CN102250964B - 一种淀粉质原料酒精生产工艺 - Google Patents

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

一种淀粉质原料酒精生产工艺

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液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液和真空冷却水回收用于含糖糟渣的洗涤。