21世纪我国人口将出现16亿的高峰,由于工业、交通及生活设施等建设的占地,可耕地面积将降至低谷。根据专家预测,我国的粮食生产通过增加复种指数和利用科学技术提高单产,在2030年可望能达到7.l亿吨,基本上能满足本国人口的口粮的需求。因此在一定程度上对世纪的中国粮食问题,实质上是在保证日粮的基础上,如何满足养殖业和其它行业所需的用量问题。白酒酿造行业是耗粮大户,据统计我国每年用于酿酒的粮食达 2 000多万吨,产生 1700多万吨的酒糟,可生产大约600万吨的干酒糟饲料。虽然自古以来农民就有用酒精饲喂家畜的习惯,但是由于酒糟水分含量高(60%~70%)。干物质少、粗蛋白含量低(12%~15%)、粗纤维高(20%)化能、代谢能均较低,直接用来做饲料利用率低,所以寻求有效的途径来开发利用酒糟资源就显得很有必要。本文对酒精资源开发利用的途径做一综述,并做出简单的分析
1 酒糟资源的传统开发技术
限制酒糟资源利用的制约因素:①鲜糟酸度大(PH为4),水分高(达到60%~70%),易腐败变质,不利于保存和运输;②由于掺入了大量的稻壳。经测定在于物质中稻壳的重量占35.6%,体积为50%,且消化率低、适口性差。饲用价值低。
1.l 鲜酒糟直接饲喂
鲜酒糟直接饲喂,一般适用于以下几种情况:①运输距离短;②有良好的储备酒糟的条件;③在肉牛的饲料中,把酒糟和精料(粉料)混合。一方面由于牛是反刍动物,允许饲料中的粗纤维含量高一点,而且鲜酒糟中含有特有的芳香味和乙醇,乙醇具有加快血液循环的作用;另一方面,鲜酒糟中的水分可以避免粉料的飞扬和牛采食时粉料被牛吸入鼻孔。鲜酒糟直接饲喂虽有一定的优点,但它的缺点也是显而易见的。①酒精含量较高,易出现酒精的慢性中毒;②易腐败变质;③营养价值利用率低;④易出现便秘等消化道疾病等等。
1.2 挤压分离法
以挤压机挤压酒糟,使水分和部分粮渣与稻壳等分离,然后再筛分一次稻壳。优点是干燥较容易,挤出物蛋白质含量高(可达35%),缺点是分离率低,工艺复杂,生产成本高。
1.3 机械脱水法
用离心机对酒糟脱水后干燥。优点是干燥能耗低,缺点是养分损失大,机械效率低,生产成本高。
1.4 吸附法
用等量的粉状辅料(麦麸等)与稀酒精糟混合搅拌,吸附其水分,使稀酒精糟含水量由80%降至40%,再经过粉碎造粒工序,减少其粘稠性,即可通过干燥设备生产出含水量10%以下的干酒精糟饲料。其工艺如下:
稀酒精糟+粉状辅料→混合搅拌→造粒→干燥→筛分→←粉碎→成品
1.5 漂洗沉淀法(湿法分离法)
用水漂洗酒糟,使粮食与稻壳分离,粮渣干燥后用作饲料,稻壳干燥后用于制酒。优点是分离彻底,稻壳漂洗干净,粮渣营养含量高;缺点是养分损失大,干燥能耗高。
1.6 烘干粉碎成糟粉饲喂
世界发达国家如美国、原苏联、德国早在20世纪60~70年代就在这方面进行了大量的研究。近年来我国也有很大的进展。但由于机械加工的酒糟未提高原有营养成分,加之酒糟的水分含量过高,烘干耗能大,产量低,生产成本高,据报道其生产成本高达500元/t,因此一直形不成生产能力。
酒糟烘干必须兼顾产品质量与成本,目前较好的烘干工艺采取二级分段干燥的工艺组合,一级干燥水分自称65%降到35%;二级干燥将水分自35%降到12%以下。
在一级干燥中,物料水分含量高,属于等速干燥阶段,此段的干燥目的应以快速大量的脱水为佳。提高干燥介质温度,加大传热及传质推动力,干燥介质宜采用经除尘净化的直火热空气,温度500℃左右,巨大的温差及水分压差,促使水分快速气化,物料温度不会高于此状态下湿空气的绝热饱和温度,一般一级干燥排料料温在50℃左右。
在一级干燥过程中主要是防止物料结团,目前搅拌气流干燥机和旋片式干燥机比较适合于酒糟的一级干燥,这类干燥机采用高速旋转的打板对物料进行打击,剪切,她散,使高湿高粘物料变成微小颗粒呈雾状弥漫于干燥机内,在干燥的过程中,物料由于受高速打击,不断暴露新的表面,以利于水分的气化,降低了干燥能耗。
二级干燥段属于降速干燥段,宜采用低温延时缓慢干燥,温度控制在200℃以下。此段可选用热管管束干燥机,干燥介质可使用热水或导热油,加热介质可循环使用,热损失小。
1.7 酒糟烘干或风干后的饲料化处理
酒糟烘干后若直接粉碎加工,利用价值不高,较可行的工艺将稻壳分离,这样可以提高酒糟的有效成分。优点是得到的粮渣是优质的蛋白质饲料,绝于物质中蛋白质高达35%,不足之处是粮渣提取率低,工艺复杂,设备的投资也较大,目前还处于进一步的改进阶段。
工艺流程:(搓揉分离工艺)
鲜酒糟→干燥机→干酒糟→搓揉机→筛分机→稻壳→分离酒糟→粉碎→成品
韩捷等(1998)报道了白酒糟振打分离工艺,与搓探分离工艺相比,稻壳的破碎率低,有利于回收利用,且有利于提高粮法的质量。
苏柏若等(1992)报道了固态酒糟气流分离的方法,利用粮渣和谷壳在气流中的漂浮的速度不同而将二者分离。同时指出了此种方法主要受酒糟的含水率的影响,传统的将酒糟干燥到安全水分(12%左右)分离的效果并不理想,而在含水率在 60%时效果最佳;
夏先林等(2002)报道了风干后的酒糟通过不同的谷壳分离的方法,即通过一级(川目筛分)脱谷壳和二级(一级基础上再叩目筛分)脱谷壳处理,其粗纤维含量显著降低(20. 5%,8.4%和 52%);粗蛋白明显提高(14.9% 17.2%和18.4%);营养价值明显提高,可以作为畜禽配合饲料的原料之一。
2 酒糟的青贮
青贮就是在嫌气的环境中,让乳酸菌大量繁殖,从而将饲料中的淀粉和可溶性糖变成乳酸,当乳酸积累到一定浓度后,便会抑制霉菌的腐败菌的生长,从而把含水量高的饲料养分长时间的保存下来。
酒糟青贮后可有效地保存其营养成分,可以使其中残留的乙醇挥发掉,更主要的是可以延长酒糟的保存时间。
据有关资料报道,鲜酒糟与批谷或其它碾碎粗料混合,进行青贮,混合比例为3:1为直,含水量在70%左右,饲喂青贮酒糟时,加石灰水中和其中的酸(100k精加 100~140g石灰)鲜酒糟另一种保存方法是将糟置于窖中2~3d,待上面渗出液体时将清液除去,再加鲜酒糟,这样层层添加,最后一次除清液时不要排干,留一层水液隔绝空气,然后用木板盖好,这样经沉淀保藏的酒糟呈浓糊状,气味好,营养价值较鲜酒精高。
3 利用酒精生产多功能饲料
基本思路是用白地霉菌生产蛋白质,用康宁木霉菌降解纤维素,用赤霉菌产生生长素。生产的方法有以下3种
3.1 液体发酵法即用酒糟浸出液接种白地霉生产酒糟菌体蛋白,工艺流程如下:
3.2 分步转化法即蛋白质、能量、生长素3者分别转化。工艺流程如下:
分步转化法是分别制作,因此互不影响,交叉感染少,生产周期短。
3.3 综合转化法
即先后接种水霉菌,白地霉菌及赤霉菌。工艺流程如下:
综合转化法是同一地方制作,菌种间易互相影响和感染,这就增加了灭菌的次数和药品的用量,生产成本就相应地增加了。
利用酒糟生产多功能饲料,它具有以下优点:①多功能性;②生产设备的灵活性,即可根据生产者的条件选择投资不等的生产方式,既适合主办法生产,也适用于现代化的生产方式;③生产周期的长短不一性。以上3种方法的生产周期分别为1,5,9d生产者可根据需要,3种方法穿插进行;④投资周期短,经济效益较好。
4 利用酒糟生产粗酶制剂
酶制剂是继单细胞蛋白饲料,活性饲料酵母之后的又一种微生物制剂。酶制剂合理使用可提高饲料营养成分利用率,降低饲料成本和减轻畜禽粪便造成环境污染。利用酒糟为原料,改进固体发酵,生产低成本饲用酶制剂,为我国酶制剂工业又探索出一条新途径。
4.1 生产工艺流程
采用三级培养固体浅层发酵
4.l.l 一级菌试管扩大培养
培养基制备→接种→培养
菌株采用As3·4309(生产糖化酶)与绿色木霉,前者培养用察氏培养基,后者用马铃薯培养基。两菌种应分别接种,单独培养。
4.1.2 二级菌种的培养
培养原料:绿色水霉用单一的鲜酒糟,黑曲霉用酒糟:米糠:麸皮三合一培养料培养。培养水霉时可直接在无菌室内接种装瓶。培养黑曲霉时应经高压灭菌后再接种,接种后的培养流程为:
接种→堆积(12h)→摇瓶(再堆积 12h)→摊瓶(12h)→扣瓶(12h)→立瓶(干燥)。
不同菌种绝对隔离。
4.1.3 三级帘子培养(成品)
培养料的预处理同二级培养料。培养水菌时可直接上帘,铺平,辅料的厚度2~3cm为宜。将铺好的帘子放到立体发酵架上,培养3d,整帘原料布满绿色抱子,即可出料风干,即为成品。
生产糖化酶时生产流程如下:
配料(同二级)→餐料→接种→堆积摊帘→划帘→静置培养→放潮→出料
流程说明:接种在32℃下堆积6h,4h搅拌一次,油后上帘,摊帘的厚度1~2cm,品温应在30~31℃,室温保持在30℃。前期管理:接种后约14~15h,培养料结块后划帘,23h后第二次划帘,使品温控制在32℃;中期管理:该期菌丝生长旺盛,呼吸作用较强,放热量大,故温度应控制在28~32℃;后期管理:料外观结成泡子,色泽完全变好后,即可开窗放潮进行干燥。干燥后放在通风干燥库房内待用。
4.2 产品质量
表1 产品质量主要指标
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