白酒酒糟資源化利用現狀及展望

固態發酵法白酒多采用高粱單一原料或者高粱、小麥、大麥、玉米、大米和小米等糧食混合原料，經蒸煮、糖化發酵、蒸餾等工序制成，同時會產生大量的有機固體廢棄物白酒酒糟。在我國酒類行業，固態發酵法白酒的消費和市場認可度占絕對領導地位，2021年我國統計白酒企業的白酒產量（折算為65%vol）約為716萬千升[1]，按照白酒產量與酒糟產量約為1∶3的比例，可以估算出2021年白酒酒糟的產量超過1 926萬t。釀酒發酵過程中的原料利用率較低，發酵后的末端產物糧食酒糟中富含營養物質和大量微生物，如果不及時處理，容易腐敗，造成二次環境污染[2]。隨著國家“雙碳”戰略的實施[3]，推動白酒釀造企業建設“零碳產區”“零碳酒企”和向綠色循環低碳發展全面轉型迫在眉睫。白酒酒糟低效粗放的傳統處理方式已經不能適應釀酒工業綠色發展的需求，對其進行大規模無害化處理和資源化利用具有重要現實意義。白酒酒糟是一種生物質資源，經過處理后具有較好的資源化利用潛力[4]。白酒酒糟通過資源化利用生產出高附加值能源產品和其他產品，這些產品進入釀酒工業的生產加工過程中有助于釀酒企業實現清潔生產和碳減排。國內學者在白酒酒糟資源化利用方面取得了一些研究成果，本文就白酒酒糟資源循環利用進展及利用現狀進行綜述，對白酒酒糟資源化利用發展前景進行展望并對其產業發展提出建議。

1 白酒酒糟的資源特性

固態法白酒發酵原料主要是高粱、大米、糯米、玉米、小麥和豌豆等糧食谷物，發酵過程中會加入大量蒸煮過的稻殼作為疏松劑，經數月發酵以及一系列工藝后制成白酒，最終產生大量的酒糟。酒糟中含有大量的水、粗纖維、粗蛋白、粗脂肪、未能發酵完全的淀粉、有機酸、小分子氨基酸、維生素以及其他微量元素[5]。白酒酒糟的成分及含量范圍見表1。

表1 白酒酒糟的成分及含量表（干物質計）

2 白酒酒糟的資源化利用進展

根據白酒酒糟的成分特性和生物質屬性，可以進行飼料化、肥料化、基料化、能源化和原料化等高值化利用，獲得的產品可廣泛應用在能源、農業、建筑和生物醫藥等行業。

2.1 白酒酒糟飼料化利用

白酒酒糟中含有粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉、維生素以及微量元素等營養物質，可作為飼料用于禽畜喂養，緩解飼料短缺的問題。但白酒酒糟具有酸度高、纖維素含量高、濕料含有乙醇的缺點，導致其不能完全替代現有的飼料。目前酒糟作為飼料利用的主要方式有按適宜比例添加到現有飼料中、混合青貯發酵和微生物發酵飼料等。

用適量白酒酒糟發酵飼料喂養畜禽，可以改善畜禽代謝和生理機能。有研究表明經過干燥處理的白酒酒糟，可以以不高于30%的添加比例直接添加到牛羊等禽畜的日常飼料中，對其正常生長無明顯影響，也可以降低料重比。白酒酒糟與皇竹草、巨菌草、菊芋渣[6]等按照一定比例混合青貯，可以改善青貯品質，減少營養物質流失，同時還可延長酒糟的保存時間。發酵技術可以改善酒糟的營養成分，富集蛋白質和氨基酸并降低纖維素含量。有學者[7]用蒸汽爆破方法預處理白酒酒糟，再用多種微生物對酒糟進行發酵，發現蒸汽爆破預處理和微生物發酵都能降低酒糟中纖維素含量，最終發酵酒糟粗蛋白含量的提高超過1/5，纖維素含量大幅降低。目前酒糟作為禽畜飼料利用尚無統一的質量標準，需要對預處理、飼料品質的穩定性、對不同禽畜的適應性和安全性等進行更深入的研究。

2.2 白酒酒糟肥料化利用

白酒酒糟是一種很好的有機肥原料，富含有機質、氮磷鉀等植物生長所需的營養物質，抗生素、重金屬等有害物質含量低，施入土壤可提高土壤養分含量、改善微生物群落結構，對植物的生長發育具有積極作用。目前白酒酒糟作為肥料利用，主要有直接還田、堆肥還田以及制作微生物有機肥等利用方法。

白酒酒糟直接還田和秸稈還田的過程基本一致，一般需要經過干燥粉碎預處理再翻耕到田土中，這樣容易腐熟分解。在堆制肥料過程中，白酒酒糟中的大分子有機物在好氧條件下降解，留下植物易吸收的腐殖質和無機質，經過堆肥的酒糟可制作有機肥或用作肥料添加劑。有研究表明施用酒糟發酵有機肥可增加土壤肥力，應用于高粱等農作物種植時，可促進高粱等農作物增產與品質改善；應用于煙葉種植時，可提升煙葉的組織結構和成熟度，改善煙葉外觀質量、糖堿比，提升煙葉燃燒性、香氣量和甜感等[8]。酒糟也可與農業廢棄物混合后作發酵底物，在多種菌劑作用下進行堆肥，生產微生物發酵有機肥。施用這種有機肥后，土壤中的有機質、全氮、全磷和全鉀有較顯著的增加，作物的植株生長情況及產量均有提高。有研究者篩選高效解磷細菌、固氮細菌、纖維素降解菌等制成復合菌劑，將其接種于酒糟中進行堆肥。結果表明，微生物菌劑的接入可以促進腐熟作用和提高肥料質量[9]。目前長期施用酒糟發酵肥料對土壤營養成分提升程度的影響鮮有報道，酒糟肥料長期施用對土壤改良效果和植物生長狀況的影響還需要加以研究。

2.3 白酒酒糟基料化利用

白酒酒糟中含食用菌所必需的糖分、蛋白質、氨基酸、礦物質和維生素等營養物質，是食用菌良好的栽培原料。白酒酒糟經預處理后加入適量輔料配制成培養基，可栽培多種食用菌，培養基使用后還可作有機肥、魚餌等使用。酒糟含有的醇類、醛類的有機酸類物質不利于食用菌的菌絲生長，使用前應先進行處理，即通過暴曬揮發和加石灰粉將酸堿度調整為8～9。目前文獻中有關于白酒酒糟栽培香菇、平菇、雞腿菇、猴頭菇、姬松茸、杏鮑菇、金針菇和茶樹菇等多種食用菌的報道，但都限于實驗室研究，未規模化推廣。現有的研究判斷酒糟栽培食用菌是否成功，幾乎都是圍繞食用菌的產量來衡量的，對不同香型來源的白酒酒糟及其栽培基質配方研制和優質食用菌菌株品種的篩選還缺乏深入研究。

2.4 白酒酒糟能源化利用

白酒酒糟中主要含有粗纖維、粗脂肪、粗蛋白及淀粉等成分，是一種生物質能載體。白酒酒糟具有產量穩定、來源穩定、集中性高和成本低等特點，相較于農林類生物質資源更具有大規模能源化利用潛力，可替代化石資源作為燃料和原料使用。通過使用物理、化學和生物轉化技術中的一種或者幾種技術對白酒酒糟能源化利用可產出能量密度更高的固態、液態或氣態能源產品或改性生物基材料。

固體致密成型技術是一種物理轉化技術，主要包括原料預處理和壓縮成型兩個過程。與白酒酒糟原料相比，致密成型后的白酒酒糟固體成型燃料的能量密度、堆積密度有很大提高，運輸成本和儲存成本也大大降低。白酒酒糟致密成型后的固體成型燃料是一種零碳能源，可替代燃煤等常規固體燃料，用于高效燃燒爐、生物質氣化爐和小型鍋爐等設備。但是，酒糟生物質顆粒燃料制備過程能耗高成為目前產業發展的阻礙，低能耗成型制備技術及設備研制成為未來研究的關鍵方向。

在直接燃燒技術方面，國內學者主要對酒糟鍋爐直燃、與化石燃料摻燒等方面的燃燒特性和應用進行了研究。研究結果表明濕酒糟含水量大于60%，干燥后的酒糟中約含有90%的干物質，揮發分含量高，著火點低于大部分農林廢棄物；酒糟中蛋白質含量高，其燃燒后NOx排放高；煤與白酒酒糟摻燒具有協同效應，可以改善煤的燃盡率。中國科學院過程工程研究所開發出了雙流化床解耦燃燒技術，可實現高含水和高含氮濕酒糟的連續熱解燃燒和低氮排放[10]。

白酒酒糟可通過微生物發酵技術實現生物轉化利用，包含白酒酒糟厭氧發酵制生物質沼氣技術[11]和發酵制備液體燃料乙醇技術[12]等。白酒酒糟可在混合微生物作用下通過厭氧發酵將有機質轉化為生物質沼氣，沼氣提純后可用來發電供熱或制成車用天然氣，或可進一步探索用于制氫、制醇，產生的副產物沼液和沼渣可回收生產液態和固態有機肥等。白酒酒糟中含有淀粉、纖維素、木質素等物質，可以在酶的作用下水解成可發酵糖，再通過糖化發酵工藝化為乙醇，提純后制成燃料乙醇。

熱解技術是白酒酒糟能源化利用的主要技術之一。在隔絕氧氣或者限氧的條件下，生物質在高溫下慢速或快速熱解，產生生物質燃氣、生物炭和生物油產品。生物質燃氣和生物油可作為燃料供熱或用于合成化學品；熱解炭可在土壤改良、替代化石燃料、重金屬吸附、水體和廢氣凈化、電極材料、固碳減排等方面廣泛應用。有研究者研究了熱解溫度與時間對白酒酒糟廢棄物熱解產生的氣、液、固三相產物的產率的影響，發現隨著熱解終溫的升高，氣相產物中H2、CH4相對含量與溫度呈正相關關系；液相產物中芳香族產物產量與溫度呈正相關關系；固相產物產率與溫度呈負相關關系。國內學者以白酒酒糟作為前驅體，制備出生物炭或高比表面的活性炭，研究結果表明白酒酒糟炭具有好的吸附效率，改性后的活性炭比表面積最高可達3 654.9 m2·g-1，可廣泛用于污染物吸附以及土壤修復等方向[2]。有研究者以白酒酒糟為前驅物，通過高溫碳化和酸浸洗后制得氧摻雜多孔碳（Oxygendoped Porous Carbon，OPC），將OPC材料作為電芬頓陰極，可有效降解雙酚A（BPA）和雙酚S（BPS）等雙酚類污染物。能源化利用可以實現白酒酒糟的大規模處理和產物梯級利用，有較好的應用前景。

2.5 白酒酒糟原料化利用

白酒酒糟含有木質素、纖維素、半纖維素等物質，可以通過熱壓、注塑等技術生產秸稈人造板、秸稈纖維等纖維復合材料。白酒酒糟經預處理后，可制成各種各樣的低密度纖維板材；經加壓和化學處理可用作填充物部分替代木粉等傳統木質纖維，制作木塑復合材料。釀酒是多菌混合發酵代謝的過程，會產生小分子蛋白質、糖、有機酸、醇類、酚類、酯類、醛類、維生素、氨基酸和含氮化合物等物質，這些物質很大一部分都保留在酒糟中，可通過酸或堿處理、酶催化、物理法萃取和生物發酵等途徑提取各種功能成分。目前生物發酵法應用最廣泛，可提取酚類、蛋白質、有機酸和風味物質等[5]。其中，含量較高的蛋白質的提取技術值得深入研究。

3 結語與展望

白酒酒糟是釀酒工業過程中產生的可再生生物質資源，具有資源總量大、收集方便、營養豐富等特性，在肥料化、飼料化、基料化、能源化和原料化利用等方面均表現出了一定價值和潛力。其中，高蛋白發酵飼料、厭氧發酵制生物質沼氣和炭氣聯產等技術有規模化利用的優勢。從白酒酒糟資源化利用現狀及存在的問題可知，現有的資源化利用技術都存在產品用途單一的問題，應結合白酒酒糟不同成分進行多級綜合開發，使白酒酒糟中各種組分得到充分的資源化利用。如果要完全解決白酒酒糟存在資源浪費以及環境污染等問題，還需對其資源化利用途徑開展更深入和更廣泛的研究。

結合白酒釀造企業建設“零碳產區”“零碳酒企”和向綠色循環低碳發展全面轉型的發展趨勢，白酒酒糟資源化利用研究應該圍繞多級綜合開發、高附加值產品開發、規模化無害處理、提高白酒行業清潔生產水平等方向進行技術攻關，協同白酒釀造行業實現節能、降污、減碳。對此，筆者有以下3方面思考。①加強不同種類白酒酒糟資源特性和資源化利用全生命周期全過程減排潛力研究，為釀酒企業探索最優的資源化技術利用方向和實現低碳轉型提供指導。②對白酒酒糟資源化耦合利用加強研究。例如，對白酒酒糟進行能源化+肥料化+原料化綜合利用，開發酒糟熱解產生能源產品供能和熱解炭-土壤修復改良-綠色種植的耦合利用技術，實現農業、工業協同循環發展。具體實施模式可以是白酒酒糟通過炭氣聯產技術制取生物質氣和生物質炭產品，代替部分石化能源在白酒生產過程中提供能源或者蒸汽，制取的炭產品也可制作成炭基肥還田，改良土壤并實現固碳減排。③建議科研機構、環保技術企業和大型酒企進行聯合技術攻關，對不同產地和不同香型白酒酒糟資源特性進行更深入地研究，結合當地產業發展情況建設具有一定規模的白酒酒糟綜合利用技術產業示范基地，推動白酒酒糟資源循環利用產業的發展。