白酒酒糟资源化利用现状及展望

固态发酵法白酒多采用高粱单一原料或者高粱、小麦、大麦、玉米、大米和小米等粮食混合原料，经蒸煮、糖化发酵、蒸馏等工序制成，同时会产生大量的有机固体废弃物白酒酒糟。在我国酒类行业，固态发酵法白酒的消费和市场认可度占绝对领导地位，2021年我国统计白酒企业的白酒产量（折算为65%vol）约为716万千升[1]，按照白酒产量与酒糟产量约为1∶3的比例，可以估算出2021年白酒酒糟的产量超过1 926万t。酿酒发酵过程中的原料利用率较低，发酵后的末端产物粮食酒糟中富含营养物质和大量微生物，如果不及时处理，容易腐败，造成二次环境污染[2]。随着国家“双碳”战略的实施[3]，推动白酒酿造企业建设“零碳产区”“零碳酒企”和向绿色循环低碳发展全面转型迫在眉睫。白酒酒糟低效粗放的传统处理方式已经不能适应酿酒工业绿色发展的需求，对其进行大规模无害化处理和资源化利用具有重要现实意义。白酒酒糟是一种生物质资源，经过处理后具有较好的资源化利用潜力[4]。白酒酒糟通过资源化利用生产出高附加值能源产品和其他产品，这些产品进入酿酒工业的生产加工过程中有助于酿酒企业实现清洁生产和碳减排。国内学者在白酒酒糟资源化利用方面取得了一些研究成果，本文就白酒酒糟资源循环利用进展及利用现状进行综述，对白酒酒糟资源化利用发展前景进行展望并对其产业发展提出建议。

1 白酒酒糟的资源特性

固态法白酒发酵原料主要是高粱、大米、糯米、玉米、小麦和豌豆等粮食谷物，发酵过程中会加入大量蒸煮过的稻壳作为疏松剂，经数月发酵以及一系列工艺后制成白酒，最终产生大量的酒糟。酒糟中含有大量的水、粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、未能发酵完全的淀粉、有机酸、小分子氨基酸、维生素以及其他微量元素[5]。白酒酒糟的成分及含量范围见表1。

表1 白酒酒糟的成分及含量表（干物质计）

2 白酒酒糟的资源化利用进展

根据白酒酒糟的成分特性和生物质属性，可以进行饲料化、肥料化、基料化、能源化和原料化等高值化利用，获得的产品可广泛应用在能源、农业、建筑和生物医药等行业。

2.1 白酒酒糟饲料化利用

白酒酒糟中含有粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉、维生素以及微量元素等营养物质，可作为饲料用于禽畜喂养，缓解饲料短缺的问题。但白酒酒糟具有酸度高、纤维素含量高、湿料含有乙醇的缺点，导致其不能完全替代现有的饲料。目前酒糟作为饲料利用的主要方式有按适宜比例添加到现有饲料中、混合青贮发酵和微生物发酵饲料等。

用适量白酒酒糟发酵饲料喂养畜禽，可以改善畜禽代谢和生理机能。有研究表明经过干燥处理的白酒酒糟，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饲料中，对其正常生长无明显影响，也可以降低料重比。白酒酒糟与皇竹草、巨菌草、菊芋渣[6]等按照一定比例混合青贮，可以改善青贮品质，减少营养物质流失，同时还可延长酒糟的保存时间。发酵技术可以改善酒糟的营养成分，富集蛋白质和氨基酸并降低纤维素含量。有学者[7]用蒸汽爆破方法预处理白酒酒糟，再用多种微生物对酒糟进行发酵，发现蒸汽爆破预处理和微生物发酵都能降低酒糟中纤维素含量，最终发酵酒糟粗蛋白含量的提高超过1/5，纤维素含量大幅降低。目前酒糟作为禽畜饲料利用尚无统一的质量标准，需要对预处理、饲料品质的稳定性、对不同禽畜的适应性和安全性等进行更深入的研究。

2.2 白酒酒糟肥料化利用

白酒酒糟是一种很好的有机肥原料，富含有机质、氮磷钾等植物生长所需的营养物质，抗生素、重金属等有害物质含量低，施入土壤可提高土壤养分含量、改善微生物群落结构，对植物的生长发育具有积极作用。目前白酒酒糟作为肥料利用，主要有直接还田、堆肥还田以及制作微生物有机肥等利用方法。

白酒酒糟直接还田和秸秆还田的过程基本一致，一般需要经过干燥粉碎预处理再翻耕到田土中，这样容易腐熟分解。在堆制肥料过程中，白酒酒糟中的大分子有机物在好氧条件下降解，留下植物易吸收的腐殖质和无机质，经过堆肥的酒糟可制作有机肥或用作肥料添加剂。有研究表明施用酒糟发酵有机肥可增加土壤肥力，应用于高粱等农作物种植时，可促进高粱等农作物增产与品质改善；应用于烟叶种植时，可提升烟叶的组织结构和成熟度，改善烟叶外观质量、糖碱比，提升烟叶燃烧性、香气量和甜感等[8]。酒糟也可与农业废弃物混合后作发酵底物，在多种菌剂作用下进行堆肥，生产微生物发酵有机肥。施用这种有机肥后，土壤中的有机质、全氮、全磷和全钾有较显著的增加，作物的植株生长情况及产量均有提高。有研究者筛选高效解磷细菌、固氮细菌、纤维素降解菌等制成复合菌剂，将其接种于酒糟中进行堆肥。结果表明，微生物菌剂的接入可以促进腐熟作用和提高肥料质量[9]。目前长期施用酒糟发酵肥料对土壤营养成分提升程度的影响鲜有报道，酒糟肥料长期施用对土壤改良效果和植物生长状况的影响还需要加以研究。

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、蛋白质、氨基酸、矿物质和维生素等营养物质，是食用菌良好的栽培原料。白酒酒糟经预处理后加入适量辅料配制成培养基，可栽培多种食用菌，培养基使用后还可作有机肥、鱼饵等使用。酒糟含有的醇类、醛类的有机酸类物质不利于食用菌的菌丝生长，使用前应先进行处理，即通过暴晒挥发和加石灰粉将酸碱度调整为8～9。目前文献中有关于白酒酒糟栽培香菇、平菇、鸡腿菇、猴头菇、姬松茸、杏鲍菇、金针菇和茶树菇等多种食用菌的报道，但都限于实验室研究，未规模化推广。现有的研究判断酒糟栽培食用菌是否成功，几乎都是围绕食用菌的产量来衡量的，对不同香型来源的白酒酒糟及其栽培基质配方研制和优质食用菌菌株品种的筛选还缺乏深入研究。

2.4 白酒酒糟能源化利用

白酒酒糟中主要含有粗纤维、粗脂肪、粗蛋白及淀粉等成分，是一种生物质能载体。白酒酒糟具有产量稳定、来源稳定、集中性高和成本低等特点，相较于农林类生物质资源更具有大规模能源化利用潜力，可替代化石资源作为燃料和原料使用。通过使用物理、化学和生物转化技术中的一种或者几种技术对白酒酒糟能源化利用可产出能量密度更高的固态、液态或气态能源产品或改性生物基材料。

固体致密成型技术是一种物理转化技术，主要包括原料预处理和压缩成型两个过程。与白酒酒糟原料相比，致密成型后的白酒酒糟固体成型燃料的能量密度、堆积密度有很大提高，运输成本和储存成本也大大降低。白酒酒糟致密成型后的固体成型燃料是一种零碳能源，可替代燃煤等常规固体燃料，用于高效燃烧炉、生物质气化炉和小型锅炉等设备。但是，酒糟生物质颗粒燃料制备过程能耗高成为目前产业发展的阻碍，低能耗成型制备技术及设备研制成为未来研究的关键方向。

在直接燃烧技术方面，国内学者主要对酒糟锅炉直燃、与化石燃料掺烧等方面的燃烧特性和应用进行了研究。研究结果表明湿酒糟含水量大于60%，干燥后的酒糟中约含有90%的干物质，挥发分含量高，着火点低于大部分农林废弃物；酒糟中蛋白质含量高，其燃烧后NOx排放高；煤与白酒酒糟掺烧具有协同效应，可以改善煤的燃尽率。中国科学院过程工程研究所开发出了双流化床解耦燃烧技术，可实现高含水和高含氮湿酒糟的连续热解燃烧和低氮排放[10]。

白酒酒糟可通过微生物发酵技术实现生物转化利用，包含白酒酒糟厌氧发酵制生物质沼气技术[11]和发酵制备液体燃料乙醇技术[12]等。白酒酒糟可在混合微生物作用下通过厌氧发酵将有机质转化为生物质沼气，沼气提纯后可用来发电供热或制成车用天然气，或可进一步探索用于制氢、制醇，产生的副产物沼液和沼渣可回收生产液态和固态有机肥等。白酒酒糟中含有淀粉、纤维素、木质素等物质，可以在酶的作用下水解成可发酵糖，再通过糖化发酵工艺化为乙醇，提纯后制成燃料乙醇。

热解技术是白酒酒糟能源化利用的主要技术之一。在隔绝氧气或者限氧的条件下，生物质在高温下慢速或快速热解，产生生物质燃气、生物炭和生物油产品。生物质燃气和生物油可作为燃料供热或用于合成化学品；热解炭可在土壤改良、替代化石燃料、重金属吸附、水体和废气净化、电极材料、固碳减排等方面广泛应用。有研究者研究了热解温度与时间对白酒酒糟废弃物热解产生的气、液、固三相产物的产率的影响，发现随着热解终温的升高，气相产物中H2、CH4相对含量与温度呈正相关关系；液相产物中芳香族产物产量与温度呈正相关关系；固相产物产率与温度呈负相关关系。国内学者以白酒酒糟作为前驱体，制备出生物炭或高比表面的活性炭，研究结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积最高可达3 654.9 m2·g-1，可广泛用于污染物吸附以及土壤修复等方向[2]。有研究者以白酒酒糟为前驱物，通过高温碳化和酸浸洗后制得氧掺杂多孔碳（Oxygendoped Porous Carbon，OPC），将OPC材料作为电芬顿阴极，可有效降解双酚A（BPA）和双酚S（BPS）等双酚类污染物。能源化利用可以实现白酒酒糟的大规模处理和产物梯级利用，有较好的应用前景。

2.5 白酒酒糟原料化利用

白酒酒糟含有木质素、纤维素、半纤维素等物质，可以通过热压、注塑等技术生产秸秆人造板、秸秆纤维等纤维复合材料。白酒酒糟经预处理后，可制成各种各样的低密度纤维板材；经加压和化学处理可用作填充物部分替代木粉等传统木质纤维，制作木塑复合材料。酿酒是多菌混合发酵代谢的过程，会产生小分子蛋白质、糖、有机酸、醇类、酚类、酯类、醛类、维生素、氨基酸和含氮化合物等物质，这些物质很大一部分都保留在酒糟中，可通过酸或碱处理、酶催化、物理法萃取和生物发酵等途径提取各种功能成分。目前生物发酵法应用最广泛，可提取酚类、蛋白质、有机酸和风味物质等[5]。其中，含量较高的蛋白质的提取技术值得深入研究。

3 结语与展望

白酒酒糟是酿酒工业过程中产生的可再生生物质资源，具有资源总量大、收集方便、营养丰富等特性，在肥料化、饲料化、基料化、能源化和原料化利用等方面均表现出了一定价值和潜力。其中，高蛋白发酵饲料、厌氧发酵制生物质沼气和炭气联产等技术有规模化利用的优势。从白酒酒糟资源化利用现状及存在的问题可知，现有的资源化利用技术都存在产品用途单一的问题，应结合白酒酒糟不同成分进行多级综合开发，使白酒酒糟中各种组分得到充分的资源化利用。如果要完全解决白酒酒糟存在资源浪费以及环境污染等问题，还需对其资源化利用途径开展更深入和更广泛的研究。

结合白酒酿造企业建设“零碳产区”“零碳酒企”和向绿色循环低碳发展全面转型的发展趋势，白酒酒糟资源化利用研究应该围绕多级综合开发、高附加值产品开发、规模化无害处理、提高白酒行业清洁生产水平等方向进行技术攻关，协同白酒酿造行业实现节能、降污、减碳。对此，笔者有以下3方面思考。①加强不同种类白酒酒糟资源特性和资源化利用全生命周期全过程减排潜力研究，为酿酒企业探索最优的资源化技术利用方向和实现低碳转型提供指导。②对白酒酒糟资源化耦合利用加强研究。例如，对白酒酒糟进行能源化+肥料化+原料化综合利用，开发酒糟热解产生能源产品供能和热解炭-土壤修复改良-绿色种植的耦合利用技术，实现农业、工业协同循环发展。具体实施模式可以是白酒酒糟通过炭气联产技术制取生物质气和生物质炭产品，代替部分石化能源在白酒生产过程中提供能源或者蒸汽，制取的炭产品也可制作成炭基肥还田，改良土壤并实现固碳减排。③建议科研机构、环保技术企业和大型酒企进行联合技术攻关，对不同产地和不同香型白酒酒糟资源特性进行更深入地研究，结合当地产业发展情况建设具有一定规模的白酒酒糟综合利用技术产业示范基地，推动白酒酒糟资源循环利用产业的发展。