專利名稱：：一種淀粉酒精發(fā)酵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及發(fā)酵
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種淀粉酒精發(fā)酵的方法。
背景技術(shù)：
：我國酒精發(fā)酵行業(yè)己約有百年的歷史，是比較傳統(tǒng)的淀粉或糖蜜發(fā)酵行業(yè)，原料可以是小麥、玉米、木薯、紅薯、'大米、馬鈴薯等淀粉原料，也可以是糖蜜如甘蔗糖、甜菜糖等，還有現(xiàn)在各大型企業(yè)及科研單位在致力研究的纖維質(zhì)原料。酒精是食品、化工、醫(yī)藥不可缺少的原料，且隨著石油資源的緊張，酒精作為一種替代能源，更加引起了國內(nèi)外學(xué)者的注意。酒精生產(chǎn)方法有發(fā)酵法和石油裂解法，隨著石油資源的緊張，發(fā)酵法包括粉漿制備、蒸煮糊(液)化、糖化、發(fā)酵工序，制成成熟醪，出罐蒸餾，制取酒精。發(fā)酵法已經(jīng)是酒精生產(chǎn)的主要方法。發(fā)酵法最大的優(yōu)點(diǎn)是具有可再生性，缺點(diǎn)是工藝流程長，設(shè)備復(fù)雜，能耗高，污染大。隨著酒精行業(yè)的發(fā)展，各種技術(shù)改造也應(yīng)運(yùn)而生，比如連續(xù)發(fā)酵、真空抽提，原料處理從高溫蒸煮到中溫雙酶法、蒸餾塔改造及水循環(huán)回用等，以提高設(shè)備利用率、降低能耗節(jié)約成本。中溫雙酶法工藝中，原料處理是拌料后逐漸升溫至9(TC左右，然后加入液化酶，再于95-105。C間進(jìn)行蒸煮糊化l-2h,冷卻至6(TC后加入糖化酶，在該方法中，原料蒸煮仍是能耗較大的，約占總能耗的30%左右，同時(shí)原料經(jīng)過長時(shí)間高溫蒸煮而使淀粉糖損失。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有淀粉酒精發(fā)酵法所存在的問題，降低淀粉酒精發(fā)酵生產(chǎn)成本，特別是降低能耗。本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)-.一種淀粉酒精發(fā)酵的方法，所述方法包括下列步驟a)淀粉糊化淀粉加水拌料，55-65°C，l-2h;b)液化、糖化和發(fā)酵30-35°C，pH4.2-3.4下，接入中溫a-淀粉酶、糖化酶(普通糖化酶即可)和酒精酵母，水解和發(fā)酵。本發(fā)明所依據(jù)的理論為淀粉原料的糊化溫度一般在50-7(TC間，在淀粉顆粒在吸水膨脹起始，加入的液化酶及糖化酶可以隨水分子進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部，從而共同對(duì)葡萄糖鏈進(jìn)行酶解作用，進(jìn)而使淀粉鏈水解，同時(shí)借助酒精酵母對(duì)葡萄糖的消耗，邊水解邊發(fā)酵，最終基本可以將淀粉全部轉(zhuǎn)化為酒精。在一實(shí)施例中，所述淀粉糊化步驟中還加入酸性蛋白酶(10-16u/g淀粉干料)、纖維素酶(15-20u/g淀粉干料)及半纖維素酶(100-150u/g淀粉干料)，不同淀粉原料根據(jù)其組成考慮加酶的品種，比如玉米和大米只需要加入酸性蛋白酶即可，木薯和紅薯加入酸性蛋白酶和纖維素酶，以給酵母提供充足的營養(yǎng)及降低料液的粘度。在一實(shí)施例中，所述淀粉糊化步驟中溫度為59-63°C。在一實(shí)施例中，所述液化、糖化和發(fā)酵步驟中，pH3.4-4.2。所述液化酶的加入量為7-9u/g淀粉干料。所述糖化酶的加入量為170-200u/g淀粉干料。所述酒精酵母為普通活性千酵母或其他釀酒菌株，接種時(shí)接種量保持在0.1億個(gè)細(xì)胞/mL料液。所述淀粉選自小麥、玉米、木薯、山芋、大米、馬鈴薯等淀粉原料，其中優(yōu)選為小麥淀粉。本發(fā)明所述方法的酒精發(fā)酵效果比中溫雙酶法更好，即相同的料液比，發(fā)酵相同的時(shí)間，檢測(cè)料液酒度及殘總糖，本發(fā)明所述方法發(fā)酵效果要好于中溫雙酶法，即相同條件下淀粉產(chǎn)酒率髙于中溫雙酶法，因?yàn)樵摲椒ㄅc蒸煮法相比，不會(huì)讓淀粉糖因高溫長時(shí)間蒸煮而損失。本發(fā)明所述方法實(shí)現(xiàn)了低溫處理原料，節(jié)約能耗，同時(shí)本發(fā)明方法簡化酒精發(fā)酵流程，降低酒精發(fā)酵成本。具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例1.(1).預(yù)處理溫度范圍大范圍試驗(yàn)本試驗(yàn)根據(jù)小麥糊化溫度為58-69°C，通過調(diào)整預(yù)處理溫度來研究發(fā)酵情況的變化，預(yù)處理溫度分別調(diào)整為59'C、63°C、67°C。表1.不同發(fā)酵時(shí)間失重情況<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2.發(fā)酵成熟醪各參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由該試驗(yàn)結(jié)果看，提高了預(yù)處理溫度后，與預(yù)處理溫度為59"C相比，發(fā)酵速度明顯增快，在64h內(nèi)完成了發(fā)酵，且從失重情況看，預(yù)處理溫度為63°C與67"C的發(fā)酵情況完全一致，所以發(fā)酵溫度不用高于63-C即可，但63t時(shí)料液的粘度仍是較高，預(yù)處理溫度為59'C時(shí)，發(fā)酵速度稍慢，所以以下的試驗(yàn)將溫度范圍設(shè)定為59-62°C。(2).預(yù)處理溫度小范圍試驗(yàn)表3.不同預(yù)處理溫度情況下發(fā)酵過程中不同時(shí)間總失重情況<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4.成熟醪發(fā)酵參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從試驗(yàn)結(jié)果看，預(yù)處理溫度為62。C及6rC時(shí)，發(fā)酵效果是一樣的，預(yù)處理溫度為62。C時(shí)，醪液稍粘稠；預(yù)處理溫度為6(TC時(shí)，發(fā)酵速度稍慢，但發(fā)酵至94h，發(fā)酵可徹底結(jié)束，預(yù)處理溫度為59匸時(shí)，發(fā)酵速度較慢，發(fā)酵至94h，發(fā)酵未結(jié)束。所以預(yù)處理的最佳溫度范圍可在59-63"C間，當(dāng)醪液粘稠度大時(shí)可適當(dāng)降低料水比。(3).預(yù)處理pH對(duì)生料酒精發(fā)酵的影響酶的作用是在一定pH條件下進(jìn)行的，pH對(duì)酶的作用效果有一定影響，本試驗(yàn)在pH4.2-3.4以0.2設(shè)定梯度，考察不同pH對(duì)發(fā)酵的影響。表5.發(fā)酵過程中不同時(shí)間平均總失重情況<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表6.成熟醪發(fā)酵參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由結(jié)果可知，3.4-4.2范圍間的pH條件對(duì)發(fā)酵影響情況基本一致，也即是在pH3.4-4.2的范圍內(nèi)，發(fā)酵均可正常進(jìn)行。即酶解可在較低的pH范圍水解，同時(shí)又不影響發(fā)酵，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)抑制雜菌的生產(chǎn)有很大的幫助。由于在4.0以下雜菌基本可以被抑制，所以將原料的預(yù)處理pH定為3.4-4.0間。綜上所述，面粉拌料以不低于1:2為宜，pH可調(diào)整為3.4-4.0間，于59-63°C溫度下對(duì)料液進(jìn)行預(yù)處理l-2h，同時(shí)可加入酸性蛋白酶(10-16u/g淀粉干料)、纖維素酶(15-20u/g淀粉干料)及半纖維素酶(100-150u/g淀粉干料)，冷卻至3(TC左右，加入液化酶及糖化酶，加入量按液化酶7u/g淀粉干料，糖化酶170u/淀粉干料，接入菌種進(jìn)行發(fā)酵，由于淀粉顆粒的沉降，發(fā)酵過程中需要攪拌。(4).酒精發(fā)酵工藝比較取低溫蒸煮法的最佳工藝參數(shù)，與蒸煮法做比較。a.發(fā)酵工藝本發(fā)明發(fā)酵工藝(低溫蒸煮法)小麥粉，拌料(料水比l:2.33)，調(diào)節(jié)pH至3.8，加入蛋白酶及纖維素酶，稱重，62'C水浴保溫l-2小時(shí)，冷卻30°C后補(bǔ)水，加入液化酶及糖化酶，接入活性干酵母0.1%，前16h150rpm搖床發(fā)酵，然后33'C間歇搖動(dòng)發(fā)酵。中溫雙酶法發(fā)酵工藝(中溫蒸煮法)小麥粉拌料(料水比l:2.33)，加入液化酶，攪拌，稱重(瓶+料+塞)并記錄，于10(TC水浴鍋中預(yù)液化20分鐘，于IO(TC滅菌鍋中液化1.5h，冷卻至35'C左右后補(bǔ)水，加糖化酶，接入活性干酵母O.P/。，32'C培養(yǎng)箱發(fā)酵。b.試驗(yàn)結(jié)果表7.不同發(fā)酵時(shí)間C02失重情況<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>c.結(jié)論低溫蒸煮法采用最佳工藝參數(shù)與中溫蒸煮法比較，從失重情況來看，兩者的發(fā)酵速度基本持平，從成熟醪參數(shù)表中可看出，低溫蒸煮法的酒度要高些，從最終pH看，也不存在染菌的情況(如果染菌，一般pH會(huì)在4.0以下)。總之，低溫蒸煮法與中溫蒸煮法相比，可節(jié)約大量的能量消耗，且終酒度也高于中溫蒸煮法。即無論是能耗還是產(chǎn)量，低溫蒸煮法均優(yōu)于中溫蒸煮法。實(shí)施例2.山芋的預(yù)處理溫度試驗(yàn)據(jù)資料顯示山芋的糊化溫度在53-64t:間，本試驗(yàn)將山芋的預(yù)處理溫度設(shè)為55-65'C，預(yù)處理過程中添加酸性蛋白酶和纖維素酶，試驗(yàn)情況如下。表9.發(fā)酵過程中不同時(shí)間總失重情況<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表中結(jié)果，由失重情況看，在59'C到65。C預(yù)處理溫度范圍中，不同時(shí)間段的總失重情況相同，即發(fā)酵速度基本相同。預(yù)處理溫度為57"時(shí)，從總失重看發(fā)酵速度稍慢，從酒度及殘總糖看，得出的結(jié)論一致，但預(yù)處理溫度為55'C時(shí)，發(fā)酵94h，發(fā)酵效果同預(yù)處理溫度59"C到65"C間發(fā)酵64h相若，說明預(yù)處理溫度低于59匸時(shí)，發(fā)酵速度下降。所以山芋原料的預(yù)處理溫度可以為55-65。C間。權(quán)利要求1.一種淀粉酒精發(fā)酵的方法，所述方法包括下列步驟a)淀粉糊化淀粉加水拌料，50-70℃，1-2h；b)液化、糖化和發(fā)酵30-35℃，pH4.2-3.4下，接入液化酶、糖化酶和酒精酵母，水解和發(fā)酵。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述淀粉糊化步驟中還加入酸性蛋白酶10-16u/g淀粉干料和/或纖維素酶15-20u/g淀粉干料和/或半纖維素酶100-150u/g淀粉干料。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述淀粉糊化步驟中溫度為59-63。C。4.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述液化、糖化和發(fā)酵步驟中，pH3.4-4.0。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述液化酶的加入量為7-9u/g干料。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述糖化酶的加入量為170-200u/g干料。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述酒精酵母為活性干酵母。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述活性干酵母的加入量為接種時(shí)接種量保持在0.1億個(gè)細(xì)胞/mL料液。9.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述淀粉選自小麥、玉米、木薯、山芋、大米、或馬鈴薯淀粉。全文摘要本發(fā)明涉及發(fā)酵
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種淀粉酒精發(fā)酵的方法。本發(fā)明公開了一種淀粉酒精發(fā)酵的方法，所述方法包括下列步驟淀粉糊化淀粉加水拌料，50-70℃，1-2h；液化、糖化和發(fā)酵30-35℃下，接入液化酶、糖化酶和酒精酵母，水解和發(fā)酵。本發(fā)明所述方法的酒精發(fā)酵效果比中溫雙酶法更好，淀粉產(chǎn)酒率高于中溫雙酶法；本發(fā)明所述方法實(shí)現(xiàn)了低溫處理原料，節(jié)約能耗，同時(shí)本發(fā)明方法簡化酒精發(fā)酵流程，降低酒精發(fā)酵成本。文檔編號(hào)C12R1/865GK101353674SQ20081004236公開日2009年1月28日申請(qǐng)日期2008年9月2日優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日發(fā)明者鉞劉,史吉平,孫沛勇,杜風(fēng)光,王晨霞,閆德冉申請(qǐng)人:上海天之冠可再生能源有限公司