CN1286982C

CN1286982C - 一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺

Info

Publication number: CN1286982C
Application number: CNB2004100660173A
Authority: CN
Inventors: 毛忠贵; 段作营; 张建华; 李永飞
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: CN1661023A

Abstract

本发明涉及一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺，具体地说是选用淀粉质原料发酵生产酒精，属于食品发酵加工技术领域。其主要采用淀粉质原料粉碎后和蒸馏废醪液混合调浆；然后加热液化、糖化；糖化结束后进行固液分离，获得清糖液；直接进行接种酵母发酵或将清糖液浓缩流加到发酵液中获得酒精发酵液；酒精发酵液经蒸馏获得成品酒精和蒸馏废醪液，蒸馏废醪液回调浆工段作工艺用水调浆，实现循环利用。本发明由于采用深度糖化，原料利用率高；由于采用清液发酵，成熟发酵液酒精浓度可达到15%(v/v)以上，有利于提高设备利用率，降低生产能耗和固体滤渣等废物资源得到充分利用；蒸馏废醪液循环利用，实现废水的零排放。

Description

一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺

技术领域

本发明涉及一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺，具体地说是选用淀粉质原料和废醪液发酵生产酒精，属于食品发酵加工技术领域。

背景技术

淀粉质原料发酵生产酒精是酒精生产的主要方法之一。本发明作出以前，在传统淀粉质原料发酵生产酒精工艺中，淀粉质原料经粉碎、加水调浆、蒸煮液化和轻度糖化，然后接种酒精酵母发酵(如《酒精工业手册》一书所介绍，章克昌等编，轻工业出版社)。这种传统发酵工艺有以下几个特点：

1、在糖化工序中不要求高的糖化率，糖化时产生的糖只要保证发酵初期酵母生长即可，发酵过程实际是一个边糖化、边发酵的过程；

2、发酵通常是带渣进行的；

3、在发酵过程中，高浓度糖液对酵母存在底物抑制现象；高浓度酒精对酵母存在产物反馈抑制现象，因此，成熟发酵液酒精浓度低，一般在7～10％(v/v)。

由于上述原因，在传统酒精生产中，原料利用率低，设备利用率低，单位产品生产能耗居高不下；另一方面，由于带渣发酵，大量蛋白质等有机物进入蒸馏废醪液中，醪液COD_cr高达8万mg/L以上，且排放量大，平均每吨酒精排放13～16吨废醪液，不仅造成资源浪费，也造成严重的水资源污染。

现行的酒精生产废水处理方法有：通风培养制造饲料酵母、厌氧发酵制取沼气、先厌氧后暴气生化处理、浓缩燃烧等。这些方法都存在投资大、运行费用高等问题，对中小型酒精厂来说很难实施。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种采用深度糖化，原料利用率高；采用清液发酵，有利于提高设备利用率，降低生产能耗和减少设备投资；采用蒸馏废醪液循环利用，实现废水的零排放的清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明淀粉质原料粉碎后和蒸馏废醪液混合调浆；然后加热液化、糖化，液化温度为：75～105℃，液化时间为：30～90分钟，糖化温度降为：58～66℃，糖化时间为：6～20小时；糖化结束后进行固液分离，获得清糖液；直接进行接种酵母发酵或将清糖液浓缩流加到发酵液中获得酒精发酵液，发酵温度为：26～38℃，发酵周期为：48～80小时；酒精发酵液经蒸馏获得成品酒精和蒸馏废醪液(蒸馏方式不受限制)，蒸馏废醪液全部回调浆工段调浆，蒸馏废醪液回调浆工序作工艺用水，实现循环利用。

本发明中淀粉质原料与蒸馏废醪液的配比为1∶1～5.0w/v；

本发明中液化时每克淀粉添加8～18U的液化酶，液化酶可采用α-淀粉酶；

本发明中糖化时每克淀粉添加150～300U的糖化酶，糖化酶可采用葡萄糖淀粉酶；

本发明中酵母接种量为：5～10％v/v；

本发明中发酵液酒精浓度可达到15％v/v以上。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明的一个优点是采用深度糖化，因而糖化彻底，原料利用率高；本发明的第二个优点是采用清液发酵，成熟发酵液酒精浓度可达到15％(v/v)以上，有利于提高设备利用率，降低生产能耗和减少设备投资，蒸馏废醪液全部循环套用，消除了传统酒精生产中高浓度废醪液排放对环境造成的严重污染，又可得到菌体、蛋白质滤渣副产物；本发明的第三个优点是蒸馏废醪液循环利用，实现废水的零排放，且无末端治理的高额投资和运行费用。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

实施例一：

本发明实施例中淀粉质原料取工业淀粉：180g和蒸馏废醪液及自来水800ml混合调浆；然后加热液化、糖化，液化和糖化方法不受限制，但以双酶法连续喷射液化工艺为最优，液化温度为：95℃，液化保温时间为：60分钟，液化时按每克淀粉添加12U耐高温酶α-淀粉酶，快速降温至62℃，糖化时按每克淀粉添加180U的葡萄糖糖化酶，糖化12小时；糖化结束后升温至80℃，趁热过滤固液分离操作，除去糖液中的酵母菌体、凝固性蛋白质以及其它不溶性固形物，固液分离方法不受限制，但要求能获得清澈的糖液870mI，糖浓度16.4％(w/w)。清液有利于提高发酵强度，可提高设备利用率、减轻蒸馏负荷，也有利于废醪液的循环利用；当糖液降温至32℃时，可直接接种酒精酵母S-2002(吕欣李永飞段作营毛忠贵，不同基质浓度对酒精发酵的影响，食品与发酵工业，2003年07期，P21～23)发酵生产酒精，酵母接种量为8％(v/v)的扩培酒精酵母，恒温培养发酵周期为72小时，发酵结束，成熟发酵液体积为900ml，酒精浓度为10.0％(v/v)。也可以将部分清糖液浓缩，在发酵过程中将浓缩糖液流加到发酵液中，两种方法均可，浓缩糖流加发酵方式可提高发酵强度和发酵液酒精浓度，成熟发酵液酒精浓度可达到15％(v/v)以上；成熟发酵液经蒸馏获得成品酒精95ml(95.2％v/v)，蒸馏废液800ml，循环回下一批发酵试验。蒸馏废醪液全部回调浆工段调浆，物流主体构成一个闭路循环圈。

本发明实施例中采用的为常规设备，原材料均为市场所购。

实施例二：

本发明实施例中淀粉质原料取玉米胚乳粉1700g，加入上批蒸馏废液4500ml，按每克淀粉加入14U耐高温α-淀粉酶，搅拌均匀后加热，95℃保温液化50分钟真空闪蒸；快速降温到62℃，按每克淀粉加入200U的葡萄糖糖化酶，62℃保温糖化9小时，糖化结束后升温至80℃，趁热过滤，得清糖液4725ml，糖浓度25.9％(w/w)；清糖液等分成两份，一份用水稀释到糖浓16％(w/w)，降温至32℃，接入8％(v/v)的扩培酒精酵母恒温培养发酵，另一份糖液浓缩到36.5％(w/w)，浓缩糖液在发酵过程中流加到发酵液中，发酵72小时；发酵结束，成熟发酵液体积为4650ml，酒精浓度为15.8％(v/v)；经蒸馏获得成品酒精840ml(95.2％v/v)，蒸馏废液4100ml，循环回下一批发酵试验。

实施例三：

本发明实施例中淀粉质原料取低脂玉米粉7800kg，加入上批蒸馏废液24m³，按每克淀粉加入16U耐高温α-淀粉酶，搅拌均匀后加热，95℃保温液化50分钟真空闪蒸；快速降温到62℃，按每克淀粉加入220U葡萄糖糖化酶，62℃保温糖化9小时，糖化结束后升温至80℃，趁热过滤，得清糖液23.4m³，糖浓度26.3％(w/w)；清糖液等分成三份，一份用蒸馏废液和水稀释到糖浓16％(w/w)，降温至32℃，接入8％(v/v)的扩培酒精酵母发酵，另两份清糖液浓缩到34％(w/w)，浓缩糖液在发酵过程中流加到发酵液中，发酵60小时；发酵结束，成熟发酵液体积为24.5m³，酒精浓度为15.2％(v/v)；经蒸馏获得成品酒精3865L(95.2％v/v)，蒸馏废液22.7m³，循环回下一批发酵。

本发明通过上述实施工艺过程所得蒸馏废醪液全部回调浆工段调浆，物流主体构成一个闭路循环圈。由于采用清液发酵，和传统酒精生产中双边发酵工艺相比，成熟发酵液酒精浓度高达15％(v/v)，可显著提高生产设备利用率，降低生产能耗；由于蒸馏废醪全部循环套用，消除了传统酒精生产中高浓度废醪排放对环境造成的严重污染，又可得到菌体、蛋白质滤渣副产物。

Claims

1、一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺，其特征是采用淀粉质原料粉碎后和蒸馏废醪液混合调浆；然后加热液化、糖化，液化温度为：75～105℃，液化时间为：30～90分钟，糖化温度降为：58～66℃，糖化时间为：6～20小时；糖化结束后进行固液分离，获得清糖液；直接进行接种酵母发酵或将清糖液浓缩流加到发酵液中获得酒精发酵液，发酵温度为：26～38℃，发酵周期为：48～80小时；酒精发酵液经蒸馏获得成品酒精和蒸馏废醪液，蒸馏废醪液回调浆工段调浆，实现循环利用。

2、根据权利要求1所述的一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺，其特征在于所述的液化时每克淀粉添加8～18U的液化酶。

3、根据权利要求1所述的一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺，其特征在于所述的糖化时每克淀粉添加150～300U的糖化酶。

4、根据权利要求1所述的一种清液发酵生产高浓度酒精的闭路循环工艺，其特征在于所述的酵母接种量为：5～10％v/v。