專利名稱：一種乙醇的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乙醇的制備方法。
背景技術(shù)：
酒精是一種重要的基礎(chǔ)工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、日化、油墨涂料、化工中間體等等領(lǐng)域，還可作為酒基、浸出劑、洗滌劑、溶劑、表面活性劑等等。工業(yè)酒精的主要來源是石油經(jīng)過在催化劑和高溫條件下裂化長鏈有機(jī)化合物而得到的，近期國際原油價(jià)格大幅飚升，能源問題與國計(jì)民生息息相關(guān)，替代能源的發(fā)展，正受到越來越多的關(guān)注。由于世界石油資源逐年減少，且不可再生，因此，酒精燃料成為最佳替代能源之一。酒精俗稱燃料乙醇，以小麥、玉米、高粱、薯類或植物纖維等為原料發(fā)酵制備得到， 被稱為綠色能源。將燃料乙醇和汽油按一定比例混配使用，可形成一種新型車用燃料—— 乙醇汽油。乙醇汽油又是環(huán)保燃料，因此，正在被廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)有技術(shù)的由淀粉質(zhì)原料制備燃料乙醇的生產(chǎn)工藝中，一般需要先將淀粉質(zhì)原料粉碎，將粉碎后的產(chǎn)物與水混合得到淀粉漿液，將淀粉漿液與酶混合進(jìn)行酶解，得到的酶解產(chǎn)物(液化液)，并發(fā)酵酶解產(chǎn)物得到乙醇。但是，由現(xiàn)有的酶解產(chǎn)物發(fā)酵制得的乙醇的收率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的乙醇的收率較低的缺陷，提供一種具有較高收率的乙醇的制備方法。本發(fā)明提供了一種乙醇的制備方法，該方法包括將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行酶解，并發(fā)酵得到的酶解產(chǎn)物，其中，將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行酶解的方法包括下述步驟(1)將由淀粉質(zhì)原料得到的淀粉漿液與部分酶混合，得到混合物，將該混合物與蒸汽接觸，接觸的條件使得與蒸汽接觸后的混合物的溫度為75-95°C，并在該溫度下保持 30-90分鐘；(2)將步驟(1)的與蒸汽接觸后的混合物再次與蒸汽接觸，接觸的條件使再次與蒸汽接觸后的混合物的溫度為100-120°C，并在該溫度下保持1-10分鐘；(3)將步驟(2)的再次與蒸汽接觸后的混合物降溫至80-90°C，并與剩余部分的酶混合、酶解。本發(fā)明提供的乙醇的制備方法中的淀粉質(zhì)原料的酶解方法可以更充分的水解淀粉質(zhì)原料中的淀粉、可溶性糊精及低聚糖中的a-l，4葡萄糖苷鍵，使淀粉鏈逐漸變短，減少了大分子量淀粉的存在，同時(shí)使糊化淀粉的粘度迅速下降，還能有效的控制淀粉液化程度， 減少淀粉老化。因此，能夠有效提高了乙醇的收率并降低了糧耗以及發(fā)酵醪液中殘淀粉的量，從而降低了乙醇的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
按照本發(fā)明，所述乙醇的制備方法包括將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行酶解，并發(fā)酵得到的酶解產(chǎn)物，其中，將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行酶解的方法包括下述步驟(1)將由淀粉質(zhì)原料得到的淀粉漿液與部分酶混合，得到混合物，將該混合物與蒸汽接觸，接觸的條件使得與蒸汽接觸后的混合物的溫度為75-95°C，優(yōu)選為80-90°C，并在該溫度下保持30-90分鐘，優(yōu)選為50-80分鐘；(2)將步驟(1)的與蒸汽接觸后的混合物再次與蒸汽接觸，接觸的條件使再次與蒸汽接觸后的混合物的溫度為100-120°c，優(yōu)選為100-110°c，并在該溫度下保持1-10分鐘，優(yōu)選為5-9分鐘；(3)將步驟(2)的再次與蒸汽接觸后的混合物降溫至80-90°C，并與剩余部分的酶混合、酶解。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的方法為將淀粉漿液和淀粉酶混合后升溫至指定溫度后維持一定時(shí)間使其充分酶解(導(dǎo)致升溫時(shí)間過長)。在本發(fā)明的步驟(1)中，在將淀粉漿液與部分酶混合并將得到的混合物與蒸汽經(jīng)過一次接觸后，使混合物的溫度保持在 75-950C，優(yōu)選為80-90°C，可以達(dá)到使淀粉充分糊化而達(dá)到預(yù)液化的目的，同時(shí)在該溫度下與蒸汽的混合還能夠有效降低淀粉漿液的粘度。為了能夠達(dá)到充分液化而達(dá)到最佳的液化效果，優(yōu)選情況下，在步驟(1)的溫度下保持30-90分鐘，更優(yōu)選為50-80分鐘。在步驟 (2)中，將經(jīng)過步驟(1)的充分預(yù)液化的淀粉漿液再次與蒸汽接觸，使接觸后的混合物的溫度保持為90-120°C，優(yōu)選為100-110°C。一方面，在蒸汽與淀粉漿液混合的過程中，蒸汽對淀粉漿液具有剪切、攪拌的作用，另一方面，熱蒸汽能夠進(jìn)一步使在淀粉漿液預(yù)液化時(shí)一些包裹在纖維里(生產(chǎn)原料采用的是淀粉質(zhì)原料，原料中會有纖維存在)的淀粉分子和一些支鏈淀粉瞬間膨脹，然后在步驟(3)中，使淀粉漿液在經(jīng)高溫后，迅速降溫至80-90°C，快速的溫度變化可使淀粉分子的膨脹更加充分，以至于能夠使大顆粒淀粉膨脹破裂為小顆粒淀粉，從而使酶與淀粉顆粒的接觸效果更好，以達(dá)到更佳的酶解(液化)效果。在經(jīng)過第二次與蒸汽接觸后的淀粉漿液的溫度基本恒定在80-90°C，此時(shí)再次補(bǔ)充剩余部分的酶，不僅可以使酶在最適的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮其最佳的酶解性能，而且還可以避免因溫度波動而導(dǎo)致液化效果不穩(wěn)定的現(xiàn)象。為了能夠達(dá)到充分液化而達(dá)到最佳的液化效果，優(yōu)選情況下，在步驟 (2)的溫度下保持1-10分鐘，更優(yōu)選為5-9分鐘。按照本發(fā)明，在步驟⑴和步驟(2)中，與蒸汽接觸的條件的可選擇范圍較寬，只要保證接觸后淀粉漿液與酶的混合物能夠分別達(dá)到其適宜的溫度即可，例如，所述與蒸汽接觸的條件包括接觸的溫度、蒸汽與混合物的用量比例以及接觸時(shí)間等。優(yōu)選情況下，在步驟(1)中，蒸汽的溫度可以為145-200°C，蒸汽與混合物的比例可以為0.05-0. 08 1，接觸的時(shí)間可以為5-10秒；在步驟⑵中，蒸汽的溫度可以為145-200°C，蒸汽與混合物的比例可以為0.05-0. 08 1，接觸的時(shí)間可以為5-10秒。更優(yōu)選情況下，綜合考慮能源和成本， 在步驟(1)中，蒸汽的溫度為150-1701，蒸汽與混合物的比例為0.05-0.07 1，接觸的時(shí)間為5-8秒；在步驟O)中，150-170°C，蒸汽與混合物的比例為0. 05-0. 07 1，接觸的時(shí)間為5-8秒。其中，使淀粉漿液與酶的混合物與蒸汽接觸的方式?jīng)]有特別限定，優(yōu)選情況下，可以在本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的噴射器中進(jìn)行噴射接觸，即，將淀粉漿液與酶的混合物以及蒸汽同時(shí)、快速噴射到噴射器中進(jìn)行瞬間接觸，并將該接觸后的混合物送入另一儲存罐中在一定溫度下進(jìn)行保溫處理。
本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，步驟(1)中的部分酶的用量與步驟(3)中的剩余部分的酶的用量的可調(diào)節(jié)范圍較寬，優(yōu)選情況下，為了在步驟(1)中與蒸汽接觸后的混合物中的酶能夠即起到降低淀粉漿液粘度的作用，又能夠盡量降低酶的失活量，而同時(shí)盡量在經(jīng)過步驟C3)中添加的剩余部分的酶能夠最大效率的發(fā)揮酶解的作用，優(yōu)選情況下，步驟(2)中的部分酶的用量為酶的總重量的20-50重量％，更優(yōu)選為30-40重量％，步驟(4)中的剩余部分酶的用量為酶的總重量的50-80重量％，更優(yōu)選為60-70重量％。按照本發(fā)明，由淀粉質(zhì)原料得到的淀粉漿液的方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種常規(guī)的方法，例如，將淀粉質(zhì)原料粉碎，將粉碎后的產(chǎn)物與水混合得到淀粉漿液。將淀粉質(zhì)原料粉碎的條件和方式?jīng)]有特別的限制，只要能夠使淀粉質(zhì)原料充分破碎即可，優(yōu)選情況下，得到的粉碎后的產(chǎn)物的顆粒直徑為800-2500微米。將粉碎后的產(chǎn)物與水混合得到淀粉漿液的過程中，水的用量沒有特別限定，通常情況下，為了便于后續(xù)步驟的酶解更充分，水與粉碎后的產(chǎn)物的重量比為1.5-3 1。所述淀粉漿液的pH值可以為5-7。按照本發(fā)明，所述淀粉質(zhì)原料可以為本領(lǐng)公知的各種可以用于酶解、發(fā)酵制備乙醇的含有淀粉的原料，例如，可以選自玉米、薯類(如木薯)、小麥和高粱中的一種或幾種。按照本發(fā)明，所述酶解步驟可以為向淀粉漿液中添加產(chǎn)酶微生物和/或酶，在產(chǎn)酶微生物的生長溫度和/或酶有活力的溫度下保溫完成。所述產(chǎn)酶微生物為能夠分泌淀粉酶的產(chǎn)酶微生物。所述酶優(yōu)選為淀粉酶。由于微生物生長會產(chǎn)生副產(chǎn)物，因此優(yōu)選直接加入酶。所述酶的用量越多越好，出于成本考慮，優(yōu)選以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計(jì)，所述淀粉酶的用量為4-50酶活力單位。本發(fā)明所述酶的酶活力單位的定義為在pH值為6. 0、溫度為70°C的條件下，1分鐘將1毫克淀粉轉(zhuǎn)化為還原糖所需的酶量為一個(gè)酶活力單位。所述酶解的pH值可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選為5. 0-7.0，更優(yōu)選pH值為 5. 4-5. 7。淀粉酶是指能夠分解淀粉糖苷鍵的一類酶的總稱，所述淀粉酶一般包括α -淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶。α-淀粉酶又稱淀粉1，4_糊精酶，它能夠任意地、不規(guī)則地切開淀粉鏈內(nèi)部的 α-1,4-糖苷鍵，將淀粉水解為麥芽糖、含有6個(gè)葡萄糖單位的寡糖和帶有支鏈的寡糖。生產(chǎn)此酶的微生物主要有枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。β -淀粉酶又稱淀粉1，4-麥芽糖苷酶，能夠從淀粉分子非還原性末端切開1，4_糖苷鍵，生成麥芽糖。此酶作用于淀粉的產(chǎn)物是麥芽糖與極限糊精。此酶主要由曲霉、根霉和內(nèi)孢霉產(chǎn)生。糖化酶又稱淀粉α-1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非還原性末端，以葡萄糖為單位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷鍵，生成葡萄糖。糖化酶作用于支鏈淀粉后的產(chǎn)物有葡萄糖和帶有α-1，6_糖苷鍵的寡糖；作用于直鏈淀粉后的產(chǎn)物幾乎全部是葡萄糖。此酶產(chǎn)生菌主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、 擬內(nèi)孢霉、紅曲霉。異淀粉酶又稱淀粉α-1，6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝鏈淀粉分子分枝點(diǎn)處的α-1，6-糖苷鍵，將枝鏈淀粉的整個(gè)側(cè)鏈切下變成直鏈淀粉。此酶產(chǎn)生菌主要是嫌氣桿菌、芽孢桿菌及某些假單孢桿菌等細(xì)菌。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用α -淀粉酶和/或異淀粉酶。按照本發(fā)明，在步驟(1)中，將由淀粉質(zhì)原料得到的淀粉漿液與部分酶混合的條件的可選擇范圍較寬，通常情況下，為了更有利于酶發(fā)揮其作用并處于節(jié)約能源的考慮，在步驟(1)中，將淀粉漿液與部分酶的混合是在50-60°C下進(jìn)行，并保持20-30分鐘；在步驟 (3)中，將再次與蒸汽接觸后的混合物降溫后與剩余部分的酶的混合、酶解在80-90°C下， 更優(yōu)選在85-88°C下進(jìn)行，并保持60-100分鐘。上述混合更優(yōu)選在攪拌下進(jìn)行。按照本發(fā)明，在步驟(3)中，將步驟O)的再次與蒸汽接觸后的混合物降溫至 80-90°C的降溫方法可以采用本領(lǐng)域公知的各種方法，優(yōu)選情況下，為了更好地達(dá)到由快速的溫度變化帶來的使淀粉分子的膨脹更加充分，以至于能夠使大顆粒淀粉膨脹破裂為小顆粒淀粉的目的，而使酶與淀粉顆粒的接觸效果更好，以達(dá)到更佳的酶解(液化)效果，優(yōu)選情況下，本發(fā)明采用閃蒸的方式將步驟O)的再次與蒸汽接觸后的混合物降溫至80-90°C， 并可以在連續(xù)生產(chǎn)的過程中將閃蒸后得到的蒸汽返回步驟(1)中，用于與混合物接觸。由于在第二次與蒸汽接觸后達(dá)到的溫度較高，閃蒸后的蒸汽完全可以滿足在步驟O)中與淀粉漿液與酶的混合物接觸后所要達(dá)到的溫度要求，而且，蒸汽的回用還可以大大降低生產(chǎn)成本。此外，閃蒸后得到的冷凝水也可以返回步驟(1)中用于制備淀粉漿液，即，用于與將淀粉質(zhì)原料粉碎后得到的粉碎后的產(chǎn)物混合以制備得到淀粉漿液。其中，閃蒸指高壓的飽和水進(jìn)入比較低壓的容器中后由于壓力的突然降低使這些飽和水變成一部分的容器壓力下的飽和水蒸氣和飽和水。按照本發(fā)明，所述閃蒸的條件的可選擇范圍較寬，只要達(dá)到閃蒸后使之降溫的目的即可，優(yōu)選情況下，所述閃蒸的條件包括閃蒸的真空度為0. 05-0. 09Mpa, 閃蒸的時(shí)間為10-20秒。從真空表所讀得的數(shù)值稱真空度。真空度數(shù)值是表示出系統(tǒng)壓強(qiáng)實(shí)際數(shù)值低于大氣壓強(qiáng)的數(shù)值，即真空度=I大氣壓強(qiáng)-絕對壓強(qiáng)I (大氣壓強(qiáng)與絕對壓強(qiáng)的絕對值)?！罢婵斩取本褪钦婵盏某潭取Ｋ^“真空”，是指在給定的空間內(nèi)，壓強(qiáng)低于 101325帕斯卡(也即一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)約IOlKPa)的氣體狀態(tài)。按照本發(fā)明，所述發(fā)酵酶解產(chǎn)物的步驟可以通過本領(lǐng)域常用的方法完成。其中，能夠發(fā)酵單糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物都可以用于本發(fā)明的發(fā)酵過程，由于釀酒酵母是釀酒工業(yè)上普遍應(yīng)用的耐酒精、副產(chǎn)物少、乙醇產(chǎn)率高的發(fā)酵己糖的微生物，因此優(yōu)選所述發(fā)酵所使用的酵母為釀酒酵母。以每克酶解產(chǎn)物計(jì)，所述發(fā)酵所使用的酵母的接種量可以為IO3-IO8菌落形成單位，更優(yōu)選為IO4-IO6菌落形成單位。所述菌落形成單位的定義為將稀釋后的一定量的菌液通過澆注或涂布的方法，讓其內(nèi)的微生物單細(xì)胞一一分散在培養(yǎng)基平板上，待培養(yǎng)后，每一活細(xì)胞就形成一個(gè)菌落。即每毫升菌液中含有的單細(xì)胞的數(shù)目。本發(fā)明發(fā)酵所使用的酵母可以為商購酵母固體制劑(比如干酵母粉)或酵母菌種，比如拉斯2號(Rasse II)酵母，又名德國二號酵母、拉斯12號(Rasse XII)酵母，又名德國12號酵母、K字酵母、南陽五號酵母(1300)和南陽混合酵母(1308)。所述酵母的菌落形成單位可以通過本領(lǐng)域公知的方法測定，比如亞甲基藍(lán)染色活菌計(jì)數(shù)法。亞甲基藍(lán)染色活菌計(jì)數(shù)法的具體方法如下將1克干酵母粉溶于10毫升無菌水中，或?qū)?毫升菌種活化液用無菌水稀釋至10 毫升，加入0. 5毫升0. 1重量％亞甲基藍(lán)，在35°C下保溫30分鐘。在10倍光學(xué)顯微鏡下，用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)保溫后的溶液中活菌的數(shù)目(死菌染色，活菌不染色)，可得1克干酵母或1毫升菌種活化液中活菌的數(shù)目，即菌落形成單位數(shù)。所述酵母可以采用常規(guī)的方法接種，例如向酶解產(chǎn)物中加入5-15體積％的種子液。所述種子液可以為干酵母的水溶液或培養(yǎng)基溶液，也可以為干酵母或商購菌種的活化種子液。所述發(fā)酵的溫度可以為任何適于酵母生長的溫度，優(yōu)選為30-36°C，更優(yōu)選為 30-33°C。pH值為4-6，優(yōu)選為4-4. 5。所述發(fā)酵的時(shí)間可以為從接種開始至酵母生長的衰亡期出現(xiàn)(即發(fā)酵時(shí)間為遲滯期、對數(shù)期加上穩(wěn)定期)的時(shí)間，優(yōu)選發(fā)酵的時(shí)間為50-75小時(shí)，更優(yōu)選60-70小時(shí)。發(fā)酵產(chǎn)物乙醇可以用常規(guī)的方法，根據(jù)不同工業(yè)產(chǎn)品的要求(比如燃料酒精要求乙醇的純度達(dá)99%以上)分離并精制，比如蒸餾、濃縮、除水。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用玉米原料制備乙醇的方法。(1)玉米原料的粉碎將100重量份玉米(水分含量為14重量％ )進(jìn)行粉碎，得到平均粒子直徑為1500 微米的粉碎產(chǎn)物，將粉碎后的產(chǎn)物與220重量份水混合得到淀粉漿液。按照GBT 15038-2006的總糖直接滴定法測定混合漿液中的總糖含量，其中，總糖的重量是粉碎后的產(chǎn)物中的淀粉重量的1. 11倍，因此，可以通過采用國標(biāo)方法測定的總糖的含量，按照公式淀粉含量=總糖/1. 11，計(jì)算出粉碎后的產(chǎn)物中淀粉的含量為63重量份 /100重量份玉米。(2)酶解在50°C下，將步驟(1)得到的淀粉漿液與酶的總重量的20重量％的酶混合，得到混合物，將該混合物與160°C的蒸汽在噴射器中進(jìn)行噴射接觸(蒸汽與混合物的重量比為 0. 05 1)，接觸的時(shí)間為5秒，使得與蒸汽接觸后的混合物的溫度為80°C，調(diào)節(jié)PH值至5， 并在該溫度下保持50分鐘；將上述與蒸汽接觸后的混合物再次與160°C蒸汽在噴射器中進(jìn)行噴射接觸(蒸汽與混合物的重量比為0.05 1)，接觸的時(shí)間為8秒，使再次與蒸汽接觸后的混合物的溫度為100°C，并在該溫度下保持5分鐘；將步驟上述再次與蒸汽接觸后的混合物進(jìn)行閃蒸(真空度為0. OSMpa,時(shí)間為10 秒)至80°C，并與酶的總重量的80重量％的酶混合，調(diào)節(jié)pH值至5，并在該溫度下保持 80分鐘；并將閃蒸后得到的蒸汽返回上述第一次與蒸汽接觸的步驟中，將冷凝水返回步驟 (1)中繼續(xù)用于與玉米的粉碎產(chǎn)物混合；按照以每克粉碎產(chǎn)物的干重計(jì)，加入20酶活力單位的α-淀粉酶(諾維信公司購得)，可以計(jì)算出加入的酶的總用量，再根據(jù)上述二次加酶的比例進(jìn)行分配。(3)發(fā)酵使酶解產(chǎn)物的溫度降至33°C，以每克酶解產(chǎn)物的重量計(jì)，接種IO5菌落形成單位的酒精酵母(安琪超級釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)，所得混合物在33°C下于發(fā)酵罐中攪拌培養(yǎng)65小時(shí)，待發(fā)酵結(jié)束，采用酒度計(jì)測得發(fā)酵產(chǎn)物的酒度為14. 19% (ν/ ν)，在100°C蒸餾所得發(fā)酵產(chǎn)物，所得蒸餾餾分在78. 3°C下二次蒸餾可得乙醇33. 9克(每100克玉米原料)。按照下式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表1。按照GBT 15038-2006的總糖直接滴定法測定發(fā)酵產(chǎn)物(發(fā)酵醪液)中的總糖含量，其中，發(fā)酵產(chǎn)物中總糖的重量是該發(fā)酵產(chǎn)物中的殘淀粉重量的1.11倍，因此，可以通過采用國標(biāo)方法測定的總糖的百分含量，按照公式淀粉含量=總糖/1.11，計(jì)算出發(fā)酵產(chǎn)物中殘淀粉的百分含量。計(jì)算結(jié)果見表1。乙醇產(chǎn)率=100% X乙醇重量/玉米原料中所含淀粉的重量對比例1本對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的采用玉米原料制備乙醇的方法。按照實(shí)施例1的方法對玉米原料進(jìn)行粉碎，不同的是，所述酶解的方法為將步驟 (1)得到的淀粉漿液加熱至68°c，調(diào)節(jié)PH值至5，以每克粉碎產(chǎn)物的干重計(jì)，加入20酶活力單位的α -淀粉酶(諾維信公司購得)，并在90°C下保溫酶解120分鐘后得到酶解產(chǎn)物。按照實(shí)施例1的方法計(jì)算出酶解產(chǎn)物中殘淀粉的含量和殘淀粉含量占酶解產(chǎn)物的百分含量。結(jié)果如表1所示。按照與實(shí)施例1相同的條件將上述酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，用酒度計(jì)測得酒度為 12. 86% (ν/ν)得到乙醇30. 9克(每100克玉米原料)，并按照實(shí)施例1所述的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表1。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用玉米原料制備乙醇的方法。(1)玉米原料的粉碎將100重量份與實(shí)施例1相同的玉米原料進(jìn)行粉碎，得到平均粒子直徑為1800微米的粉碎產(chǎn)物，將粉碎后的產(chǎn)物與210重量份水混合得到淀粉漿液。(2)酶解在60°C下，將步驟(1)得到的淀粉漿液與酶的總重量的35重量％的酶混合，得到混合物，將該混合物與150°C的蒸汽在噴射器中進(jìn)行噴射接觸(蒸汽與混合物的比例為 0. 08 1)，接觸的時(shí)間為6秒，使得與蒸汽接觸后的混合物的溫度為90°C，調(diào)節(jié)PH值至5， 并在該溫度下保持80分鐘；將上述與蒸汽接觸后的混合物再次與170°C蒸汽在噴射器中進(jìn)行噴射接觸(蒸汽與混合物的比例為0.08 1)，接觸的時(shí)間為8秒，使再次與蒸汽接觸后的混合物的溫度為 110°C，并在該溫度下保持9分鐘；將步驟上述再次與蒸汽接觸后的混合物進(jìn)行閃蒸(真空度為0. 05Mpa,時(shí)間為16 秒)至90°C，并與酶的總重量的65重量％的酶混合，調(diào)節(jié)pH值至5，并在該溫度下保持 100分鐘；并將閃蒸后得到的蒸汽返回上述第一次與蒸汽接觸的步驟中，將冷凝水返回步驟(1)中繼續(xù)用于與玉米的粉碎產(chǎn)物混合；按照以每克粉碎產(chǎn)物的干重計(jì)，加入30酶活力單位的α-淀粉酶(諾維信公司購得)，可以計(jì)算出加入的酶的總用量，再根據(jù)上述二次加酶的比例進(jìn)行分配。(3)發(fā)酵使酶解產(chǎn)物的溫度降至35°C，以每克酶解產(chǎn)物的重量計(jì)，接種106菌落形成單位的酒精酵母(安琪超級釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)，所得混合物在35°C下于發(fā)酵罐中攪拌培養(yǎng)68小時(shí)，待發(fā)酵結(jié)束，采用酒度計(jì)測得發(fā)酵產(chǎn)物的酒度為15. 02% (ν/ν)，在100°C蒸餾所得發(fā)酵產(chǎn)物，所得蒸餾餾分在78. 3°C下二次蒸餾可得乙醇34. 8克(每 100克玉米原料)。按照下式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表1。乙醇產(chǎn)率=100% X乙醇重量/玉米原料中所含淀粉的重量。按照GBT 15038-2006的總糖直接滴定法測定發(fā)酵產(chǎn)物(發(fā)酵醪液)中的總糖含量，其中，發(fā)酵產(chǎn)物中總糖的重量是該發(fā)酵產(chǎn)物中的殘淀粉重量的1.11倍，因此，可以通過采用國標(biāo)方法測定的總糖的百分含量，按照公式淀粉含量=總糖/1.11，計(jì)算出發(fā)酵產(chǎn)物中殘淀粉的百分含量。計(jì)算結(jié)果見表1。實(shí)施例3本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用玉米原料制備乙醇的方法。(1)玉米原料的粉碎將100重量份與實(shí)施例1相同的玉米原料進(jìn)行粉碎，得到平均粒子直徑為1300微米的粉碎產(chǎn)物，將粉碎后的產(chǎn)物與230重量份水混合得到淀粉漿液。(2)酶解在55°C下，將步驟(1)得到的淀粉漿液與酶的總重量的50重量％的酶混合，得到混合物，將該混合物與170°C的蒸汽在噴射器中進(jìn)行噴射接觸(蒸汽與混合物的比例為 0. 06 1)，接觸的時(shí)間為5秒，使得與蒸汽接觸后的混合物的溫度為85°C，調(diào)節(jié)PH值至5， 并在該溫度下保持70分鐘；將上述與蒸汽接觸后的混合物再次與170°C蒸汽在噴射器中進(jìn)行噴射接觸(蒸汽與混合物的比例為0.06 1)，接觸的時(shí)間為5秒，使再次與蒸汽接觸后的混合物的溫度為 105°C，并在該溫度下保持7分鐘；將步驟上述再次與蒸汽接觸后的混合物進(jìn)行閃蒸(真空度為0. 06Mpa,時(shí)間為12 秒)至86°C，并與酶的總重量的50重量％的酶混合，調(diào)節(jié)pH值至5，并在該溫度下保持 90分鐘；并將閃蒸后得到的蒸汽返回上述第一次與蒸汽接觸的步驟中，將冷凝水返回步驟 (1)中繼續(xù)用于與玉米的粉碎產(chǎn)物混合；按照以每克粉碎產(chǎn)物的干重計(jì)，加入30酶活力單位的α-淀粉酶(諾維信公司購得)，可以計(jì)算出加入的酶的總用量，再根據(jù)上述二次加酶的比例進(jìn)行分配。( 發(fā)酵使酶解產(chǎn)物的溫度降至34°C，以每克酶解產(chǎn)物的重量計(jì)，接種IO5菌落形成單位的酒精酵母(安琪超級釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)，所得混合物在34°C下于發(fā)酵罐中攪拌培養(yǎng)66小時(shí)，待發(fā)酵結(jié)束，采用酒度計(jì)測得發(fā)酵產(chǎn)物的酒度為13. 94% (ν/ ν)，在100°C蒸餾所得發(fā)酵產(chǎn)物，所得蒸餾餾分在78. 3°C下二次蒸餾可得乙醇33. 1克(每 100克玉米原料)。按照下式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表1。乙醇產(chǎn)率=100% X乙醇重量/玉米原料中所含淀粉的重量。按照GBT 15038-2006的總糖直接滴定法測定發(fā)酵產(chǎn)物(發(fā)酵醪液)中的總糖含量，其中，發(fā)酵產(chǎn)物中總糖的重量是該發(fā)酵產(chǎn)物中的殘淀粉重量的1.11倍，因此，可以通過采用國標(biāo)方法測定的總糖的百分含量，按照公式淀粉含量=總糖/1.11，計(jì)算出發(fā)酵產(chǎn)物中殘淀粉的百分含量。計(jì)算結(jié)果見表1。實(shí)施例4本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用玉米原料制備乙醇的方法。按照實(shí)施例1的方法對玉米原料進(jìn)行粉碎，不同的是，在酶解過程中，在50°C下，將步驟(1)得到的淀粉漿液與酶的總重量的10重量％的酶混合，得到混合物，并與蒸汽進(jìn)行兩次接觸，閃蒸后，再與酶的總重量的90重量％的酶混合。其它條件同實(shí)施例1。按照與實(shí)施例1相同的條件將上述酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，待發(fā)酵結(jié)束，采用酒度計(jì)測得發(fā)酵產(chǎn)物的酒度為12.97% (ν/ν)，得到乙醇32. 3克(每100克玉米原料)，并按照實(shí)施例1所述的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表1。按照與實(shí)施例1的方法計(jì)算出發(fā)酵產(chǎn)物中殘淀粉的百分含量。結(jié)果如表1所示。實(shí)施例5本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用玉米原料制備乙醇的方法。按照實(shí)施例1的方法對玉米原料進(jìn)行粉碎，不同的是，在酶解過程中，在50°C下， 將步驟(1)得到的淀粉漿液與酶的總重量的60重量％的酶混合，得到混合物，并與蒸汽進(jìn)行兩次接觸，閃蒸后，再與酶的總重量的40重量％的酶混合。其它條件同實(shí)施例1。按照與實(shí)施例1相同的條件將上述酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，待發(fā)酵結(jié)束，采用酒度計(jì)測得發(fā)酵產(chǎn)物的酒度為13.11% (ν/ν)，得到乙醇32. 7克(每100克玉米原料)，并按照實(shí)施例1所述的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表1。按照與實(shí)施例1的方法計(jì)算出發(fā)酵產(chǎn)物中殘淀粉的百分含量。結(jié)果如表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種乙醇的制備方法，該方法包括將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行酶解，并發(fā)酵得到的酶解產(chǎn)物， 其特征在于，將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行酶解的方法包括下述步驟(1)將由淀粉質(zhì)原料得到的淀粉漿液與部分酶混合，得到混合物，將該混合物與蒸汽接觸，接觸的條件使得與蒸汽接觸后的混合物的溫度為75-95°C，并在該溫度下保持30-90分鐘；(2)將步驟(1)的與蒸汽接觸后的混合物再次與蒸汽接觸，接觸的條件使再次與蒸汽接觸后的混合物的溫度為100-120°C，并在該溫度下保持1-10分鐘；(3)將步驟O)的再次與蒸汽接觸后的混合物降溫至80-90°C，并與剩余部分的酶混合、酶解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(1)中，接觸的條件使得與蒸汽接觸后的混合物的溫度為80-90°C，并在該溫度下保持50-80分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟O)中，接觸的條件使再次與蒸汽接觸后的混合物的溫度為100-110°C，并在該溫度下保持5-9分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在步驟(1)中，接觸的條件包括蒸汽的溫度為145-200°C，蒸汽與混合物的重量比為0. 05-0. 08 1，與蒸汽接觸的時(shí)間為5_10秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中，在步驟O)中，接觸的條件包括蒸汽的溫度為145-200°C，蒸汽與混合物的重量比為0. 05-0. 08 1，與蒸汽接觸的時(shí)間為5_10秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(1)中的部分酶的用量為酶的總重量的 20-50重量％，步驟(3)中的剩余部分酶的用量為酶的總重量的50-80重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(3)中，采用閃蒸的方式將步驟O)的再次與蒸汽接觸后的混合物降溫至80-90°C，并將閃蒸后得到的蒸汽返回步驟(1)中用于與混合物接觸，將閃蒸后得到的冷凝水返回步驟(1)中用于制備淀粉漿液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，由淀粉質(zhì)原料得到的淀粉漿液的方法包括將淀粉質(zhì)原料粉碎，將粉碎后的產(chǎn)物與水混合得到淀粉漿液，水與粉碎后的產(chǎn)物的重量比為 1.5-3 1 ；粉碎后的產(chǎn)物的顆粒直徑為800-2500微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述酶解使用的酶為淀粉酶，以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計(jì)，所述淀粉酶的總用量為4-50酶活力單位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述淀粉質(zhì)原料選自玉米、薯類、小麥和高粱中的一種或幾種。
全文摘要
乙醇的制備方法，該方法包括將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行酶解，并發(fā)酵得到的酶解產(chǎn)物，其中，將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行酶解的方法包括下述步驟(1)將由淀粉質(zhì)原料得到的淀粉漿液與部分酶混合，得到混合物，將該混合物與蒸汽接觸，接觸的條件使得與蒸汽接觸后的混合物的溫度為75-95℃，并在該溫度下保持30-90分鐘；(2)將步驟(1)的與蒸汽接觸后的混合物再次與蒸汽接觸，接觸的條件使再次與蒸汽接觸后的混合物的溫度為100-120℃，并在該溫度下保持1-10分鐘；(3)將步驟(2)的再次與蒸汽接觸后的混合物降溫至80-90℃，并與剩余部分的酶混合、酶解。本發(fā)明的方法能夠有效提高乙醇的收率并降低了糧耗以及發(fā)酵醪液中殘淀粉的量，從而降低了乙醇的生產(chǎn)成本。
文檔編號C12P7/06GK102373239SQ20101025547
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者何明霞, 周友超, 周永生, 崔志強(qiáng), 楊冬 申請人:中糧生物化學(xué)(安徽)股份有限公司