CN105247061A - 基于选择性发酵方法的粗糖及乙醇的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，提供一种粗糖及乙醇的制造方法，在糖液的发酵期间蔗糖难以分解，粗糖的产量多，同时乙醇的产量也多。课题的解决方法是一种粗糖及乙醇的制造方法，其包含：加热及净化来自植物的糖液的工序、将净化糖液的Brix值浓缩为15～50％的工序、将浓缩糖液冷却到发酵温度的工序、通过使浓缩糖液发酵而将浓缩糖液中的蔗糖以外的糖分选择性地转换为乙醇的工序、以及将发酵液浓缩的工序。

Description

基于选择性发酵方法的粗糖及乙醇的制造方法
技术领域
本发明涉及粗糖及乙醇的制造方法，更具体而言，涉及使来自植物的糖液发酵的粗糖及乙醇的制造方法。
背景技术
来自植物的燃料用乙醇作为防止二氧化碳增加的代替汽油的液体燃料而受到期待，以往研究过用微生物使来自植物的糖液发酵来制造乙醇的方法。然而，如果将来自植物的糖液用作制造乙醇的原料，则存在着作为食品的粗糖的生产受到压制的问题。
作为解决这一问题的方法，专利文献1中记载了一种粗糖及乙醇的制造方法，其不会导致粗糖产量的减少，能够通过燃烧来自甘蔗的压榨残渣而得到的能量来提供在制造粗糖及乙醇的工序等中所消耗的几乎全部的能量。
另外，专利文献2中记载了一种粗糖及乙醇的制造方法，为了进一步提高粗糖及乙醇的制造效率，首先使用不含蔗糖分解酶的酵母使来自植物的糖液发酵，进行加热及过滤器过滤，从而净化发酵液，通过将经过净化的糖液浓缩来分离发酵后糖液中所含的乙醇，并使蔗糖结晶化。该方法的特征在于有效利用现有的粗糖制造工序，利用一直以来用于蒸发糖液中的水分的浓缩工序，同时使乙醇蒸发。
来自植物的糖液，例如甘蔗榨汁液等具有适于利用酵母进行乙醇发酵的糖浓度、温度。通常，来自植物的糖液，例如甘蔗榨汁液等首先被加热，在来自原料的微生物被杀灭、糖液中的蛋白质析出后，经过净化工序，用于制造粗糖、乙醇，所述净化工序是加入石灰、絮凝剂等添加剂使杂质沉降分离。由此，由于净化工序后的糖液的温度变成了不适于乙醇发酵的高温，因此专利文献2的方法的特征在于发酵工序是针对净化工序前的糖液进行。
然而，如果采用专利文献2的方法，则由于是使加热前的未杀菌的来自植物的糖液发酵，因此，例如在转化糖较多的糖液中发酵时间延长的情况下，在糖液发酵期间，因除酵母以外的微生物的混入而被分解的蔗糖的量较多，从而难以增加粗糖的产量。另外，由于这样的微生物还将分解了的糖分转化成乳酸、醋酸等其他物质，因此，在增加乙醇的产量方面也存在限度。另外，由于来自植物的糖液中通常含有大量的杂质、微生物等，因此难以进行酵母的重复利用，特别是难以实行使凝聚性酵母一直存在于发酵槽中、不分离酵母而连续地进行发酵这样的效率良好的发酵方法。而且，在发酵后的净化工序中，在将经过加热的发酵液在沉淀槽中静置时，由于通常的沉淀槽是大气开放类罐，因此，存在着一部分被加热的乙醇蒸发、最终的乙醇回收量减少的问题。
在PCT/JP2013/074519号说明书中，记载有一种粗糖及乙醇的制造方法，其将从植物中搾汁的糖液加热及净化，然后，使所得的净化糖液发酵，其后，进行浓缩。通过在使搾汁糖液进行乙醇发酵前对其净化，可以获得防止微生物的污染、提高粗糖及乙醇的产量等效果，利用该方法可以解决上述问题。
然而，如果考虑作为企业以工业化规模实施的必要性，则上述粗糖及乙醇的制造方法最好进一步提高能量效率。
专利文献3中记载了对于含有蔗糖及果糖聚合物的基质的水溶液，使用能使葡萄糖发酵为乙醇但不能水解果糖聚合物或蔗糖的酵母，来选择性地使葡萄糖进行乙醇发酵。含有蔗糖及果糖聚合物的基质是通过使果糖基转移酶及葡萄糖异构酶同时作用于含有蔗糖的基质而制备的。作为含有蔗糖的基质，可以列举糖蜜(molasses)等。
专利文献3的发明以糖蜜等为原料，其目的在于提供果糖含量高的甜糖浆。糖蜜是使粗糖从糖液中结晶化并回收后的残渣，即由现有的粗糖制造方法得到的残渣，但是，专利文献3的发明并非如专利文献2那样是有效利用现有的粗糖制造工序的方法，其目标产物也不同。含有大量果糖的糖浆蔗糖含量较低，不仅消耗了葡萄糖，还消耗了蔗糖。
本申请发明以提高作为蔗糖结晶的粗糖的收率为目的，涉及一种利用葡萄糖和果糖的选择性发酵来提高糖液的纯糖率、即在全部可溶性固体成分中所占的蔗糖含有比率而提高粗糖的结晶回收效率的技术，因此专利文献3的发明与本申请发明的解决问题不同。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－321174号公报
专利文献2：日本专利第4883511号公报
专利文献3：美国专利第4335207号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是解决上述现有问题的发明，其目的在于提供一种粗糖及乙醇的制造方法，其可以有效利用现有的粗糖制造工序，不使蔗糖在糖液发酵期间分解，增加粗糖的回收量，同时还增加乙醇的回收量。
用于解决问题的方法
本发明提供一种粗糖及乙醇的制造方法，其包含：
加热及净化来自植物的糖液的工序、
将净化糖液的Brix值浓缩为15～50％的工序、
将浓缩糖液冷却到发酵温度的工序、
通过使浓缩糖液发酵而将浓缩糖液中的蔗糖以外的糖分选择性地转换为乙醇的工序、及
将发酵液浓缩的工序。
另外，本发明提供一种粗糖及乙醇的制造方法，其包含：
加热及净化来自植物的糖液的工序；
将净化糖液导入多效用蒸发罐的工序；
通过在使之通过位于多效用蒸发罐的最开始的位置的蒸发罐后、且导入位于最后面的位置的蒸发罐前取出净化糖液而将净化糖液浓缩的工序；
将浓缩糖液冷却到发酵温度的工序；
通过使浓缩糖液发酵而将浓缩糖液中的蔗糖以外的糖分选择性地转换为乙醇的工序；
将发酵液加热到浓缩温度的工序；及
通过使之通过位于被取出浓缩糖液的蒸发罐的下一个位置的蒸发罐而将发酵液浓缩的工序。
在某个方式中，通过在使之通过位于多效用蒸发罐的最开始的位置的蒸发罐后、且导入位于最后面的位置的蒸发罐前取出净化糖液而将净化糖液的Brix值调节为15～40％。
在某个方式中，所述发酵使用蔗糖非同化性酵母进行。
在某个方式中，所述发酵使用不具有蔗糖分解酶的酵母进行。
在某个方式中，所述发酵在蔗糖分解酶抑制剂的存在下进行。
在某个方式中，所述植物是选自甘蔗、甜菜、桄榔、糖枫、高粱中的至少一种。
发明效果
根据本发明的方法，由于使用经过加热及净化的糖液进行发酵，因此即使在含有大量转化糖的糖液中发酵时间延长的情况下，在糖液发酵期间蔗糖也不易分解，粗糖的产量高，同时乙醇的产量也变高。另外，由于供发酵用的糖液通过加热进行了微生物的灭活及通过除杂进行了净化，因此酵母被混入的微生物、杂质污染的情况不易发生，可以容易地进行酵母的回收及再利用。此外，在使用净化液的情况下，发酵槽中不会蓄积微生物、杂质，可以利用具有凝聚性的酵母，因此不再需要酵母分离机，可以缩短工序时间。而且，由于发酵后不经过沉淀槽而直接浓缩，因此还可以消除因沉淀槽中的蒸发而导致的乙醇损失。
此外，本发明的方法的热利用效率优异，乙醇的生产效率也优异。此处，所谓乙醇的生产效率，是指每单位时间的乙醇生产量或每单位设备容积的乙醇生产量。另外，利用本发明的方法，可以实现发酵设备的小型化、设置成本的降低等。
附图说明
图1是参考例1中采用的过程的流程图。
图2是表示参考例1的过程的物料收支的图。
图3是表示比较例1的过程的物料收支的图。
图4是作为本申请发明的一例的过程的流程图。
图5是表示实施例1的过程的物料收支的图。
图6是表示实施例2的过程的物料收支的图。
图7是表示实施例3的过程的物料收支的图。
图8是表示实施例4的过程的物料收支的图。
具体实施方式
本发明的方法中，成为来自植物的糖液的原料的植物是可以蓄积糖分的植物。其中，优选所谓的砂糖的原料作物。作为砂糖的原料作物，具体而言，可以举出甘蔗、甜菜、桄榔、糖枫、高梁等。特别优选的植物是甘蔗及甜菜。这些植物糖分的蓄积量多，存在以这些植物为原料的制糖工厂，因此可以容易地引入本发明。
来自植物的糖液是指取出植物中的糖分而得到的液体。来自植物的糖液通常包括对植物蓄积糖分的部位进行压榨而得到的榨汁及由植物蓄积糖分的部位煮出的煮汁等。
通常，植物在被压榨或煮出前被裁切或粉碎成适当的尺寸。植物的压榨可以使用辊磨机等榨汁设备。另外，在对植物进行煮出时，可以放入温水进行加热、或者使用浸提器(diffuser)等煮出设备。压榨时注水的温度及煮出温度可以考虑糖分的提取效率等适当地确定，但通常为30℃～40℃。
为了使蔗糖分解酶失活、使糖液中的蛋白质等变性并析出、沉淀，进行糖液的加热。加热温度为65～105℃，优选为80～105℃。如果加热温度低于65℃，则不能使蔗糖分解酶在糖液发酵期间失活。而且，为了使蔗糖分解酶失活，加热时间为几秒钟～10分钟即可。另外，如果加热温度低于65℃，则糖液的杀菌变得不充分。为了充分进行糖液的杀菌，加热温度优选调节为100℃以上。
净化工序中的加热的最优条件根据实施规模等变化。在实际制造过程中，为了使糖液中的悬浮物及杂质沉淀，优选进行在加热后几个小时的静置沉降分离。使糖液中的悬浮物及杂质沉淀的静置时间为2小时～4小时，优选为3小时左右。如果静置时间少于2小时，则难以使糖液中的悬浮物及杂质沉淀。
糖液的净化是指除去糖液中所含的除蔗糖以外的固体成分。除蔗糖以外的固体成分包括纤维素、半纤维素、蛋白质、果胶等不溶性固体成分、及蛋白质、果胶、氨基酸、有机酸、转化糖、灰分等可溶性固体成分。
糖液中的除蔗糖以外的固体成分的除去例如如下所示地进行。首先向经过加热的糖液中添加石灰，使蛋白质、果胶等凝聚。根据需要向其中添加氢氧化钙或氧化钙，或吹入二氧化碳而生成碳酸钙，使非糖分凝聚物吸附在碳酸钙上并沉降。接着，过滤分离含有凝聚物及沉降物的不溶物，得到净化糖液。净化糖液中主要含有蔗糖、葡萄糖、果糖等。
净化糖液是经过净化的糖液，是具有9重量％以上、优选9～18重量％、更优选12～15重量％的蔗糖浓度的水溶液。如果蔗糖浓度小于9重量％，则在现有的制糖工序中的浓缩装置、例如5倍效用蒸发器中，浓缩液的蔗糖浓度小于50重量％，在结晶工序中导致砂糖结晶的溶解，粗糖的回收量可能会降低。净化糖液具有50％以上的纯糖率。
然后，将净化糖液浓缩。浓缩主要通过使净化糖液中所含的水蒸发来进行。利用浓缩，净化糖液会变为浓缩糖液(糖浆)。由于浓缩糖液的液量减少，因此与不进行浓缩的情况相比，为了冷却到发酵温度而必需的能量减少。另外，发酵设备被小型化，设置空间小，设置成本变得廉价，发酵液的温度调节时必需的能量也减少。此外，浓缩糖液的糖浓度高，发酵有效地进行而使乙醇的生产效率提高。
浓缩糖液的Brix值为15～50％，优选为15～40％，更优选为20～30％。如果浓缩糖液的Brix值小于15％，则乙醇的生产效率基本上不会提高，如果Brix值大于40％，则有可能产生发酵不良。
在糖液为甘蔗的搾汁的情况下，净化糖液的Brix值为10～20％，典型的情况下为约13％。在糖液为甜菜的煮汁的情况下，净化糖液的Brix值为15～20％，典型的情况下为约18％。
浓缩糖液的体积以净化糖液的体积为基准为20～90体积％，优选为30～90体积％，更优选为40～65体积％。如果浓缩糖液的体积小于20体积％，则有可能产生发酵不良，如果大于90体积％，则乙醇的生产效率不怎么提高。
净化糖液为高温，不需要为了浓缩而进行加热。在进行浓缩时，例如，只要将净化糖液导入蒸发浓缩装置，使从净化糖液中产生的蒸气冷凝成水即可。蒸发浓缩装置的具体例有如下的多效用蒸发罐，其具有被连结的多个可以减压的蒸发罐，将浓缩对象液先通过的蒸发罐中产生的蒸气的热用热交换器回收而在浓缩对象液后通过的蒸发罐中依次利用。
通过对所得的浓缩糖液进行冷却、放置，或者如果需要则进行加热等，而调节为适于发酵的温度。适于发酵的温度为10～50℃，优选为20～40℃，更优选为25～35℃。使调节为合适温度的净化糖液发酵，将浓缩糖液中的除蔗糖以外的糖分选择性地转换为乙醇。此种选择性发酵方法的概念公开于日本专利第4883511号中。
选择性发酵的结果是，浓缩糖液中的除蔗糖以外的糖分的含量变得非常少。根据选择性发酵的条件，有时浓缩糖液中的转化糖的含量实质上变为零。通过选择性发酵，浓缩糖液中的转化糖的浓度降低，可溶性固体成分的浓度降低，而另一方面，蔗糖量不变，因此纯糖率提高。选择性发酵结束后的浓缩糖液具有70％以上、更优选为80％以上、进一步优选为90％以上的纯糖率。
而且，所谓纯糖率，是指液中的可溶性固体成分(Brix)中所含的蔗糖的重量％。
选择性发酵的一种方法是使用蔗糖非同化性酵母进行的发酵。所谓发酵，是指酵母等微生物在无氧状态下将糖分解的现象。所谓酵母，是指通常的存在形态为单细胞的真菌类。所谓同化，是指酵母作为营养源进行利用。通常，糖在被同化时会被分解。
酵母是在厌氧环境下发酵时将糖同化而生成醇的代表性的生物。作为一般的酵母可以同化的糖，可以举出葡萄糖、果糖等单糖、蔗糖等二糖等。本说明书中，除了糖的分解以外，糖异构化等酵母可以对糖施加的一些变化也包含于同化的意味中。
所谓蔗糖非同化性酵母，是指在厌氧环境下发酵时，将蔗糖以外的糖同化而生成醇的酵母。蔗糖非同化性酵母在发酵时，不会使蔗糖实质性地变化。作为蔗糖非同化性酵母的具体例，可以举出不具有蔗糖分解酶的酵母及缺损了蔗糖分解酶基因的全部或一部分的酵母。作为蔗糖分解酶，已知有转化酶。
具有蔗糖分解酶的微生物具有SUC1、SUC2、SUC3、SUC4、SUC6及SUC7这6种蔗糖分解酶基因。这些蔗糖分解酶基因可以通过基因操作而破坏。
作为不具有蔗糖分解酶的酵母，可以举出酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)ATCC56805、STX347-1D、NITEBP-1587、NITEBP-1588、酸酒酵母(Saccharomycesaceti)NBRC10055、SaccharomyceshienipiensisNBRC1994、意大利酵母(Saccharomycesitalicus)ATCC13057、SaccharomycesdairenensisNBRC0211、SaccharomycestransvaalensisNBRC1625、SaccharomycesrosiniiNBRC10008、二孢接合酵母(Zygosaccharomycesbisporus)NBRC1131等。不具有蔗糖分解酶的酵母优选具有凝聚性的酵母，例如可以举出酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)NITEBP-1587、NITEBP-1588等。
选择性发酵的其他方法是使用蔗糖分解酶抑制剂进行的发酵。
作为蔗糖分解酶抑制剂，可以举出：银离子、铜离子、汞离子、铅离子、甲基-α-D-吡喃葡萄糖苷、PCMB(对氯汞苯甲酸)、葡萄糖基-D-阿洛酮糖等。
使浓缩糖液发酵的操作及条件可以利用本领域技术人员公知的方法来进行，例如可以举出：以规定的比例添加发酵微生物和糖液并使其发酵的分批式、将发酵微生物固定化后连续供给糖液并使其发酵的连续式等。
然而，在本发明的方法中，由于利用上述净化工序进行了微生物的灭活、杂质的去除，因此，发酵时不发生由野生酵母、乳酸菌、醋酸菌等微生物导致的蔗糖分解，另外，由于能够防止由转化糖产生除乙醇以外的产物(例如乳酸、醋酸等)，因此可以高效率地进行乙醇发酵。另外，利用净化工序中的微生物的灭活、杂质的去除，在使浓缩糖液发酵后的酵母中不含微生物、杂质，因此，可以重复利用发酵后的酵母。
使浓缩糖液发酵时添加到浓缩糖液中的酵母的量以湿重量计为5g/L以上，优选为10～100g/L，更优选为15～60g/L。如果酵母的添加量小于5g/L，则不进行发酵，如果量过多，则酵母回收时液体与酵母的分离效率变得不佳。
在发酵所得到的发酵液中含有酵母、乙醇、水、蔗糖、矿物质、氨基酸等。发酵结束后，分离酵母。
将发酵液加热到适合于在其后使乙醇及水蒸发的浓缩温度。由于发酵液因最初的浓缩而使液量减少，因此与不进行浓缩的情况相比，加热到浓缩温度所必需的能量减少。
然后，将发酵液再次浓缩。再次的浓缩是为了从发酵液中回收乙醇、由发酵液制造粗糖而进行。
从发酵液中的乙醇的回收可以利用本领域技术人员公知的方法进行，例如可以举出利用蒸馏将乙醇分离。如果进行借助蒸馏的乙醇分离，则糖液同时地被浓缩，因此在粗糖制造中，不需要重新进行加热浓缩，可以同时节约时间及能量。
在优选的一个方式中，为了将净化糖液浓缩、以及将发酵液浓缩，使用多效用蒸发罐。多效用蒸发罐的罐数目越多则越节约使用蒸气，然而由于浓缩效率变差，因此一般使用具备4～5个蒸发罐的多效用蒸发罐。
净化糖液在通过位于多效用蒸发罐的最开始的位置的蒸发罐后、且在被导入位于最后的位置的蒸发罐前，被以浓缩的状态暂时取出。对于使净化糖液通过的蒸发罐的数目，以对浓缩糖液提供合适的Brix值的方式适当地决定。此后，浓缩糖液被冷却到发酵温度，进行发酵。所得的发酵液被加热到浓缩温度。
此后，加热到浓缩温度的发酵液被导入位于浓缩糖液被取出的蒸发罐的下一个位置的蒸发罐中。在被导入了发酵液的蒸发罐中进行浓缩，乙醇及水被回收。
由发酵液制造粗糖可以利用本领域技术人员公知的方法进行，例如可以举出将砂糖结晶化等。具体而言，将浓缩糖液的一部分在抽吸减压下加热，在以保持过饱和度1.1～1.2的方式一点点地添加剩余的浓缩糖液的同时使砂糖结晶生长。取出一定的大小以上的砂糖结晶，然后利用离心分离机分离为砂糖结晶和糖液。
从砂糖结晶中分离出的糖液一般被称作糖蜜。糖蜜可以适量地混合到浓缩糖液中再次作为发酵原料使用。通过如此操作，糖液中所含的糖分的利用效率会进一步提高。
[实施例]
利用以下的实施例对本发明进行更具体的说明，然而本发明并不受它们限定。
参考例1
(以甘蔗为原料、使用不具有蔗糖分解酶的酵母时使净化糖液的过程的实证)
(1)压榨工序
使用辊磨机压榨收获后的甘蔗的蔗茎部3200g，得到搾汁3130g。
而且，以下所谓纯糖率，是指在净化糖液中可溶性固体成分(Brix)中所含的蔗糖的重量％。
(2)加热及净化工序
将搾汁转移到5L烧杯中，在100℃加热10分钟。然后，添加相对于搾汁重量为0.085重量％的消石灰Ca(OH)2，进行pH调整和悬浮物及杂质的凝聚。对凝聚了的悬浮物及杂质进行过滤器过滤，分离出净化糖液重量＝3000g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。而且，利用加热杀灭搾汁中所含的微生物。
(3)冷却工序
将所得的净化糖液从95℃冷却到30℃。冷却所需的能量为195kJ。
(4)发酵工序
将所得的净化糖液转移到5L发酵缸中，植入以湿重量计为150g的不具有蔗糖分解酶的凝聚性酵母Saccharomycescerevisiae(STX347-1D)，在30℃使之进行4小时乙醇发酵。酵母使用了预先在YM培养基中进行了预培养的酵母。发酵结束后，将酵母及凝聚了的杂质利用沉降分离进行回收，分离出发酵液3100g(乙醇浓度1.1wt％、蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g)。
(5)乙醇蒸馏及糖液浓缩工序
将发酵液在减压下加热升温到70℃，将蒸发出的乙醇33g冷却回收后，接着使水蒸发，得到浓缩糖液468g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g、纯糖率＝90％)。发酵液的升温所需的能量为124kJ。
(6)结晶化工序
抽取糖液的1/2，再在减压下加热，浓缩到蔗糖的过饱和度为1.2后，添加砂糖的晶种(粒径250μm)23g，在一点点地添加剩下的浓缩糖液的同时，使之结晶化约3小时。
(7)粗糖、糖蜜分离工序
将结晶化了的砂糖及糖蜜的混合物利用使用了50～100μm网眼的滤布的有孔壁型离心分离机进行3000rpm20分钟离心分离，分离为粗糖174g(蔗糖回收率＝69％：除去晶种添加量)和糖蜜112g。
将生产过程的流程图表示于图1中，将物料收支的结果表示于图2中。
比较例1
(在以甘蔗作为原料、使用不具有蔗糖分解酶的酵母时使搾汁发酵的过程实证)
(1)压榨工序
将收获后的甘蔗(NiF8)的蔗茎部3000g用切碎机裁割后，用4重辊磨机压榨，得到搾汁2843mL(搾汁重量＝2985g、蔗糖含量＝351g、转化糖含量＝112g、纯糖率＝63.9％)。
(2－1)发酵工序
将所得的搾汁转移到5L发酵缸中，植入以湿重量计为142g的不具有蔗糖分解酶的凝聚性酵母Saccharomycescerevisiae(STX347-1D)，在厌氧条件下于30℃使之进行24小时乙醇发酵。酵母使用了预先在YM培养基中进行了预培养的酵母。发酵结束后，将酵母及凝聚了的杂质共计245g利用沉降分离进行回收，分离出发酵液2822g(乙醇浓度2.16wt％、蔗糖含量＝281g、转化糖含量＝15g)。
(2－2)加热及净化工序
将发酵液转移到5L烧杯中，在100℃加热10分钟。然后，添加相对于搾汁重量为0.085重量％的消石灰Ca(OH)2，进行pH调整和悬浮物及杂质的凝聚。对凝聚了的悬浮物及杂质进行过滤器过滤，分离出净化糖液2719g(乙醇浓度1.53wt％、蔗糖含量＝277g、转化糖含量＝15g、纯糖率＝68.6％)。与实施例1不同，在加热工序中，蒸发了乙醇19g。
(3)乙醇蒸馏及糖液浓缩工序
将净化糖液转移到5L蒸发仪中，在减压下加热，将蒸发出的乙醇42g冷却回收后，接着蒸发水2104mL，得到浓缩糖液573g(蔗糖含量＝277g、转化糖含量＝15g、纯糖率＝80.6％)。
(4)结晶化工序
抽取糖液的1/2，再在减压下加热，浓缩到蔗糖的过饱和度为1.2后，添加砂糖的晶种(粒径250μm)29g，在一点点地添加剩下的浓缩糖液的同时，使之结晶化约3小时。
(5)粗糖、糖蜜分离工序
将结晶化了的砂糖及糖蜜的混合物利用使用了50～100μm网眼的滤布的有孔壁型离心分离机进行3000rpm20分钟离心分离，分离为砂糖186g(蔗糖回收率＝67％：除去晶种添加量)和糖蜜172g(蔗糖含量＝97g、转化糖含量＝12g、纯糖率＝61.3％)。
将比较例1的物料收支的结果表示于图3中。
实施例1
(以甘蔗作为原料、使用了不具有蔗糖分解酶的酵母时使浓缩糖液(Brix＝20)发酵的过程的实证)
(1)压榨工序
用辊磨机压榨收获后的甘蔗的蔗茎部3200g，得到搾汁3130g。
(2)加热、静置及净化工序
将搾汁转移到5L烧杯中，在100℃加热10分钟。然后，添加相对于搾汁重量为0.085重量％的消石灰Ca(OH)2，进行pH调整和悬浮物及杂质的凝聚。其后，将搾汁静置3小时而使凝聚了的悬浮物及杂质沉降。对杂质等进行过滤器过滤，分离出净化糖液3000g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。在进行过滤器过滤时，由于杂质等发生了沉降，因此过滤速度被缩短。而且，在净化糖液中，利用加热杀灭了搾汁中所含的微生物。
(3)浓缩工序
将净化糖液在减压下加热，得到浓缩糖液1800g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。
(4)冷却工序
将所得的浓缩糖液从95℃冷却到30℃。冷却所需的能量为117kJ。
(5)发酵工序
在浓缩糖液的冷却后，转移到5L发酵缸中，植入以湿重量计为90g的不具有蔗糖分解酶的凝聚性酵母Saccharomycescerevisiae(STX347-1D)，在30℃使之进行乙醇发酵5小时。酵母使用了预先在YM培养基中进行了预培养的酵母。发酵结束后，将酵母及凝聚了的杂质利用沉降分离进行回收，分离出发酵液1840g(乙醇浓度＝1.9wt％、蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g)。
(6)乙醇蒸馏及糖液浓缩工序
将发酵液在减压下从30℃加热升温到70℃，将蒸发出的乙醇33g冷却回收后，接着使水蒸发，得到浓缩糖液464g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g、纯糖率＝91％)。发酵液的升温所需的能量为74kJ。
(7)结晶化工序
抽取糖液的1/2，再在减压下加热，浓缩到蔗糖的过饱和度为1.2后，添加砂糖的晶种(粒径250μm)23g，在一点点地添加剩下的浓缩糖液的同时，使之结晶化约3小时。
(8)粗糖、糖蜜分离工序
将结晶化了的砂糖及糖蜜的混合物利用使用了50～100μm网眼的滤布的有孔壁型离心分离机进行3000rpm20分钟离心分离，分离为粗糖176g(蔗糖回收率＝70％：除去晶种添加量)和糖蜜108g。而且，上述粗糖量176g是从回收的粗糖量199g中减去晶种量23g而得的值。
将生产过程的流程图表示于图4中，将物料收支的结果表示于图5中。实施例1中将浓缩糖液冷却到发酵温度、发酵后加热到浓缩温度所必需的能量为191kJ，与需要319kJ的参考例1相比，能量效率实质性地提高。
实施例2
(以甘蔗作为原料、使用了不具有蔗糖分解酶的酵母时使浓缩糖液(Brix＝50)发酵的过程的实证)
(1)压榨工序
用辊磨机压榨收获后的甘蔗的蔗茎部3200g，得到搾汁3130g。
(2)加热、静置及净化工序
将搾汁转移到5L烧杯中，在100℃加热10分钟。然后，添加相对于搾汁重量为0.085重量％的消石灰Ca(OH)2，进行pH调整和悬浮物及杂质的凝聚。其后，将搾汁静置3小时而使凝聚了的悬浮物及杂质沉降。对杂质等进行过滤器过滤，分离出净化糖液3000g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。在进行过滤器过滤时，由于杂质等发生了沉降，因此过滤速度被缩短。而且，在净化糖液中，利用加热杀灭了搾汁中所含的微生物。
(3)浓缩工序
将净化糖液在减压下加热，得到浓缩糖液720g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。
(4)冷却工序
将所得的浓缩糖液从70℃冷却到30℃。冷却所需的能量为29kJ。
(5)发酵工序
在浓缩糖液的冷却后，转移到5L发酵缸中，植入以湿重量计为36g的不具有蔗糖分解酶的凝聚性酵母Saccharomycescerevisiae(STX347-1D)，在30℃使之进行10小时乙醇发酵。酵母使用了预先在YM培养基中进行了预培养的酵母。发酵结束后，将酵母及凝聚了的杂质利用沉降分离及离心分离进行回收，分离出发酵液736g(乙醇浓度＝4.8wt％、蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g)。
(6)乙醇蒸馏及糖液浓缩工序
将发酵液在减压下从30℃加热升温到70℃，将蒸发出的乙醇33g冷却回收后，接着使水蒸发，得到浓缩糖液464g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g、纯糖率＝91％)。发酵液的升温所需的能量为29kJ。
(7)结晶化工序
抽取糖液的1/2，再在减压下加热，浓缩到蔗糖的过饱和度为1.2后，添加砂糖的晶种(粒径250μm)23g，在一点点地添加剩下的浓缩糖液的同时，使之结晶化约3小时。
(8)粗糖、糖蜜分离工序
将结晶化了的砂糖及糖蜜的混合物利用使用了50～100μm网眼的滤布的有孔壁型离心分离机进行3000rpm20分钟离心分离，分离为粗糖176g(蔗糖回收率＝70％：除去晶种添加量)和糖蜜108g。而且，上述粗糖量176g是从回收的粗糖量199g中减去晶种量23g而得的值。
将物料收支的结果表示于图6中。实施例2中将浓缩糖液冷却到发酵温度、发酵后加热到浓缩温度所必需的能量为58kJ，与需要319kJ的参考例1相比，能量效率实质性地提高。
实施例3
(以甘蔗作为原料、使用了不具有蔗糖分解酶的酵母时使浓缩糖液(Brix＝15)发酵的过程的实证)
(1)压榨工序
用辊磨机压榨收获后的甘蔗的蔗茎部3200g，得到搾汁3130g。
(2)加热、静置及净化工序
将搾汁转移到5L烧杯中，在100℃加热10分钟。然后，添加相对于搾汁重量为0.085重量％的消石灰Ca(OH)2，进行pH调整和悬浮物及杂质的凝聚。其后，将搾汁静置3小时而使凝聚了的悬浮物及杂质沉降。对杂质等进行过滤器过滤，分离出净化糖液3000g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。在进行过滤器过滤时，由于杂质等发生了沉降，因此过滤速度被缩短。而且，在净化糖液中，利用加热杀灭了搾汁中所含的微生物。
(3)浓缩工序
将净化糖液在减压下加热，得到浓缩糖液2400g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。
(4)冷却工序
将所得的浓缩糖液从95℃冷却到30℃。冷却所需的能量为156kJ。
(5)发酵工序
在浓缩糖液的冷却后，转移到5L发酵缸中，植入以湿重量计为120g的不具有蔗糖分解酶的凝聚性酵母Saccharomycescerevisiae(STX347-1D)，在30℃使之进行乙醇发酵5小时。酵母使用了预先在YM培养基中进行了预培养的酵母。发酵结束后，将酵母及凝聚了的杂质利用沉降分离进行回收，分离出发酵液2450g(乙醇浓度＝1.5wt％、蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g)。
(6)乙醇蒸馏及糖液浓缩工序
将发酵液在减压下从30℃加热升温到70℃，将蒸发出的乙醇33g冷却回收后，接着使水蒸发，得到浓缩糖液464g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g、纯糖率＝91％)。发酵液的升温所需的能量为98kJ。
(7)结晶化工序
抽取糖液的1/2，再在减压下加热，浓缩到蔗糖的过饱和度为1.2后，添加砂糖的晶种(粒径250μm)23g，在一点点地添加剩下的浓缩糖液的同时，使之结晶化约3小时。
(8)粗糖、糖蜜分离工序
将结晶化了的砂糖及糖蜜的混合物利用使用了50～100μm网眼的滤布的有孔壁型离心分离机进行3000rpm20分钟离心分离，分离为粗糖176g(蔗糖回收率＝70％：除去晶种添加量)和糖蜜108g。而且，上述粗糖量176g是从回收的粗糖量199g中减去晶种量23g而得的值。
将物料收支的结果表示于图7中。实施例3中将浓缩糖液冷却到发酵温度、发酵后加热到浓缩温度所必需的能量为254kJ，与需要319kJ的参考例1相比，能量效率实质性地提高。
实施例4
(以甘蔗作为原料、使用了不具有蔗糖分解酶的凝聚性酵母时使浓缩糖液(Brix＝40)发酵的过程的实证)
(1)压榨工序
用辊磨机压榨收获后的甘蔗的蔗茎部3200g，得到搾汁3130g。
(2)加热、静置及净化工序
将搾汁转移到5L烧杯中，在100℃加热10分钟。然后，添加相对于搾汁重量为0.085重量％的消石灰Ca(OH)2，进行pH调整和悬浮物及杂质的凝聚。其后，将搾汁静置3小时而使凝聚了的悬浮物及杂质沉降。对杂质等进行过滤器过滤，分离出净化糖液3000g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。在进行过滤器过滤时，由于杂质等发生了沉降，因此过滤速度被缩短。而且，在净化糖液中，利用加热杀灭了搾汁中所含的微生物。
(3)浓缩工序
将净化糖液在减压下加热，得到浓缩糖液900g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝81g、纯糖率＝70％)。
(4)冷却工序
将所得的浓缩糖液从95℃冷却到30℃。冷却所需的能量为45kJ。
(5)发酵工序
在浓缩糖液的冷却后，转移到5L发酵缸中，植入以湿重量计为45g的不具有蔗糖分解酶的凝聚性酵母Saccharomycescerevisiae(NITEBP-1587)，在30℃使之进行乙醇发酵5小时。酵母使用了预先在YM培养基中进行了预培养的酵母。发酵结束后，将酵母及凝聚了的杂质利用沉降分离进行回收，分离出发酵液920g(乙醇浓度＝3.8wt％、蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g)。
(6)乙醇蒸馏及糖液浓缩工序
将发酵液在减压下从30℃加热升温到70℃，将蒸发出的乙醇33g冷却回收后，接着使水蒸发，得到浓缩糖液464g(蔗糖含量＝253g、转化糖含量＝0g、纯糖率＝91％)。发酵液的升温所需的能量为37kJ。
(7)结晶化工序
抽取糖液的1/2，再在减压下加热，浓缩到蔗糖的过饱和度为1.2后，添加砂糖的晶种(粒径250μm)23g，在一点点地添加剩下的浓缩糖液的同时，使之结晶化约3小时。
(8)粗糖、糖蜜分离工序
将结晶化了的砂糖及糖蜜的混合物利用使用了50～100μm网眼的滤布的有孔壁型离心分离机进行3000rpm20分钟离心分离，分离为粗糖176g(蔗糖回收率＝70％：除去晶种添加量)和糖蜜108g。而且，上述粗糖量176g是从回收的粗糖量199g中减去晶种量23g而得的值。
将物料收支的结果表示于图8中。实施例4中将浓缩糖液冷却到发酵温度、发酵后加热到浓缩温度所必需的能量为82kJ，与需要319kJ的参考例1相比，能量效率实质性地提高。

Claims (7)

1.一种粗糖及乙醇的制造方法，其包含：
加热及净化来自植物的糖液的工序、
将净化糖液的Brix值浓缩为15～50％的工序、
将浓缩糖液冷却到发酵温度的工序、
通过使浓缩糖液发酵而将浓缩糖液中的蔗糖以外的糖分选择性地转换为乙醇的工序、以及
将发酵液浓缩的工序。
2.一种粗糖及乙醇的制造方法，其包含：
加热及净化来自植物的糖液的工序；
将净化糖液导入多效用蒸发罐的工序；
在使净化糖液通过位于多效用蒸发罐的最开始的位置的蒸发罐后、且导入位于最后面的位置的蒸发罐前取出净化糖液，由此将净化糖液浓缩的工序；
将浓缩糖液冷却到发酵温度的工序；
通过使浓缩糖液发酵而将浓缩糖液中的蔗糖以外的糖分选择性地转换为乙醇的工序；
将发酵液加热到浓缩温度的工序；以及
使发酵液通过位于被取出浓缩糖液的蒸发罐的下一个位置的蒸发罐，由此将发酵液浓缩的工序。
3.根据权利要求2所述的粗糖及乙醇的制造方法，其中，
在使净化糖液通过位于多效用蒸发罐的最开始的位置的蒸发罐后、且导入位于最后面的位置的蒸发罐前取出净化糖液，由此将净化糖液的Brix值调节为15～40％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的粗糖及乙醇的制造方法，其中，
所述发酵使用蔗糖非同化性酵母进行。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的粗糖及乙醇的制造方法，其中，
所述发酵使用不具有蔗糖分解酶的酵母进行。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的粗糖及乙醇的制造方法，其中，
所述发酵在蔗糖分解酶抑制剂的存在下进行。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的粗糖及乙醇的制造方法，其中，
所述植物是选自甘蔗、甜菜、桄榔、糖枫、高粱中的至少一种。
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