一種以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法
2023-07-26 02:19:31 1
專利名稱：一種以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法
技術領域：
本發明涉及乙醇的製備方法，尤其涉及用發酵溶液蒸餾製備酒精的方法，具體來說，屬於以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法。
背景技術：
芭蕉芋，學名蕉藕(Canna edulis Ker)屬美人蕉科(Cannaeeae)多年生草本植物，芭蕉芋塊莖含有大量的澱粉，其乾片經過分析組成為澱粉60％，水分17.1％，灰分2.8％，粗纖維2.65％，脂肪0.257％，蛋白質3.63％，單寧0.19％，在西部地區的貴州省、雲南省和廣西自治區廣有種植。
目前，國內以薯類原料生產酒精的工藝主要採用液態發酵技術，該工藝的缺點主要表現為生產工藝過程用水量大，導致酒糟量大(一般情況，每生產1噸酒精將產生15噸以上的酒精糟液)，而薯類原料的酒糟處理難度是制約薯類澱粉質原料酒精生產發展的主要因素；在液態酒精發酵的基礎上發展起來的清液酒精發酵技術，主要通過引進國外技術設備，存在著設備投資巨大、運行費用大、生產的酒精成本較高等缺點，而且酒糟利用率低。中國專利88103430號「鮮芭蕉芋生產酒精的新方法」，公開了酒精生產新的原料，但一方面由於無規範的鮮芭蕉芋(塊莖)收購質量標準，鮮芭蕉芋(塊莖)無法進行有效的保藏和儲藏；另一方面在生產酒精過程中鮮芭蕉芋的預處理還要進行酸度調節，從而需要一定量的硫酸，這對生產設備和罐體的材質提出了較高的要求，且也增加酒精生產的成本。因此，以鮮芭蕉芋為原料生產酒精還難以實現工業化。
發明內容
本發明的目的就是提供一種以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，克服原有的以鮮芭蕉芋為原料生產酒精技術難以工業化的缺點，使其能夠實現工業化生產，製備符合工業酒精標準的芭蕉芋酒精，並降低其生產成本。
為實現上述發明目的，發明人提供的以芭蕉芋乾片生產酒精的方法，包括(1)芭蕉芋乾片的製備和原料粉碎將新鮮芭蕉芋塊莖洗淨、切片後，自然曬乾，採用粉碎機將芭蕉芋乾片粉碎成芭蕉芋原料粉；(2)拌料及添加澱粉酶在蒸煮容器中加入清水，然後將芭蕉芋原料粉邊加入邊攪拌，直至漿料均勻，同時按加入1/3的耐高溫α-澱粉酶，攪拌均勻，進入蒸煮設備；(3)蒸煮液化當蒸煮的物料溫度達到95～100℃時加入剩餘的2/3的α-澱粉酶，繼續進行液化50～80min，結束液化操作；(4)冷卻及添加糖化酶蒸煮液化工序結束後，物料溫度較高，為適合糖化酶的加入，需要將料液溫度降低至60℃，同時用0.5mol/L硫酸溶液調整料液的pH值至4.2～4.5，滿足物料邊糖化邊發酵的pH環境，按100～180u/g原料的比例加入糖化酶；(5)冷卻及添加酵母菌體培養物當料液溫度降至30～33℃時，加入酵母菌體培養物，作為芭蕉芋原料酒精發酵中營養補充，添加量為0.25～0.50g/L發酵醪；(6)接種酵母菌及酒精發酵當料液溫度為30℃時，以體積比8％～10％的接種量接種酵母菌，在保溫條件下進行原料發酵操作；(7)蒸餾製備酒精通過常規蒸餾發酵醪液可製得符合工業酒精標準的芭蕉芋酒精。
在(1)步中，芭蕉芋乾片質量指標為其水分的質量分數控制在13％～18％，澱粉的質量分數控制在60％～63％；粉碎後原料細度為1～3mm。
在(2)步中，加水量與芭蕉芋乾片原料質量的比為3.0～3.5∶1.0。
在(2)和(3)步中α-澱粉酶的總用量為4～10u/g原料。
在(4)步中所用的糖化酶在加入之前要用水稀釋5～8倍。
在(6)步中，控制發酵時間55～65h，以保證醪液中酒精體積分數達到8.0％以上。
在發酵過程中使用的酵母菌體培養物的培養方法為在培養基中加水到1000ml調pH為4.5～5.5，於1.5mPa條件下滅菌30min，然後接種產朊假絲酵母菌，接種量的體積比為12％～15％；在溫度28～35℃、培養箱轉速為120～150r/min條件下培養20～24h；離心分離得到菌體蛋白培養物，作為芭蕉芋原料酒精發酵過程中的營養補充料。
在上述酵母菌體的培養過程中，培養基的組成為蔗糖5～10g，硫酸銨2.0～2.8g，磷酸二氫鉀1.0～1.5g，尿素1.2～1.8g。
本發明提供的以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，確定了芭蕉芋生產酒精的原料形式應是芭蕉芋乾片，並確定了其標準；改進和完善了芭蕉芋原料蒸煮過程中α澱粉酶的添加方式，而且整個液化過程勿需用硫酸或鹽酸調節液化醪的pH值，也不需要加入含鈣的緩衝溶液。減少了操作步驟，降低了生產成本；而且，芭蕉芋液化醪加入糖化酶後不進行保溫糖化過程，而是讓物料繼續降溫後加入酵母菌體培養物，作為酒精發酵過程中氮源的補充，並接種酒精發酵所用的酵母菌進行酒精發酵，可降低芭蕉芋酒精的生產成本。本方法可以實現以芭蕉芋為原料工業化生產酒精，從而開闢了用芭蕉芋這種豐富的可再生生物資源作為原料生產燃料酒精的途徑。
具體實施例方式
實施例 取新鮮芭蕉芋塊莖100kg，切片後自然曬乾，使其水分的質量分數控制在13％～18％，澱粉的質量分數控制在60％～63％；用粉碎機將乾片粉碎成細度為1～3mm的芭蕉芋原料粉約20kg；在蒸煮容器中加入60kg清水，然後將芭蕉芋原料粉邊加入邊攪拌，直至漿料均勻，同時按3u/g原料的比例加入α-澱粉酶，攪拌均勻，開始蒸煮；當蒸煮的物料溫度達到95～100℃時按6u/g原料的比例加入剩餘的2/3的α-澱粉酶，繼續進行液化60min，結束液化操作；將料液溫度降低至60℃，同時用0.5mol/L硫酸溶液調整料液的pH值為4.2～4.5，按150u/g原料的比例加入事先用6倍水稀釋過的糖化酶；當料液溫度降至30～33℃時，加入酵母菌體培養物，添加量為0.25～0.50g/L發酵醪；當芭蕉芋料液溫為30℃時，以10％的體積比接種酵母菌，在保溫條件下進行芭蕉芋原料酒精發酵操作，發酵60h，待醪液中酒精體積分數達到8.0％以上，將得到醪液通過常規蒸餾即可製得符合工業酒精標準的芭蕉芋酒精，其乙醇的質量分數達到85％。
在上述發酵過程中使用的酵母菌體的培養方法為在培養基中加水到1000ml調pH為4.5～5.5，於1.5mPa條件下滅菌30min；然後接種產朊假絲酵母菌，接種量的體積比為15％；在溫度30℃，培養箱轉速為150r/min條件下培養24h；離心分離得到菌體蛋白培養物，作為芭蕉芋原料酒精發酵過程中的營養補充料。
在上述酵母菌體的培養過程中，培養基的組成為蔗糖10g，硫酸銨2.5g，磷酸二氫鉀1.5g，尿素1.5g。
權利要求
1 一種以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，包含蒸煮、液化、冷卻、邊糖化邊發酵和蒸餾等工序，本發明的特徵包括(1)芭蕉芋乾片的製備和原料粉碎將新鮮芭蕉芋塊莖洗淨、切片後，自然曬乾，採用粉碎機將芭蕉芋乾片粉碎成芭蕉芋原料粉；(2)拌料及添加澱粉酶在蒸煮容器中加入清水，然後將芭蕉芋原料粉邊加入邊攪拌均勻，同時加入1/3的α-澱粉酶，攪拌均勻；(3)蒸煮液化當蒸煮的物料溫度達到95～100℃時加入剩餘的2/3的α-澱粉酶，繼續進行蒸煮液化50～80min；(4)冷卻及添加糖化酶蒸煮液化工序結束後，將料液溫度降低至60℃，同時用0.5mol/L硫酸溶液調整料液的pH值為4.2～4.5，按100～180u/g原料的比例加入糖化酶；(5)冷卻及添加酵母菌體培養物當料液溫度降至30～33℃時，加入酵母菌體培養物，添加量為0.25～0.50g/L發酵醪；(6)接種酵母菌及酒精發酵當芭蕉芋料液溫為30℃時，以體積比8％～10％的接種量接種酵母菌，在保溫條件下進行芭蕉芋原料發酵操作；(7)蒸餾製備酒精通過常規蒸餾發酵醪液可製得符合工業酒精標準的芭蕉芋酒精。
2如權利要求1所述的以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，其特徵在於所述的芭蕉芋乾片質量指標為其水分的質量分數控制在13％～18％，澱粉的質量分數控制在60％～63％；粉碎後原料細度為1～3mm。
3如權利要求1所述的以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，其特徵在於在蒸煮中，所述的加水量與芭蕉芋原料的量的比為3.0～3.5∶1.0。
4如權利要求1所述的以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，其特徵在於蒸煮過程前後所用的α-澱粉酶的總量為4～10u/g原料。
5如權利要求1所述的以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，其特徵在於在糖化過程中所用的糖化酶在加入之前要用水稀釋5～8倍。
6如權利要求1所述的以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，其特徵在於發酵過程中，發酵時間為55～65h。
7如權利要求1所述的以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，其特徵在於發酵過程中使用的酵母菌體的培養方法為在培養基中加水到1000ml調pH為4.5～5.5，於1.5mPa條件下滅菌30min；然後接種產朊假絲酵母菌，接種量的體積比為12％～15％；在溫度28～35℃，培養箱轉速為120～150r/min條件下培養20～24h；離心分離得到菌體蛋白培養物，作為芭蕉芋原料酒精發酵過程中的營養補充料。
8如權利要求7所述的以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，其特徵在於所述培養基的組成為蔗糖5～10g，硫酸銨2.0～2.8g，磷酸二氫鉀1.0～1.5g，尿素1.2～1.8g。
全文摘要
本發明公開了一種以芭蕉芋乾片為原料生產酒精的方法，涉及用發酵溶液蒸餾製備酒精的方法，目的是克服原有的以鮮芭蕉芋為原料生產酒精技術難以工業化的缺點，使其能夠實現工業化生產。本發明方法包括芭蕉芋乾片的製備和原料粉碎、拌料及添加澱粉酶、蒸煮液化、冷卻及添加糖化酶糖化、接種酵母菌及酒精發酵、蒸餾製備酒精等工藝過程，還包括在發酵過程中使用的酵母菌體的培養方法。本發明的方法，確定了芭蕉芋生產酒精的原料形式是芭蕉芋乾片，並確定了其標準；改進和完善了芭蕉芋原料蒸煮過程中α－澱粉酶的添加方式；可以實現以芭蕉芋為原料工業化生產酒精，開闢了用芭蕉芋資源生產工業酒精的途徑。
文檔編號C12P7/06GK1696295SQ200510003079
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月26日 優先權日2005年5月26日
發明者吳天祥 申請人:貴州大學