CN113604513A - 一种发酵生产酒精的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发酵生产酒精的方法，包括以下步骤：S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，过筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成粉浆；S2.将所述粉浆中加入第一α‑淀粉酶，然后在55℃‑60℃下进行第一次液化处理，得到第一液化浆料；S3.将所述第一液化浆料加入第二α‑淀粉酶，然后在70℃‑80℃下进行第二次液化处理，得到第二液化浆料S4.将所述第二液化浆料加入第三α‑淀粉酶，并加入稳定剂，然后在95℃‑105℃下进行第三次液化处理，得到第三液化浆料；S5.将所述第三液化浆料中加入糖化酶，并加入酵母料和发酵促进剂进行发酵，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。本发明的发酵生产酒精的方法，生产效率高，具有高出酒率，较低的还原糖及残总糖含量。
Description
技术领域
本发明涉及酒精技术领域，具体涉及一种发酵生产酒精的方法。
背景技术
酒精作为一种可再生的战略性资源己进入国家重点发展的工业产品中，但酒精发酵行业目前却是对环境有着较大污染的行业。传统的发酵方法所产生的废水大多经过处理后排入自然水体中，虽然经过处理后排放水中的COD等多项指标均己达标，但与自然水相比仍有着较大的差距。酒精发酵行业是一种大宗产品生产行业，排放水计量单元通常为万吨级，对自然水仍然存在较大的污染。现有的发酵生产酒精的方法生产效率较低，成本较高。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种发酵生产酒精的方法，能够提高酒精的生产效率，降低成本，提高出酒率。本发明采用的技术方案是：
一种发酵生产酒精的方法，其中：包括以下步骤：
S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，并过30～40目的筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成粉浆；
S2.将所述粉浆中加入第一α-淀粉酶，然后在55℃-60℃下进行第一次液化处理，得到第一液化浆料；
S3.将所述第一液化浆料加入第二α-淀粉酶，然后在70℃-80℃下进行第二次液化处理，得到第二液化浆料；
S4.将所述第二液化浆料加入第三α-淀粉酶，并加入稳定剂，然后在95℃-105℃下进行第三次液化处理，得到第三液化浆料；
S5.将所述第三液化浆料中加入糖化酶，并加入酵母料和发酵促进剂进行发酵，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。
α-淀粉酶作用于直链淀粉时，分两个阶段，第一阶段能讲直链淀粉全部水解为麦芽糖、麦芽三糖及直链麦芽低聚糖，第二阶段速度较慢，将麦芽三糖和麦芽低聚糖水解为麦芽糖和葡萄糖，本案通过三次液化，提高麦芽三糖和麦芽低聚糖水解为麦芽糖和葡萄糖的速度和水解彻底度。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S1粉浆的浓度为36-40wt％。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S2第一α-淀粉酶的来源为真菌，第一α-淀粉酶的加入量为14～16u/g；第一次液化时间为20～30min。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S3第二α-淀粉酶的来源为枯草杆菌，第二α-淀粉酶的加入量为18～22u/g；第二次液化时间为15～25min。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S4第三α-淀粉酶的来源为地衣芽孢杆菌，第三α-淀粉酶的加入量为20～25u/g；第三次液化时间为10～40min。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S4稳定剂为柠檬酸钙和ε-聚赖氨酸，柠檬酸钙加入量为第二液化浆料总质量的0.02-0.06％，所述L-精氨酸加入量为第二液化浆料总质量的0.01-0.04％。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S5糖化酶的加入量均为200～300U/g。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S5酵母料的加入量为0.4～0.8ml/g。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S5发酵促进剂包括吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵，所述吲哚丁酸加入量为第三液化浆料总质量的0.01-0.1％，所述硫酸镁加入量为第三液化浆料总质量的0.04-0.4％，所述碳酸氢铵加入量为第三液化浆料总质量的0.002-0.02％。
氮源是合成菌体蛋白质、核酸等含氮物质的重要原料，其存在水平直接关系到酵母的合成代谢，碳酸氢铵为酵母提供氮源，提供酵母所需的营养，从而提高发酵活性，提高发酵速率，使得发酵彻底，残糖低，提高酒精转化率。
镁元素不足会阻止发酵或者使得发酵不完全，并且在发酵过程中，酵母常因为缺乏营养和酒精积累而营养发酵活性，在发酵过程中适当增加镁元素，有利于酵母生长与发酵，玉米粉中镁源较少，添加适当镁源有利于酵母生长与发酵，初始镁源浓度高的糖化醪。不仅醪液中细胞的数量多，而且发酵速度快，发酵彻底。研究发现，添加吲哚丁酸对发酵有一定的促进作用，本案将吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵协同作为发酵促进剂，使得本工艺得到最高酒度和较低的还原糖及残总糖含量。
优选的是，所述的发酵生产酒精的方法，其中：所述步骤S5发酵温度为30-37℃，时间为48-96h。
本发明的优点：
(1)本发明的发酵生产酒精的方法，生产效率高，具有高出酒率，较低的还原糖及残总糖含量。
(2)本发明的发酵生产酒精的方法，通过三次液化，提高麦芽三糖和麦芽低聚糖水解为麦芽糖和葡萄糖的速度和水解彻底度；通过在发酵中加入吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵协同作为发酵促进剂，使得本生产方法得到最高酒度和较低的还原糖及残总糖含量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种发酵生产酒精的方法，其中：包括以下步骤：
S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，并过30～40目的筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成36wt％粉浆；
S2.将所述粉浆中加入第一α-淀粉酶，然后在55℃下进行第一次液化处理30min，第一α-淀粉酶的来源为真菌，第一α-淀粉酶的加入量为14u/g，得到第一液化浆料；
S3.将所述第一液化浆料加入第二α-淀粉酶，第二α-淀粉酶的来源为枯草杆菌，第二α-淀粉酶的加入量为18u/g；然后在70℃下进行第二次液化处理为25min，得到第二液化浆料；
S4.将所述第二液化浆料加入第三α-淀粉酶，第三α-淀粉酶的来源为地衣芽孢杆菌，第三α-淀粉酶的加入量为20u/g，并加入稳定剂，稳定剂为柠檬酸钙和ε-聚赖氨酸，柠檬酸钙加入量为第二液化浆料总质量的0.02％，所述L-精氨酸加入量为第二液化浆料总质量的0.01％，然后在95℃下进行第三次液化处理40min，得到第三液化浆料；
S5.将所述第三液化浆料中加入糖化酶，糖化酶的加入量均为200U/g，并加入0.4ml/g酵母料和发酵促进剂进行发酵，发酵温度为30℃，时间为96h，发酵促进剂包括吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵，所述吲哚丁酸加入量为第三液化浆料总质量的0.01％，所述硫酸镁加入量为第三液化浆料总质量的0.04％，所述碳酸氢铵加入量为第三液化浆料总质量的0.002％，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。
实施例2
一种发酵生产酒精的方法，其中：包括以下步骤：
S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，并过30～40目的筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成37wt％粉浆；
S2.将所述粉浆中加入第一α-淀粉酶，第一α-淀粉酶的来源为真菌，第一α-淀粉酶的加入量为15u/g，然后在58℃下进行第一次液化处理24min，得到第一液化浆料；
S3.将所述第一液化浆料加入第二α-淀粉酶，第二α-淀粉酶的来源为枯草杆菌，第二α-淀粉酶的加入量为20u/g，然后在76℃下进行第二次液化处理20min，得到第二液化浆料；
S4.将所述第二液化浆料加入第三α-淀粉酶，第三α-淀粉酶的来源为地衣芽孢杆菌，第三α-淀粉酶的加入量为22u/g；并加入稳定剂，稳定剂为柠檬酸钙和ε-聚赖氨酸，柠檬酸钙加入量为第二液化浆料总质量的0.05％，所述L-精氨酸加入量为第二液化浆料总质量的0.02％，然后在100℃下进行第三次液化处理20min，得到第三液化浆料；
S5.将所述第三液化浆料中加入220U/g糖化酶，并加入0.5ml/g酵母料和发酵促进剂进行发酵，发酵温度为32℃，时间为56h，发酵促进剂包括吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵，所述吲哚丁酸加入量为第三液化浆料总质量的0.05％，所述硫酸镁加入量为第三液化浆料总质量的0.1％，所述碳酸氢铵加入量为第三液化浆料总质量的0.01％，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。
实施例3
一种发酵生产酒精的方法，其中：包括以下步骤：
S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，并过30～40目的筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成40wt％粉浆；
S2.将所述粉浆中加入第一α-淀粉酶，第一α-淀粉酶的来源为真菌，第一α-淀粉酶的加入量为16u/g，然后在60℃下进行第一次液化处理20min，得到第一液化浆料；
S3.将所述第一液化浆料加入第二α-淀粉酶，第二α-淀粉酶的来源为枯草杆菌，第二α-淀粉酶的加入量为22u/g，然后在80℃下进行第二次液化处理15min，得到第二液化浆料；
S4.将所述第二液化浆料加入第三α-淀粉酶，第三α-淀粉酶的来源为地衣芽孢杆菌，第三α-淀粉酶的加入量为25u/g，并加入稳定剂，稳定剂为柠檬酸钙和ε-聚赖氨酸，柠檬酸钙加入量为第二液化浆料总质量的0.06％，所述L-精氨酸加入量为第二液化浆料总质量的0.04％，然后在105℃下进行第三次液化处理10min，得到第三液化浆料；
S5.将所述第三液化浆料中加入300U/g糖化酶，并加入0.8ml/g酵母料和发酵促进剂进行发酵，发酵温度为37℃，时间为48h，发酵促进剂包括吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵，所述吲哚丁酸加入量为第三液化浆料总质量的0.1％，所述硫酸镁加入量为第三液化浆料总质量的0.4％，所述碳酸氢铵加入量为第三液化浆料总质量的0.02％，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。
对比例1
一种发酵生产酒精的方法，其中：包括以下步骤：
S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，并过30～40目的筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成36wt％粉浆；
S2.将所述粉浆中加入第一α-淀粉酶，然后在55℃下进行第一次液化处理30min，第一α-淀粉酶的来源为真菌，第一α-淀粉酶的加入量为14u/g，得到第一液化浆料；
S3.将所述第一液化浆料加入第二α-淀粉酶，第二α-淀粉酶的来源为枯草杆菌，第二α-淀粉酶的加入量为18u/g；然后在70℃下进行第二次液化处理为25min，得到第二液化浆料；
S4.将所述第二液化浆料加入第三α-淀粉酶，第三α-淀粉酶的来源为地衣芽孢杆菌，第三α-淀粉酶的加入量为20u/g，然后在95℃下进行第三次液化处理40min，得到第三液化浆料；
S5.将所述第三液化浆料中加入糖化酶，糖化酶的加入量均为200U/g，并加入0.4ml/g酵母料和发酵促进剂进行发酵，发酵温度为30℃，时间为96h，发酵促进剂包括吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵，所述吲哚丁酸加入量为第三液化浆料总质量的0.01％，所述硫酸镁加入量为第三液化浆料总质量的0.04％，所述碳酸氢铵加入量为第三液化浆料总质量的0.002％，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。
对比例2
一种发酵生产酒精的方法，其中：包括以下步骤：
S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，并过30～40目的筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成37wt％粉浆；
S2.将所述粉浆中加入第一α-淀粉酶，第一α-淀粉酶的来源为真菌，第一α-淀粉酶的加入量为15u/g，然后在58℃下进行第一次液化处理24min，得到第一液化浆料；
S3.将所述第三一液化浆料中加入220U/g糖化酶，并加入0.5ml/g酵母料和发酵促进剂进行发酵，发酵温度为32℃，时间为56h，发酵促进剂包括吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵，所述吲哚丁酸加入量为第三液化浆料总质量的0.05％，所述硫酸镁加入量为第三液化浆料总质量的0.1％，所述碳酸氢铵加入量为第三液化浆料总质量的0.01％，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。
对比例3
一种发酵生产酒精的方法，其中：包括以下步骤：
S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，并过30～40目的筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成40wt％粉浆；
S2.将所述粉浆中加入第一α-淀粉酶，第一α-淀粉酶的来源为真菌，第一α-淀粉酶的加入量为16u/g，然后在60℃下进行第一次液化处理20min，得到第一液化浆料；
S3.将所述第一液化浆料加入第二α-淀粉酶，第二α-淀粉酶的来源为枯草杆菌，第二α-淀粉酶的加入量为22u/g，然后在80℃下进行第二次液化处理15min，得到第二液化浆料；
S4.将所述第二液化浆料加入第三α-淀粉酶，第三α-淀粉酶的来源为地衣芽孢杆菌，第三α-淀粉酶的加入量为25u/g，并加入稳定剂，稳定剂为柠檬酸钙和ε-聚赖氨酸，柠檬酸钙加入量为第二液化浆料总质量的0.06％，所述L-精氨酸加入量为第二液化浆料总质量的0.04％，然后在105℃下进行第三次液化处理10min，得到第三液化浆料；
S5.将所述第三液化浆料中加入300U/g糖化酶，并加入0.8ml/g酵母料进行发酵，发酵温度为37℃，时间为48h，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。下面列出实施例和对比例的性能测试结果，结果如表1
表1
将实施例1-3与对比例1-3比较可以看出，本发明的生产方法制得的发酵液中乙醇的含量均在16.4％(v/v)以上。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种发酵生产酒精的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将玉米原料粉碎为玉米粉，并过30～40目的筛网，将筛下物作为调成粉浆的原料，然后与水配成粉浆；
S2.将所述粉浆中加入第一α-淀粉酶，然后在55℃-60℃下进行第一次液化处理，得到第一液化浆料；
S3.将所述第一液化浆料加入第二α-淀粉酶，然后在70℃-80℃下进行第二次液化处理，得到第二液化浆料；
S4.将所述第二液化浆料加入第三α-淀粉酶，并加入稳定剂，然后在95℃-105℃下进行第三次液化处理，得到第三液化浆料；
S5.将所述第三液化浆料中加入糖化酶，并加入酵母料和发酵促进剂进行发酵，经发酵后的醪液进行蒸馏，得到酒精。
2.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S1粉浆的浓度为36-40wt％。
3.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S2第一α-淀粉酶的来源为真菌，第一α-淀粉酶的加入量为14～16u/g；第一次液化时间为20～30min。
4.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S3第二α-淀粉酶的来源为枯草杆菌，第二α-淀粉酶的加入量为18～22u/g；第二次液化时间为15～25min。
5.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S4第三α-淀粉酶的来源为地衣芽孢杆菌，第三α-淀粉酶的加入量为20～25u/g；第三次液化时间为10～40min。
6.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S4稳定剂为柠檬酸钙和ε-聚赖氨酸，柠檬酸钙加入量为第二液化浆料总质量的0.02-0.06％，所述L-精氨酸加入量为第二液化浆料总质量的0.01-0.04％。
7.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S5糖化酶的加入量均为200～300U/g。
8.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S5酵母料的加入量为0.4～0.8ml/g。
9.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S5发酵促进剂包括吲哚丁酸、硫酸镁和碳酸氢铵，所述吲哚丁酸加入量为第三液化浆料总质量的0.01-0.1％，所述硫酸镁加入量为第三液化浆料总质量的0.04-0.4％，所述碳酸氢铵加入量为第三液化浆料总质量的0.002-0.02％。
10.根据权利要求1所述的发酵生产酒精的方法，其特征在于：所述步骤S5发酵温度为30-37℃，时间为48-96h。
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