CN107828827A - 一种添加乙酸提高酒精发酵淀粉转化率的方法 - Google Patents

一种添加乙酸提高酒精发酵淀粉转化率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种添加乙酸提高酒精发酵淀粉转化率的方法，属于酒精发酵工业领域。本发明通过向含淀粉质原料的发酵体系中添加乙酸，进行酒精发酵，达到提高淀粉转化率、提高酒精产量的目的。本发明的方法可使淀粉的转化率提高至90％以上。本发明与已有技术相比最大的优势是可以提高酒精发酵过程淀粉转化率，降低副产物甘油的生成，且添加的乙酸成本远低于多产酒精产生的利润。

Description

一种添加乙酸提高酒精发酵淀粉转化率的方法
技术领域
本发明涉及一种添加乙酸提高酒精发酵淀粉转化率的方法，属于酒精发酵工业领域。
背景技术
由于全球石油储备量减少以及化石能源使用造成了严重的空气污染，世界范围内包括美国、巴西、欧盟、中国、日本、加拿大、印度等很多国家，都在积极发展生物质燃料市场。其中燃料酒精较传统的化石能源，具有清洁可再生等优点，可直接作为汽车燃料或添加至汽油(乙醇汽油)中使用。将乙醇添加至汽油中可改善油品的燃烧性能、动力性能和环保性能，主要表现增加汽油含氧量，提高辛烷值和抗暴指数，降低油品的芳烃含量，减少汽车尾气中碳氢化合物、NOx和CO的含量。另外，燃料酒精产业的发展还可以带动制造业和农业等行业的协调发展，带动经济的增长。因此，燃料酒精工艺在全球范围内得到了大力发展。在过去的几十年，全球燃料酒精产量急剧增加，由不足80万吨(1975年)已增至2015年的7700万吨。我国的燃料酒精行业起步较晚，但是在国家政策推动下，生产规模不断扩大，产量迅速增长，目前产量已跃居世界第三位(2015年产量约200万吨)。
燃料酒精主要采用发酵法生产，一般的生产过程为：1)原料进行预处理，获得可发酵糖；2)酿酒酵母利用可发酵糖生成酒精；3)发酵液经蒸馏-精馏-脱水等过程获得成品燃料酒精。由于在酒精发酵过程，可发酵糖除了被酿酒酵母利用生成主产品酒精外，还会合成细胞结构物质和其他代谢副产物，另外发酵液中还会残留一部分糖，而不能够酿酒酵母完全利用。这就造成发酵过程的淀粉转化率不足100％。若能采取手段使得更多的糖用于酒精的合成，即提高淀粉转化率，则可显著提高酒精生产企业的利润。以年产10万吨的燃料酒精企业为例，即使淀粉转化率提高1％，每年可增加利润约490万(以4900元/吨燃料酒精计)，对于利润率较低的酒精行业来说，非常可观。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高酒精发酵淀粉转化率的方法，所述方法是向含淀粉质原料的发酵体系中添加乙酸，以提高淀粉转化率。
在本发明的一种实施方式中，所述方法是向糖化后的糖化液中添加终浓度为300～900mg/L的乙酸，再接种种子液进行发酵。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉质原料为木薯、玉米、小麦等中的一种或多种的混合原料。
本发明的第二个目的是提供一种酒精发酵的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将粉碎后的淀粉质原料与拌料水混合，加入液化酶加热液化；
(2)液化结束后降温，加入糖化酶糖化；
(3)糖化结束后降温，降温后的糖化液分为两部分，一部分直接用于制备种子液，另一部分添加乙酸；向添加乙酸的糖化液中接种制备好的种子液，启动酒精发酵；
(4)发酵结束后，经过蒸馏获得酒精。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉质原料与拌料水以1:2～5的料水比进行混合。
在本发明的一种实施方式中，所述液化酶包括但不限于耐高温α-淀粉酶。
在本发明的一种实施方式中，所述液化是以15～20U/g淀粉的加酶量加入耐高温α-淀粉酶，于90～95℃反应90～140min。
在本发明的一种实施方式中，所述糖化是以120～160U/g淀粉加入糖化酶，于45～60℃糖化20～60min。
在本发明的一种实施方式中，所述的淀粉质原料为木薯、玉米、小麦等中的一种或多种的混合原料。
在本发明的一种实施方式中，所述的乙酸添加量为200～700mg/L糖化液。
本发明还提供所述方法在制备含酒精的食品或饮品方面的应用。
有益效果：本发明通过添加乙酸，使淀粉的转化率提高至89.6～90％以上。本发明与已有技术相比最大的优势是可以提高酒精发酵过程淀粉转化率，降低副产物甘油的生成(可降低20％左右)，且添加的乙酸成本远低于多产酒精产生的利润(添加1kg乙酸能提高酒精产量约17kg，而乙酸的价格约为3元/kg，酒精的价格约为4.6元/kg，所以添加1kg乙酸的成本为3元，提高的酒精产量的价值约为78元)。由于目前的酒精生产技术成熟，酒精生产规模可达上万吨，因此，转化率即使提高1～2％，对于酒精生产企业来说，增加的利润也非常可观，且本发明的工艺操作简单，各批次之间的产量稳定性好，对于酒精生产行业的技术方案有重要的推动意义。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
具体实施方式中的种子液均以酿酒酵母为发酵菌种，培养至菌体数量达2×106CFU/mL视为成熟种子液。
实施例1
本发明将一种添加乙酸提高酒精发酵淀粉转化率的方法采用以下工艺步骤：
将木薯粉与拌料水混合，料水比为1:2.5，加入耐高温α-淀粉酶(15U/g淀粉)，搅拌均匀后加热至95℃并维持120min；降温至60℃，加入糖化酶(120U/g淀粉)，搅拌均匀后保温糖化30min。糖化结束后降温至30℃，将15％的糖化液用于制备酵母种子液，剩余的糖化液中加入终浓度为200mg/L的乙酸，再加入以前述15％的糖化液制备的成熟种子液后启动发酵。发酵结束后，经蒸馏精馏等过程获得酒精。以不添加乙酸作为空白对照。实验组的淀粉转化率为89.6％，高于空白对照的88.1％。
实施例2
本发明将一种添加乙酸提高酒精发酵淀粉转化率的方法采用以下工艺步骤：
将玉米粉与拌料水混合，料水比为1:3，加入耐高温α-淀粉酶(18U/g淀粉)，搅拌均匀后加热至95℃并维持120min；降温至60℃，加入糖化酶(150U/g淀粉)，搅拌均匀后保温糖化30min。糖化结束后降温至30℃，将10％的糖化液用于制备酵母种子液，剩余的糖化液中加入终浓度为300mg/L的乙酸，再加入以前述15％的糖化液制备的成熟种子液后启动发酵。发酵结束后，经蒸馏精馏等过程获得酒精。以不添加乙酸作为空白对照。实验组的淀粉转化率为90.8％，高于空白对照的88.9％。
实施例3
本发明将一种添加乙酸提高酒精发酵淀粉转化率的方法采用以下工艺步骤：
将木薯粉、小麦粉和玉米粉与拌料水混合，料水比为1:3，加入耐高温α-淀粉酶(16U/g淀粉)，搅拌均匀后加热至95℃并维持100min；降温至60℃，加入糖化酶(150U/g淀粉)，搅拌均匀后保温糖化30min。糖化结束后降温至30℃，将20％的糖化液用于制备酵母种子液，剩余的糖化液中加入终浓度为500mg/L的乙酸，再加入以前述15％的糖化液制备的成熟种子液后启动发酵。发酵结束后，经蒸馏精馏等过程获得酒精。以不添加乙酸作为空白对照。实验组的淀粉转化率为90.2％，高于空白对照的88.3％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种酒精发酵的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)将粉碎后的淀粉质原料与拌料水混合，加入液化酶加热液化；
(2)液化结束后降温，加入糖化酶糖化；
(3)糖化结束后降温，降温后的糖化液分为两部分，一部分直接用于制备种子液，另一部分添加乙酸；向添加乙酸的糖化液中接种所述种子液，启动酒精发酵；
(4)发酵结束后，经过蒸馏获得酒精。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，乙酸添加量为200～700mg/L糖化液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的淀粉质原料为木薯、玉米、小麦等中的一种或多种的混合原料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述淀粉质原料与拌料水以1:2～5的料水比进行混合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，加入耐高温α-淀粉酶进行液化。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，液化是以15～20U/g淀粉的加酶量加入耐高温α-淀粉酶，于90～95℃反应90～140min；糖化是以120～160U/g淀粉加入糖化酶，于45～60℃糖化20～60min。
7.一种提高酒精发酵淀粉转化率的方法，其特征在于，在酒精发酵过程中，向含淀粉质原料的发酵体系中添加乙酸。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述淀粉质原料为木薯、玉米、小麦等中的一种或多种的混合原料。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，向糖化后的糖化液中添加终浓度为300～900mg/L的乙酸，再接种种子液进行发酵。
10.1-2,4-9任一所述方法在制备含酒精的食品或饮品方面的应用。
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