CN104232694A

CN104232694A - 节能环保酒精制备工艺

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Publication number: CN104232694A
Application number: CN201410519561.2A
Authority: CN
Inventors: 马赞华; 张衍华
Original assignee: NANTONG TIANYI GAODE MICROBIAL FERMENTATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NANTONG TIANYI GAODE MICROBIAL FERMENTATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明涉及一种节能环保酒精制备工艺，采用淀粉类原料，依序包括下述工序，将淀粉类原料送入膨化机内挤压膨化，得到膨化料；向膨化料喷涂酶制剂并加水，控制料水重量比1∶（1.7～2.5），在55～65℃水解；水解后冷却降温至28～30℃，加入酵母二次配料；配料送入隔膜发酵罐，保持28～35℃、38～48小时发酵；发酵产生的清液通过隔膜发酵罐的隔膜进入集液箱供蒸馏；最后，发酵产生的固体料经不低于60℃加热挤压，渣饼作为饲料，清液与加热产生的蒸汽冷凝水合并进入集液箱，供蒸馏，产生的精馏废水用于喷涂酶制剂和二次配料；同时产出酒精至成品罐。本发明节能、降耗，酒精纯度高，生产周期短、生产效率高，生产成本大幅降低。

Description

节能环保酒精制备工艺

技术领域

本发明涉及一种节能环保酒精制备工艺。

背景技术

用于生产酒精的淀粉原料主要有：薯类（甘薯、马铃薯、木薯、山药等）；粮谷类（高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍等）；糖质原料（甘蔗、甜菜、糖蜜等）；野生植物（橡子仁，土茯苓、蕨根、石蒜等）；农产品加工副产品（米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等）；纤维质原料（秸秆、甘蔗渣等）等。我国酒精生产以发酵法为主，大多数工厂是采用薯干（甘薯、木薯）和玉米为原料。

酒精生产原料淀粉含量60%~70%，蛋白质含量3%~70%，粗纤维含量3%,酒精生产原料淀粉含由直链淀粉和支链淀粉，原料不同直链淀粉和支链淀粉比率也不同，原料淀粉颗粒大小为5-35um，平均值为20um，靠分子间的氢键紧密在一起，联成类似晶体的结构。

在酒精生产过程中，先把块状或粒装的淀粉原料磨碎成粉末状态，原料经粉碎，受热面积增加，利于淀粉原料的吸水膨化糊化，从而提高热处理效率。

以淀粉原料为主的酒精生产至少包括：原料粉碎、加水制浆、糊化、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏等工序。

传统酒精生产，原料粉碎至物料过筛板、70℃糊化、120~135℃蒸煮、60℃糖化、30~35℃发酵、带渣蒸馏。

目前较先进的工艺是采用低温蒸煮法，即采用高于淀粉糊化温度，但不高于100℃，另加α—淀粉酶作为液化剂是低温蒸煮工艺的特点。根据醪液加温的高低，该工艺主要分为下列两种形式：

（1）90—95℃糊化液工艺。这种方法是德国和美国合作开发的简称LBW工艺，整粒玉米先用离心方法分离的热酒糟清夜在90—95℃下浸渍，使玉米吸水软化，并完成玉米糊化作用，再用均质机加耐高温α-淀粉酶进行二次湿磨。可节约蒸汽85%以上。采用此工艺处理薯类原料较少。

（2)80—85℃糊化液工艺。对薯类原料而言该工艺的流程如下：

甘薯干、粉碎、拌碎、加α-淀粉酶、加温至80—85℃糊化液化、冷却至62℃、加酸调节pH4.6糖化30min、冷却至27～28℃。

另外，近年来酒精生产也有采用无蒸煮工艺，如以玉米为原料的无蒸煮工艺为：玉米原料、粉碎、调浆、加糖化剂糖化、加防腐剂、酒母发酵、蒸馏。

该工艺所采用的工艺条件为粉碎粒度1.5～2.0mm，原料加水比控制在1:2.0至1:2.5，生玉米粉糖化酶用量为每克原料50单位，酵母细胞数控制在10个/10ml，在30℃发酵约100h，发酵成熟醪酒精的体积分数达13.5%～14.5%。

无蒸煮工艺，在节能方面具有独特的优势，但发酵时间长，糖化酶用量大，污染危险性较大等。

为了进一步提高酒精生产水平，在酒精发酵方法方面也有许多创新，如目前已在工业生产上应用的固定化细胞酒精发酵法，耐高温活性干酵母发酵法等新的发酵工艺。在设备方面也有不少新型生物反应器出现，如单罐连续搅拌反应器、酵母回用连续搅拌反应器、塔式反应器、细胞固定化反应器等。酒精蒸馏工艺也在不断改进和完善。进一步改造了蒸馏塔板结构，并研究新的蒸馏工艺。目前研究较多的蒸馏工艺有高效节能的差压式蒸馏，膜分离酒精等。随着乙醇传感器和微机控制***的应用，酒精工业的生产水平将有更多新的突破。

酒精生产原料成本下降的空间不大，要降低成本只有从酒精生产工艺上考虑如何节能降耗和提高原料出酒率。挤压膨化淀粉可以获得较高的糊化率，而且免去了蒸煮糊化的过程，发酵周期缩短。有利于提高生产效率，节约生产成本，具有很好的商业前景。

挤压膨化技术作为一种新型的加工技术近半个世纪有了很大的发展，在酱油、食醋、淀粉糖、豆酱、啤酒等行业进行了大量研究，部分已实现了工业化生产。

上世纪八十年代初，日本学者利用挤压膨化工艺代替蒸煮工艺来处理啤酒辅料，以30%黍米膨化辅料，采用浸出法糖化，结果肯定了挤压膨化技术能提高麦芽汁的浸出率，缩短发酵周期，有效降低麦汁的含量，所制啤酒指标与对照相比，总氮降低，其他指标相差不大，味淡，泡沫稳定性稍差。Ingledew和Thomas报道了以大麦为原料挤压膨化生产燃料酒精，并将其与小麦作了对比。Linko et al使用ClextralBC45型双螺杆挤压机对原料进行处理，发现在挤压膨化期间加入α-淀粉酶对酒精发酵的影响，酶的浓度对酒精发酵速度和酒精产量有显著影响，Ben-Gera at al报道采用挤压膨化和传统蒸汽蒸煮对谷物进行预处理，挤压膨化的能耗与传统蒸煮的能耗相比显著降低，酒精产量基本相同。1995年魏华等将大米挤压膨化后用于生产酒精得出结论：膨化工艺与传统工艺相比，淀粉糊化率提高，能耗降低，发酵周期缩短；2005年张礼星等报道了薯干原料经挤压膨化后进行酒精浓醪发酵研究，经250mL和3L三角瓶试验，初始料水比1:4，预培养10小时后补料，补加膨化料补加量为初始投料量的60%，试验结果:补料后发酵48h发酵成熟醪中酒精体积分数达到13.8%，淀粉利用率达94.78%，比传统工艺有了大幅度提高。

申请号00122033.0挤压膨化啤酒辅料的加工方法、加工装置和糖化方法属于啤酒酿造技术领域,是一种挤压膨化啤酒辅料的加工方法、加工装置和糖化方法。其主要技术特点是提供啤酒辅料挤压膨化装置、啤酒辅料挤压膨化***最佳参数和使用该膨化辅料的糖化方法,使麦汁醪液糖化、过滤顺利进行。与普遍采用的复式一次煮出糖化法或外加酶糖化法相比,省去糊化工序和设备,每吨辅料能耗至少减少1/5,原料浸出物收得率至少提高5%,糖化时间,至少减少15分钟,对应的啤酒发酵时间,至少缩短1/10。

申请号02113072.8提供一种采用挤压膨化工艺处理大米原料酿制黄酒的方法，属于酿造技术领域。提出用机械膨化和气流膨化方法处理酿制黄酒的大米原料可以替代传统的浸米蒸饭方法,并具体提出了挤压膨化处理大米原料的工艺条件:调湿至大米含水20-25%,挤压机螺杆转速650-700转/分,挤出温度100-180℃,以及提出了膨化大米的发酵酿酒工艺条件。其优点是:避免产生污水,简化工序,改善操作条件,减少淀粉损耗,减少设备和建筑投资。把酿酒大米原料的处理由原来的蒸饭糊化改变为膨化糊化,开拓了一种新的工艺构想,必将带来较好的经济和社会效益。

申请号92111888.0一种低温免蒸煮生产酒精的方法属酒精生产工艺,即将酒精生产从高温蒸煮工艺转为低温蒸煮工艺的同时,再进一步简化工艺条件,提高效率。其突出特点是免去利用锤型锅,蒸煮柱等设备进行的蒸煮糊化的传统酒精生产工艺,而采用加热器一步到位进入糖化罐的免蒸煮低温法酒精生产工艺。

申请号：201310320515.5一种小曲酒发酵免蒸煮原料的制备方法属于白酒酿造工艺领域，该方法为先向小曲酒发酵原料中加入孢子粉，然后混合均匀，再将混合均匀后的物料进行挤压膨化，待膨化后进行碾碎，并加水拌湿，再加入填充物和酒曲粉进行糖化、酒精发酵，最后蒸馏制得白酒。在挤压膨化处理过程中，原料的主要大分子成分如淀粉、蛋白质发生部分解聚，有利于发酵菌种的作用，提高了出酒率。原料在挤压膨化过程中由于美拉德反应，所生成的特殊风味物质，经过发酵菌体的作用，可以赋予小曲白酒具有更加丰富的风味成分。与传统的小曲酒发酵相比，可以节约能耗；提高了原料的利用率。

实用新型专利号：201320067684.8液态酶喷涂***公开了一种液态酶喷涂***，它包括泵室、控制端装置、压力检测箱、分级仓、缓冲仓、喷涂室和成品仓，所述泵室内设有依次连接的液仓、液泵和液体流量测定装置；所述的分级仓、缓冲仓、喷涂室和成品仓按照从上向下依次设置，且缓冲仓和喷涂室之间设有进料门，所述喷涂室内设有喷涂装置，所述缓冲仓内设有流量传感器；所述控制端装置包括触摸屏以及分别与液体流量测定装置、压力检测箱、流量传感器和触摸屏连接的单片机；所述的压力检测箱两端通过管道分别与液泵和一电磁阀门连接，所述电磁阀门安装在喷涂室的外部并通过管道与喷涂装置连接。该发明的喷涂均匀度和精确度高，并能实时监测和控制喷涂过程，大大提高了喷涂效率。

我国酒精生产以发酵法为主，大多数工厂是采用薯干和玉米为原料。

酒精生产原料挤压膨化理论研究还比较少，各种挤压参数对膨化出来的酒精生产原料粉的理论性影响研究成果欠缺，尤其是膨化酒精生产原料粉发酵工艺应用到工业生产中短少理论和实践的支撑，还需要一个较长的过程。

发明内容

本发明目的在于：提供一种节能环保酒精制备工艺。

本发明目的通过下述技术方案实现：

一种节能环保酒精制备工艺，采用淀粉类原料，包括：玉米﹑小麦﹑大米等谷类或木薯﹑甘薯等薯类，依序包括下述工序，

1）将淀粉类原料送入膨化机内挤压膨化，得到膨化料；

2）向膨化料喷涂酶制剂并加水，控制料水重量比1：（1.7～2.5），在55～65℃水解；

3）水解后冷却降温至28～30℃，加入酵母二次配料；

4) 配料送入隔膜发酵罐，保持28～35℃、38～48小时发酵；

5) 发酵产生的清液通过隔膜发酵罐的隔膜进入集液箱供蒸馏；

6）发酵产生的固体料经不低于60℃加热挤压，渣饼作为饲料，清液与加热产生的蒸汽冷凝水合并进入集液箱，供蒸馏，产生的精馏废水用于喷涂酶制剂和二次配料；同时产出酒精至成品罐。

本发明的特点是：

1) 与传统工艺相比，省去了原料粉碎、蒸煮液化，节省了粉碎的耗电耗材(如锤片﹑筛片等)，节省了蒸煮液化用蒸汽，节省了α-淀粉酶；

2) 通过采用喷涂酶制剂和酵母二次配料，解决了高浓物料不易输送的难题；

3) 通过采用隔膜发酵罐，解决了产物——乙醇对酵母的抑制作用，实现了酒精16～20%(v/v)高浓度发酵；

4）通过对发酵终了固相物料的加热挤压，回收了固相中的酒精分，固相糟渣中的蛋白质含量较原工艺糟渣提高了9～12%。

在上述方案基础上，所述的挤压膨化的挤压模孔直径10～12mm、挤出温度130～180℃、挤压螺杆转速180～240r/min、物料含水量不大于24%，获得膨化料。

在上述方案基础上，所述的膨化料的淀粉糊化率不小于85%。

在上述方案基础上，所述的酶制剂包括不少于85%的糖化酶、8～12%的淀粉酶、2～5%的纤维素酶、0～2%蛋白酶。

在上述方案基础上，所述的酶制剂100～150u/克原料，55～65℃水解不少于3分钟。

在上述方案基础上，所述的酵母为耐高温酒用活性干酵母，二次配料总料水比为1:（2.2～3）。

本发明原理：

1）挤压膨化原理

膨化是利用变相和气体的热压效应原理，使被加工物料内部的液体迅速升温气化、增压膨胀，并依气体的膨胀力，带动组分中高分子物质的结构变形，从而使之成为具有网状组织结构特征，定型的多孔物质的过程，是高温高压的短时加工过程。

当含有一定水分的原料通过供料器进入套筒后，随着螺杆的转动而向前输送逐渐受到机头的阻力作用在有限的空间里被压缩，通过压延效应和物料在螺杆与套筒间的强烈搅拌、混合、剪力等作用而产生的高温、高压，使物料在挤压腔内呈熔融状态，淀粉组织中排列紧密地胶束被破坏，淀粉由生淀粉（β-淀粉）转化为熟淀粉（α-淀粉），此时物料中的水分仍处于液体状，当熔融态物料进入成型模头前的高温高压区时，呈完全的流动态，物料中的超沸点水分因瞬间的急剧气化并喷射出来，物料中的溶胶淀粉体积也瞬间膨化，致使食品内部爆裂出许多微孔，体积迅速膨胀。

2）挤压膨化对淀粉的影响

淀粉系高分子物质，纯淀粉在挤压机内从外观上看，先是由未胶化的白色逐渐变为凝胶化的无色半透明体，这是由于在挤压机内，淀粉在升压、升温和剪切的共同作用下，高分子的结构键断裂而使其变成了低分子的产物，降解使淀粉分子间的氢键断裂因而发生了糊化。挤压膨化过程中淀粉的变化主要有糊化、糊精化和降解。在高温高压高剪切的环境下，淀粉链被部分打断，淀粉发生降解现象，生成小分子糊精﹑糖等，对支链淀粉的降解类似于普鲁兰酶的作用。利用特性粘度和凝胶过滤试验的方法研究挤压对淀粉结构的影响，结果证明：酒精生产原料淀粉经挤压后，其平均分子量下降，进而认为原料淀粉在挤压过程中发生了降解。实验时发现挤压温度愈高裂解产物愈多。裂解的结果使淀粉颗粒机构松散，原有淀粉的理化性质改变，在较低的温度下有较强的水溶性和吸水性。经挤压膨化处理后，淀粉糊化度能达到90%以上。具体地：

（1）淀粉的降解和还原能力提高，挤压膨化破坏了淀粉颗粒，宏观上，产品疏松，体积增大；微观上，淀粉呈片状，发生降解，糊精和还原糖增加；化学性质上，产物的还原能力增强，在低温条件下产品的水溶性、吸水性也较强，更易被酶利用。

（2）淀粉结构变化，经过膨化后，原料中的淀粉结构发生了变化，表现为原料中支链淀粉和直链淀粉的比例发生了变化，支链淀粉含量降低，直链淀粉含量却增加，总淀粉含量降低（淀粉糊精化）。原因是淀粉处于高温高压的密封环境中，淀粉处于融化状态，局部分子链被强大的压力切断，断裂的位置通常发生在分支点，链的中心部位以及杂原子之间链上，这就导致支链淀粉的一部分侧链被“切割”下来，使较短的直链淀粉比例增加。

（3）淀粉的α化，由胶束状淀粉链构成的淀粉是生淀粉，也叫β淀粉，β淀粉加热加压就变成α淀粉，也称熟淀粉，这一过程为淀粉的α化。α淀粉容易消化，因为淀粉一经α化，直链淀粉和支链淀粉的各分子间就出现间隙，消化酶易于进入。淀粉α化的最常用方法有蒸、煮、炸等，但是，用这些方法处理后所形成的α淀粉，在常温下放置往往又恢复到β型淀粉，产生老化即β化。淀粉α化，用膨化方法与上述三种方法相比，前者具有α化速度快﹑α化完全﹑α化稳定﹑不β化，究其原因在于物料接受了大量的能量，水分子热运动加剧，物料变得柔软，淀粉链间的氢健断裂，链发生了移动，在膨化过程，伴随着淀粉的α化，淀粉链受到很大的破坏，当温度下降时不能β化，使α化具有稳定性。

3）对纤维素的影响

膨化过程中，纤维素经膨化后纤维分子间价健断裂，分子极性变化导致其可溶性纤维相对增加，一般增加3%左右。可溶性纤维的增加，为应用纤维素酶提高原料出酒率提供了可能。

4）对糖、蛋白质变化

糖具有亲水性，在膨化过程中能调控物料的水分活度，从而影响淀粉糊化，高温、高剪切作用使糖分解产生羟基化合物，与物料中的蛋白质、游离氨基酸或肽发生美拉德反应，蛋白质含量有所减少。

蛋白质分子受外部能量的影响和作用发生变形，由紧密有序的构象变成松散无规则的构象，使蛋白质分子处于极易被水解的状态。酒精生产原料氮含量较低，不能满足发酵过程中酵母生长的需要。近年来已经有多位学者指出：含氮量过低是导致细胞活力较低的直接原因；也是导致细胞浓度较低的重要原因。玉米挤压膨化后氨基酸总量由未膨化的40.201mg/g提高到68.664mg/g;，水溶性成分由3.264%提高到33.4%。C﹑N及维生素等的有效释放为酵母发酵提供了碳源、氮源和生长素。

以玉米淀料为例，原工艺淀粉利用率90～90.5%原料时，本发明达到92.4～92.8%；原来发酵法要60～100小时，本发明38～48小时，发酵时间缩短了1/3～2/3；另外，免除了蒸煮工序，而高温蒸煮需要的热能占全部酒精生产能耗的30%~40%，因此能耗大幅降低。

本发明的优越性在于：节能、降耗，酒精纯度高，生产周期短、生产效率高，生产成本大幅降低。

附图说明

附图1，本发明工序流程图；

附图2，传统酒精生产工艺中至糖化工序的流程图；

附图3，本发明酒精生产工艺中至糖化工序的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种节能环保酒精制备工艺，包括玉米或薯类的淀粉类原料，依序包括下述工序，

一种节能环保酒精制备工艺，包括玉米或薯类的淀粉类原料，依序包括下述工序，

1）将淀粉类原料送入膨化机内挤压膨化，得到膨化料；

3）水解后冷却降温至28～30℃，加入酵母二次配料；

4) 配料送入隔膜发酵罐，保持28～35℃、38～48小时发酵；

所述的挤压膨化的挤压模孔直径10～12mm、挤出温度130～180℃、挤压螺杆转速180～240r/min、物料含水量不大于24%，获得膨化料。

本实施例中，所述的挤压膨化的:挤压模孔直径11mm、挤出温度170℃、挤压螺杆转速200r/min（范围）、物料含水量不大于24%，获得的膨化料淀粉糊化率大于85%。

所述的酶制剂100～150u/克原料，55～65℃水解不少于3分钟。

所述的酵母为耐高温酒用活性干酵母，二次配料中总料水比为1:（2.2～3）。本实施例中，采用耐高温酒用活性干酵母，以料水比1:3调浆。

本发明的优越性通过下述实验数据进一步得到证实：

以下通过计算对传统工艺蒸煮糊化和糖化的能耗与挤压膨化工艺原料糊化和糖化所需能量进行比较。

1，蒸煮糊化能耗比较与淀粉酶用量比较

原料的比热计算式如下：C=C₀×（1-W）+C₁×W

式中：C—原料比热

C₀—原料的绝干比热，一般取0.39kcal/kg·℃

C₁-水的比热

W—水分含量，取12%

原料比热C=0.39kcal/kg·℃×（1-12%）+1kcal/kg·℃×12%

=1.9361KJ/kg·℃

取酒精生产原料1000kg，水料比为1:3，水为3000kg，蒸煮液化高温为100℃，低温取室温25℃，则蒸煮液化的总能量消耗为：

Q₁=Q_原料+Q_水=C_原料×m×△T+C水×m×△T

=1.9361×1000×75+4.18×3000×75=1085.71MJ

传统工艺原料粉碎能量消耗，1000kg粉料耗电60kw·h即Q₀=216MJ

膨化原料的用电量参考最佳参数下大米挤压膨化的度电产量9kg/（kw·h），则挤压膨化1000kg酒精生产原料共需耗电为：Q=1000/9=111.1kw·h=400MJ

传统工艺蒸煮液化能耗对比：△Q=Q₀＋Q₁-Q=901.71MJ

节能百分比：△Q/(Q₀＋Q₁)=901.71÷1301.71=69.27%

所述的酶制剂包括不少于85%的糖化酶、8%～12%的淀粉酶、2%～5%的纤维素酶、0～2%蛋白酶。

本实施例中，按每克原料便用12u淀粉酶，淀粉酶选用20000u/ml规格的液体酶，则1000kg原料节省淀粉酶12×1000000÷20000=600ml。

2，糖化过程能耗对比

传统酒精生产工艺：

如图2所示，原料经粉碎，加水混合，70℃糊化，100℃蒸煮，60℃糖化，然后进行发酵、出酒精。

传统酒精生产原料发酵糖化过程能耗：

原料的初始温度为25℃，忽略60℃保温期间所散失的热量，在100℃保温30分钟，设醪液的蒸发量为每小时5%计算，水的气化潜热为2257KJ/kg，则100℃保温期间，因为水分蒸发所消耗能量为 Q₃=4000×5%×2257×（30/60）=225.7MJ

保温后再降温到60℃所需的能量：Q₄=4000×3.619×（100-60）=579.04MJ

糖化过程所需要的总能量：Q₅=Q₃+Q₄=225.7+579.04=804.74MJ

本发明挤压膨化酒精生产工艺，如图3所示：原料经挤压膨化、加水混合，在60℃进行糖化，然后进行发酵、出酒精。

本发明中，挤压膨化酒精生产工艺配水采用精馏废水及成品冷凝水，故无需消耗能量。

糖化过程能量消耗的节能比率为：Q₅/Q₅=100%

理论上糖化过程可节约能耗804.74MJ，折合电223.54kw·h。

可行性试验：

挤压膨化在黄酒和啤酒行业有使用，但至今不能达到工业化，而酒精行业的应用却更少见报道。本试验从挤压膨化对酒精发酵周期、原料出酒率、淀粉利用率以及生产成本等方面的影响等多个方面进行研究，旨在为酒精生产技术的大规模工业化提供可行性和依据。

原料与方法

1 实验材料

玉米：上海双胞胎玉米膨化粉，含水量10.5%、淀粉63.4%、蛋白质9.1`%、脂肪0.92%。

糖化酶：酶活力20000U/mL，NOVO公司生产。

酵母：安琪耐高温酒用活性干酵母，湖北安琪酵母股份有限公司生产。

2 实验仪器

LRN-250A生化培养箱（上海医疗器械厂）；KDN-04A定氮仪（上海新嘉电子有限公司）；DZKW电子恒温水浴锅（上海医疗仪器厂）。

3工艺流程：如图1所示，

对脱胚玉米清理去杂，粉碎成提胚玉米粉、挤压膨化、调浆、喷涂酶制剂糖化、二次配料加入酵母、发酵、出酒精，在发酵期间及结束时测定各项指标。

4实验方法

4.1原料的挤压膨化处理

优选试验，挤压膨化处理的工艺条件为:挤压模孔直径11mm、挤出温度170℃、挤压螺杆转速200r/min、废物料含水量24%。

4.2发酵实验

对酵母进行活化，分别取已处理的膨化料样品100g，按料水比1:3调浆；液化酶12u/g原料﹑95℃液化1h；糖化酶140u/g原料﹑60℃糖化0.5h；

其中:试样2(挤压膨化)省去蒸煮液化工艺以及液化酶的使用，30℃发酵60h，测定各项指标。

4.3对比实验

将挤压膨化试样1(挤压膨化)、试样2(挤压膨化)与试样3(传统工艺)做发酵实验，综合考查发酵周期、原料出酒率、淀粉利用率等指标，分别做4批次试验。

4.4分析方法

水分测定：105℃烘箱法，GB5479-1985；

残糖及还原糖测定：斐林试剂热滴定法；

淀粉测定：酶水解法；

糊化度测定：酶水解法；

蛋白质含量测定：凯式定氮法；

粗脂肪测定：GB2906-1982。

酒精体积分数测定：蒸馏比重法。取100mL成熟发酵液于蒸馏瓶中，加100mL蒸馏水，然后加热蒸馏出100mL溶液，利用酒精比重计（标温20℃）测定其酒精体积分数。

5结果与分析

5.1 对比实验

以试样1、试样2与试样3进行发酵实验，测定各项指标，平行做4次试验，取平均值，如表1所示。

由表1可知，试样2省去蒸煮液化阶段与试样3在同样的条件下糖化、发酵，经48h发酵后试样2的酒精体积分数明显高于经60h发酵后试样3，这可能是与玉米粉在挤压膨化过程中淀粉发生糊化等作用有关，这些变化都有利于微生物发酵利用，故其酒精含量和还原糖量都高于试样3。而试样1在经过蒸煮液化阶段和液化酶的使用后，其最终酒精含量和发酵前醪液中还原糖含量与试样2的差距不大，这可能是挤压膨化原料中的淀粉已经充分糊化，已经起到蒸煮液化的作用。玉米在挤压膨化过程中淀粉经挤压膨化处理后，其糊化度能达90%以上，而传统蒸煮液化工艺糊化度仅为85%左右。由此可见，采用挤压膨化技术代替蒸煮液化阶段是完全可行的。试样1、试样2的发酵结束时间为42h，试样3的发酵结束时间为60h。经挤压膨化的试样较未挤压膨化的试样发酵时间缩短18h，这可能是因为物料经挤压膨化后，其中淀粉糊化、降解使还原糖含量增加，以及其营养成分发生变化，更易于酵母生长，所以经挤压膨化的物料发酵时间较快。

5.2经济效益分析

通过计算得到挤压膨化原料生产1t酒精比未挤压膨化的原料科节约粮食77kg，提高酒精产量0.0261t，增加收入156.50元（以现价6000元/t计）。折算发酵成本比传统发酵法可降低成本170元/t（酒精），即降低成本3.7%。同时将发酵周期缩短了18h。

6.结论

（1）挤压膨化技术取代传统的蒸煮液化是完全可行的，挤压膨化的适宜参数为挤压机模孔直径11mm，挤出物料温度170℃，废物料含水量24%，挤压机螺杆转速200r/min；

（2）挤压膨化原料比未经此处理的传统生产方法生产酒精每吨可节约粮食77kg，降低成本170元/t（酒精），即降低成本3.7%，将发酵周期缩短了18h；

（3）膨化后酒精生产原料糊化度提高，醪液可溶性增加，利于酶和酵母作用，计算表明其节能效应是显著的，所以，挤压膨化技术应用于酒精生产原料酒精的发酵可行且前景广阔；

（4）通过应用隔膜发酵罐及时排出发酵产物------乙醇,消除了乙醇对酵母发酵的抑制作用，成熟发酵醪中酒精浓度由现在的10%(v/v)提升至16%(v/v)，甚至更高。

通过应用固液分离加热挤压机，成熟发酵醪中酵母细胞得到充分回收,一是避免其在蒸馏高温条件下自溶进入废水，增加废水处理难度;二是酵母细胞的充分回收，提高了副产物------酒精糟渣的蛋白含量约9-11%，提高了酒精糟渣的饲用价值。

Claims

1.一种节能环保酒精制备工艺，采用淀粉类原料，依序包括下述工序，

1）将淀粉类原料送入膨化机内挤压膨化，得到膨化料；

3）水解后冷却降温至28～30℃，加入酵母二次配料；

4) 配料送入隔膜发酵罐，保持28～35℃、38～48小时发酵；

2.根据权利要求1所述的一种节能环保酒精制备工艺，其特征在于：挤压膨化的挤压模孔直径10～12mm、挤出温度130～180℃、挤压螺杆转速180～240r/min、物料含水量不大于24%，获得膨化料。

3.根据权利要求1或2所述的一种节能环保酒精制备工艺，其特征在于：所述的膨化料的淀粉糊化率不小于85%。

4.根据权利要求1所述的一种节能环保酒精制备工艺，其特征在于：所述的酶制剂包括不少于85%的糖化酶、8%～12%的淀粉酶、2%～5%的纤维素酶、0～2%蛋白酶。

5.根据权利要求1或4所述的一种节能环保酒精制备工艺，其特征在于：所述的酶制剂100～150u/克原料，55～65℃水解不少于3分钟。

6.根据权利要求1所述的一种节能环保酒精制备工艺，其特征在于：所述的酵母为耐高温酒用活性干酵母，二次配料中总料水比为1:（2.2～3）。