CN102115763B - 一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法，特征是包含以下步骤：淀粉质原料粉碎后采用一定的固液比调浆，经液化、糖化后获得浓度为30～40g/100mL的全糖化液。将此糖化液的20～40％稀释后进入发酵罐作为底料，接种酵母启动发酵。剩余的全糖化液流加进入发酵罐。淀粉全糖化可提高原料利用率，高糖流加发酵可以解除底物抑制，提高成熟发酵液中酒精浓度，同时提高酒精得率。

Description

一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法
技术领域
本发明涉及一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法，具体地说是以低糖启动酵母菌发酵，过程流加高糖培养液生产高浓酒精，属发酵食品工业技术领域。
背景技术
顺应国际能源战略的潮流，中国结合国内酒精行业发展的实际情况，从2002年起开始探索燃料乙醇的生产，到2006年成为世界三大燃料乙醇生产国之一。2010年国内酒精年产量达到1320万吨。目前我国玉米原料发酵液酒精浓度一般在12％(v/v)，较美国普遍在15％(v/v)以上相差3个百分点。而木薯原料因营养较玉米差，发酵浓度更低，仅9％～10％(v/v)。酒精高浓度发酵既能提高装备产能，又能较大幅度降低能耗，如果酒精浓度从12％(v/v)提高到15％(v/v)，则蒸馏蒸汽消耗降低15％(v/v)。因而高浓度酒精发酵是一个重要的技术方向。
但是，传统酒精发酵属双边发酵工艺。如章克昌主编的《酒精工业手册》中所述的方法，淀粉质原料经粉碎、蒸煮、糖化，冷却后接种酒精酵母。在酵母繁殖及发酵的过程中伴随有淀粉的水解，为发酵提供不断地原料，可以省去糖化的时间，解除底物抑制。但是，酵母在接入发酵罐后6小时就具有了很强的活力，而此后的发酵过程中发酵液中还原糖一直处于一种比较低的水平，这就造成了酒精发酵过程中原料供应不足，限制了酒精发酵速率。如果延长糖化时间以提高发酵初糖浓度，又会造成底物抑制发酵现象，导致发酵困难。同样，为提高发酵液中酒精浓度，有人尝试直接用高浓的糖化液进行发酵，但是由于糖的浓度太高，酵母增殖及发酵受到抑制，发酵时间延长。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，采用低糖底料启动发酵，淀粉全糖化，发酵过程流加高糖，实现发酵酒精浓度达到15％(v/v)以上。
按照本发明提供的技术方案，一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法，采用以下工艺步骤：
1、淀粉质原料粉碎过40目筛；
2、粉碎后淀粉质原料按照1∶1.5～1.8的固液质量比加水，经拌料、液化、糖化后，获得高浓度全糖化液，此糖化液浓度为30～40g/100mL；
3、将步骤(2)中的全糖化液分成2份，第一份占全糖化液总体积的20～40％，第二份占全糖化液总体积的60～80％。
4、第一份全糖化液加水稀释至糖浓度为10～15g/100mL流入发酵罐，接入酵母种子液启动发酵。种子液体积为稀释后全糖液体积的6～12％，发酵温度为28-35℃；
5、步骤(4)中，发酵进行到6～16小时后，将步骤(3)中的第二份全糖化液流加进入发酵罐，边发酵边流加并保持发酵罐内的糖浓度在5～50g/L，流加结束后继续维持发酵至发酵液中糖浓度低于5g/L时发酵结束。
本发明所述的淀粉质原料是玉米，或木薯以及其它的淀粉质原料。
本发明所述的液化、糖化为成熟工艺，液化、糖化方式不受限制，将淀粉全部糖化为可发酵性糖。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
1、低浓度糖化液启动发酵，可以解除底物抑制，有利于酒精酵母增殖和发酵快速启动。
2、高浓度全糖化液流加进入发酵罐，为酒精发酵快速提供原料，既消除了糖化速率对发酵的限制，也使得发酵过程中糖浓度不至于过高，不会产生底物抑制，可提高成熟发酵液中酒精浓度，同时提高酒精得率。
附图说明
图1为本发明全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵工艺流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
实施例一：一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法，采用以下工艺步骤：
1、木薯粉碎后过40目筛。
2、称取2120kg，按1∶1.6的固液比加入自来水3392L，调pH至6.0，按照液化酶的加入量为10U/g木薯，然后升温至80℃以上，进行液化，碘检液化完全后降温至60℃，调pH至5.0加入糖化酶进行糖化，糖化酶添加量为130U/g木薯。糖化完全后，体积为5000L。
3、将此糖化液取出2000L，用水稀释至4200L进入发酵罐，接入酵母种子液启动发酵。种子液体积为稀释后全糖液体积的10％，发酵温度控制为29℃。
4、发酵进行到8h时，将剩余3000L糖化液以60L/h的流速流入发酵罐中，流加结束后，维持发酵，直到测得的残糖浓度小于5g/L，此时发酵时长为60h，发酵液中酒精度15.13％(v/v)。
实施例二：一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法，采用以下工艺步骤：
1、称取玉米淀粉1690g；
2、按1∶1.6的固液比加入自来水2704L拌料，经液化、糖化后(酶种类及添加量与实施例一同)，糖化液体积为3600L；
3、将此糖化液取出720L，用水稀释至3600L流入发酵罐，接入酵母种子液启动发酵。种子液体积为稀释后全糖液体积的10％，发酵温度控制为32℃。
4、发酵进行到10h时，将剩余的2880L糖化液以58L/h的流速流入发酵罐中，流加结束后，维持发酵，直到测得的残糖浓度小于5g/L，此时发酵时长为64h，发酵液中酒精度15.24％(v/v)。
实施例三：一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法，采用以下工艺步骤：
1、木薯粉碎，过40目筛；
2、称取木薯粉2000g按1∶1.8的固液比加入自来水3900L拌料，经液化糖化后(酶种类及添加量与实施例一同)糖化液体积为4500L；
3、将此糖化液取出1800L，用水稀释至4300L流入发酵罐，接入酵母种子液启动发酵。种子液体积为稀释后全糖液体积的10％，发酵温度控制为30℃。
4、发酵进行到10h时，将剩余的2700L糖化液以55L/h的流速流入发酵罐中，流加结束后，维持发酵，直到测得的残糖浓度小于5g/L，此时发酵时长为60h。此时发酵所得酒精度15.22％(v/v)。

Claims (2)

1.一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法，其特征如下，采用以下工艺步骤：
(1)、淀粉质原料粉碎过40目筛；
(2)、粉碎后淀粉质原料按照1∶1.5～1.8的固液质量比加水，经拌料、液化、糖化后，获得高浓度全糖化液；
(3)、将步骤(2)中的高浓度全糖化液分成2份，第一份占全糖化液总体积的20～40％，第二份占全糖化液总体积的60～80％；
(4)、第一份全糖化液加水稀释至糖浓度为10～15g/100mL流入发酵罐，接入酵母种子液启动发酵，种子液体积为稀释后全糖液体积的6～12％，发酵温度为28～35℃；
(5)、步骤(4)中，发酵进行到6～16小时后，将步骤(3)中剩余的第二份全糖化液流加进入发酵罐，流加时间为49.1h，流加结束后继续维持发酵至发酵液中糖浓度低于5g/L时发酵结束。
2.根据权利要求1所述的一种全糖化高糖流加实现高浓度酒精发酵的方法，其特征在于所述的流加的全糖化液浓度为30～40g/100mL。
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