CN102002516A - 谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法 - Google Patents

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张百良
任天宝
于富强
于正道
王风芹
谢慧
邱盼
张洋
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Abstract

本发明属于生物乙醇生产技术领域，具体涉及一种谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇的新方法。该方法将谷物类淀粉质原料预处理，然后进行蒸汽爆破，蒸汽压力为1～4kPa，维持压力时间为2～120秒，爆破时间为0.00875～1秒，将爆破物料收集，然后进行糖化、发酵生产乙醇。本发明谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法的应用，能够提高工艺的自动化，降低产品的生产成本，可以使生产成本降低10～30%，还可以节约生产资源和空间，起到节能减排、提高经济效益的重要作用。

Description

谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法
技术领域
本发明属于生物乙醇生产技术领域，具体涉及一种谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇的新方法。
背景技术
谷物类淀粉质原料包括小麦、玉米、大米、高粱等，生产乙醇或燃料乙醇是谷物类淀粉质原料精深加工的重要内容，也为乙醇或燃料乙醇在食品、能源、化工等领域的应用奠定了必要的、充足的物质基础。
目前乙醇或燃料乙醇的生产主要采用小麦、玉米、大米等谷物类淀粉质原料，我国年产乙醇约400万吨、燃料乙醇近200万吨，生产乙醇或燃料乙醇是谷物类淀粉质原料转化及精深加工的重要途径。当前利用小麦、玉米、大米等谷物类淀粉质原料生产乙醇或燃料乙醇过程中，主要的工艺过程包括原料粉碎、蒸煮、糖化、发酵和蒸馏等5个关键步骤。粉碎包括干法粉碎和湿法粉碎，粉碎后的物料颗粒小、蒸煮时与蒸汽接触均匀、易于转化和利用；蒸煮包括连续蒸煮、半连续蒸煮和间歇蒸煮，蒸煮后物料由生料成为熟料，生淀粉进行了糊化，便于糖化，同时原料被灭菌成为无菌；糖化包括连续糖化和间歇糖化，可采用包括淀粉酶、糖化酶等在内的多种酶的作用使原料转化为还原糖；发酵就是在酵母菌的作用下，将还原糖转化成乙醇的过程；蒸馏就是将乙醇通过挥发性的不同在加热的方式下分离出来。
在传统的乙醇生产中，粉碎、蒸煮这两个步骤对下游工艺中原料的糖化、发酵效果有重大的影响。当前生产技术中的原料粉碎和蒸煮两个步骤能耗较高、自动化程度低、工艺复杂、设备占地面积大，工艺持续时间长、人力投入大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节省时间和成本的谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法。
本发明采用以下技术方案：
谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法，将谷物类淀粉质原料预处理，然后进行蒸汽爆破，蒸汽压力为1～4kPa，维持压力时间为2～120秒，爆破时间为0.00875～1秒，将爆破物料收集，然后进行糖化、发酵生产乙醇。
所述蒸汽爆破的具体过程为：将预处理后的谷物类淀粉质原料送入并装满爆缸，封闭爆缸，将210-240℃饱和蒸汽通入爆缸，维持压力后打开爆缸进行爆破。
所述预处理为谷物类淀粉质原料晾干。
所述谷物类淀粉质原料为小麦、玉米、大米和高粱中的一种或多种。
本发明采用一步蒸汽爆破工艺代替了原来的粉碎和蒸煮两步工艺，采用一步蒸汽爆破，谷物类淀粉质原料在蒸汽爆破时在巨大的内外压差下发生爆裂，成为浆状，实现了整粒爆碎，同时使原料由生变熟，起到了蒸煮的作用，还起到了高温灭菌的作用，使原料由有菌变成无菌，为下一步进行水解糖化奠定了基础。
本发明的一步蒸汽爆破使得处理时间由原来的0.5～1个小时，降低到现在的2～120秒，能耗降低80～98%，粉尘排放减少90～100%；设备由原来的粉碎机、蒸煮锅简化为1个蒸汽爆破机，操作人员减少2～3倍，设备占地面积减少70～90%，设备投入成本减少10～30%；使自动化程度显著提高，工作环境明显改善。
本发明谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法的应用，能够提高工艺的自动化，降低产品的生产成本，可以使生产成本降低10～30%，还可以节约生产资源和空间，起到节能减排、提高经济效益的重要作用。
具体实施方式
实施例1
谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法，将小麦自然晾干，然后送入并装满爆缸，封闭爆缸，将压力为4kPa、温度为210℃的饱和蒸汽通入爆缸，维持压力2秒后打开爆缸进行0.00875秒爆破；将爆破物料收集，测得淀粉水解糖的得率达到95%，放线菌、霉菌、酵母等检出率为0，然后进行糖化、发酵生产乙醇。
实施例2
谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法，将玉米和高粱的混合物自然晾干，然后送入并装满爆缸，封闭爆缸，将压力为1kPa、温度为230℃的饱和蒸汽通入爆缸，维持压力120秒后打开爆缸进行1秒爆破；将爆破物料收集，测得淀粉水解糖的得率达到96%，放线菌、霉菌、酵母等检出率为0，然后进行糖化、发酵生产乙醇。
实施例3
谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法，将大米和高粱的混合自然晾干，然后送入并装满爆缸，封闭爆缸，将压力为3kPa、温度为240℃的饱和蒸汽通入爆缸，维持压力60秒后打开爆缸进行0.5秒爆破；将爆破物料收集，测得淀粉水解糖的得率达到98%，放线菌、霉菌、酵母等检出率为0，然后进行糖化、发酵生产乙醇。

Claims (4)

1.谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法，其特征在于：将谷物类淀粉质原料预处理，然后进行蒸汽爆破，蒸汽压力为1～4kPa，维持压力时间为2～120秒，爆破时间为0.00875～1秒，将爆破物料收集，然后进行糖化、发酵生产乙醇。
2.如权利要求1所述的谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法，其特征在于：所述蒸汽爆破的具体过程为：将预处理后的谷物类淀粉质原料送入并装满爆缸，封闭爆缸，将210-240℃饱和蒸汽通入爆缸，维持压力后打开爆缸进行爆破。
3.如权利要求1或2所述的谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法，其特征在于：所述预处理为谷物类淀粉质原料晾干。
4.如权利要求3所述的谷物类淀粉质原料蒸汽爆破生产乙醇新方法，其特征在于：所述谷物类淀粉质原料为小麦、玉米、大米和高粱中的一种或多种。
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