CN101948876A - 一种木薯发酵制备乙醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种木薯发酵制备乙醇的方法。属于发酵方法合成乙醇，具体涉及以木薯为原料，发酵制备乙醇的方法。采用低温蒸煮液化，浓醪发酵工艺方法，包括如下操作步骤：a.原料清洗、粉碎，b.预煮制备粉浆液，c.低温蒸煮液化，d.糖化、发酵、蒸馏。提供了一种以木薯为原料，能耗低、产率高，生产稳定，成本较低的木薯发酵制备乙醇的方法。低温蒸煮液化，使液化糊化液中的总糖含量≥25％。浓醪发酵，发酵成熟醪中的乙醇含量达到18％，淀粉转化率≥53％。蒸汽消耗量≤0.7吨/吨乙醇，节约蒸汽40％以上。

Description

一种木薯发酵制备乙醇的方法
技术领域
本发明是一种木薯发酵制备乙醇的方法。属于发酵方法合成乙醇，具体涉及以木薯为原料，发酵制备乙醇的方法。
背景技术
石油、天然气、煤炭等有限的化石资源的短缺，使合成乙醇的方法转移到淀粉发酵。但是淀粉来自玉米、高粱、小麦等粮食，使合成乙醇的原料淀粉来源出现了“与粮争地”的问题。
木薯Cassava是一种多年生亚灌木，又称树薯、木番薯，是与马铃薯、甘薯并列的三大薯类之一。产于热带和亚热带的丘陵地带，具有耐旱、耐涝适应性强、单产高等特性。木薯块根干物质含量30～40％，鲜木薯中，淀粉含量32～35％，蛋白质含量1～2％，脂肪含量0.3～4.3，纤维素含量1～2％，灰分1％。木薯淀粉含量高，可以替代粮食用于发酵制备乙醇的原料，是淀粉发酵制备乙醇最经济的原料之一。
现有技术中，以木薯为原料制备乙醇的工艺，采用高温糖化、液化、然后发酵、蒸馏的方法。存在如下问题，有待解决。
1.耗用大量蒸汽，其蒸汽用量是整个工艺过程蒸汽总消耗量的40％以上，能耗高，产率低，导致生产成本增加。
2.易感染杂菌，导致生产不稳定。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种以木薯为原料，能耗低、产率高，生产稳定，成本较低的木薯发酵制备乙醇的方法。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
本发明的木薯发酵制备乙醇的方法，其特征在于采用低温蒸煮液化，浓醪发酵工艺方法，包括如下操作步骤：
a.原料清洗、粉碎
将木薯原料洗净，采用一级粉碎，粒度1.2～3mm，备用；
b.预煮制备粉浆液
步骤a清洗粉碎过的原料，投入预煮罐中，按照原料干基∶水＝1∶2.0～3.0的比例，酌情适量加水并搅拌混匀，连续均匀滴加低温淀粉酶，使其与粉浆充分接触，控制预煮温度50～60℃，低温淀粉酶添加量控制在按照原料干基计的5～10μ/g，预煮时间20～30分钟，并添加适量的CaSO4来调整Ca2+的浓度在0.01～0.02mol/L之间，制得粉浆液，备用；
c.低温蒸煮液化
将步骤b制备的粉浆液低温蒸煮，蒸煮温度控制在80～90℃，利用液化喷射器对预煮粉浆进行喷射液化，并在喷射液化器液化后，第二次添加按照原料干基计的0.5～5μ/g低温淀粉酶，控制糊化率在80％以上，制得液化糊化液，备用；
d.糖化、发酵、蒸馏
将步骤c制备的液化糊化液，真空冷却至60～63℃，连续流加糖化酶，糖化酶的使用量控制在按照原料干基计的120～170μ/g，发酵、蒸馏按照现有技术中的酒精生产发酵、蒸馏的方法进行。
发明人通过低温蒸煮、浓醪发酵以及对原料配比、温度、时间等诸多工艺条件的优化，成功的完成了本发明的任务。
本发明下面提供更优选的技术方案：
本发明的木薯发酵制备乙醇的方法，所述木薯原料是鲜木薯、木薯干或二者组合。
本发明的木薯发酵制备乙醇的方法，所述步骤a中的原料粉碎粒度是1.2～1.5mm。
本发明的木薯发酵制备乙醇的方法，步骤b中所述原料干基与水的比例控制在原料干基∶水＝1∶2.5～3.0之间，预煮温度55～60℃，添加的CaS04调整Ca2+的浓度是0.02mol/L。
本发明的木薯发酵制备乙醇的方法，步骤c中所述第二次添加按照原料干基计的1～3μ/g低温淀粉酶。
本发明的公开的木薯发酵制备乙醇的方法，相比现有技术有如下积极效果：
1.提供了一种以木薯为原料，能耗低、产率高，生产稳定，成本较低的木薯发酵制备乙醇的方法。
2.低温蒸煮液化，使液化糊化液中的总糖含量≥25％。
3.浓醪发酵，发酵成熟醪中的乙醇含量达到18％，淀粉转化率≥53％。
4.蒸汽消耗量≤0.7吨/吨乙醇，节约蒸汽40％以上。
具体实施方式
本发明下面将结合实施例作进一步详述：
实施例1
按照本发明的木薯发酵制备乙醇的方法，以木薯干和鲜木薯混合为原料制备乙醇，包括
如下操作步骤：
a.原料清洗、粉碎
将木薯原料洗净，采用一级粉碎，粒度1.2～1.5mm，备用；
b.预煮制备粉浆液
步骤a清洗粉碎过的原料，投入预煮罐中，按照原料干基∶水＝1∶2.0的比例，酌情适量加水并搅拌混匀，连续均匀滴加诺维信(中国)生物技术有限公司生产的利可富低温淀粉酶，，使其与粉浆充分接触，控制预煮温度55～60℃，淀粉酶添加量控制在按照原料干基计的8μ/g，预煮时间20～30分钟，并添加适量的CaSO4来调整Ca2+的浓度在0.02mol/L，制得粉浆液，备用；
c.低温蒸煮液化
将步骤b制备的粉浆液低温蒸煮，蒸煮温度控制在80～90℃，利用液化喷射器对预煮粉浆进行喷射液化，并在喷射液化器液化后，第二次添加按照原料干基计的诺维信(中国)生物技术有限公司生产的利可富低温淀粉酶3μ/g，控制糊化率在80％以上，制得液化糊化液，备用；
d.糖化、发酵、蒸馏
将步骤c制备的液化糊化液，真空冷却至60～63℃，连续流加山东隆大生物工程有限公司生产的糖化酶，糖化酶的使用量控制在按照原料干基计的1500μ/g，发酵、蒸馏按照现有技术中的酒精生产发酵、蒸馏的方法进行。
实施例2～实施例6
按照实施例1的方法和步骤，按照表1的工艺条件以木薯为原料制备乙醇
表1
  原料及工艺条件  实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  木薯干或鲜木薯或二者混合  木薯干   鲜木薯   混合   混合   混合
  粉碎粒度mm  1.2   2.0   1.5   2.5   3.0
  原料干基∶水＝  1∶2.0   1∶3.0   1∶1.5   1∶2.5   1∶2.2
  一次淀粉酶μ/g  10   7   5   8   9
  Ca2+浓度mol/L  0.01   0.015   0.02   0.012   0.018
  二次淀粉酶μ/g  4   2   0.5   4   5
  糖化酶μ/g  120   140   170   160   130
  预煮温度℃  50   55   60   58   56
  蒸煮温度℃  85   80   82   88   90
  糊化率≥％   80   80   80   80   80

Claims (5)

1.一种木薯发酵制备乙醇的方法，其特征在于采用低温蒸煮液化，浓醪发酵工艺方法，包括如下操作步骤：
a.原料清洗、粉碎
将木薯原料洗净，采用一级粉碎，粒度1.2～3mm，备用；
b.预煮制备粉浆液
步骤a清洗粉碎过的原料，投入预煮罐中，按照原料干基∶水＝1∶2.0～3.0的比例，酌情适量加水并搅拌混匀，连续均匀滴加低温淀粉酶，使其与粉浆充分接触，控制预煮温度50～60℃，低温淀粉酶添加量控制在按照原料干基计的5～10μ/g，预煮时间20～30分钟，并添加适量的CaSO4来调整Ca2+的浓度在0.01～0.02mol/L之间，制得粉浆液，备用；
c.低温蒸煮液化
将步骤b制备的粉浆液低温蒸煮，蒸煮温度控制在80～90℃，利用液化喷射器对预煮粉浆进行喷射液化，并在喷射液化器液化后，第二次添加按照原料干基计的0.5～5μ/g低温淀粉酶，控制糊化率在80％以上，制得液化糊化液，备用；
d.糖化、发酵、蒸馏
将步骤c制备的液化糊化液，真空冷却至60～63℃，连续流加糖化酶，糖化酶的使用量控制在按照原料干基计的120～170μ/g，发酵、蒸馏按照现有技术中的酒精生产发酵、蒸馏的方法进行。
2.按照权利要求1的木薯发酵制备乙醇的方法，其特征在于所述木薯原料是鲜木薯、木薯干或二者组合。
3.按照权利要求1的木薯发酵制备乙醇的方法，其特征在于所述步骤a中的原料粉碎粒度是1.2～1.5mm。
4.按照权利要求1的木薯发酵制备乙醇的方法，其特征在于步骤b中所述原料干基与水的比例控制在原料干基∶水＝1∶2.5～3.0之间，预煮温度55～60℃，添加的CaSO4调整Ca2+的浓度是0.02mol/L。
5.按照权利要求1的木薯发酵制备乙醇的方法，其特征在于步骤c中所述第二次添加按照原料干基计的1～3μ/g低温淀粉酶。
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