需額外補充水分。補氧通過鼓入新風(fēng)實現(xiàn)。一般來講，在發(fā)酵料溫調(diào)節(jié)時，一體機翻料設(shè)備將酒糟原料自下而上翻動，冷熱風(fēng)穿透料層，與菌劑充分接觸，滿足其代謝需要。

　　2.4.3一體機等設(shè)備。

　　發(fā)酵箱采用頂部溜管下料，底部設(shè)中心出料裝置，而酒糟原料進入發(fā)酵箱后的圓形攤鋪及歸攏出料則是由一體機設(shè)備實現(xiàn)。一體機繞中心支撐裝置順著發(fā)酵箱圈梁上的軌道作圓周運動，一體機上橫螺旋正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)實現(xiàn)酒糟原料徑向攤鋪或收攏，而橫梁上均布的豎向螺旋將原料自下而上攪拌翻動起到補氧堯控溫效果。

　　一體機設(shè)備的強弱電線纜及信號氣從等壓室接入中心支撐裝置中的電滑環(huán)，這種做法可以實現(xiàn)一體機連續(xù)順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，避免了動力等明線纜因一體機旋轉(zhuǎn)而發(fā)生纏繞使一體機反轉(zhuǎn)歸位的弊端，提高了工藝效率及操控難度。一體機設(shè)備中與酒糟原料接觸的設(shè)備材質(zhì)宜采用不銹鋼，橫螺旋堯豎螺旋的葉片堯轉(zhuǎn)軸堯軸承等采用不銹鋼。篩板材質(zhì)不銹鋼，沖長圓形孔，漏料少同時風(fēng)阻低。篩板支撐堯一體機橫梁等與酒糟原料非直接接觸部分材質(zhì)可使用性價比較高的碳鋼熱浸鋅。

　　2.5濕料緩存

　　酒糟原料發(fā)酵結(jié)束后，其含水率仍在43%左右，通常含水率超過30%堯流動性差的物料不宜采用筒倉方案來匹配前后工藝段的產(chǎn)能差異，高濕高黏原料極易受自身重力擠壓結(jié)拱并架橋而難以下料，對工業(yè)生產(chǎn)線來講，原料供應(yīng)不暢，是制約生產(chǎn)控制的最大障礙。發(fā)酵出料量60~90t/h，而目前路德生物公司在用的國內(nèi)最大臥式沸騰流化床烘干設(shè)備處理量為8~10t/h，按年產(chǎn)5萬t產(chǎn)品設(shè)計規(guī)模，共配備沸騰流化床2臺，總處理量為16~20t，前后工段產(chǎn)能懸殊。

　　實際生產(chǎn)時，設(shè)置褲衩形暫存斗，斗容50~60m3，斗下設(shè)變頻調(diào)速螺旋輸送機，配合發(fā)酵箱出料，為低溫烘干工段穩(wěn)定并定量給料。

　　2.6低溫烘干設(shè)備

　　烘干是白酒糟生產(chǎn)飼料的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，可起到原料體積減量堯長時間存放的效果，同時酒糟原料發(fā)酵后，微生物菌劑擴培及工藝自溶，使飼料原料中富含多肽堯甘露聚糖堯細胞內(nèi)容物等生物活性成分。因此，發(fā)酵酒糟烘干時應(yīng)選擇合適的烘干設(shè)備及烘干方式。

　　2.6.1主機設(shè)備。

　　兼顧烘干產(chǎn)能及生物活性保留，可選用多段進風(fēng)并控溫的臥室沸騰流化床作為烘干主機。流化床分下床體堯中床體堯上床體三部分，下床體與中床體由通風(fēng)篩板隔開，下床體設(shè)多個布風(fēng)椎體，椎體外聯(lián)鼓風(fēng)供熱系統(tǒng)，中床體用于酒糟原料流化脫水空間，上床體設(shè)計成擴大段，分離出粒徑超過設(shè)計值的物料顆粒。沸騰流化床采用鼓引風(fēng)系統(tǒng)，鼓風(fēng)系統(tǒng)考慮沿程壓力損失堯局部壓力損失堯篩板壓力損失及酒糟原料沸騰壓力損失。

　　引風(fēng)系統(tǒng)考慮收塵系統(tǒng)阻力堯沿程及局部壓力損失，并保證工況下，床內(nèi)處于-1500~0Pa的負壓狀態(tài)。流化床進料端設(shè)置打散器，改善初始濕料流化沸騰效果差的問題。

　　2.6.2除塵系統(tǒng)。

　　低溫烘干系統(tǒng)的除塵工藝由重力沉降方式與離心分離方式構(gòu)成，具體是由流化床擴大段堯旋風(fēng)除塵器組堯沉降室等部分組成，系統(tǒng)除塵工藝實現(xiàn)外排廢氣含塵量臆30mg/Nm3。

　　2.6.3低溫操作。

　　流化床設(shè)多個分區(qū)分別送風(fēng)并控溫，利用酒糟原料烘干操作時含水率堯物料溫度堯烘干時間三者之間的變化規(guī)律，保證酒糟原料在烘干脫水期間物料溫度不超過60益。烘干后的原料應(yīng)冷卻至35益以下。

　　2.7粉碎及包裝

　　酒糟原料烘干后，經(jīng)粉碎后包裝成成品，該工藝段設(shè)待粉碎料倉及待包裝料倉，工藝段上單體設(shè)備均采用機械輸送設(shè)備銜接。烘干料流動性差，在待粉碎料倉及待包裝料倉上設(shè)置空氣炮。粉碎及包裝設(shè)備宜一用一備，粉碎機選用錘片式，錘片宜采用碳化鎢材質(zhì)，以提高耐磨性及硬度。成品粉料粒徑分布廣，堆積密度小，包裝設(shè)備采用有斗秤提高包裝速度及包裝精度。

　　3醬香型白酒糟固態(tài)發(fā)酵制生物飼料仍存在的問題

　　醬香型白酒糟制生物飼料雖已實現(xiàn)了工業(yè)級轉(zhuǎn)化，但仍存在以下問題院一是醬香型酒糟原料種類及性狀不穩(wěn)定，有捆沙糟堯不同烤制次數(shù)的碎沙糟等，工藝設(shè)備需提高其適應(yīng)性;二是酒糟原材料堆場必不可少，同時占地面積過大，酒糟堆碼堯保鮮成本大，在有限土地資源條件下，著力提高酒糟堆碼高度及堆碼效率;三是酒糟場大量糟液需處置，COD值高達200g/L，應(yīng)有經(jīng)濟合理的糟液處理措施;四是流化床旋風(fēng)除塵器殼體離心分離段磨損穿孔，旋風(fēng)除塵器更換難度極大;五是發(fā)酵白酒糟產(chǎn)品附加值低，工藝線設(shè)備及控制冗長，降生產(chǎn)成本壓力大。

　　4展望

　　利用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)將醬香型酒糟處理生成生物飼料，實現(xiàn)了工業(yè)化堯規(guī)模化生產(chǎn)，作為釀酒廢棄物資源化利用的有效手段，在減少了環(huán)境污染的同時，將酒糟作為新的原材料進行資源化利用，變廢為寶，其經(jīng)濟效益和社會效益顯著。本文從工業(yè)應(yīng)用出發(fā)闡述了酒糟固態(tài)發(fā)酵工藝控制過程，為酒糟飼料化利用提供了技術(shù)參考。接下來，應(yīng)進一步優(yōu)化生產(chǎn)線，解決酒糟利用出現(xiàn)的新問題，并著力降低生產(chǎn)運營成本，提高酒糟原料產(chǎn)品附加值，提高酒糟飼料的市場競爭力。

　　發(fā)酵類論文投稿刊物：食品與發(fā)酵工業(yè)(月刊)1970年創(chuàng)刊，是全國眾多食品刊物中由國家一級學(xué)會創(chuàng)辦的、代表我國現(xiàn)代食品與發(fā)酵科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的純學(xué)術(shù)期刊。