CN106636221B - 一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法 - Google Patents
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Abstract
一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，属于酒精生产领域，包括以下步骤：(1)原料清洗处理；(2)原料通过湿法粉碎得到浆液；(3)原料的低温蒸煮；将原料浆液在90～100℃中蒸煮2.5～3h，得到液化醪；(4)糖化；向每立方米液化醪中加入0.1～0.3kg糖化酶，在56～60℃中糖化50～60min，得到糖化醪液；(5)无酸发酵；按原料重量的0.01％～0.1％添加酵母，在31～33℃中发酵50～60h，得到成熟醪液；(6)蒸馏，得到食用酒精；(7)分子筛吸附，得到无水酒精。本发明以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，缩短发酵时间有效地抑制或干扰细菌的滋生，进行无酸发酵，且该方法可以提高发酵率。
Description
技术领域
本发明涉及酒精生产技术领域，具体涉及一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法。
背景技术
在传统的酒精发酵工艺中，通常采用加硫酸酸化、加热灭菌等方法抑制杂菌。加热灭菌可以杀死杂菌，但需增加设备，消耗大量蒸汽，运行成本较高，且容易造成糖分的损失，很少被采用。现行酒精生产工艺中大多采用加酸酸化法，用硫酸将醪液的pH值调节到3.2～3.8来抑制杂菌的生长。由于硫酸用量大，对设备造成腐蚀，增加废液的硫酸根含量，加大了环保处理难度；同时pH值低还会对酵母生长繁殖不利。另外硫酸是非常危险的腐蚀品，对操作工人的人身安全造成威胁。
现有的无酸发酵技术，发酵时间长，会造成工艺周期长，生产效益低。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，该方法发酵过程不需添加硫酸，且发酵时间短，同时提高发酵率。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，包括以下步骤：
(1)将原料进行清洗处理；
(2)将原料进行湿法粉碎，得到浆液；
(3)原料的低温蒸煮；
将步骤(2)中所得原料的浆液升温蒸煮，蒸煮的温度为90～100℃，蒸煮时间为2.5～3h，经过蒸煮液化后得到液化醪；
(4)糖化；
将步骤(3)中所得液化醪降温至60°以下，然后送入糖化罐，向每立方米的液化醪中加入0.1～0.3kg糖化酶，糖化温度保持在56～60℃，糖化时间为50～60min，得到糖化醪液；
(5)无酸发酵；
将步骤(4)中所得糖化醪液降温至33℃以下，再送入发酵罐中，按原料重量的0.01％～0.1％来添加酵母，进行厌氧发酵，发酵温度控制在31～33℃，发酵时长为50～60h，即得到成熟醪液；
(6)蒸馏；
将步骤(5)中所得成熟醪液经过蒸馏，得到食用酒精；
(7)分子筛吸附；
将步骤(6)中蒸馏所得食用酒精蒸发成乙醇蒸汽，待乙醇蒸汽升温到145℃后送入3A沸石分子筛吸附塔，再送到精馏塔中重复蒸馏，即得到无水酒精。
进一步地，所述淀粉质原料选自木薯、玉米、红薯、土豆、大米和小麦中的一种或几种。
进一步地，所述步骤(2)中的湿法粉碎过程，原料和水的重量比为7:5～7:4。
进一步地，所述步骤(5)中，所述发酵罐安置于露天环境中，并采用罐外强制冷却***以确保发酵温度控制在31～33℃。
进一步地，所述步骤(6)中，蒸馏方式为五塔差压蒸馏，所述五塔差压蒸馏分别为粗镏塔、水洗塔、精馏塔、脱甲塔和杂质塔。
进一步地，所述步骤(6)中，所述五塔差压蒸采用DCS自控***控制，控制点包括压力、温度、液位和流量。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，发酵时不添加硫酸，而是采用缩短发酵时间的方法，使发酵在pH较高的情况下进行，在足量酵母发挥其发酵功效的同时，缩短发酵时间可有效地抑制或干扰细菌的滋生，且该方法可以提高发酵率。
2.本发明的以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，采用先进的五塔差压蒸馏技术，能有效地彻底排除正丙醇、异酊醇、异醇等高沸点杂质成分；粗镏塔采用真空蒸馏除了节能需要外还有利于增大乙醇和其他杂质间相对挥发度，使杂质更易于分离，又彻底去除酸类杂质，减少酒槽在粗镏塔中的积垢，达到优级食用酒精的质量。其节能效果显著，吨酒精蒸馏耗汽约280吨，低于传统的方法；且蒸馏的蒸汽用量和冷却水用量大幅减少，比传统的五塔常压蒸馏技术节能46％，经济效益显著。
3.本发明的以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，完全不使用硫酸，发酵醪pH值比使用硫酸大为提高，因此，大大减轻了发酵设备和管道的腐蚀，延长设备的使用寿命。同时，酒精废液处理过程中用于中和的石灰量也大为减少，废液处理的运行费用降低；此外，在厌氧处理废水时，可减少S2-对甲烷菌的毒害，有利于甲烷菌的生长，减少沼气厌氧发酵的脱硫成本，大大提高COD的降解速度，提高沼气的产量。
4.本发明的以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，完全不使用硫酸，发酵醪中的pH值较高及硫酸根较少，减轻管路和蒸馏塔的结垢现象，大大减少工人的劳动强度，降低工人操作的危险性。
5.本发明的以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，不需要添加青霉素等，因长期使用青霉素会出现耐药性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1：
一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，包括以下步骤：
(1)鲜木薯的清洗去皮；
(2)鲜木薯的湿法粉碎：将鲜木薯进行二级湿法粉碎，得到鲜木薯的浆液，鲜木薯和水的重量比为7:5；
(3)原料的低温蒸煮；
将步骤(2)中所得原料的浆液升温蒸煮，蒸煮的温度为90℃，蒸煮时间为3h，经过蒸煮液化后得到液化醪；
(4)糖化；
将步骤(3)中所得液化醪降温至60°以下，然后送入糖化罐，向每立方米的液化醪中加入0.1kg糖化酶，糖化温度保持在56℃，糖化时间为60min，得到糖化醪液；
(5)无酸发酵；
将步骤(4)中所得糖化醪液降温至33℃以下，再送入发酵罐中，按鲜木薯重量的0.01％来添加酵母，进行厌氧发酵，所述发酵罐安置于露天环境中，并采用罐外强制冷却***以确保发酵温度控制在31℃，发酵时长为60h，即得到成熟醪液；
(6)蒸馏；
将步骤(5)中所得成熟醪液经过蒸馏，得到食用酒精；蒸馏方式为五塔差压蒸馏，所述五塔差压蒸馏分别为粗镏塔、水洗塔、精馏塔、脱甲塔和杂质塔。所述五塔差压蒸采用DCS自控***控制，控制点包括压力、温度、液位和流量。
(7)分子筛吸附；
将步骤(6)中蒸馏所得食用酒精蒸发成乙醇蒸汽，待乙醇蒸汽升温到145℃后送入3A沸石分子筛吸附塔，再送到精馏塔中重复蒸馏，即得到无水酒精。
实施例2：
一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，包括以下步骤：
(1)原料的清洗去皮：将鲜木薯和土豆分别进行清洗去皮；
(2)原料的湿法粉碎：将鲜木薯和土豆混合进行二级湿法粉碎，得到鲜木薯和土豆的混合浆液，鲜木薯和土豆原料与水的重量比为7:4.5；
(3)原料的低温蒸煮；
将步骤(2)中所得原料的混合浆液升温蒸煮，蒸煮的温度为95℃，蒸煮时间为2.75h，经过蒸煮液化后得到液化醪；
(4)糖化；
将步骤(3)中所得液化醪降温至60°以下，然后送入糖化罐，向每立方米的液化醪中加入0.2kg糖化酶，糖化温度保持在58℃，糖化时间为55min，得到糖化醪液；
(5)无酸发酵；
将步骤(4)中所得糖化醪液降温至33℃以下，再送入发酵罐中，按鲜木薯和土豆重量的0.05％来添加酵母，进行厌氧发酵，所述发酵罐安置于露天环境中，并采用罐外强制冷却***以确保发酵温度控制在32℃，发酵时长为55h，即得到成熟醪液；
(6)蒸馏；
将步骤(5)中所得成熟醪液经过蒸馏，得到食用酒精；蒸馏方式为五塔差压蒸馏，所述五塔差压蒸馏分别为粗镏塔、水洗塔、精馏塔、脱甲塔和杂质塔。所述五塔差压蒸采用DCS自控***控制，控制点包括压力、温度、液位和流量。
(7)分子筛吸附；
将步骤(6)中蒸馏所得食用酒精蒸发成乙醇蒸汽，待乙醇蒸汽升温到145℃后送入3A沸石分子筛吸附塔，再送到精馏塔中重复蒸馏，即得到无水酒精。
实施例3：
一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，包括以下步骤：
(1)原料的清洗去皮：将木薯、玉米、红薯、土豆、大米和小麦分别进行清洗去皮；
(2)原料的湿法粉碎：将所有原料混合进行一级湿法粉碎，得到原料的混合浆液，原料和水的重量比为7:4；
(3)原料的低温蒸煮；
将步骤(2)中所得原料的混合浆液升温蒸煮，蒸煮的温度为100℃，蒸煮时间为2.5h，经过蒸煮液化后得到液化醪；
(4)糖化；
将步骤(3)中所得液化醪降温至60°以下，然后送入糖化罐，向每立方米的液化醪中加入0.3kg糖化酶，糖化温度保持在60℃，糖化时间为50min，得到糖化醪液；
(5)无酸发酵；
将步骤(4)中所得糖化醪液降温至33℃以下，再送入发酵罐中，按原料重量的0.1％来添加酵母，进行厌氧发酵，所述发酵罐安置于露天环境中，并采用罐外强制冷却***以确保发酵温度控制在33℃，发酵时长为50h，即得到成熟醪液；
(6)蒸馏；
将步骤(5)中所得成熟醪液经过蒸馏，得到食用酒精；蒸馏方式为五塔差压蒸馏，所述五塔差压蒸馏分别为粗镏塔、水洗塔、精馏塔、脱甲塔和杂质塔。所述五塔差压蒸采用DCS自控***控制，控制点包括压力、温度、液位和流量。
(7)分子筛吸附；
将步骤(6)中蒸馏所得食用酒精蒸发成乙醇蒸汽，待乙醇蒸汽升温到145℃后送入3A沸石分子筛吸附塔，再送到精馏塔中重复蒸馏，即得到无水酒精。
本申请人在试验过程中做了大量酒精发酵试验，现将部分试验整理如下：
2013-2015年，在广西壮族自治区河池市罗城科潮酒精技术开发有限责任公司进行酒精发酵试验，试验共设4个试验组，每组7000kg鲜木薯。
第1组：采用本发明实施例1的酒精发酵方式；
第2组：采用在发酵过程中添加硫酸的方法，同时，酵母量为鲜木薯重量的0.001％，其他处理方式与第1组相同；
第3组：发酵时间设置为80h，其他处理方式与第1组相同；
第4组：蒸馏时，采用五塔常压蒸馏，其他处理方式与第1组相同。
发酵过程中观察和记录酒精的情况，统计各数据，结果统计如下表1所示。
表1酒精发酵过程的各指标数据
| 分组 | 发酵率 | 杀菌率 | 酒精品质 |
| 第1组 | 93％ | 80％ | 优 |
| 第2组 | 91％ | 89％ | 优 |
| 第3组 | 90％ | 68％ | 一般 |
| 第4组 | 92％ | 79％ | 一般 |
从表1的结果可以看出，第2组在酒精发酵时添加硫酸，而硫酸会影响酵母的生长繁殖，故发酵率低于本发明。第3组由于发酵时间长，会导致细菌滋生多，抑菌效果不好，故对发酵率有较大影响，酒精的品质也一般。第4组采用五塔常压蒸馏，对酒精品质有较大影响。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (6)
1.一种以淀粉质原料生产酒精的无酸发酵方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将原料进行清洗处理；
(2)将原料进行湿法粉碎，得到浆液；
(3)原料的低温蒸煮；
将步骤(2)中所得原料的浆液升温蒸煮，蒸煮的温度为90～100℃，蒸煮时间为2.5～3h，经过蒸煮液化后得到液化醪；
(4)糖化；
将步骤(3)中所得液化醪降温至60°以下，然后送入糖化罐，向每立方米的液化醪中加入0.1～0.3kg糖化酶，糖化温度保持在56～60℃，糖化时间为50～60min，得到糖化醪液；
(5)无酸发酵；
将步骤(4)中所得糖化醪液降温至33℃以下，再送入发酵罐中，按原料重量的0.01％～0.1％来添加酵母，进行厌氧发酵，发酵温度控制在31～33℃，发酵时长为50～60h，即得到成熟醪液；
(6)蒸馏；
将步骤(5)中所得成熟醪液经过蒸馏，得到食用酒精；
(7)分子筛吸附；
将步骤(6)中蒸馏所得食用酒精蒸发成乙醇蒸汽，待乙醇蒸汽升温到145℃后送入3A沸石分子筛吸附塔，再送到精馏塔中重复蒸馏，即得到无水酒精。
2.如权利要求1所述的酒精无酸发酵的方法，其特征在于：所述淀粉质原料选自木薯、玉米、红薯、土豆、大米和小麦中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的酒精无酸发酵的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的湿法粉碎过程，原料和水的重量比为7:5～7:4。
4.如权利要求1所述的酒精无酸发酵的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述发酵罐安置于露天环境中，并采用罐外强制冷却***以确保发酵温度控制在31～33℃。
5.如权利要求1所述的酒精无酸发酵的方法，其特征在于：所述步骤(6)中，蒸馏方式为五塔差压蒸馏，所述五塔差压蒸馏分别为粗镏塔、水洗塔、精馏塔、脱甲塔和杂质塔。
6.如权利要求5所述的酒精无酸发酵的方法，其特征在于：所述步骤(6)中，所述五塔差压蒸采用DCS自控***控制，控制点包括压力、温度、液位和流量。
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