CN105543308A - 一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：（1）原料处理包括：将淀粉质原料中的杂质除去；然后干燥至含水量小于25%；粉碎，过40-100目筛；（2）混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属盐重量比为100：0.5-5的比例混合均匀；（3）机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在25-60℃的机械活化温度下处理10-180min后，球料分离，获活化淀粉质原料；（4）配浆：将活化原料放入配浆池中，在30-50℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为25-40%的淀粉浆；（5）糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶进行糖化即可得到糖化液。

Description

一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法
技术领域
本发明属于生物质能源和淀粉化学品领域，具体涉及一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法。
背景技术
在石油燃料资源日趋减少的今天，须寻找替代燃料以保证国家的能源安全；同时在大气中CO2等温室气体浓度增加，使气候变暖，给人类带来严重危害的情况下，燃料乙醇作为一种绿色可再生能源，不仅可替代不可再生的石油能源，而且有助于改善大气环境。木薯已被世界公认具有很大发展潜力、很有前途的酒精生产的可再生资源。木薯是热带和亚热带广泛种植的经济作物，适应性很强，耐旱、耐瘠、耐水，对土质要求低，是可在任何土质中生长的作物，用于发展燃料乙醇也很符合当前国家生物质能源发展战略。我国南方盛产木薯，产量高，淀粉含量高，木薯的块根淀粉含量达20～30％左右，木薯干片的淀粉含量达70％左右，被誉为“淀粉之王”，其余成分为粗纤维和蛋白质等。
淀粉质原料包括薯类(如木薯、甘薯、马铃薯等)、谷物类(如玉米、高粱等)、野生植物类(如橡子、葛根等)，它们的主要成分为淀粉，其余成分为粗纤维、蛋白质等，是制备酒精和淀粉糖的重要工业原料。
生产酒精的淀粉质原料，一般可分成下列几类:
(1)薯类：甘薯、马铃薯、木薯、山药等。
(2)粮谷类：高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷等。
(3)野生植物：橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子等。
(4)农产品加工副产物：米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等。
淀粉属于天然水溶性高分子多晶聚合物，具有独特的分子结构特点，颗粒中一部分分子排列成疏松的非晶区(无定形区)，另一部分分子则高度有序排列而成为结晶结构，结晶区约占颗粒体积的25～50％。淀粉结晶区非常牢固，水及反应物等不易触及结晶区内的分子，导致淀粉的糊化温度高、糊粘度过大、流动性差、化学反应活性低，使淀粉酶无法直接作用于原淀粉。纤维质原料制备酒精的传统工艺流程为原料粉碎除杂、蒸煮、液化、糖化、发酵，淀粉的蒸煮(糊化)、液化以及糖化过程是淀粉质原料制取酒精的重要部分，对于后续的发酵有着重要的意义。但传统工艺中，蒸煮液化工段所消耗的蒸汽量占整个生产过程总能耗30～40％，消耗大量价格昂贵的淀粉酶，使成本偏高，且高温蒸煮液化后需要立即降温进行糖化，工艺复杂，浪费能源。此外，淀粉的糖化液除生产酒精外，还可以生产葡萄糖酸、山梨糖醇、乳酸等淀粉化学品，因此研究如何通过新技术手段对淀粉质原料进行预处理，以破坏淀粉的结晶结构，强化淀粉液化水解糖化，提高糖化效率、简化生产工艺流程、降低成本已成为一个重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械活化协同金属盐降解淀粉质原料的方法，能够克服现有淀粉质原料蒸煮、液化技术存在的工艺复杂、能耗高、生产周期长及生产过程设备要求高等不足，同时本发明的技术方案中经简单的机械活化协同金属盐处理后就能达到淀粉质原料免液化直接糖化的目的。
本发明的具体技术方案如下：
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将淀粉质原料中的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎到40-100目；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属盐重量比为100：0.5-5的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在25-60℃的机械活化温度下处理10-180min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在30-50℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为25-40％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶进行糖化即可得到糖化液。
机械活化是指固体物质在受到摩擦、碰撞、冲击、剪切等强机械力的作用时，使固体在产生裂纹的同时产生塑性变形和各种类型的缺陷，如晶格畸变、晶体结晶度降低乃至无定型化，使部分机械能转变成物质的内能，从而提高固体的反应活性。机械活化是一门新兴的交叉边缘技术，属于机械(力)化学的范畴。机械活化最初用于矿物的强化浸出，目前已在金属精炼、晶体工程、农业、制药业、废物处理、超微及纳米复合材料、有机材料合成等方面得到了广泛的应用。机械力作用可破坏天然高分子聚合物的高稳定性有序结构，使其颗粒粒度减小，比表面积增大，结晶度降低，分子链断裂，分子内和分子间的氢键产生大量的活性羟基，进而显著提高聚合物的反应活性。
经本发明人研究证明，机械活化+金属盐组合预处理法对淀粉的作用已不是单方效果的简单叠加，而是具有协同耦合作用。在机械活化和金属盐的共同作用下，机械活化在破坏淀粉结构的同时使淀粉、金属盐的接触状态得到显著改善，金属盐对淀粉的作用效果也明显增强，因此在温和条件下就能有效降解淀粉。此外，由于金属盐具有高热传导率的特点，使机械力作用过程中产生的局部瞬间高温得到有效传导，促进整个体系的均匀传热和传质，提高处理过程的效率，缩短预处理时间，降低能耗。
以上所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属盐选自化学式为的任意一种化合物或一种以上化合物的混合物；其中，[M]x+为金属阳离子，[A]y–为酸根阴离子；x或y为1、2、3或4。
以上所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属盐为金属氯化盐、金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属高氯酸盐、金属碳酸盐。
以上所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属氯化盐包括LiCl、AlCl3、FeCl3、NaCl、ZnCl2、MgCl2。
以上所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属硝酸盐包括Al(NO3)3、KNO3、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、Mg(NO3)2。
以上所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属硫酸盐包括Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、ZnSO4、MgSO4。
以上所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属高氯酸盐包括KClO4、Mg(ClO4)2。
以上所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属碳酸盐包括K2CO3、Na2CO3、MgCO3。
上述优选的金属盐均已实现工业化规模生产，货源广，价格便宜，具有绿色、安全、稳定、易于回收等优点。而且，所述金属盐可作为淀粉降解产物进一步加工成生物质能源或化学品的活化剂，无需增加工序进行分离，还有助于提高生产转化率。
作为上述发明的进一步说明，所述机械活化反应器为带有恒温系统的球磨机。
淀粉原料与金属盐在球磨机里随磨球一起运动，靠研磨球之间及研磨球与球磨筒之间所产生的摩擦、碰撞、冲击、剪切等强机械力的作用，破坏原料的木质保护层和改变淀粉的晶体结构，增加淀粉的无定形区，从而增强金属盐与淀粉的作用效果。球磨过程产生的热量由恒温系统带走，保证恒温球磨，抑制物料发生热敏性反应。具体的，所述恒温系统是设置在球磨筒恒温加套的冷却剂循环系统，冷却剂在循环流动过程中可将传导至球磨筒的热量带走，还可通过调节冷却剂的流量控制球磨温度，操控极为方便。更具体的，所述机械活化反应器为本申请人申请公开的专利设备：一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器.ZL201210456764.2；卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器.ZL201210466391.7；一种强化多糖高聚物改性的机械活化反应器.ZL201420803894.3。
以上任一所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述的糖化条件：糖化酶量150-250U/g淀粉；糖化时间15-60min；糖化温度55-65℃；糖化pH3.8-5.5。
以上任一所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述的淀粉质原料取自甘薯、马铃薯、木薯、山药、高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷、橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子、米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣中的一种或两种以上的混合。
以上任一所述的糖化酶为本领域普通技术人员公知的糖化酶，通常为：葡萄糖淀粉酶，糖化酶是一种习惯上的名称，学名为α-1,4-葡萄糖水解酶(α-1,4-Glucanglucohydrolace)。中文名称：淀粉脱支酶，CASNO.9032-08-0；中文别名：淀粉葡糖苷酶，淀粉葡萄糖苷酶，葡萄糖淀粉酶，1,4-Α-D-葡聚糖-葡糖水解酶，葡聚糖-1,4-Α-葡糖苷酶，酸性麦芽糖酶，Α-1,4葡聚糖葡萄糖水解酶EC3.2.1.3；英文名称：Amyloglucosidase；英文别名：Amyloglucosidasefromaspergillusniger，Aspergillusniger，Alpha1,4-D-glycan(Glucohydrolase)，1,4-alpha-D-glucanglucohydrolaseEC3.2.1.3，Glucoamylase,Exo-1,4-Alpha-glucosidase
EINECS232-877-2
密度：～1.2g/mLat25℃。
根据本来与普通技术人员公知，淀粉质原料中的杂质一般有混杂的小铁钉、杂草、泥块和石头等杂质。
本发明具有以下有益效果：
(1)采用机械活化协同金属盐处理淀粉质原料的方法，过程为固相，可在温和条件下(25-60℃)大大降低原料的聚合度和粘度，达到了淀粉质原料高温液化的效果，实现淀粉质原料免液化直接糖化的工艺。
(2)活化原料可在常温下溶解，也可以与糖化温度一致，解决了传统工艺中从液化到糖化需降温的麻烦，方便操作，缩短了时间，并降低能耗。
(3)所选用的金属盐直接作为糖化酶的活化剂，无需增加工序进行分离。
(4)本发明用机械活化协同金属盐对淀粉质原料进行处理，经处理后淀粉的分子链被切断，分子量和粘度大大下降，原料在机械活化和金属盐的协同作用下，破坏原料的牢固结构和高度有序的结晶结构，解构淀粉质原料的抗降解屏障，有利于糖化酶的传质过程，可加速糖化速度，缩短糖化时间并降低糖化酶的用量，降低生产成本；同时机械活化和金属盐的协同作用使原料中部分纤维素降解为小分子，可在糖化酶作用下变成可发酵糖，提高了原料的利用率。本处理方法可代替传统的蒸煮(糊化)、液化工艺。
(5)机械活化和金属盐的协同作用大大降低了原料的粘度，原料浆流动性好，可在高固含量下进行糖化，特别是可以采用高固含量进行发酵生产酒精或催化生产其它化学品，提高了设备的生产强度，并降低后续生产过程的成本。
(6)本发明方法可在常温常压下通过机械活化与金属盐协同作用便可完成，对生产条件要求低，且无“三废”产生，操作简单，较传统处理方法具有能耗低、无污染及设备投入成本低等优势，适于大规模工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，本实施例仅是对本发明作更清楚的说明，而不是对本发明的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均落在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将甘薯淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过40目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属氯化盐AlCl3重量比为100：0.5的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在25℃的机械活化温度下处理180min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在30℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为25％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为250U/g淀粉；在糖化温度55℃，糖化pH3.8条件下糖化60min即可得到糖化液。
实施例2
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过45目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属氯化盐LiCl重量比为100：0.8的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在30℃的机械活化温度下处理160min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为230U/g淀粉；在糖化温度56℃，糖化pH4.0条件下糖化55min即可得到糖化液。
实施例3
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将木薯淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过50目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属氯化盐FeCl3重量比为100：1的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在35℃的机械活化温度下处理140min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在40℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为30％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为220U/g淀粉；在糖化温度57℃，糖化pH4.1条件下糖化50min即可得到糖化液。
实施例4
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将木薯淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过60目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属氯化盐NaCl重量比为100：1.2的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在40℃的机械活化温度下处理120min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在45℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为31％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为210U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.2条件下糖化45min即可得到糖化液。
实施例5
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将山药、高粱两种混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过60目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属氯化盐ZnCl2重量比为100：1.5的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理100min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在50℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为32％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度59℃，糖化pH4.3条件下糖化40min即可得到糖化液。
实施例6
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将玉米、大米、谷子混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硝酸盐Al(NO3)3重量比为100：1.8的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在50℃的机械活化温度下处理10min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在33℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为33％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为190U/g淀粉；在糖化温度60℃，糖化pH4.4条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例7
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将大麦、小麦、燕麦混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过100目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硝酸盐KNO3重量比为100：2.0的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在55℃的机械活化温度下处理60min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在43℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为34％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为185U/g淀粉；在糖化温度61℃，糖化pH4.5条件下糖化30min即可得到糖化液。
实施例8
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将黍和稷、橡子仁混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硝酸盐Fe(NO3)3重量比为100：2.5的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在60℃的机械活化温度下处理50min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在38℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为35％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为180U/g淀粉；在糖化温度62℃，糖化pH4.6条件下糖化25min即可得到糖化液。
实施例9
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将葛根、土茯苓、蕨根混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硫酸盐Al2(SO4)3重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在28℃的机械活化温度下处理40min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在43℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为36％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为170U/g淀粉；在糖化温度63℃，糖化pH4.8条件下糖化20min即可得到糖化液。
实施例10
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将石蒜、金刚头、香符子混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于20％；粉碎，过60目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硫酸盐Fe2(SO4)3重量比为100：3.5的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在33℃的机械活化温度下处理30min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在38℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为37％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为160U/g淀粉；在糖化温度64℃，糖化pH5.0条件下糖化15min即可得到糖化液。
实施例11
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将米糠饼、麸皮、高粱糠混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属高氯酸盐KClO4重量比为100：4的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在38℃的机械活化温度下处理80min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在43℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为38％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为150U/g淀粉；在糖化温度65℃，糖化pH5.2条件下糖化30min即可得到糖化液。
实施例12
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将淀粉渣的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于10％；粉碎，过40目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属高氯酸盐Mg(ClO4)2重量比为100：4.5的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在43℃的机械活化温度下处理20min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在48℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为40％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为170U/g淀粉；在糖化温度60℃，糖化pH5.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例13
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将甘薯、马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于20％；粉碎，过100目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硝酸盐Zn(NO3)2重量比为100：5的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在48℃的机械活化温度下处理60min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在40℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为30％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为180U/g淀粉；在糖化温度55℃，糖化pH5.0条件下糖化33min即可得到糖化液。
实施例14
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硫酸盐MgSO4重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例15
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属氯化盐MgCl2重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例16
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硝酸盐Mg(NO3)2重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例17
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硫酸盐ZnSO4重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例18
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属碳酸盐K2CO3重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例19
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属碳酸盐Na2CO3重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例20
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属碳酸盐MgCO3重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例21
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属氯化盐MgCl2和金属硝酸盐Mg(NO3)2按任一比例混合组成的混合物的重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例22
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属硫酸盐MgSO4和金属高氯酸盐Mg(ClO4)2按任一比例混合组成的混合物的重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
实施例23
一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将马铃薯、木薯混合的淀粉质原料中混杂的杂质除去；然后干燥至含水量小于15％；粉碎，过80目筛；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属氯化盐MgCl2和金属碳酸盐MgCO3按任一比例混合组成的混合物的重量比为100：3的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在45℃的机械活化温度下处理45min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在35℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为28％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶，糖化酶量为200U/g淀粉；在糖化温度58℃，糖化pH4.5条件下糖化35min即可得到糖化液。
糖化效果评价：
评价效果以糖化DE值(Dextroseequivalent)为评价指标进行评价。DE值计算方法：先按DNS法测定还原糖含量，再按下式计算DE(％)值：
取本发明所制备得到的糖化液，用DNS法测定糖化液中还原糖含量，按照前述公式进行计算，得到本发明制备的糖化液的DE值范围为40-62％。

Claims (10)

1.一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)原料处理包括：将淀粉质原料中的杂质除去；然后干燥至含水量小于25％；粉碎，过40-100目；
(2)混合：将处理好的淀粉质原料按淀粉质原料与金属盐重量比为100：0.5-5的比例混合均匀；
(3)机械活化反应：将混合均匀的原料放入机械活化反应器中，在25-60℃的机械活化温度下处理10-180min后，球料分离，获活化淀粉质原料；
(4)配浆：将活化原料放入配浆池中，在30-50℃下边搅拌边加入水，搅拌溶解制备成浓度为25-40％的淀粉浆；
(5)糖化：将原料浆放入到糖化罐中，加入糖化酶进行糖化即可得到糖化液。
2.根据权利要求1所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属盐选自化学式为的任意一种化合物或一种以上化合物的混合物；其中，[M]x+为金属阳离子，[A]y–为酸根阴离子；x或y为1、2、3或4。
3.根据权利要求2所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属盐为金属氯化盐、金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属高氯酸盐、金属碳酸盐。
4.根据权利要求3所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属氯化盐包括LiCl、AlCl3、FeCl3、NaCl、ZnCl2、MgCl2。
5.根据权利要求3所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属硝酸盐包括Al(NO3)3、KNO3、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、Mg(NO3)2。
6.根据权利要求3所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属硫酸盐包括Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、ZnSO4、MgSO4。
7.根据权利要求3所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属高氯酸盐包括KClO4、Mg(ClO4)2。
8.根据权利要求3所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述金属碳酸盐包括K2CO3、Na2CO3、MgCO3。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述的糖化条件：糖化酶量150-250U/g淀粉；糖化时间15-60min；糖化温度55-65℃；糖化pH3.8-5.5。
10.根据权利要求1-8任一所述的一种机械活化协同金属盐强化淀粉质原料糖化的方法，其特征在于：所述的淀粉质原料取自甘薯、马铃薯、木薯、山药、高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷、橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子、米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣中的一种或两种以上的混合。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109136306A (zh) * 2018-06-26 2019-01-04 江南大学 一种碳骨架强化型多孔淀粉及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101948876A (zh) * 2010-06-25 2011-01-19 张超 一种木薯发酵制备乙醇的方法
CN102433786A (zh) * 2011-10-31 2012-05-02 福建农林大学 一种机械力化学法制备微纳米纤维素的方法
CN104479031A (zh) * 2014-12-18 2015-04-01 广西大学 一种机械活化协同金属盐降解纤维素的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101948876A (zh) * 2010-06-25 2011-01-19 张超 一种木薯发酵制备乙醇的方法
CN102433786A (zh) * 2011-10-31 2012-05-02 福建农林大学 一种机械力化学法制备微纳米纤维素的方法
CN104479031A (zh) * 2014-12-18 2015-04-01 广西大学 一种机械活化协同金属盐降解纤维素的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡华宇等: "机械活化木薯淀粉无液化直接糖化的研究", 《粮油加工》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109136306A (zh) * 2018-06-26 2019-01-04 江南大学 一种碳骨架强化型多孔淀粉及其制备方法
RU2745023C1 (ru) * 2018-06-26 2021-03-18 Цзяннань Юниверсити Способ получения усиленного углеродным скелетом пористого крахмала

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