一種玉米低溫預處理方式生產(chǎn)燃料乙醇的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種玉米低溫預處理方式生產(chǎn)燃料乙醇的新方法。其步驟：玉米粉碎后粒度達100%過40目篩，與水和清液配制成33質(zhì)量%干物濃度的粉漿，酸性蛋白酶15-20酶活力單位/g干基和液化酶30-40酶活力單位/g干基，抑菌劑3ppm，調(diào)至pH4.5，在60-65℃下攪拌0.5-1h，制成預處理醪液，將預處理醪液迅速降溫至30-35℃，加入0.2質(zhì)量%酵母，復合糖化酶400-500酶活力單位/g干基，營養(yǎng)鹽，發(fā)酵75-85h。本發(fā)明較傳統(tǒng)高溫蒸煮工藝節(jié)約35%左右的蒸汽用量，成熟醪乙醇含量高，淀粉出酒率高。
【專利說明】—種玉米低溫預處理方式生產(chǎn)燃料乙醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玉米低溫預處理方式生產(chǎn)燃料乙醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著世界性的能源危機日益嚴重，人們在設(shè)法尋找新的能源代替石油，而乙醇是最佳選擇之一。乙醇是一種具有較高辛烷值的含氧化合物，向汽油中添加5%~?Ο%無水乙醇，其辛烷值可提高2~3，發(fā)動機不需任何改動，不會減少發(fā)動機動力，而且還有助于汽油的充分燃燒，降低汽車尾氣中一氧化碳、碳氫化合物及硫的排放，有利于環(huán)境保護。
[0003]乙醇是以淀粉質(zhì)為原料發(fā)酵制得的可再生能源，已經(jīng)在能源領(lǐng)域脫穎而出，并越來越顯示出廣闊和深遠的發(fā)展前景。與此同時，隨著乙醇市場的供求矛盾以及市場競爭的日益激烈，人們也認識到減少乙醇工業(yè)生產(chǎn)能耗及環(huán)境污染的問題，是乙醇生產(chǎn)企業(yè)生存和發(fā)展的重點工作。
[0004]傳統(tǒng)的乙醇生產(chǎn)工藝的能耗很高，尤其是其高壓蒸煮工段的能耗、氣耗占整個生產(chǎn)工序能量投入的35%左右，并且由此而產(chǎn)生的生產(chǎn)冷卻用水量猛增也使乙醇的生產(chǎn)成本增加，并且工序復雜，生產(chǎn)線操作人員勞動強度大。因此，如果以低溫預處理方式生產(chǎn)燃料乙醇可行的話，具有很高的推廣和應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]較傳統(tǒng)高溫蒸煮工藝而言，本發(fā)明采用玉米低溫處理方式生產(chǎn)乙醇工藝，取消了蒸煮工段和冷卻糖化工段，并且預處理一部分拌料液為清液(所述清液為廢醪經(jīng)離心后的液相，溫度80-85°C，干物質(zhì)質(zhì)量濃度3-6% ;所述廢醪為發(fā)酵成熟醪經(jīng)蒸餾后排出的廢液)，從而大幅度降低蒸汽和水的消耗`及減少設(shè)備的使用，進一步簡化工藝，使勞動強度大幅下降，降低生產(chǎn)成本，并且應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案，發(fā)酵后成熟醪乙醇含量高，淀粉出酒率高。
[0006]本發(fā)明提供一種玉米低溫預處理方式生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007]步驟一:將玉米原料粉碎成粉，玉米粉碎后的粒度為100%過40目篩；
[0008]步驟二:將粉碎后的玉米粉用水配制成粉漿；
[0009]步驟三:將上述粉漿加入酸性蛋白酶，淀粉酶，抑菌劑，調(diào)至pH4.5，將所述粉漿低溫攪拌，制成預處理醪液；
[0010]步驟四:將上述預處理醪液迅速降溫，加入復合糖化酶，酵母，營養(yǎng)鹽，進行發(fā)酵。
[0011]優(yōu)選地，步驟二中，將粉碎后的玉米粉用水和清液配制成粉漿，所述清液為廢醪經(jīng)離心后的液相，所述清液的溫度為80_85°c，所述清液中干物質(zhì)質(zhì)量濃度為3-6%。
[0012]優(yōu)選地，步驟三中，酸性蛋白酶的加入量為15-20酶活力單位/g干玉米粉。
[0013]優(yōu)選地，步驟三中，淀粉酶的加入量為30-40酶活力單位/g干玉米粉。
[0014]優(yōu)選地,步驟三中,所述抑菌劑為青霉素,加入量為3ppm。
[0015]優(yōu)選地，步驟三中，低溫攪拌溫度為60_65°C，時間為0.5-lh ;步驟四中，將預處理醪液迅速降溫至30-35 °C。
[0016]優(yōu)選地，步驟四中，酵母的加入量為預處理醪液加入復合糖化酶，酵母，營養(yǎng)鹽后所得總體系的0.2質(zhì)量％。
[0017]優(yōu)選地，步驟四中，復合糖化酶的加入量為400-500酶活力單位/g干玉米粉。
[0018]優(yōu)選地，步驟四中，發(fā)酵時間為75_85h。
[0019]優(yōu)選地，本發(fā)明方法包括以下步驟:
[0020]步驟一:將玉米原料粉碎成粉，玉米粉碎后的粒度為100%過40目篩；
[0021]步驟二:接著與水和清液配制成33質(zhì)量％干物濃度的粉漿；
[0022]步驟三:將上述粉漿中加入酸性蛋白酶15-20酶活力單位/g干玉米粉和淀粉酶30-40酶活力單位/g干玉米粉，抑菌劑3ppm,接著調(diào)節(jié)至ρΗ4.5,在60-65°C下攪拌0.5-lh,制成預處理醪液；
[0023]步驟四:將上述預處理醪液迅速降溫至30_35°C，加入占該體系0.2質(zhì)量％酵母，復合糖化酶400-500單位/g干玉米粉,加入占該體系2ppm的硫酸鎂，2ppm的硫酸鋅，300ppm的尿素，20ppm的磷酸二氫銨,發(fā)酵75_85h,其中，該體系是預處理醪液加入酵母、復合糖化酶、硫酸鎂、硫酸鋅、尿素、和磷酸二氫銨后所得總體系。
[0024]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，進行33質(zhì)量％干物的全玉米粉低溫預處理，使用酸性蛋白酶和淀粉酶進行預處理，并采用SSF方法(邊糖化邊發(fā)酵法)發(fā)酵75-85小時后，HPLC檢測成熟醪乙醇含量可達到18.7`% (體積比)，乙醇/甘油值為17.7 (預處理pH4.1)，淀粉出酒率為56.98% (質(zhì)量比)，大大提高了原料利用率，并且有效減少發(fā)酵過程中副產(chǎn)物的含量以及實現(xiàn)生產(chǎn)上的節(jié)能減排，達到國內(nèi)玉米發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的領(lǐng)先水平，具有很高的推廣和應(yīng)用價值。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0026]本發(fā)明采用的預處理方式溫度低，時間短，干物濃度高，并且成熟醪乙醇濃度高，精餾工段蒸汽用量也有所降低，大大降低水、電、氣的用量；
[0027]在預處理過程中使用清液回配，使拌料受熱更均勻，不會造成局部過熱，并且能不用蒸汽為預處理過程提供熱源；并且預處理一部分拌料液為清液，從而大幅度降低蒸汽和水的消耗及減少設(shè)備的使用，進一步簡化工藝，使勞動強度大幅下降，降低生產(chǎn)成本；
[0028]在低溫預處理過程中加入酸性蛋白酶，在其水解作用下生成大量的氨基酸，提供豐富的氮源，促進酵母菌的生長于繁殖，增加發(fā)酵時酵母菌的濃度，提高發(fā)酵速率，從而縮短發(fā)酵周期和提高發(fā)酵設(shè)備的生產(chǎn)能力；另一方面，酸性蛋白酶可以降低液化醪的粘度，進而降低能耗和設(shè)備損耗；同時，由于蛋白質(zhì)的分解，蒸餾時產(chǎn)生的泡沫減少，使蒸餾變得容易操作；此外，添加酸性蛋白酶可以破壞原料顆粒間質(zhì)細胞壁的結(jié)構(gòu)，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用的碳源增加，從而提高原料的出酒率；
[0029]發(fā)酵工段采用復合糖化酶和SSF (邊糖化邊發(fā)酵)工藝，使勞動強度大幅下降，降低生產(chǎn)成本，并且采用SSF工藝，使發(fā)酵醪中還原糖始終處于低水平，不利于雜菌繁殖；
[0030]在本發(fā)明技術(shù)方案中，在發(fā)酵工段一次性添加酵母和復合糖化酶，不用反復流加，降低工藝操作復雜程度，從而增加生產(chǎn)效率；
[0031]總之，應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案可以從整體上，降低發(fā)酵玉米生產(chǎn)燃料乙醇的能耗、增加生產(chǎn)效率、降低成本、提高淀粉利用率、提高淀粉出酒率等。[0032]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0033]以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0034]本發(fā)明中，ppm是以質(zhì)量為基準。
[0035]本發(fā)明中，營養(yǎng)鹽是本領(lǐng)域常用的營養(yǎng)鹽，例如含有硫酸鎂、硫酸鋅、尿素和磷酸
二氫銨。
[0036]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所使用的酸性蛋白酶、淀粉酶、復合糖化酶、抑菌劑、青霉素等均為本【技術(shù)領(lǐng)域】常用的酶、試劑和酵母，還可以更具體地選擇應(yīng)用，選購自杰能科、諾維信等公司的酸性蛋白酶、淀粉酶、復合糖化酶，所述酵母可以選用安琪超級釀酒高活性干酵母。
[0037]下述實施例中的酸性蛋白酶、淀粉酶、復合糖化酶購自諾維信公司。
[0038]實施例1:將玉米原料粉碎成粉，玉米粉碎后的粒度為100%過40目篩；與水和清液配制成33質(zhì)量％干物濃度的粉漿；接著加入青霉素3ppm，酸性蛋白酶17酶活力單位/g干玉米粉，淀粉酶34酶活力單位/g干玉米粉，調(diào)節(jié)pH至4.5后,在63°C下,攪拌45min,制成預處理醪液；然 后將其迅速降溫至32.5°C，相對于總體系，加入硫酸鎂2ppm，硫酸鋅2ppm,尿素300ppm,磷酸二氫銨20ppm,酵母0.2% (占總體系的質(zhì)量比)，復合糖化酶450酶活力單位/g干玉米粉，發(fā)酵78h。發(fā)酵后用HPLC檢測成熟醪酒份可達18.7%，淀粉出酒率可達 56.98%ο
[0039]實施例2:將玉米原料粉碎成粉，玉米粉碎后的粒度為100%過40目篩；與水和清液配制成33質(zhì)量％干物濃度的粉漿；接著加入青霉素3ppm，酸性蛋白酶15酶活力單位/g干玉米粉，淀粉酶30酶活力單位/g干玉米粉，調(diào)節(jié)pH至4.5后，在60°C下，攪拌30min，制成預處理醪液；然后將其迅速降溫至30°C，相對于總體系，加入硫酸鎂2ppm，硫酸鋅2ppm，尿素300ppm，磷酸二氫銨20ppm，酵母0.2% (占總體系的質(zhì)量比)，復合糖化酶400酶活力單位/g干玉米粉，發(fā)酵75h。發(fā)酵后用HPLC檢測成熟醪酒份可達18.6%，淀粉出酒率可達
56.95%。
[0040]實施例3:將玉米原料粉碎成粉，玉米粉碎后的粒度為100%過40目篩；與水和清液配制成33質(zhì)量％干物濃度的粉漿，接著加入青霉素3ppm，酸性蛋白酶20酶活力單位/g干玉米粉，淀粉酶40酶活力單位/g干玉米粉，調(diào)節(jié)pH至4.5后，在65°C下，攪拌60min，制成預處理醪液；然后將其迅速降溫至35°C，相對于總體系，加入硫酸鎂2ppm，硫酸鋅2ppm，尿素300ppm，磷酸二氫銨20ppm，酵母0.2% (占總體系的質(zhì)量比)，復合糖化酶500酶活力單位/g干玉米粉，發(fā)酵85h。發(fā)酵后用HPLC檢測成熟醪酒份可達18.6%，淀粉出酒率可達
56.95%。
[0041]上述實施例為本發(fā)明較好的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不接受上訴實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下的所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種玉米低溫預處理方式生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將玉米原料粉碎成粉，玉米粉碎后的粒度為100%過40目篩； 步驟二:將粉碎后的玉米粉用水配制成粉漿； 步驟三:將上述粉漿加入酸性蛋白酶，淀粉酶，抑菌劑，調(diào)至pH4.5，將所述粉漿低溫攪拌，制成預處理醪液； 步驟四:將上述預處理醪液迅速降溫，加入復合糖化酶，酵母，營養(yǎng)鹽，進行發(fā)酵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中，步驟二中，將粉碎后的玉米粉用水和清液配制成粉漿，所述清液為廢醪經(jīng)離心后的液相，所述清液的溫度為80-85°C，所述清液中干物質(zhì)質(zhì)量濃度為3-6%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其中，步驟三中，酸性蛋白酶的加入量為15-20酶活力單位/g干玉米粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其中，步驟三中，淀粉酶的加入量為30-40酶活力單位/g干玉米粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其中，步驟三中，所述抑菌劑為青霉素，加入量為3ppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其中，步驟三中，低溫攪拌溫度為60-65°C，時間為0.5-lh ;步驟四中，將預處理醪液迅速降溫至30-35°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其中，步驟四中，酵母的加入量為預處理醪液加入復合糖化酶，酵母，營養(yǎng)鹽后所得總 體系的0.2質(zhì)量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其中，步驟四中，復合糖化酶的加入量為400-500酶活力單位/g干玉米粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其中，步驟四中，發(fā)酵時間為75-85h。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-9中任意一項所述的方法，其中，包括以下步驟: 步驟一:將玉米原料粉碎成粉，玉米粉碎后的粒度為100%過40目篩； 步驟二:接著與水和清液配制成33質(zhì)量％干物濃度的粉漿； 步驟三:將上述粉漿中加入酸性蛋白酶15-20酶活力單位/g干玉米粉和淀粉酶30-40酶活力單位/g干玉米粉，抑菌劑3ppm,接著調(diào)節(jié)至ρΗ4.5,在60-65°C下攪拌0.5-lh,制成預處理醪液； 步驟四:將上述預處理醪液迅速降溫至30-35°C，加入占該體系0.2質(zhì)量％酵母，復合糖化酶400-500單位/g干玉米粉，加入占該體系2ppm的硫酸鎂,2ppm的硫酸鋅,300ppm的尿素，20ppm的磷酸二氫銨，發(fā)酵75-85h，其中，該體系是預處理醪液加入酵母、復合糖化酶、硫酸鎂、硫酸鋅、尿素、和磷酸二氫銨后所得總體系。
【文檔編號】C12P7/06GK103773811SQ201210397971
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】劉文信, 劉勁松, 劉輝, 郭福陽, 從志會, 宮殿良, 金明亮, 王宇 申請人:中糧集團有限公司, 中糧生化能源（肇東）有限公司, 中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司