CN102250964A - 一种淀粉质原料酒精生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种淀粉质原料酒精生产工艺，其主要特点是在较高的温度下对淀粉质原料进行液化和完全糖化，并在发酵之前进行糟渣分离、洗涤，利用含糖质量百分比浓度为25%的糖化液进行发酵，实现了高浓度醪液发酵，大大缩短了发酵时间，降低了总糖、残糖以及COD、BOD和固形物的排放，并具设备利用率高、蒸汽消耗少等优点，该生产工艺适用于小麦、玉米、大米、红薯干、木薯等淀粉质原料酒精的生产。
Description
技术领域
本发明属于酒精生产技术领域，特别是一种淀粉质原料酒精生产工艺。
背景技术
在公知的技术中，利用小麦、玉米等淀粉质原料进行酒精生产的行业大都采
用浓醪发酵技术来提高发酵强度，以使企业最大限度的提高产率，而且在酒精发酵工业获得普遍的成功和认可。目前，进行酒精生产的工艺方法一般包括原料粉碎——液化——糖化——发酵——蒸馏——糟渣分离等步骤，其存在的主要缺陷是：
1、原料粉碎后在30℃低温拌料，拌料后加液化酶，淀粉吸水膨胀时间短，不利于液化；液化酶添加不均匀，用量大15～25U/g原料。
2、糖化过程为不完全糖化，糖化温度低58～62℃，杂菌污染控制不严格。
3、发酵过程普遍采用带渣发酵，将糟渣分离放在蒸馏之后进行，随着发酵醪浓度的提高，发酵醪液越来越粘稠，导致发酵时间延长，发酵成熟醪总糖、残糖偏高，动力消耗增加，粗馏过程受到影响，进一步提高发酵强度受到限制； 而且大都是边糖化边发酵，周期长36～48h；发酵强度1.9g/(L·h)，含酒量11～12%（ v/v）。
4、蒸馏清液直接排放，不仅造成残留有效成分及水资源的浪费，而且排放COD约50000mg/L、BOD约30000mg/L、固形物约8%，排放量高，带来环境的污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高生产效率和原料出品率，原料及水资源消耗低，环保效果好的淀粉质原料酒精生产工艺。
实现本发明的目的所采取的技术方案是：该生产工艺是按以下步骤进行：
1）取淀粉质原料进行粉碎，粉碎成粒径不大于0.2mm的颗粒，送入混合
罐中，加水并加热至60℃进行搅拌，然后以流加的方式加入液化酶，搅拌均匀制成混合料浆备用，其中加水量为粉碎原料质量的2倍，液化酶的流加量为10-15U/g粉碎原料；
2）将制备的混合料浆送入喷射液化设备中进行两级喷射液化，一级喷射液化温度为90℃，液化时间为1h，二级喷射液化温度为100～105℃，液化时间为1～2h，然后经真空冷却降温至60～65℃制成液化料浆备用；
3）将制备的液化料浆送入糖化罐中，加入糖化酶搅拌均匀进行糖化，糖化温度为60～65℃，糖化时间为2～6小时，制得糖化醪备用，其中糖化酶加入量为170-190 U/g粉碎原料；
4）将糖化醪送入板框压滤机进行糟渣分离，分离出含糖质量百分比浓度为25%的一级糖化液和含糖糟渣备用；
5）将含糖糟渣进行两道加水洗涤，一道洗涤制得含糖质量百分比浓度为15～18%的二级糖化液用于酒母的培养，二道洗涤滤得含糖质量百分比浓度在3～5%的残糖液用于洗涤用水或步骤1）中粉碎原料液化用水，其中，含糖糟渣洗涤温度控制在65～70℃范围内，洗涤用水采用清水或/和含糖糟渣二道洗涤滤得的残糖液或/和酒精生产过程中产生的蒸馏残液或/和酒精生产过程中产生的真空冷却水；
6）在培养容器内注入步骤5）中制备的二级糖化液，并按每立方二级糖化液30～50克的比例加入酒母，在30～32℃温度条件下，通风培养6～8小时，制得酒母培养液备用；
7）将一级糖化液冷却至30～36℃送入发酵罐内，按一级糖化液质量的50%加入酒母培养液进行发酵，发酵温度保持在30～36℃，发酵时间为30-36h，然后按照常规方法进行离心处理和蒸馏即可，蒸馏过程产生的蒸馏清夜和真空冷却水回收用于含糖糟渣的洗涤。
本发明的生产工艺适用于小麦、玉米、大米、红薯干、木薯等淀粉质原料酒精的生产，其有益效果为：
1、原料粉碎后采用60℃较高温度拌料，拌料后加液化酶，利于淀粉吸水膨胀和液化，而且采用搅拌状态下流加撒入方式添加液化酶，使得与原料混合均匀，液化酶用量可减少1/3左右。
2、在较高的温度下经过两级喷射液化，并在60～65℃较高温度下进行糖化，能够使原料中的淀粉完全糖化，糖化DE值可达到95%以上。
3、采用先进行糟渣分离而后发酵工艺顺序，有效地克服了，发酵醪液粘稠导致发酵时间延长，发酵强度低，发酵成熟醪总糖、残糖偏高，动力消耗大，影响粗馏等问题。本工艺发酵周期只需30～36h，比现有技术缩短２0%以上；发酵强度可达到2.4g/(L·h)以上，比现有技术提高20%以上，发酵醪液含酒量达到15%（ v/v）以上，为缩短蒸馏周期，减少蒸馏动力消耗创造了前提条件。
4、增加了糟渣洗涤工序，将含糖15～18%的二级糖化液用于酒母的培养，含糖3～5%的残糖液全部回用，蒸馏清液、残液大部回用，由此大大减少了废液的排放及水资源的浪费，而且设备利用率可提高20%以上，排放COD约8000mg/L、BOD约4000mg/L、固形物约2%，蒸汽消耗在2.4吨以下。
具体实施方式
本发明的淀粉质原料酒精生产工艺包括原料粉碎拌和、喷射液化、完全糖化、糟渣分离、含糖糟渣洗涤、发酵和蒸馏八个步骤，下面结合实施例对本发明的作以说明，
实施例一
本发明的淀粉质原料酒精生产工艺是按以下步骤进行：
1）原料粉碎拌和：取淀粉质原料进行粉碎，粉碎成粒径不大于0.2mm的颗
粒，送入搅拌罐中，加水并加热至60℃进行搅拌，然后以流加的方式加入液化酶，使液化酶均匀的分散在原料与水混合的料浆中，继续搅拌均匀，制成混合料浆，其中加水量为粉碎原料质量的2倍，液化酶的流加量为10U/g原料。该步以较高的温度进行拌和，并采用流加撒入的方式添加液化酶，有利于淀粉的吸水膨胀，减少液化酶的消耗，缩短液化时间和原料的充分液化。
2）喷射液化：将制备的混合料浆送入喷射液化设备中喷射液化，喷射液化分两级进行，先浆混合料浆加热至90℃进行一级喷射液化，喷射液化时间为1h后，再加热升温至100～105℃进行二级喷射液化，喷射液化时间为2h。通过两级喷射，并在较高的温度下液化，使原料在液化酶的作用下熟化成为稀糊状，然后进行真空冷却降温至60～65℃，制成液化料浆备用。
3）完全糖化：将制备的液化料浆送入糖化罐中，按照170 U/g粉碎原料的加入量加入糖化酶搅拌均匀，进行糖化，糖化温度控制在60～65℃，糖化时间为6小时，由于采用了较高的糖化温度，使液化料浆得到完全糖化，糖化DE值可达到95%以上，制得糖化醪。
4）糟渣分离：将糖化醪送入板框压滤机进行糟渣分离，分离出含糖质量百分比浓度为25%的一级糖化液和含糖糟渣，一级糖化液作为发酵原液，含糖糟渣再进行洗涤，以避免残糖排放，造成浪费和环境污染。
5）洗涤含糖糟渣：将含糖糟渣进行两道加水洗涤和压滤机过滤，一道洗涤接取含糖质量百分比浓度为15～18%的二级糖化液用于酒母的培养，二道洗涤滤接取含糖质量百分比浓度在3～5%的残液，用于骤1）中粉碎原料液化的用水，其中，含糖糟渣洗涤温度应控制在65～70℃范围内，洗涤用水可采用清水或/和酒精生产过程中产生的蒸馏清液或/和含糖糟渣二道洗涤的残液或/和蒸馏工序产生的蒸馏残液或/和蒸煮工序产生的真空冷却水，既可节约水资源的消耗，也可减少废水的排放。
6）制备酒母培养液：在培养容器内注入步骤5）中制备的二级糖化液，并按每立方二级糖化液30克的比例加入酒母，在30～32℃温度条件下，在二级糖化液和酒母的混合液中连续通风，培养6小时，制得酒母培养液备用；
7）发酵和蒸馏：将质量百分比浓度为25%的一级糖化液冷却至30～36℃送入发酵罐内，按一级糖化液质量的50%加入酒母培养液进行发酵，发酵温度保持在30～36℃，发酵时间为36h，制得含酒量15%（ v/v）以上酒精醪，由于采用糟渣分离后的糖化液进行发酵，因而克服了用糖化醪直接发酵而带来粘稠度高，发酵强度低，发酵成熟醪总糖、残糖偏高等问题，本工艺发酵强度能达到2.4g/(L·h)以上。然后按照常规方法将酒精醪进行离心处理和蒸馏即制得酒精，蒸馏过程产生的蒸馏清液回回收可用于步骤1）中的拌料用水，残液水回收可用于含糖糟渣的洗涤，得到的酵母等可回用可做饲料。采用该工艺进行淀粉质原料酒精的生产，设备利用率可提高20%以上，排放COD约8000mg/L、BOD约4000mg/L、固形物约2%，蒸汽消耗可在2.4吨以下。
上述方法中所使用的液化酶、糖化酶和酒母均可在市场上直接购买，其中液化酶荐用由向诺维信（中国）生物科技有限公司生产的利可来耐高温SC型液化酶；糖化酶荐用诺维信苏州宏达合资公司出产的苏宏糖化酶475制剂。
实施例二
该实施例淀粉质原料酒精生产工艺与实施例一基本相同，其区别仅在于：步骤1）中液化酶的流加量为12.5U/g粉碎原料；步骤2）中二级喷射液化时间为1.5h；步骤3）中按照180 U/g原料的加入量加入糖化酶，糖化时间为4小时；步骤6）中酒母的加入量为按每立方二级糖化液40克，培养时间为7小时；步骤7）中发酵时间为33h。
实施例三
该实施例淀粉质原料酒精生产工艺与实施例一基本相同，其区别仅在于：步骤1）中液化酶的流加量为15U/g原料；步骤2）中二级喷射液化时间为1h；步骤3）中按照190 U/g原料的加入量加入糖化酶，糖化时间为2小时；步骤6）中酒母的加入量为按每立方二级糖化液50克，培养时间为8小时；步骤7）中发酵时间为30h。
Claims (1)
1. 一种淀粉质原料酒精生产工艺，其特征在于：它是按以下步骤进行：
1）取淀粉质原料进行粉碎，粉碎成粒径不大于0.2mm的颗粒，送入混合罐
中，加水并加热至60℃进行搅拌，然后以流加的方式加入液化酶，搅拌均匀制成混合料浆备用，其中加水量为粉碎原料质量的2倍，液化酶的流加量为10-15U/g粉碎原料；
2）将制备的混合料浆送入喷射液化设备中进行两级喷射液化，一级喷射液化温度为90℃，液化时间为1h，二级喷射液化温度为100～105℃，液化时间为1～2h，然后经真空冷却降温至60～65℃制成液化料浆备用；
3）将制备的液化料浆送入糖化罐中，加入糖化酶搅拌均匀进行糖化，糖化温度为60～65℃，糖化时间为2～6小时，制得糖化醪备用，其中糖化酶加入量为170-190 U/g粉碎原料；
4）将糖化醪送入板框压滤机进行糟渣分离，分离出质量百分比浓度为25%的一级糖化液和含糖糟渣备用；
5）将含糖糟渣进行两道加水洗涤，一道洗涤制得含糖质量百分比浓度为15～18%的二级糖化液用于酒母的培养，二道洗涤滤得含糖质量百分比浓度在3～5%的残糖液用于洗涤用水或步骤1）中粉碎原料液化用水，其中，含糖糟渣洗涤温度控制在65～70℃范围内，洗涤用水采用清水或/和含糖糟渣二道洗涤滤得的残糖液或/和酒精生产过程中产生的蒸馏残液或/和酒精生产过程中产生的真空冷却水；
6）在培养容器内注入步骤5）中制备的二级糖化液，并按每立方二级糖化液30～50克的比例加入酒母，在30～32℃温度条件下，通风培养6～8小时，制得酒母培养液备用；
7）将一级糖化液冷却至30～36℃送入发酵罐内，按一级糖化液质量的50%加入酒母培养液进行发酵，发酵温度保持在30～36℃，发酵时间为30-36h，然后按照常规方法进行离心处理和蒸馏即可，蒸馏过程产生的蒸馏清夜和真空冷却水回收用于含糖糟渣的洗涤。
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