一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法
2023-06-07 10:17:26
專利名稱：一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法
技術領域：
本方法屬於葛根資源的利用領域，特別涉及一種以葛根作為原料發酵生產燃 料乙醇的方法。
背景技術：
葛根(Radix Pueraria)是葛屬植物的地下根，為多年生豆科藤本植物，始載 於《神農本草經》，自20世紀50年代以來，對葛根的研究，主要集中在有效成分 的提取及其藥用成分藥理作用方面。
葛根的主要組成是澱粉、纖維素、蛋白質和葛根異黃酮，另外還含有少量 的脂肪、果膠、鞣質和生物鹼等。文獻報導，幹葛根中澱粉含量約為50 60%，纖 維素含量9 15%，粗蛋白5 8%，異黃酮含量為3 5%。而新葛根含水分在50 60 %，澱粉的含量達到18.5 27.5%。而且葛根耐旱、耐貧瘠，全國各地均有野生 葛根分布，也可規模化栽培、種植，富含澱粉與黃酮，是很有潛力的生產燃料乙 醇的原料，現已成為我國許多地方重點開發的經濟作物，得到大面積人工栽培。 用耐旱、耐貧瘠，可在不利於糧食作物生長的山坡地、沙荒地生長的富含澱粉的 葛根為燃料乙醇的生產原料， 一方面為燃料乙醇生產的原料提供了新方向，解決 糧食發酵的原料限制等問題，另一方面有利於山區農民增產、增收，開闢了一條 致富之路。
發明內容
本發明的目的是提供一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，同時解決了以糧食 原料生產乙醇中糧食來源有限，價格昂貴的難題。本發明的技術方案如下 本發明提供的葛根發酵生產燃料乙醇的方法，包括如下步驟
1) 將葛根原料進行粉碎、加水拌料、纖維素酶處理、水-熱處理、糖化處理， 得到糖液；
2) 糖液中加入硫酸銨、磷酸氫二鉀和酵母，在30 35。C條件下發酵生產乙醇；
33)將發酵液蒸餾得到乙醇。 所述葛根的粉碎細度約為1.2-1.5mm。
所述的葛根的加水拌料為加入的自來水與幹葛根的質量份配比為1 3: 1。
所述的纖維素酶處理為加鹽酸調節物料pH為4.0 4.5後，按每克碎葛根加 入0 3.5U的比例加入纖維素酶，在45 50。C進行酶處理10 25min。
所述的水-熱處理為按每克碎葛根加入2.0 10.0U的比例加入a-澱粉酶後， 70 95'C下蒸煮處理20 50min。
所述的糖化處理為按每克碎葛根物料加入20 100U的比例加入糖化酶後， 在57-60。C糖化處理5-30min。
所述的硫酸銨、磷酸二氫鉀和酵母的加入量為每100克葛根物料加入 0.05~0.15%硫酸銨、0.05~0.15%g磷酸二氫鉀和0.010 0.030%活性乾酵母或 0.03-0.1%的鮮酒母。
本發明以葛根為原料，發酵生產燃料乙醇，具有如下特點
1. 本發明採用耐旱、耐貧瘠，可在不利於糧食作物生長的山坡地、沙荒地生 長的葛根為燃料乙醇的生產原料，為燃料乙醇生產的原料提供了新方向，從而解
決糧食發酵中存在的問題糧食來源有限，且價格昂貴，糧食發酵成本高，競爭 力差，另外大量糧食消耗會引起人均糧食佔有量下降，影響國家糧食安全等；同 時有利於山區農民增產又增收，開闢了一條致富之路；
2. 本發明在發酵前添加纖維素酶，降解葛根外表皮的纖維素組分，有利於葛 根澱粉的糊化，提高澱粉利用率；
3. 本發明採用低溫蒸煮工藝(70-95°C)，使原料預處理能量消耗降低，另
外葛根中的加水比為1 3: 1 (水幹葛根)，使發酵醪中乙醇濃度大大提高， 用於蒸餾的能量消耗大幅度降低，且用於酒糟乾燥的能源也大幅度降低。
具體實施例方式
實施例1:將清洗、粉碎成約為1.2-1.5mm的葛根加自來水拌勻，葛根(幹 物質)與自來水按質量份為l: 3的比例加自來水拌料，再加6mol/LHCl調節pH 為4.5，當料溫為45'C加入纖維素酶(1.5U/g葛根)，保溫進行酶處理20min;再 升溫到9(TC加入澱粉酶蒸煮(5.0U / g葛根)40min，之後冷卻至58°C ，加入糖化酶
4(20U)糖化處理25min，在無菌條件下，加入乾酵母、硫酸銨和磷酸二氫鉀，之 後在35'C條件下進行發酵，72h後取發酵醪蒸餾得乙醇；
所述加入的硫酸銨、磷酸二氫鉀和酵母的量為每100克葛根物料加入O.lg 硫酸銨、O.lg磷酸二氫鉀和0.025g活性乾酵母；
測定發酵醪中乙醇含量；得到0. 090g乙醇/g葛根，6.54g乙醇/100g發酵物， 澱粉利用率為97.3%。
實施例2:將清洗、粉碎成約為1.2-1.5mm的葛根加自來水拌勻，葛根(幹 物質)與自來水按質量份為1: 2的比例加自來水拌料，再加6mol/LHCl調節pH 為4.3，當料溫為45匸加入纖維素酶(1.5U/g葛根)，保溫進行酶處理20min;再 升溫到90'C加入澱粉酶蒸煮(5.0U / g葛根)40min，之後冷卻至58°C，加入糖化酶 (20U)糖化處理25min，在無菌條件下，加入乾酵母、硫酸銨和磷酸二氫鉀，之 後在35。C條件下進行發酵，60h後取發酵醪蒸餾得乙醇；
所述加入的硫酸銨、磷酸二氫鉀和酵母的量為每100克葛根物料加入O.lg 硫酸銨、O.lg磷酸二氫鉀和0.020g活性乾酵母；
測定發酵醪中乙醇含量；0.087g乙醇/g葛根，6.032g乙醇/100g發酵物，澱粉 利用率為90.5%。
實施例3:將清洗、粉碎成約為1.2-1.5mm的葛根加自來水拌勻，葛根(幹 物質)與自來水按質量份為l: 3的比例加自來水拌料，再加6mol/LHCl調節pH 為4.3，當料溫為45'C加入纖維素酶(3.5U/g葛根)，保溫進行酶處理25min;再 升溫到80'C加入澱粉酶蒸煮(7.0U / g葛根)40min，之後冷卻至58°C ，加入糖化酶 (20U)糖化處理25min，在無菌條件下，加入乾酵母、硫酸銨和磷酸二氫鉀，之 後在35'C條件下進行發酵，48h後取發酵醪蒸餾得乙醇；
所述加入的硫酸銨、磷酸二氫鉀和酵母的量為每100克葛根物料加入O.lg 硫酸銨、0.1g磷酸二氫鉀和0.025g活性乾酵母；
測定發酵醪中乙醇含量；得到0.071g乙醇/g葛根，5.065g乙醇/100g發酵物， 澱粉利用率為67.2%。
實施例4:將清洗、粉碎成約為1.2-1.5mm的葛根加自來水拌勻，葛根(乾物質)與自來水按質量份為1: 3的比例加自來水拌料，再加6mol/LHCl調節pH 為4.3，當料溫為45。C加入纖維素酶(3.5U/g葛根)，保溫進行酶處理25min;再 升溫到8(TC加入澱粉酶蒸煮(10.0U/g葛根)40min，之後冷卻至58°C，加入糖化 酶(20U)糖化處理25min，在無菌條件下，加入乾酵母、硫酸銨和磷酸二氫鉀， 之後在35'C條件下進行發酵，72h後取發酵醪蒸餾得乙醇；
所述加入的硫酸銨、磷酸二氫鉀和酵母的量為每100克葛根物料加入0.15g 硫酸銨、0.15g磷酸二氫鉀和0.05g新鮮酒母；
測定發酵醪中乙醇含量；0.089g乙醇/g葛根，6.468g乙醇/100g發酵物，澱粉 利用率為94.2%。
權利要求
1、一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，包括如下步驟1)將葛根原料進行粉碎、加水拌料、纖維素酶處理、水-熱處理、糖化處理，得到糖液；2)糖液中加入硫酸銨、磷酸氫二鉀和酵母，在30～35℃條件下發酵48-72h生產乙醇；3)將發酵液蒸餾得到乙醇。
2、 根據權利要求1所述的一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，其特徵在於所述葛根的粉碎細度約為1.2-1.5mm。
3、 '根據權利要求1所述的一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，其特徵在於所述的葛根的加水拌料為加入的自來水與幹葛根的質量配比為1 3: 1。
4、 根據權利要求1所述的一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，其特徵在於所述的纖維素酶處理為加鹽酸調節物料pH為4.0 4.5後，按每克碎葛根加入0 3.5U的比例加入纖維素酶，在45 5(TC進行酶處理10 25min。
5、 根據權利要求1所述的一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，其特徵在於所述的水-熱處理為按每克碎葛根加入2.0 10.0U的比例加入a-澱粉酶後，70 95°C下蒸煮處理20 50min。
6、 根據權利要求1所述的一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，其特徵在於所述的糖化處理為按每克碎葛根物料加入20 100U的比例加入糖化酶後，在57-60。C糖化處理5-30min。
7、 根據權利要求1所述的一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，其特徵在於所述的硫酸銨、磷酸二氫鉀和酵母的加入量為每100克葛根物料加入0.05~0.15%硫酸銨、0.05~0.15%g磷酸二氫鉀和0.010 0.030%活性乾酵母或0.03-0.1%的鮮酒母。
全文摘要
本發明提供了一種葛根發酵生產燃料乙醇的方法，步驟為1)將葛根原料進行粉碎、加水拌料、纖維素酶處理、水-熱處理、糖化處理，得到糖液；2)糖液中加入硫酸銨、磷酸氫二鉀和酵母，在30～35℃條件下厭氧發酵48-72h生產乙醇；3)將發酵液蒸餾得到乙醇。以耐旱、耐貧瘠，可在不利於糧食作物生長的山坡地、沙荒地生長的葛根為燃料乙醇的生產原料，為燃料乙醇生產的原料提供了新方向，解決了以糧食原料生產乙醇中糧食來源有限，價格昂貴的難題，也為山區農民提供了一條增產增收的致富之路。
文檔編號C12R1/645GK101497898SQ20081005713
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月30日 優先權日2008年1月30日
發明者付小果, 汪衛東, 陳洪章 申請人:中國科學院過程工程研究所