CN113373133B - 一种胶质玉米生产酒精的液化新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种胶质玉米生产酒精的辅助液化酶，其由质量份的原料组成：果胶酯酶25～35份，果胶裂解酶25～35份，木聚糖酶10～20份，植酸酶5～15份，纤维素酶8～15份，缓冲体系3～10份。本申请的辅助液化酶，明显降低了液化醪的粘度，明显缩短了液化时间，酒精生产中蒸煮液化工段蒸汽耗用量占吨酒精全部蒸汽耗用量的70％左右，由于缩短液化时间，可以大大减少耗能，发酵终了残淀粉残糊精分别比添加前降低了60％～50％左右，且发酵终了酒份比添加之前提高了0.3‑0.4％(v/v)，DDS工段固形物蒸发浓缩粘度降低明显，缩短浓缩干燥时间，节约蒸汽用量，厌氧发酵池甲烷菌代谢正常。本申请的辅助液化酶具有突出的技术效果。

Description

一种胶质玉米生产酒精的液化新工艺
技术领域
本发明涉及谷物加工技术领域，具体涉及一种胶质玉米生产酒精的液化新工艺。
背景技术
胶质玉米由于果胶和非淀粉多糖含量高且细胞壁结构坚韧，在实际生产中往往难以液化彻底，粘度高，造成醪液输送困难，发酵终了残淀粉残糊精含量高，出酒率低，DDS工段固形物蒸发浓缩困难，严重影响沼气池、污水站的正常运行。因此，对现有的胶质玉米酒精液化工艺进行改进，解决胶质玉米液化、糖化不充分导致的残淀粉残糊精指标偏高，粘度高等问题尤为必要。
发明内容
本发明克服了现有技术胶质玉米液化不充分导致酒精发酵终了残淀粉残糊精含量高，出酒率低的技术问题，提供一种胶质玉米生产酒精的液化新工艺。
为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
一种胶质玉米生产酒精的辅助液化酶，其由质量份的原料组成：果胶酯酶25～35份，果胶裂解酶25～35份，木聚糖酶10～20份，植酸酶5～15份，纤维素酶8～15份，缓冲体系3～10份。
所述果胶酯酶的酶活力不低于500u/ml，果胶裂解酶的酶活力不低于1000u/ml，木聚糖酶的酶活力不低于1000u/ml，植酸酶的酶活力不低于400u/ml，纤维素酶的酶活力不低于100u/ml
其中，所述缓冲体系为磷酸盐缓冲液。磷酸盐缓冲液是由磷酸二氢钠和磷酸氢二钠组成的溶液。本发明中所述酶的缓冲体系主要为了防止酶分子被大量溶液稀释后影响酶活的一种保护剂。
本发明的另一目的还在于提供一种利用上述辅助液化酶的胶质玉米生产酒精的液化新工艺，所述工艺中，所述辅助液化酶的用量为：以胶质玉米质量计，添加量为100-1000g/t。
更进一步的，所述液化新工艺包括如下步骤：将玉米粉碎、热水拌料、调节pH值5.0～6.5，添加高温а-淀粉酶和辅助液化酶之后升温至80-95℃保温液化50-60min。
其中，所述玉米粉碎后粒度为0.18-0.25mm。
其中，所述热水搅拌中，所述玉米与所述热水的料液质量比为1：2.5-1.7。
其中，高温а-淀粉酶的酶活力≥18万u/ml。
其中，所述高温а-淀粉酶的添加量为20u/g。
本发明与现有技术相比较具有以下有益效果：
(1)通过添加本申请的辅助液化酶，明显降低了液化醪的粘度，平均粘度降低了40～60％，输送不存在任何困难。
(2)通过添加本申请的辅助液化酶，明显缩短了液化时间，液化时间由添加前的90-120min缩短到50-60min，节能效果十分明显。酒精生产中蒸煮液化工段蒸汽耗用量占吨酒精全部蒸汽耗用量的70％左右，缩短液化时间，可以大大减少耗能。
(3)通过本申请的辅助液化酶后，发酵终了残淀粉残糊精分别比添加前降低了60％～50％左右；
(4)通过添加本申请的辅助液化酶后，发酵终了酒份比添加之前提高了0.3-0.4％(v/v)；
(5)通过添加本申请的液化酶后，DDS工段固形物蒸发浓缩粘度降低明显，有效缩短了浓缩干燥时间，节约了蒸汽用量；
(6)通过添加本申请的液化酶后，沼气池和污水站恢复稳定运行。
附图说明
图1为试验一中1#液化缪碘试显示结果图；
图2为试验一中2#液化缪碘试显示结果图；
图3为试验一中3#液化缪碘试显示结果图；
图4为试验一中4#液化缪碘试显示结果图；
图5为试验一中5#液化缪碘试显示结果图；
图6为试验一中6#液化缪碘试显示结果图；
具体实施方式
下面结合实施例和试验对本发明作进一步说明。
实施例1
一种胶质玉米生产酒精的辅助液化酶，其由质量份的原料组成：果胶酯酶35份，果胶裂解酶25份，木聚糖酶20份，植酸酶5份，纤维素酶15份，缓冲体系3份。
所述果胶酯酶的酶活力不低于500u/ml，果胶裂解酶的酶活力不低于1000u/ml，木聚糖酶的酶活力不低于1000u/ml，植酸酶的酶活力不低于400u/ml，纤维素酶的酶活力不低于100u/ml。
其中，所述缓冲体系为磷酸盐缓冲液。
一种胶质玉米生产酒精的液化新工艺，利用上述的辅助液化酶进行液化处理，所述液化酶的用量为：以胶质玉米质量计，添加量为100-1000g/t。
具体，液化新工艺包括如下步骤：将玉米粉碎为粒度为0.18-0.25mm的颗粒、按玉米与热水的料液质量比为1：2.5-1.7进行混合拌料、调节pH值5.0～6.5，添加高温а-淀粉酶和液化酶之后升温至80-95℃保温液化50-60min。其中，所述高温а-淀粉酶的添加量为20u/g。
实施例2
一种胶质玉米生产酒精的辅助液化酶，其由质量份的原料组成：果胶酯酶25份，果胶裂解酶35份，木聚糖酶10份，植酸酶15份，纤维素酶8份，缓冲体系10份。
所述果胶酯酶的酶活力不低于500u/ml，果胶裂解酶的酶活力不低于1000u/ml，木聚糖酶的酶活力不低于1000u/ml，植酸酶的酶活力不低于400u/ml，纤维素酶的酶活力不低于100u/ml。
其中，所述缓冲体系为磷酸盐缓冲液。
一种胶质玉米生产酒精的液化新工艺，利用上述的辅助液化酶进行液化处理，所述液化酶的用量为：以胶质玉米质量计，添加量为100-1000g/t。
具体，液化新工艺包括如下步骤：将玉米粉碎为粒度为0.18-0.25mm的颗粒、按玉米与热水的料液质量比为1：2.5-1.7进行混合拌料、调节pH值5.0～6.5，添加高温а-淀粉酶和液化酶之后升温至80-95℃保温液化50-60min。其中，所述高温а-淀粉酶的添加量为20u/g。
实施例3
一种胶质玉米生产酒精的辅助液化酶，其由质量份的原料组成：果胶酯酶30份，果胶裂解酶30份，木聚糖酶15份，植酸酶10份，纤维素酶10份，缓冲体系5份。
所述果胶酯酶的酶活力不低于500u/ml，果胶裂解酶的酶活力不低于1000u/ml，木聚糖酶的酶活力不低于1000u/ml，植酸酶的酶活力不低于400u/ml，纤维素酶的酶活力不低于100u/ml。
其中，所述缓冲体系为磷酸盐缓冲液。
一种胶质玉米生产酒精的液化新工艺，利用上述的液化酶进行液化处理，所述液化酶的用量为：以胶质玉米质量计，添加量为100-1000g/t。
具体，液化新工艺包括如下步骤：将玉米粉碎为粒度为0.18-0.25mm的颗粒、按玉米与热水的料液质量比为1：2.5-1.7进行混合拌料、调节pH值5.0～6.5，添加高温а-淀粉酶和液化酶之后升温至80-95℃保温液化50-60min。其中，所述高温а-淀粉酶的添加量为20u/g。
实验：
一、液化效果：
地点：广西乐酵生物科技有限公司实验室
时间：2021年05月25日——2021年06月02日共三个批次
实验设备与器具：TY-2000粉碎机，实验室用筛子(孔径0.45cm，40目)，可控温液化蒸煮锅，BAILUN-10L二联装全自动发酵罐，超净工作台，pH计，分析天平，电子天平，显微镜(电子屏幕)，可控温电炉，水浴锅，酒精蒸馏设备，酸碱滴定设备，糖度计，酒度计，玻璃棒，100ml烧杯，移液枪等。
原辅料及耗材：某粮油公司提供的胶质玉米，高温α-淀粉酶(江苏博立生物制品有限公司生产的耐高温α-淀粉酶HT420，活力》18万u/ml)、本申请的辅助液化酶、糖化酶(江苏博立生物制品有限公司生产，酶活力42万U/ml)、安琪干酵母、酸碱标准液及指示剂，去离子水等。
实验步骤：
1.玉米粉碎及细度。
玉米除杂，除去石子、绳头、玉米芯等杂物，用粉碎机粉碎，粉碎细度40目筛通过率61％。
2.拌料、预煮及液糖化。
称取玉米粉2000g*6份，分别倒入编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#的蒸煮锅中，各加水4500mL(其中500mL为蒸煮过程中损耗的蒸发水分)，开动搅拌桨搅拌均匀，停止搅拌，调pH5.9-6.0，1#、2#、3#、5#、6#各添加高温α-淀粉酶+辅助液化酶合计3.10mL/锅(其中1#、2#、3#的蒸煮锅分别添加实施例1、实施例2、实施例3的辅助液化酶，4#的蒸煮锅不添加辅助液化酶，4#蒸煮锅仅添加高温α-淀粉酶3.10mL/锅，5#蒸煮锅添加由如下质量份原料组成的降黏酶：果胶酯酶30份，果胶裂解酶30份，木聚糖酶15份，漆酶10份，纤维素酶10份，缓冲体系5份；6#蒸煮锅添加由如下质量份原料组成的降黏酶：果胶酯酶30份，植酸酶30份，木聚糖酶15份，漆酶10份，纤维素酶10份，缓冲体系5份；1#、2#、3#、4#、5#、6#蒸煮锅升温至80-95℃，保温液化50-60min。
①称重，确定料水比为1：2；
②碘试；
③测试液化谬的粘度、外观糖、固定物含量以及DE值；
结果
结果参见下表1
表1
罐号 pH值 液化温度 保温时间 粘度mPa.s 碘试 外观糖°Bx DE
1# 5.9 80 50 58 浅棕色，见图1 22.61 20.05
2# 6.0 95 60 61 浅棕色，见图2 22.26 18.93
3# 6.0 90 55 55 浅棕色，见图3 22.78 19.45
4# 6.0 90 55 384 深棕色，见图4 21.50 22.79
5# 6.0 90 55 350 深棕色，见图5 21.32 19.93
6# 6.0 90 55 312 深棕色，见图6 21.26 19.12
二、液化谬的酒精发酵效果：
将上述1#、2#、3#、4#、5#、6#的液化缪转移至编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#的发酵罐中，开动搅拌和冷却水冷却至60℃，调pH4.5,各添加糖化酶1.31mL/罐，糖化一小时检测锤度、总糖、还原糖、酸度、pH和糖化率，继续降温至30℃备用。糖化结果见下表2。
3.干酵母活化与接种。
提前1小时称取安琪干酵母0.225g*6份(干酵母接种量为0.2‰，以玉米粉重量计)，分别装入两只100ml预先经过灭菌干燥好的烧杯中，编号1#、2#、3#、4#、5#、6#，用30℃、2％葡萄糖溶液对干酵母活化60min。
打开1#、2#、3#、4#、5#、6#各发酵罐检查孔，关闭搅拌桨，接种活化好的酵母液(1#种子液对应1#发酵罐以此类推放置种子液)，各发酵罐分别添加磷酸氢二铵2.5g，分别添加青霉素0.015g，用四层纱布封闭检查孔，设定温度30℃，通微风+搅拌(搅拌桨转速80r/min)，恒温培养12h后，检测酵母数、出芽率、锤度、还原糖、酸度、挥发酸、pH、酒份。
4.发酵和检测。
关闭通风，将发酵罐温度升至32℃，恒温保持12h后升温至34℃，恒温保持58h至发酵结束。期间注意定期巡检发酵罐工况是否正常。检测：每24小时检测还原糖、残总糖、酒分、挥发酸、酸度以及酵母数、出芽率。发酵72小时结束后检测还原糖、残总糖、酒分、挥发酸、酸度，发酵终了各检测指标的检测结果见表3。
表2
罐号 外观糖°Bx 还原糖g/ml 总糖g/ml 糖化率％ 酸度 PH值
1# 22.81 15.00 23.89 68.52 1.0 5.81
2# 22.37 13.125 23.48 58.67 1.0 5.45
3# 23.16 16.00 23.00 72.72 1.0 5.81
4# 22.46 14.64 21.87 63.59 1.0 4.52
5# 22.81 15.00 21.89 68.52 1.5 4.5
6# 22.37 13.125 21.48 58.67 1.0 4.28
表3
由表1中1#、2#、3#的液化缪与4#的液化缪比对可知，添加本申请的辅助液化酶后，可以显著降低液化缪的粘度，1#、2#、3#的液化缪与4#、5#的液化缪比对可知，添加本申请的辅助液化酶相比已其他配方的辅助液化酶，本申请更加能降低液化缪的粘度。
由表2可知添加本申请的辅助液化酶对糖化效果的差异不大。
由表3可知1#、2#、3#的液化缪与4#的发酵缪比对可知，添加本申请的辅助液化酶后，可以显著降低发酵缪的残还原糖、残总糖、残糊精、残淀粉的含量，提高酒分的百分比，1#、2#、3#的液化缪与4#、5#的液化缪比对可知，添加本申请的辅助液化酶相比已其他配方的辅助液化酶，本申请的残还原糖、残总糖、残糊精、残淀粉的含量更低，酒分含量更好，说明本申请的辅助液化酶对胶质玉米的液化以及酒精发酵具有显著的贡献，具有突出的技术效果。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种胶质玉米生产酒精的辅助液化酶，其特征在于，其由以下质量份的原料组成：果胶酯酶25~35份，果胶裂解酶25~35份，木聚糖酶10~20份，植酸酶5~15份，纤维素酶8~15份，缓冲体系3~10份。
2.根据权利要求1所述的辅助液化酶，其特征在于，所述果胶酯酶的酶活力不低于500u/ml，果胶裂解酶的酶活力不低于1000u/ml，木聚糖酶的酶活力不低于1000u/ml，植酸酶的酶活力不低于400u/ml，纤维素酶的酶活力不低于100u/ml。
3.根据权利要求1所述的辅助液化酶，其特征在于，所述缓冲体系为磷酸盐缓冲液。
4.一种利用权利要求1-3任一项所述的辅助液化酶的胶质玉米生产酒精的液化工艺，其特征在于，所述辅助液化酶的用量为：以胶质玉米质量计，添加量为100-1000g/t。
5.根据权利要求4所述的胶质玉米生产酒精的液化工艺，其特征在于，包括如下步骤：将玉米粉碎、热水拌料、调节pH值5.0~6.5，添加高温а‐淀粉酶和辅助液化酶之后升温至80-95℃保温液化50-60min。
6.根据权利要求5所述的胶质玉米生产酒精的液化工艺，其特征在于，所述玉米粉碎后粒度为0.18-0.25mm。
7.根据权利要求5所述的胶质玉米生产酒精的液化工艺，其特征在于，所述热水搅拌中，所述玉米与所述热水的料液质量比为1：2.5-1.7。
8.根据权利要求5所述的胶质玉米生产酒精的液化工艺，其特征在于，所述高温а‐淀粉酶的添加量为20u/g。
9.根据权利要求5所述的胶质玉米生产酒精的液化工艺，其特征在于，高温а‐淀粉酶的酶活力≥18万u/ml。
10.一种胶质玉米生产酒精工艺，其特征在于，其以权利要求4所述液化工艺得到的液化醪为发酵原料进行酒精发酵。
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