一種液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法
2023-05-13 20:37:56 1
一種液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法
【專利摘要】本發明提供一種液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法，屬於酒精生產【技術領域】。方法包括以下步驟：以澱粉質作物為原料，經粉碎、拌料、糊化、糖化後，或發酵工序中添加纖維素酶或複合纖維素酶進行液態發酵後；添加經過酸化處理的廢糖蜜，再混合入含纖維質物料，轉移到固態發酵罐中進行固態發酵得到酒醅；將酒醅送入蒸酒機蒸酒，得到淡酒基，淡酒基進一步精餾得到高濃度酒精或燃料乙醇。生產中排放出的固態酒糟用作飼料或回田作肥料，蒸餾排出廢水回用拌料，整個工藝過程零汙染。
【專利說明】一種液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法，屬於酒精生產【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前生產食用酒精的方法主要包括以下幾種:一是以澱粉質為原料，如紅薯幹、木薯幹、玉米等；以糖化酶為糖化劑，經過液態發酵，液態蒸餾生產食用酒精；二是以廢糖蜜為原料，經過液態發酵，液態蒸餾生產食用酒精；三是以秸杆、蔗渣等含纖維質物質為原料，經過高壓法或酸鹼法處理後，破壞木質纖維，再添加纖維素酶分解纖維素、半纖維素轉化為糖類，然後經固態發酵，固態蒸餾後再液態蒸餾，生產燃料乙醇；四是用玉米芯為原料生產糠醛後所排廢雜，再添加纖維素複合酶分解玉米芯內瓢中的纖維素或半纖維素，然後經過液態發酵，液態蒸餾生產食用酒精。
[0003]由於液態發酵需使用大量的水，方法一和方法二存在液態酒糟排放量大的問題，每生產1噸酒精，排糟12-16噸，增加處理成本，如果酒糟治理不恰當，對環境汙染嚴重。方法三是非生物法生產燃料乙醇，生產耗能大，酸鹼法排放物汙染大，是目前國家不提倡的方法。方法四由於原料來源有限，生產成本高，並且也排出大量汙染環境的液態酒糟。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法。即在以木薯等澱粉質物料按常規工藝生產酒精的液態糖化工序或液態發酵工序，添加纖維素酶或纖維素複合酶，使糖化醪或發酵醪中的纖維素、半纖維素被分解為可發酵的糖分，添加廢糖蜜進一步補充糖度，再將其與秸杆、鋸末等含纖維質物料混合成固態酒醅進行固態發酵。無論在液態發酵或固態發酵中，纖維素酶或纖維素複合酶都在不斷地分解物料中的纖維素、半纖維素，可以大幅度提高出酒率；並方便排放的廢物利用，避免汙染環境。本發明通過以下技術方案實現:
[0005]一種液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法，包括以下步驟:
[0006](1)以澱粉質物料為原料，將其粉碎、拌料、糊化、糖化，添加纖維素酶或複合纖維素酶後進行液態發酵，添加量為200-7008八原料，使木薯中的纖維素分解生產葡萄糖得到成熟發酵醪，增加可發酵性糖的含量，提高出酒率。其中，糖化溫度為50-60 X:，糖化時間12-60111111 ；發酵溫度為28-351，發酵時間40-65匕；
[0007](2)將經過酸化處理的廢糖蜜添加到所述成熟發酵醪裡並混合均勻，使物料中可發酵性糖含量為5-20 %，得到物料八；
[0008](3)將含纖維質物料粉碎成長度2-10111111的小段，得到物料8 ；
[0009](4)將所述物料八與所述物料8均勻混合，然後轉移到連續發酵罐中進行固態發酵，得到固態酒醅；物料六與物料8的混合質量比為六:8=1: 0.2-2，使混合物含可發酵性糖為1-17%；固態發酵溫度25-351，固態發酵時間10-6(? ；出料固態酒醅的殘糖含量小於0.5%，酒精度為9-16% ；
[0010](5)將所述固態酒醅送入蒸酒機進行固態蒸餾，提取酒精度為30-60%的淡酒基，排放出的固態酒糟用作牛羊飼料或回田作肥料；
[0011](6)將淡酒基精餾為高濃度酒精或燃料乙醇，精餾所排放的廢水回用拌料，也可用以補充蒸酒機用水，整個生產過程無汙水排放。
[0012]進一步的，步驟⑵中所述的酸化處理，先將物料稀釋至40-508^,加酸液調整邱為3-3.8，加熱至1001:，加入8卯0的？八1，攪拌均勻後絮澄1匕留取上層清液。
[0013]進一步的，所述廢糖蜜為糖度40-60%，錘度80此的廢糖蜜。
[0014]進一步的，所述步驟(3)中的含纖維質作物，包括玉米秸杆、稻秸、草料、高粱秸杆、小麥稻杆、稻殼、麩皮、鋸末、玉米芯中的一種或多種，並乾燥至水分低於16%。
[0015]進一步的，所述步驟(3)中的澱粉質作物，為木薯、玉米的一種。
[0016]由於對發酵醪首先進行固態蒸餾淡酒基，排放的固態酒糟可用做飼料或肥料回田施用，不存在液態酒糟的汙染問題；常規精餾酒醅得到酒精或燃料乙醇過程中僅僅排放小量不含固體物質的廢水，可用作半固體飼料或肥料的拌料。整個生產過程無生產汙水的排放。
[0017]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:採用此方案，保持液態法酒精生產工藝糖化發酵速度快，生產成本低的優點；並將液態成熟發酵醪補充廢糖蜜後進行固態發酵、固態蒸餾淡酒基，杜絕液態酒糟對環境的汙染；添加纖維素酶或複合纖維素酶分解物料中的纖維素或半纖維素生成葡萄糖，變廢為寶，降低生產成本，提高經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明中液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本發明做進一步說明，如附圖1中酒精生產的工藝流程圖所示，本發明經過液態發酵和固態發酵，將物料中的纖維質充分分解為可發酵的還原糖並在發酵過程中轉化為酒精，再由後續的蒸餾和儘量工序獲得產品。具體生產過程和個工序參數如下面實施例所示:
[0020]實施例1
[0021](1)以木薯為原料，將其粉碎、拌料、糊化，降溫至601:左右添加纖維素酶或複合纖維素酶，添加量為2008八原料；糖化12-11後，添加酵母進行發酵，發酵溫度281，發酵601！；發酵後，發酵醪殘糖低於0.5%，酒精度為11%。
[0022]糖化溫度50-601:，時間12-600111，發酵溫度28-351:，發酵時間40-6511，成熟發酵醪中含還原糖低於0.5%，酒精含量10-16%。
[0023](2)將經過酸化處理的廢糖蜜添加到成熟發酵醪裡，混合均勻，調整物料中可發酵性糖含量為5%，得到物料八。
[0024](3)將水稻秸杆等含纖維質作物粉碎成長度2-4.的小段，得到物料8。
[0025](4)將物料八與物料8均勻混合，使混合物含可發酵性糖為3%，八:8 = 1: 0.54，然後轉移到自動連續發酵罐中進行固態發酵，得到固態酒醅匕
[0026]其中，發酵時間201！，發酵溫度281。出料固態酒醅的殘糖含量為0.2%，酒精度為10.1%。
[0027](5)將固態酒醅送入自動連續蒸酒機進行蒸餾，蒸餾出的淡酒基酒度為45 %，排放出的固態酒糟用作牛羊飼料或回田作肥料。
[0028](6)將淡酒基按常規方法進一步精餾得到酒精度為99.5%的燃料乙醇，精餾所排放的少量不含固體物的廢水回用拌料，整個生產過程無汙水排放。
[0029]實施例2
[0030](1)以玉米為原料，將其粉碎、拌料、糊化，降溫至601:左右添加纖維素酶或複合纖維素酶，添加量為4008八原料；糖化30-=後，添加酵母進行發酵，發酵溫度281:，發酵551！；發酵後，發酵醪殘糖低於0.5%，酒精度為12%。
[0031]糖化溫度50-601:，時間12-600111，發酵溫度28-351:，發酵時間40-6511，成熟發酵醪中含還原糖低於0.5%，酒精含量10-16%。
[0032](2)將經過酸化處理的廢糖蜜添加到成熟發酵醪裡，混合均勻，調整物料中可發酵性糖含量為8%，得到物料八。
[0033](3)將水稻秸杆等含纖維質作物粉碎成長度4-10！^的小段後，按質量比為5: 1的量加入稻殼，混合均勻後得到物料8。
[0034]⑷將物料八與物料8均勻混合，使混合物含可發酵性糖為6%，八:8=1: 0.47，然後轉移到自動連續發酵罐中進行固態發酵，得到固態酒醅匕
[0035]其中，發酵時間30匕發酵溫度28X:。出料固態酒醅的殘糖含量為0.2%，酒精度為
15.
[0036](5)將固態酒醅送入自動連續蒸酒機進行蒸餾，蒸餾出的淡酒基酒度為51 %，排放出的固態酒糟回田作肥料。
[0037](6)將淡酒基按常規方法進一步精餾得到酒精度為99.5%的燃料乙醇，精餾所排放的廢水回用拌料或補充蒸酒機用水。
[0038]實施例3
[0039](1)以玉米為原料，將其粉碎、拌料、糊化，降溫至601:左右添加纖維素酶或複合纖維素酶，添加量為7008八原料；糖化60-=後，添加酵母進行發酵，發酵溫度281，發酵601！；發酵後，發酵醪殘糖低於0.5%，酒精度為13.2%。
[0040]糖化溫度50-601:，時間12-600111，發酵溫度28-351:，發酵時間40-6511，成熟發酵醪中含還原糖低於0.5%，酒精含量10-16%。
[0041](2)將經過酸化處理的廢糖蜜添加到成熟發酵醪裡，混合均勻，調整物料中可發酵性糖含量為9%，得到物料八。
[0042]⑶將小麥秸杆等含纖維質作物粉碎成長度5-10！^的小段後，按質量比為9: 1的量加入鋸末，混合均勻後得到物料8。
[0043](4)將物料八與物料8均勻混合，使混合物含可發酵性糖為7.2%，八:8 =1: 0.6，然後轉移到自動連續發酵罐中進行固態發酵，得到固態酒醅0。
[0044]其中，發酵時間32匕發酵溫度291。出料固態酒醅的殘糖含量為0.2%，酒精度為
16.
[0045](5)將固態酒醅送入自動連續蒸酒機進行蒸餾，蒸餾出的淡酒基酒度為51 %，排放出的固態酒糟用作牛羊飼料。
[0046](6)將淡酒基按常規方法進一步精餾得到酒精度為99.5%的燃料乙醇，精餾所排放的廢水回用拌料或補充蒸酒機用水，整個生產過程無汙水排放。
[0047]以上所述僅為本發明的具體實施例，非用以限定本發明的專利範圍，其他運用本發明的專利精神的等效變化，均應俱屬本發明的專利範圍。
【權利要求】
1.一種液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)以澱粉質物料為原料，將其粉碎、拌料、糊化、糖化，添加纖維素酶或複合纖維素酶後進行液態發酵，添加量為200-700g/t原料，使木薯中的纖維素分解生產葡萄糖得到成熟發酵醪；其中，糖化溫度為50-60°C，糖化時間12-60min ;發酵溫度為28-35°C，發酵時間40-65h ； (2)將經過酸化處理的廢糖蜜添加到所述成熟發酵醪裡並混合均勻，使物料中可發酵性糖含量為5-20 %，得到物料A ； (3)將含纖維質物料粉碎成長度2-10mm的小段，得到物料B; (4)將所述物料A與所述物料B均勻混合，然後轉移到連續發酵罐中進行固態發酵，得到固態酒醅C ;物料A與物料B的混合質量比為A: B = I: 0.2-2，使混合物含可發酵性糖為1-17% ;固態發酵溫度25-35°C，固態發酵時間10-60h ； (5)將所述固態酒醅C送入蒸酒機進行固態蒸餾，提取酒精度為30-60%的淡酒基； (6)將淡酒基精餾為高濃度酒精或燃料乙醇，精餾所排放的廢水回用拌料。
2.如權利要求1所述的液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法，其特徵在於，步驟(2)中所述的酸化處理，先將物料稀釋至40-50BX，加酸液調整pH為3-3.8，加熱至100C，加入8ppm的PAM，攪拌均勻後絮澄lh，留取上層清液。
3.如權利要求1所述的液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法，其特徵在於，所述廢糖蜜為糖度40-60 %，錘度80Br的廢糖蜜。
4.如權利要求1所述的液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法，其特徵在於，所述步驟(3)中的含纖維質作物，包括玉米秸杆、稻秸、草料、高粱秸杆、小麥秸杆、稻殼、麩皮、鋸末、玉米芯中的一種或多種，並乾燥至水分低於16%。
5.如權利要求1所述的液態發酵與固態發酵相結合生產酒精的方法，其特徵在於，所述步驟(3)中的澱粉質作物，為木薯、玉米的一種。
【文檔編號】C12P7/10GK104480147SQ201410734861
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】薑蓉生, 梁利和 申請人:薑蓉生, 梁利和