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Abstract

本发明提供一种菠萝蜜的工业化处理方法，即以菠萝蜜为原料，制备燃料乙醇和酒糟蛋白饲料，包括制浆、降解果胶、糖化、汁渣分离、发酵等步骤，最终得到高高纯度的燃料乙醇和高品质的酒糟蛋白饲料。本发明的工业化处理方法可以使菠萝蜜作为工业原料，转化为燃料乙醇和饲料，大大提升了菠萝蜜的增值空间，能够推动菠萝蜜产业的发展，促进农民增收。

Description

一种菠萝蜜的工业化处理方法
技术领域
本发明涉及的是一种热带水果菠萝蜜的处理方法，具体说，是一种将菠萝蜜制备成燃料乙醇和酒糟蛋白饲料的工业化处理方法。
背景技术
菠萝蜜又称木本菠萝，是一种高糖热带水果，在我国热带地区，如海南、广西、云南西双版纳等地区适合种植，是丰产作物。近年从马来西亚引进的新品种，单株产量可达150到250公斤，亩产在3到5吨，是促进农民增收的好品种。但是，由于鲜果市场难以打开，深加工无法上规模，致使菠萝蜜产业难以带动农民致富。以往菠萝蜜的加工方法主要有蜜饯、干片、果汁、酿酒等几种，其产品主要走食品消费路线。由于水果加工产品十分丰富，人们的消费选择多种多样，菠萝蜜的加工品市场容量十分有限。迄今为止，其加工始终停留在小型作坊的水平，无法上规模，从而制约着菠萝蜜种植业的发展。如果能找到一种新的工业化处理方案，使菠萝蜜成为大型工业的原料，将极大地推动菠萝蜜产业的发展，促进农民增收。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种新的菠萝蜜工业化处理方法，以拓宽菠萝蜜的应用领域，提升菠萝蜜的增值空间，强有力地推进菠萝蜜产业的发展。
为了达到本发明的上述目的，本发明提出以下技术方案：
提供一种新的菠萝蜜的工业化处理方法，即以菠萝蜜为原料，制备燃料乙醇和酒糟蛋白饲料，包括以下步骤：
1)将采集的菠萝蜜粉碎制浆，制浆过程中按鲜料含100至200ppm SO2的重量比例加入偏重亚硫酸钠，并常温下放置2～5小时，以抑制大批量加工过程原料染菌消耗糖分；
2)在步骤1)制得的菠萝蜜浆料中，按0.4至0.6g/kg原料的比例加入果胶酶，并且加温至45至50℃，酶解120至150分钟，降解果胶，以降低果浆粘稠度；
3)在步骤2)处理过的菠萝蜜浆料中，按20至40万单位/吨鲜料的比例，添加耐高温α淀粉酶，并加温至95至100℃，煮30至60分钟，将浆料中的淀粉降解为糖；
4)将步骤3)处理的菠萝蜜浆进行糖汁和糟渣分离；
5)对步骤4)处理得到的糖汁加酒精酵母常温发酵12至18小时，使糖转化为乙醇；
6)将步骤5)发酵的产物进行粗馏，获得40％至45％(v/v)的粗酒和醪液；
7)将步骤6)提取的粗酒精馏、脱水得到燃料乙醇；
8)将步骤4)分离得到的糟渣与步骤6)得到的醪液混合、干燥，得酒糟蛋白饲料。
所述以菠萝蜜为原料是以整个菠萝蜜鲜果为原料，包括果皮、果肉、种子和果芯。制浆过程要把菠萝蜜种子同时粉碎到40至60目的粉末。
各种菠萝蜜果均可采用，但以湿苞菠萝蜜最佳。干苞菠萝蜜水果价值较高，目前市场价格大约为2至5元/公斤，建议用之于水果。而湿苞菠萝蜜不被水果市场接受，但产量高，是上好的工业原料。
所述菠萝蜜鲜果，可以是自然熟透的菠萝蜜果实，也可以是八至九成熟的菠萝蜜果实用乙烯利催熟。
菠萝蜜熟透后，果皮加果芯、果肉和种子重量分别约占鲜果的32.9％、56.0％和12.68％；可转化为燃料乙醇的物质约为18.13％，其中：总糖(13.77％)、淀粉(4.36％)，分别集中储存在果肉(21.7％)和种子(34.4％)中。可转化为饲料的物质为果胶(11.33％)、纤维质(2.61％)、粗蛋白(3.59％)、粗脂肪(0.68％)、矿物质(1.03％)、维生素C(38.2mg/kg)、有机酸(0.26％)等，总量大约为鲜果的15.15％。纤维质集中于果皮和果芯(2.61％)：膳食纤维占70％，粗纤维占30％；粗蛋白集中于种子(6.60％)和果皮(4.24％)。矿物质Mg为1431ppm、Ca 1395ppm、Na 232ppm、Fe 168ppm、Mn 76ppm、Zn 130ppm。
以上成分表明，菠萝蜜的营养丰富。按干基，糖+淀粉含量为54.5％，粗蛋白10.8％，脂肪2.04％，果胶34.04％，纤维质7.85％，矿物质3.11％。大约每产1吨乙醇，可产2吨高蛋白糟渣。糖和淀粉发酵提取乙醇后，糟渣干物质营养成分：粗蛋白含量高达23.71％，脂肪4.33％，果胶72.21％，纤维质16.63％，矿物质6.56％。各项营养指标与豆粕比相近：粗蛋白42.5％，脂肪2.1％，碳水化合物37.9％，膳食纤维7.6％，灰分6.0％。因此，利用菠萝蜜糟渣开发蛋白饲料完全可行。
所述发酵可以是常规发酵工艺，发酵持续时间优选12小时，届时以测定浆料含糖量为准，直至浆料汁液垂度保持在小于1.5低值范围内，即为发酵结束。
所述的粗馏、精馏和脱水均为常规工艺。
菠萝蜜可在我国热带地区广泛种植，以高产稳产、营养丰富而著称。以菠萝蜜为原料，开发燃料乙醇和蛋白饲料，可以为我国大规模发展燃料乙醇产业和畜牧业，再开劈新的原料来源。
本发明提出以菠萝蜜加工燃料乙醇和饲料的工艺，同现有加工技术相比，有如下优势：
与菠萝蜜的传统加工方案比，本发明的产品为燃料乙醇和蛋白饲料。燃料乙醇和蛋白饲料的市场容量远比果汁、果脯、果干、果酒大。随着石化燃料的濒临枯竭，燃料乙醇生产成本降低，乙醇汽油与普通汽油价格接近，其市场容量几近无限。饲料是全球大规模发展畜牧业的瓶颈，我国是饲料缺乏国家，而海南、广东、广西、云南等热区，非粮食主产区，饲用粮更加短缺。因此，燃料乙醇和饲料，均可成长为大型产业。以高产稳产的菠萝蜜为原料，可以为其提供充足稳定的原料。而燃料乙醇和饲料生产，又可带动菠萝蜜种植业大规模发展，为农民增收，开创一条新的途径。
与燃料乙醇的其它生产方法比较，本发明在热带地区有明显的优势：
①菠萝蜜是非粮食作物亦非糖料作物，以其为原料生产燃料乙醇，完全可符合不与人畜争粮，不与粮争地的政策；
②菠萝蜜可在我国热带地区广泛种植，以其为原料制备燃料乙醇的产业，在我国南方有巨大的发展空间；
③菠萝蜜果实全部都有利用价值，中能够有效转化为乙醇的物质含量高，干物质的淀粉、糖的总含量可达54.5％；其它干物质含粗蛋白高达23.7％，可用于饲料；
④菠萝蜜是难得的耐风、高产木本作物，产量受台风影响较小，即使在海南等台风多发地区，产量相对比较稳定。
⑤菠萝蜜一种可收30年以上，每年5月到10月收成，收获季节长达半年。耐储存，收后可储存月余。
⑥菠萝蜜是常绿乔木，广泛种植，具有良好的生态效益。
与木薯、红薯等淀粉质原料和甜高粱、香蕉、芭蕉等糖质原料比较，菠萝蜜提取乙醇的主要物质为糖和淀粉。木薯、红薯在热带、亚热带亩产一般不超过3吨，亩产出燃料乙醇在400公斤以下，需要每年种植，种苗成本较高，采收薯块过程比较费工。甜高粱不耐风，不耐储存，每年种植管理成本较高。香蕉、芭蕉球茎的采收也比较费力。而同样的土地，菠萝蜜的产量可以高达5吨以上，亩产出乙醇可达450公斤，种植成本低，一种收获数十年，每年收获季节长，过程简单，劳动成本低。
与其它饲料生产比较，本发明的饲料原料来源于菠萝蜜下脚料利用，生产成本比较低。所含大量果胶物质，经降解为半乳糖醛酸，有利于动物消化吸收。
具体实施方式
采集八至九成熟菠萝蜜果，称重为35kg，用乙烯利催熟，用磨浆机整体粉碎，包括将种子粉碎成40至60目的粉末，制浆得34.36kg，测定汁液垂度为14，加130g偏重亚硫酸钠，以抑制加工过程中染菌消耗糖分，常温下置放3小时，加15g果胶酶，升温至45℃恒温130分钟，再加入0.1万单位的耐高温α淀粉酶，加温至95℃，煮30分钟。压榨取得含水45％的渣4.5kg、垂度19的糖汁29.4kg。取糖汁自然冷却至40℃，加0.17kg酒精酵母，发酵15小时，测得汁液垂度稳定在1.3不变，酒精度8.9％。发酵液直接粗馏得42％(v/v)的粗酒6.60kg、醪液17kg。粗酒精馏获得80％的酒精3.4kg，脱水得99.8％的燃料乙醇2.70kg。将醪液与酒渣混合，得含水77％的浆21.5kg。烘干得5.7kg蛋白饲料，含粗蛋白1.2kg，纤维质0.9kg，半乳糖醛酸4.0kg。
根据以上实例可知，每吨鲜菠萝蜜果，可产燃料乙醇77kg、蛋白饲料163kg。每生产1吨燃料乙醇，大约需要13吨菠萝蜜，副产品为2117kg的蛋白饲料。按燃料乙醇4850元/吨、蛋白饲料2500元/吨计价，13吨菠萝蜜果的产值为10142元。如果菠萝蜜果原料按600元/吨计价，则原料成本为7800元。加工成本500元，则加工13吨菠萝蜜可获利润总额为1842元，利润率22.19％。农户按种植10亩菠萝蜜，产量每亩5000kg计算，则每亩年收入3000元，年总收入可达到3万元。

Claims (6)

1.一种新的菠萝蜜的工业化处理方法，即以菠萝蜜为原料，制备燃料乙醇和酒糟蛋白饲料，包括以下步骤：
1)将采集的菠萝蜜粉碎制浆，制浆过程中按鲜料含100至200ppm SO2的重量比例加入偏重亚硫酸钠，并常温下放置2～5小时，以抑制大批量加工过程原料染菌消耗糖分；
2)在步骤1)制得的菠萝蜜浆料中，按0.4至0.6g/kg原料的比例加入果胶酶，并且加温至45至50℃，酶解120至150分钟，降解果胶，以降低果浆粘稠度；
3)在步骤2)处理过的菠萝蜜浆料中，按20至40万单位/吨鲜料的比例，添加耐高温α淀粉酶，并加温至95至100℃，煮30至60分钟，将浆料中的淀粉降解为糖；
4)将步骤3)处理的菠萝蜜浆进行糖汁和糟渣分离；
5)对步骤4)处理得到的糖汁加酒精酵母常温发酵12至18小时，使糖转化为乙醇；
6)将步骤5)发酵的产物进行粗馏，获得40％至45％体积百分比的粗酒和醪液；
7)将步骤6)提取的粗酒精馏、脱水得到燃料乙醇；
8)将步骤4)分离得到的糟渣与步骤6)得到的醪液混合、干燥，得酒糟蛋白饲料。
2.权利要求1所述的菠萝蜜的工业化处理方法，其特征在于：所述以菠萝蜜为原料是以整个菠萝蜜鲜果为原料，包括果皮、果肉、种子和果芯；且步骤1)所述粉碎制浆过程要把菠萝蜜种子粉碎成40至60目的粉末。
3.权利要求1所述的菠萝蜜的工业化处理方法，其特征在于：作为原料的菠萝蜜果为湿苞菠萝蜜。
4.权利要求1所述的菠萝蜜的工业化处理方法，其特征在于：作为原料的菠萝蜜是自然熟透的菠萝蜜果实。
5.权利要求1所述的菠萝蜜的工业化处理方法，其特征在于：作为原料的菠萝蜜是采集八至九成熟的菠萝蜜果实后用乙烯利催至全熟的菠萝蜜果。
6.权利要求1所述的菠萝蜜的工业化处理方法，其特征在于：步骤5)所述发酵时间为12小时，届时以测定浆料含糖量为准，直至浆料汁液垂度保持在小于1.5低值范围内，即为发酵结束。
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