一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法
2023-10-16 23:20:09 2
一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法，包括以下步驟：（1）拌漿：取乾淨鮮木薯粉碎，攪拌加水，然後加入果膠酶、酸性蛋白酶和液化酶水浴，先將溫度控制在40℃，保持90~120min，製得木薯漿料；（2）液化：將所述木薯漿料升溫至85~95℃，保持90~120min；（3）糖化：液化後的木薯漿料冷卻至60℃，加入糖化酶和纖維素酶保持1h，製得糖化醪；（4）發酵：將所述糖化醪降溫至32~35℃，加入尿素、硫酸銨和酒母，搖勻，放入32℃培養箱中，發酵60~80h，即完成酒精發酵醪。本發明解決了現有利用木薯發酵酒精時木薯中的纖維素以及被纖維素、木質素和少量的蛋白質以及外層的果膠所纏繞包裹著的澱粉不能被酵母利用和酶製劑添加不規範的問題，使木薯的利用率與出酒率均有大幅度提升。
【專利說明】一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於釀酒【技術領域】，涉及一種提高木薯中澱粉出率和還原糖含量的方法，尤其是一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法。
技術背景
[0002]木薯是非糧食農產品，且對土質的要求低，耐旱、耐瘠薄，符合「不爭糧，不爭(食)油，不爭糖，充分利用邊際性土地(指基本不適合種植糧、棉、油等作物的土地)」的國家糧食發展戰略，同時用於發展燃料乙醇也很符合當前國家生物質能源發展戰略，有利於保障國家糧食安全和能源安全。木薯號稱「澱粉之王」，木薯幹澱粉含量高達70%以上，然而在生產中，大部分裸露的澱粉很容易被人們使用，而纖維素和被纖維素、木質素和少量的蛋白質以及外層的果膠所纏繞包裹著的一部分澱粉顆粒卻難以被利用。在傳統工藝中，物料在蒸煮階段添加液化酶，在發酵階段添加酸性蛋白酶，酶製劑作用時間晚、作用時間短、不能將物料中的果膠切斷將裡邊的澱粉釋放出來，也不能利用木薯中的纖維素。對於某些物料，例如紅薯、木薯等，在做酒精發酵配醪過程中，物料吸水性大，再加上受熱澱粉膨脹，物料黏度增大，流動性差，物料濃度難以再增加，並且物料含有一定的果膠，果膠纏繞的一部分澱粉不能被釋放出來，不但能耗高，而且設備容易損壞，原料中澱粉利用率低。
[0003]《釀酒科技》2009年第I期，30-32頁公開的論文「應用纖維素酶提高木薯酒精發酵出酒率的試驗研究」中，利用纖維素酶可降解纖維素類物質，轉化為可發酵性糖，進而使酵母可利用性碳源增加，從而提高原料出酒率的特點，在酒精發酵試驗的糖化開始前加入纖維素酶，作用30min，調整PH值為4.0-5.0，溫度保持在55°C~60°C，經驗證，其最優方案下，酒精度可由原來的14.30%增加到14.75%，相對提高了 3.15%，同時原料出酒率也由原來的34.98%增加到36.08%，相對提高了 3.14%。雖然該論文所公開的技術方案通過添加纖維素酶，在一定程度上提高了木薯的酒精度和原料出酒率，但其僅僅利用纖維素酶並不能將木薯中的被纖維素、木質素和少量的蛋白質以及外層的果膠所纏繞包裹著的澱粉全部都酶解釋放出來，即木薯的利用率還是有限的，其酒精度和原料出酒率的提升仍然存在一定的空間，並不能達到最佳效果。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法，它解決了現有利用木薯發酵酒精時木薯中的纖維素以及被纖維素、木質素和少量的蛋白質以及外層的果膠所纏繞包裹著的澱粉不能被酵母利用和酶製劑添加不規範的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案為:
一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法，包括以下步驟:
(1)拌漿:取乾淨鮮木薯粉碎，攪拌加水，然後加入果膠酶、酸性蛋白酶和液化酶水浴，先將溫度控制在40°c，保持9(Tl20min，製得木薯漿料；
(2)液化:將所述木薯漿料升溫至85~95°C，保持9(Tl20min ；(3)糖化:將步驟(2)液化後的木薯漿料冷卻至60°C，加入糖化酶和纖維素酶保持lh，製得糖化醪；
(4)發酵:將所述糖化醪降溫至32~35°C，加入尿素、硫酸銨和酒母，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵6(T80h，即完成酒精發酵醪。
[0006]進一步，本發明的優選方案為:液化酶的添加量為15~20U/g木薯，果膠酶的添加量為6~10U/g木薯，糖化酶的添加量為16(T200U/g木薯，酸性蛋白酶的添加量為6~10U/g木薯，纖維素酶的添加量為15~25U/g木薯。
[0007]進一步，本發明方法中，所述尿素的添加量為0.lg/100g木薯，所述硫酸銨的添加量為0.lg/100g木薯。
[0008]進一步，本發明方法中，所述酒母的添加量為:100ml酒母/400ml醪液，所述酒母中酵母菌的含量為f 2億個/ml。
[0009]進一步，所述酒母製備的工藝流程包括:試管一三角瓶一50L酒母罐一300L酒母
罐一發酵罐。
[0010]本發明方法的有益之處是:首先，在木薯發酵酒精時，本發明利用果膠酶和酸性蛋白酶的聯合酶解作用，使木薯中所包含的被纖維素、木質素和少量的蛋白質，以及外層的果膠所纏繞包裹著的難以被利用一部分澱粉顆粒的結構打斷，讓裡邊的澱粉釋放出來，為生產所用，在一定程度上大大提高了木薯的利用率。其次，在製備醪液時加入纖維素酶，通過纖維素酶的水解作用，把木薯 中的纖維素變成還原糖讓酵母利用，通過實驗發現經過酶解後醪液中還原糖的含量可提高將近7%左右，酒度可以提高近7%，同時，物料的黏度有所降低，提高了物料在的流動性，不易損壞設備，降低了生產糧耗和能耗，節約了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]下面將結合附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述:
圖1為本發明的實施工藝流程圖；
圖2為對比例I即原始方案的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示:一種利用酶解法提高木薯澱粉發酵酒精產率的方法，包括以下步驟: (O拌漿:取乾淨鮮木薯粉碎並加水攪拌均勻，然後往所得混合液中加入果膠酶
6^10U/g木薯、酸性蛋白酶6~10U/g木薯和液化酶15~20U/g木薯進行水浴，先將溫度控制在40°C，保持9(Tl20min，製得木薯漿料。此步驟利用果膠酶和酸性蛋白酶的聯合酶解作用，使木薯中所包含的被纖維素、木質素和少量的蛋白質，以及外層的果膠所纏繞包裹著的難以被利用一部分澱粉顆粒的結構打斷，讓裡邊的澱粉釋放出來，為生產所用。
[0013](2)液化:將所述木薯漿料升溫至85~95°C，保持9(Tl20 min。
[0014](3)糖化:將步驟(2)液化後的木薯漿料冷卻至60°C，加入糖化酶16(T200U/g木薯和纖維素酶15~25U/g木薯，保持lh，製得糖化醪。在此步驟中加入的纖維素酶，通過其水解作用，把木薯中的纖維素變成還原糖讓酵母利用，使醪液中還原糖的含量、酒度均有所提升。
[0015](4)發酵:將所述糖化醪降溫至32~35 °C，加入尿素0.lg/100g木薯、硫酸銨0.lg/lOOg木薯，再按100mL酒母/400ml醪液的比例添加酒母，其中酒母中酵母菌的含量為1-2億個/ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵6(T80h，即完成酒精發酵醪。
[0016]此外，眾所周知，因為酒精發酵需要在無氧環境下進行，而酵母細胞的繁殖則需要氧氣，故而在進行酒精發酵前，要先讓酵母細胞繁殖一定的數量之後再進行無氧處理，否則會因酵母細胞不足而致使通趙發遵無法達到理想的效果。本發明中酒母(即酵母)製備的工藝流程包括:首先在實驗室進行培養，先製備培養基，即在13~14° Bx的麥芽汁中加入2%瓊脂，加熱熔化，裝入無菌空試管中，經98 kPa滅菌30 min，取出放成斜面，待培養基凝固後，放入30°C恆溫箱內，空白培養3天，使表面水分乾燥，檢查無雜菌即可；然後選擇經過純種分離的優良菌種置於試管中，搖勻，在(28±1)°C培養24 h;然後用磷酸調節pH值達4左右，裝入無菌三角瓶中，經98 kPa滅菌30 min，再將溫度控制在(28± I) °C培養:T4d，當液面上積聚大量白色C02泡沫時，即培養成熟；酵母菌經試驗階段擴大培養以後，即轉入酒母車間擴大培養，先轉入50L酒母罐培養，在28~30°C培養約20h ;再轉入300L酒母罐培養18 h即可培養成熟；最後將成熟酒母送入發酵罐。
[0017]實施例1 (I)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，然後加入果膠酶8U/g木薯、酸性蛋白酶7U/g木薯和液化酶16U/g木薯，水浴，保持40°C、2h，然後升溫至90°C保持120min，再冷卻至600C，加入糖化酶170U/g木薯和纖維素酶20U/g木薯保持lh，冷卻至32°C，測糖，具體結果見表1。
[0018](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0019]實施例2 (I)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，然後加入果膠酶6U/g木薯、酸性蛋白酶6U/g木薯和液化酶15U/g木薯，水浴，保持40°C、2h，然後升溫至90°C保持120min，再冷卻至600C，加入糖化酶160U/g木薯和纖維素酶15U/g木薯保持lh，冷卻至32°C，測糖，具體結果見表1。
[0020](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0021]實施例3 (I)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，然後加入果膠酶10U/g木薯、酸性蛋白酶IOU/g木薯和液化酶20U/g木薯，水浴，保持40°C、2h，然後升溫至90°C保持120min，再冷卻至600C，加入糖化酶200U/g木薯和纖維素酶25U/g木薯保持lh，冷卻至32°C，測糖，具體結果見表1。
[0022](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0023]對比例I
如圖2所示，該方式是原來的酒精發酵生產步驟，具體來說:
(I)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，水浴，保持40°C、2h，然後加入液化酶16U/g木薯，保持90°C、120min,再冷卻至60°C，加入糖化酶170U/g木薯保持lh，測糖，具體結果見表
1
[0024](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g、酸性蛋白酶7U/g木薯、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0025]對比例2 (I)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，然後加入果膠酶4U/g木薯、酸性蛋白酶5U/g木薯和液化酶14U/g木薯，水浴，保持40°C、2h，然後升溫至90°C保持120min，再冷卻至600C，加入糖化酶15 0U/g木薯和纖維素酶10U/g木薯保持lh，冷卻至32°C，測糖，具體結果見表1。
[0026](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.13g、硫酸銨0.13g、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0027]對比例3 (I)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，然後加入果膠酶12U/g木薯、酸性蛋白酶IlU/g木薯和液化酶22U/g木薯，水浴，保持40°C、2h，然後升溫至90°C保持120min，再冷卻至600C，加入糖化酶220U/g木薯和纖維素酶26U/g木薯保持lh，冷卻至32°C，測糖，具體結果見表1。
[0028](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.25g、硫酸銨0.25g、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0029]對比例4 (I)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，水浴，保持40°C、2h，然後加入果膠酶8U/g木薯、液化酶16U/g木薯，保持90°C、120min,再冷卻至60°C，加入糖化酶170U/g木薯、纖維素酶20U/g木薯保持lh，測糖，具體結果見表1。
[0030](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g、酸性蛋白酶7U/g木薯、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0031]對比例5 (I)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，水浴，保持40°C、2h，然後加入果膠酶8U/g木薯、酸性蛋白酶7U/g木薯、液化酶16U/g木薯、纖維素酶20U/g木薯，保持90°C、120min，再冷卻至60°C，加入糖化酶170U/g木薯保持lh，測糖，具體結果見表1。
[0032](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0033]對比例6 (1)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，水浴，保持40°C、2h，然後加入酸性蛋白酶7U/g木薯、液化酶16U/g木薯，保持90°C、120min，再冷卻至60°C，加入糖化酶170U/g木薯、果膠酶8U/g木薯、纖維素酶20U/g保持lh，測糖，具體結果見表1。
[0034](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0035]對比例7 (1)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，然後加入果膠酶8U/g木薯、酸性蛋白酶7U/g木薯和液化酶16U/g木薯，水浴，保持40°C、2h，然後升溫至90°C保持120min，再冷卻至60°C，加入糖化酶170U/g木薯保持lh，冷卻至32°C，測糖，具體結果見表1。
[0036](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0037]對比例8
(1)醪液製備:
取180g乾淨鮮木薯粉，攪拌加水400ml，然後加入液化酶16U/g木薯，水浴，保持40°C、2h,然後升溫至90°C保持120min，再冷卻至60°C，加入糖化酶170U/g木薯和纖維素酶20U/g木薯保持Ih，冷卻至32 °C，測糖，具體結果見表1。
[0038](2)酒精發酵:
將製備好的醪液冷卻至32°C，加入尿素0.18g、硫酸銨0.18g、酒母100ml，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵64小時，做全分析，具體結果見表2。
[0039]表1測糖結果
【權利要求】
1.一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法，包括以下步驟: (1)拌漿:取乾淨鮮木薯粉碎，攪拌加水，然後加入果膠酶、酸性蛋白酶和液化酶水浴，先將溫度控制在40°c，保持9(Tl20min，製得木薯漿料； (2)液化:將所述木薯漿料升溫至85~95°C，保持9(Tl20min ； (3)糖化:將步驟(2)液化後的木薯漿料冷卻至60°C，加入糖化酶和纖維素酶保持lh，製得糖化醪； (4)發酵:將所述糖化醪降溫至32~35°C，加入尿素、硫酸銨和酒母，搖勻，放入32°C培養箱中，發酵6(T80h，即完成酒精發酵醪。
2.根據權利要求1所述的一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法，其特徵在於:優選的，本發明方法中，液化酶的添加量為15~20U/g木薯，果膠酶的添加量為6~10U/g木薯，糖化酶的添加量為16(T200U/g木薯，酸性蛋白酶的添加量為6~10U/g木薯，纖維素酶的添加量為15~25U/g木薯。
3.根據權利要求1所述的一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法，其特徵在於:本發明方法中，所述尿素的添加量為0.lg/100g木薯，所述硫酸銨的添加量為0.lg/100g 木薯。
4.根據權利要求1所述的一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法，其特徵在於:本發明方法中，所述酒母的添加量為:100ml酒母/400ml醪液，所述酒母中酵母菌的含量為廣2億個/ml。
5.根據權利要求1所述的一種利用酶解法提高木薯發酵酒精產率的方法，其特徵在於:所述酒母製備的工藝流程包括:試管一三角瓶一50L酒母罐一300L酒母罐一發酵罐。
【文檔編號】C12P7/10GK103923950SQ201410152401
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月16日 優先權日:2014年4月16日
【發明者】尹永磊, 尤保常, 梁春江, 畢生雷, 尹東松, 張峰, 丁凌飛, 王文博 申請人:河南天冠企業集團有限公司