專利名稱：一種馬鈴薯熟全薯生產乙醇的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種馬鈴薯熟全薯生產乙醇方法，具體地說是涉及一種植物(含纖維素、淀 粉等成分)的生產乙醇方法。屬于農產品深加工領域。
背景技術：
我國80%的發(fā)酵酒精(乙醇)是用淀粉類原料生產，其中以甘薯干等薯類為原料生產的 乙醇約占45%。甘薯干及鮮甘薯是我國生產酒精的主要薯類原料，為我國大多數工廠所采用。 甘薯中固形物的主要成分是淀粉，還含有少量的糖類和蛋白質。淀粉質原料生產酒精分為原 料預處理、原料蒸煮、糖化劑制備、糖化、酒母制備、乙醇發(fā)酵和蒸餾等工藝。目前我國各 酒精廠廣泛采用連續(xù)蒸煮的工藝，常用有罐式(鍋式)連續(xù)蒸煮、塔式(柱式)連續(xù)蒸煮等方法 。淀粉質原料吸水后在高溫高壓(溫度126 13(TC、壓力2. 74 3.43萬帕斯卡)下連續(xù)蒸煮 ，蒸煮時間薯干90 100min，玉米100 120min。蒸料需要消耗蒸汽185. 9 247. 86kg/T，根 據國內的情況，蒸煮工段所消耗的蒸汽占整個生產過程蒸汽消耗的25 30%。
微波加熱作為一項新技術已受到高度重視并得到應用開發(fā)。目前微波廣泛用于對食品進 行膨化、烘干、脫腥和保鮮處理。微波加熱其優(yōu)點在于①加熱屬內部加熱方式，電磁能直接 作用于介質分子轉換成熱，且透射使介質內外同時受熱，不需要熱傳導，故可在短時間不論 物料形狀如何內部都可達到均勻加熱，可避免如蒸汽、電加熱等外部加熱方式加熱時外焦內 生、外干內濕現(xiàn)象；提高了產品質量，有利于食品物料品質的形成。②水分子、蛋白質、核 酸、脂肪、碳水化合物等吸收微波能以后，隨著電場方向發(fā)生變化，就會引起分子的轉動， 致使分子間頻繁碰撞而產生了大量的摩擦熱，從而導致物料在短時間內溫度迅速升高、加熱 或熟化。③加熱室是一個封閉的空腔，微波不能外泄，只能被加熱物體吸收，加熱室的空氣 與相應的容器都不會發(fā)熱，沒有額外的熱能損耗，所以熱效率極高；節(jié)能一般可達30 50% 。④微波使加工時間大大縮短、加熱容易控制、產品質量好、色澤和鮮度良好，水分和營養(yǎng) 成分損失少、含菌量低、處理效率高。
固定化細胞技術是新興的現(xiàn)代生物工程技術，它運用物理或化學的手段將游離的細胞定 位于限定的空間區(qū)域，使其保持催化活力，并可反復使用。固定化技術的出現(xiàn)，使高細胞密 度的高速率發(fā)酵成為可能。
侯紅萍等以海藻酸鈉為固定化酵母細胞的載體，采用三段式流化床生物反應器發(fā)酵玉米 淀粉生產酒精，選擇南陽混合酵母作為固定化的最佳菌種，糖化酶用量1.0%，糖化時間 60min，糖化率達90%以上，糖化醪初糖為9. 88 15. 88 QBx，發(fā)酵時間為6 llh，成熟發(fā)酵醪 中酒精的體積百分比含量為4.8 9.2%，反應器的乙醇生產能力為3.8 4.5g/ ( L h)，凝 膠的乙醇生產能力為11.3 13.6 g/ (L.h)，成熟發(fā)酵醪中殘?zhí)蔷陀趌.()GBx。[侯紅萍 ，王家東.固定化酵母菌在白酒生產中的應用研究[J].中國食品學報.2005 Vol. 5]
目前國內酒精廠常用的一些工藝技術包括
①連續(xù)蒸煮的方法
1)鍋式連續(xù)蒸煮其工藝為原料經斗式提升機運至料斗，通過錘式粉碎機進行粉碎， 粉料經螺旋拌料器，加入l : 3.5或1 : 4.0的水，水溫4(TC左右，在混合桶內充分混和，預熱 至70 8(TC，然后送入l號蒸煮鍋，打滿醪液，通入蒸汽，升壓至2.45萬帕斯卡，維持 10min，再啟開流入2號蒸煮鍋的閥門，裝滿醪液后，開啟3號，將醪液送至3號蒸煮鍋，待3 號鍋頂部出來的醪液從切線方向進后熟器分離汽液，回收二次蒸氣以供加熱用，在后熟器上 腰部引出醪管(插入下部)，與真空冷卻器聯(lián)結，其真空度經常保持400毫米汞柱，使醪液 瞬間冷卻到糖化所需要的溫度，送入糖化鍋。鍋式連續(xù)蒸煮的工藝條件從料漿預熱至蒸煮 后熟時間為90 120min，料漿溫度70 8(TC，進口溫度為125 128。C ， l號鍋出口溫度為126 130°C，壓力為2.74 3.43萬帕斯卡，2號鍋壓力為1. 96 2. 74萬帕斯卡，3號鍋壓力為 1.27 1.96萬帕斯卡，汽液分離器壓力為0.78 1.96萬帕斯卡。此方法的不足在于蒸煮時 間較長，溫度高，蒸煮過程中有糖損失。蒸煮鍋壓力高。2)柱式連續(xù)蒸煮其工藝為甘薯 干原料經斗式提升機，提升到料斗，經過粉碎，在混合桶中以60 65。C熱水配成粉漿，加水 比為l: 4，并可添加O. 07 0. 1%淀粉液化酶，使淀粉漿更好的液化。粉漿用離心泵送至柱式 連續(xù)蒸煮的加熱器，同時通入2.45 2.65萬帕斯卡表壓的蒸汽，粉漿被蒸汽直接加熱，瞬時 加熱到13(TC左右，經緩沖器進入蒸煮柱，在蒸煮柱1和3內設有六個收縮口，粉漿經收縮區(qū) 部位時，由于蒸汽的絕熱膨脹，從而達到快速蒸煮的目的。在蒸煮柱2和柱區(qū)內共有12塊擋 板，使粉漿與蒸汽接觸更好，粉漿在蒸煮柱內停留的時間為15min，粉漿在蒸煮器進口壓力 為2.65萬帕斯卡(表壓)，出口壓力為1.57 1.76萬帕斯卡，蒸煮醪自蒸煮柱區(qū)出來后進入 后熟器的低部，向上停留時間約為60min，則完全蒸熟。后熟壓力為0.88萬帕斯卡(表壓) ，醪液溫度為118'C，醪液自后熟器中部出來沿切線方向進入汽液分離器，排除大量二次蒸 汽，壓力才降至常壓。上述方法的不足在于蒸煮壓力高，溫度高，時間長，糖經高溫高壓引 起損失，且存在少量料液焦化現(xiàn)象。
② 淀粉的液化和糖化
張成虎等低溫雙酶法液化、糖化工藝在我廠的應用[張成虎，馬心如.低溫雙酶法液化、 糖化工藝在我廠的應用.釀酒2002 Vol. 29， No. 4]表明混合后的水溫在60 65。C ，混 合水與玉米粉、液化酶、NaOH同時進入拌料罐，料水比控制在l: (2.5 3.0)，拌料溫度控 制6(TC左右，料液的pH在6. 5 7.0之間。加NaOH中和有機酸，利于液化酶的作用，減少液化 酶的失活。玉米漿通過溢流進入液化罐，通入蒸汽給料液加熱，控制蒸煮溫度為95 10(TC ，液化時間3. 5 4h。在糖化以前將醪液pH值由6. 5降低到4. 5，在酸化罐中加入H2S04進行料 液酸化，酸化后的料液經螺旋板換熱器將溫度降到6(TC ，同時加入糖化酶進入糖化罐進行 糖化。糖化醪由螺旋板換熱器降到30 32。C送入發(fā)酵工段。高溫蒸煮蒸煮溫度(t^l25。C 拌料溫度(t2)6(TC ;低溫蒸煮蒸煮溫度0u)95。C拌料溫度(t2 )6(TC。采用低溫蒸煮使焦 糖的產生量明顯減少，甲醇的含量降低，淀粉損失由原來1.2%降為0.2% ，酵母的發(fā)酵更 徹底，出酒率增加。此方法的不足在于液化時間很長，達3. 5 4h，加入H2S04進行料液酸 化對設備腐蝕嚴重。
③ 雙酶法工藝
姬艷紅等的研究表明玉米原料經粉碎后進人蒸煮鍋，同時往蒸煮鍋中加入回流酒精糟 液拌料，料水比1: 3 5，料液溫度達60 7(TC ，把a-淀粉酶按lg原料6單位酶加入蒸煮鍋 中液化。將液化好料液再進行糊化120min，溫度控制在10(TC 。經汽醪分離器后，lg原料加 入糖化酶100單位，在60 65。C進行糖化40min。經噴淋、冷卻打入發(fā)酵糟，接入酒母后在 溫度36 4(TC發(fā)酵55h左右。成熟的發(fā)酵醪經蒸餾后，流出的糟液進行固液分離，其固形物 經烘干成為高蛋白飼料，糟水進行處理后打入拌料鍋，再次利用。采用雙酶法可以減少淀粉 損失1.2% ，大幅度節(jié)約糧食，提高淀粉出酒率.與傳統(tǒng)工藝相比，淀粉轉化率可提高8 10% ，可節(jié)約玉米5 10% 。此方法的不足在于糊化時間長達120min，糊化溫度高10(TC ，發(fā)酵溫度高36 4(TC [姬艷紅，王華雯，董青山，王學品.雙酶法工藝生產酒精的探討河南 化工2001年第7期]。
④ 細胞固定化工藝
侯紅萍等的研究表明酵母固定化的最佳方法是取40 mL 6%明膠、1.0 g釀酒酵母濕菌 體和1.5%的生香活性干酵母混合包埋后，再用1.5%戊二醛溶液交聯(lián)3 h。固定化酵母菌的 最適糖化發(fā)酵時間為9d。固定化酵母比游離酵母發(fā)酵速度快，出酒率提高了2.2個百分點， 產酯量高20%。連續(xù)使用10個批次，其機械強度良好，釀酒性能穩(wěn)定，用明膠和戊二醛固定 釀酒酵母和生香酵母的方法是可行的。此方法的不足在于糖化發(fā)酵時間較長為9d，戊二醛
溶液處理后的酵母不能用于食品級乙醇的發(fā)酵生產[侯紅萍，王家東.固定酵母菌在白酒生產 中的應用研究[J].中國食品學報.2005 Vol. 5]。
⑤甘薯制白酒加工技術
甘薯制白酒加工技術表明甘薯制白酒工藝為(l)原料處理將鮮薯洗凈，除去雜質及
泥土，然后瀝干待用。(2)分切用刨絲機將薯塊切成薯絲，直徑約5 10mm，或用切丁機將 薯塊分切成蠶豆大小的丁。
(3)加填充料加入谷殼或甘薯莖葉碎塊，加入量為甘薯原料重 的20%左右。(4)蒸煮在原料底部通入蒸汽，將原料蒸透蒸熟。(5)冷卻將蒸煮過的原料 冷卻到24 26。C，冬天可冷卻至30 32。C。
(6)拌曲冷卻后的原料分三次拌上曲種，總量 約為原料的4%左右，每次拌入量約為l/3左右。(7)發(fā)酵將拌好曲種的熟料放入容器密封， 另要留一出氣孔，以排出發(fā)酵時產生的二氧化碳氣體。發(fā)酵一般5 7天完成。(8)加谷殼 發(fā)酵完成的料坯一般還要加一些谷殼，以使蒸餾時氣流暢通不至于壓氣。加入量的多少以便 于酒精和蒸汽的流通為宜。(9)蒸餾空甑圓氣后，開始上甑，要穿氣一層上一層，以免沓 氣。冷凝鍋一般用錫鍋為最好，也可用處理后的鐵鍋。竹槽要對準鍋底尖，以便酒液匯滴入 槽中，再流出甑外，流入酒壇中。甑(zeng)的兩端墊好布條密封，防止酒氣跑出。[劉寶家 李素梅等，食品加工技術工藝和配方大全(下)，科學技術文獻出版社，1992， p:252 256]。此方法的不足在于蒸酒火候不易掌握，太大易燒鍋，使酒有焦鍋味。 一旦燒鍋， 則這一甑酒全部報廢，并要徹底清洗所有裝置。傳統(tǒng)的薯類釀酒方法需要蒸煮，不僅勞動 強度大，而且消耗大量燃料，成本大，發(fā)酵時間也長達至少l個月以上。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種微波加熱熟化馬鈴薯，80 85"C液化，58 62"C雙酶糖化， 28 32。C條件發(fā)酵，真空蒸餾，生產乙醇，節(jié)能、快速、收率高，可充分利用馬鈴薯成分的 生產乙醇方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是 一種馬鈴薯熟全薯生產乙醇的方法，其 特征在于該生產方法其步驟如下
(1) 原料選擇選用新鮮無腐爛、變質的馬鈴薯為原料。
(2) 清洗將原料放進洗滌槽中，加壓水流沖洗，洗去原料外表面殘留泥土和雜質，瀝水。
(3) 微波加熱熟化將瀝水后的馬鈴薯塊裝入塑料微波蒸盒中，10段火力保持10
20min，馬鈴薯全部熟透，取出冷卻，使薯塊溫度下降至25。C左右時，壓碎薯塊成粉糊狀。
(4) 凍融破壁將粉糊至于冰箱中冷凍4 12h，凍結，取出融化成粉塊狀，備用。
(5) 液化控溫加熱罐中，按馬鈴薯鮮薯水=1: 2. 0 5. 0 (W/W)加入鮮薯和微波加 熱至70 80。C的水，液化酶(4000u)按原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，升溫至 80 85°C，液化10 30min，液化結束后降溫至60 62。C左右。
(6) 雙酶糖化糖化酶(50000u)按原料量的O. 1 0. 3%加入，纖維素酶(50000u)按 原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，溫度58 62。C，糖化4 12h。
(7) 發(fā)酵將糖化后的原料，裝入發(fā)酵罐中，加入固定化酵母菌10 20%，溫度28 32'C，發(fā)酵3 5d。罐中產生氣泡量減少及料液pH變化趨于穩(wěn)定，發(fā)酵結束。具體發(fā)酵時間根 據料溫發(fā)酵過程中的情況變化而定。
(8) 蒸餾將發(fā)酵后的原料，在0.06 0.07MPa壓力下真空抽濾，過濾得到的酵母再次 活化后利用。濾液裝入旋轉蒸發(fā)儀中，真空減壓蒸餾，保持溫度50 55'C，維持真空度 0.06 0.07MPa，蒸餾2 4h。收集蒸餾器冷凝管滴出的液體裝入滅菌后的玻璃瓶中，密封， 即為乙醇成品，常溫下貯藏。蒸餾至料液體積約1/10可停止蒸餾。
本發(fā)明適用于含纖維素、淀粉成分的馬鈴薯全薯發(fā)酵生產乙醇，首先利用上述工藝方 法(3)使馬鈴薯淀粉熟化，步驟(4)破壞馬鈴薯顆粒細胞，然后按上述步驟(5) 、 (6) 、(7)在所得熟全薯中，按馬鈴薯鮮薯水=1: 2.0 5.0 (W/W)加入鮮薯和水，按原料量的 0. 1 0. 5。/。加入液化酶(4000u)，均勻混合原料，升溫至80 85。C，液化10 30min，液化結束 后降溫至6(TC左右。按原料量的O. 1 0. 3。/。加入糖化酶(50000u)，按原料量的O. 1 0. 3%加入 纖維素酶(50000u)，均勻混合原料，溫度58 62。C，糖化4 12h。加入固定化酵母菌10 20%，溫度28 32。C，發(fā)酵3 5d。真空減壓蒸餾，保持溫度50 55。C，維持真空度O. 06 0.07MPa，蒸餾2.0 4.0h。由蒸餾器冷凝管滴出的液體裝入滅菌后的玻璃瓶中，密封，即為 乙醇成品，常溫下貯藏。
本發(fā)明采取的上述馬鈴薯熟全薯生產乙醇的方法，利用微波內部加熱方式，電磁能直接 作用于馬鈴薯中的水分子轉換成熱，在短時間內達到馬鈴薯組織內外同時均勻加熱，淀粉熟 化速度快，加熱時間短，熱利用率大大提高。該方法熟化馬鈴薯速度快、時間短，在10段火 力、10 20min馬鈴薯即可全部熟化，并可最大限度地保持馬鈴薯營養(yǎng)成分、原有風味與色 澤。此法有效地解決了我國乙醇生產傳統(tǒng)工藝中采用的原料高溫高壓長時間蒸煮(溫度126 130°C、壓力2. 74 3.43萬帕斯卡，時間60 120min)工藝易使原料中果糖轉化為焦糖，焦 糖不僅不能使酵母發(fā)酵，還會阻礙糖化酶對淀粉的作用，影響酵母生長和酒精產量，淀粉損 失可達12%左右，從而降低了淀粉出酒率，影響企業(yè)效益的問題；高溫蒸煮蒸汽耗用量高，
冷卻水消耗量大問題。應用微波熟化原料技術節(jié)能達30 50%。
馬鈴薯細胞經微波熟化后仍保持完整的細胞形態(tài)，而且馬鈴薯淀粉顆粒的外膜較堅固， 細胞中的淀粉等物質滲出較少，淀粉酶的分解作用受到限制。為解決此問題，本發(fā)明采用細 胞凍融破壁技術，利用植物細胞中含有大量的水分，凍結過程中產生的大冰晶容易造成植物 細胞組織機械性損傷，引起細胞壁破壞，細胞內容物滲出，便于淀粉酶進行分解作用。
采用固定化酵母菌細胞發(fā)酵技術，固定化細胞載體可以反復使用一年以上，從傳統(tǒng)的每 天接種改為每年只需一次性接種，節(jié)省了大量的人力、物力和能源。發(fā)酵周期由傳統(tǒng)法的 68 72h縮短到30 40h，提高乙醇生產力一倍以上。此項技術解決了傳統(tǒng)發(fā)酵存在需要每天 接種，酶及酵母菌細胞在反應器中，細胞穩(wěn)定性較差，在厭氧條件下易失活，乙醇生產效率 不高，添加酶及酵母菌需要大量的人力，發(fā)酵周期68 72h，能源消耗大的問題。
本發(fā)明提供的一種馬鈴薯熟全薯生產乙醇的方法，充分考慮馬鈴薯熟全薯所含的成分對 乙醇產品的影響，利用液化酶、糖化酶、纖維素酶分別作用于馬鈴薯不同成分，有效分解淀 粉及纖維素，供給酵母所需的發(fā)酵養(yǎng)分，發(fā)酵具有速度快、收率高等優(yōu)點，乙醇含量達6.8 9.2%，節(jié)能10 30%。
本發(fā)明可廣泛應用于馬鈴薯、甘薯等原料生產乙醇。該技術的應用對乙醇生產企業(yè)技術 更新，增強企業(yè)競爭能力，促進馬鈴薯產業(yè)綜合效益的提高具有積極的作用。
具體實施方式
實施例l
以馬鈴薯為原料，應用本發(fā)明提供的一種馬鈴薯熟全薯生產乙醇的方法生產乙醇，其步 驟如下
(1) 原料選擇選用新鮮無腐爛、變質的馬鈴薯為原料；
(2) 清洗將原料放進洗滌槽中，加壓水流沖洗，洗去原料外表面殘留泥土和雜質，瀝水。
(3) 微波加熱熟化將瀝水后的1000g馬鈴薯塊裝入塑料微波蒸盒中，IO段火力保持 10 20min，馬鈴薯全部熟透，取出冷卻，使薯塊溫度下降至25。C左右時，壓碎薯塊成粉糊 狀。
(4) 凍融破壁將粉糊至于冰箱中冷凍4.0 6.0h，凍結，取出融化成粉塊狀，備用。
(5) 液化控溫加熱罐中，按馬鈴薯鮮薯水=1: 2. 0 5. 0 (W/W)加入鮮薯和微波加 熱至70 80。C的水，液化酶(4000u)按原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，升溫至
80 85°C，液化10 30min，液化結束后降溫至6(TC左右。
(6) 雙酶糖化糖化酶(50000U)按原料量的O. 1 0. 3%加入，纖維素酶(50000u)按 原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，溫度58 62。C，糖化4 12h。
(7) 發(fā)酵將糖化后的原料，裝入發(fā)酵罐中，加入固定化酵母菌10 20%，溫度28 32'C，發(fā)酵3 5d。罐中產生氣泡量減少及料液pH變化趨于穩(wěn)定，發(fā)酵結束。具體發(fā)酵時間根 據料溫發(fā)酵過程中的情況變化而定。
(8) 蒸餾將發(fā)酵后的原料，在0.06 0.07MPa壓力下真空抽濾，過濾得到的酵母再次 活化后利用。濾液裝入旋轉蒸發(fā)儀中，真空減壓蒸餾，保持溫度50 55'C，維持真空度 0.06 0.07MPa，蒸餾2.0 4.0h。收集蒸餾器冷凝管滴出的液體裝入滅菌后的玻璃瓶中，密 封，即為乙醇成品，常溫下貯藏。蒸餾至料液體積約1/10可停止蒸餾。
實施例2
以甘薯為原料，應用本發(fā)明提供的一種熟全薯生產乙醇的方法生產乙醇，其步驟如下
(1) 原料選擇選用新鮮無腐爛、變質的甘薯為原料；
(2) 清洗將原料放進洗滌槽中，加壓水流沖洗，洗去原料外表面殘留泥土和雜質，瀝水。
(3) 微波加熱熟化將瀝水后的1000g甘薯塊裝入塑料微波蒸盒中，10段火力保持10 20min，甘薯全部熟透，取出冷卻，使薯塊溫度下降至25。C左右時，壓碎薯塊成粉糊狀。
(4) 凍融破壁將粉糊至于冰箱中冷凍4.0 6.0h，凍結，取出融化成粉塊狀，備用。
(5) 液化控溫加熱罐中，按甘薯鮮薯水=1: 2. 0 5. 0 (W/W)加入鮮薯和微波加熱 至70 80。C的水，液化酶(4000u)按原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，升溫至80 85°C，液化10 30min，液化結束后降溫至6(TC左右。
(6) 雙酶糖化糖化酶(50000u)按原料量的O. 1 0. 3%加入，纖維素酶(50000u)按 原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，溫度58 62。C，糖化4 12h。
(7) 發(fā)酵將糖化后的原料，裝入發(fā)酵罐中，加入固定化酵母菌10 20%，溫度28 32'C，發(fā)酵3 5d。罐中產生氣泡量減少及料液pH變化趨于穩(wěn)定，發(fā)酵結束。具體發(fā)酵時間根 據料溫發(fā)酵過程中的情況變化而定。
(8) 蒸餾將發(fā)酵后的原料，在0.06 0.07MPa壓力下真空抽濾，過濾得到的酵母再次 活化后利用。濾液裝入旋轉蒸發(fā)儀中，真空減壓蒸餾，保持溫度50 55'C，維持真空度 0.06 0.07MPa，蒸餾2.0 4.0h。收集蒸餾器冷凝管滴出的液體裝入滅菌后的玻璃瓶中，密
封，即為乙醇成品，常溫下貯藏。蒸餾至料液體積約1/10可停止蒸餾。 實施例3
以甘薯干為原料，應用本發(fā)明提供的一種熟全薯生產乙醇的方法生產乙醇，其步驟如下
(1) 原料選擇選擇無霉變的甘薯干為原料；
(2) 復水按原料水=1: 2.0 (W/W)，加入50 6(TC的溫水，浸泡l 2h，使薯干充 分吸水。
(3) 微波加熱熟化將吸水后的1000g薯干裝入塑料微波蒸盒中，10段火力保持10 20min，薯干全部熟透，取出冷卻，使薯塊溫度下降至25。C左右時，壓碎薯干成粉糊狀。
(4) 凍融破壁將粉糊至于冰箱中冷凍4.0 6.0h，凍結，取出融化成粉塊狀，備用。
(5) 液化控溫加熱罐中，按濕薯水=1: 2. 0 3. 0 (W/W)加入濕薯和微波加熱至 70 8(TC的水，液化酶(4000u)按原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，升溫至80 85 °C，液化10 30min，液化結束后降溫至6(TC左右。
(6) 雙酶糖化糖化酶(50000u)按原料量的O. 1 0. 3%加入，纖維素酶(50000u)按 原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，溫度58 62。C，糖化4 12h。
(7) 發(fā)酵將糖化后的原料，裝入發(fā)酵罐中，加入固定化酵母菌10 20%，溫度28 32'C，發(fā)酵3 5d。罐中產生氣泡量減少及料液pH變化趨于穩(wěn)定，發(fā)酵結束。具體發(fā)酵時間根 據料溫發(fā)酵過程中的情況變化而定。
(8) 蒸餾將發(fā)酵后的原料，在0.06 0.07MPa壓力下真空抽濾，過濾得到的酵母再次 活化后利用。濾液裝入旋轉蒸發(fā)儀中，真空減壓蒸餾，保持溫度50 55'C，維持真空度 0.06 0.07MPa，蒸餾2.0 4.0h。收集蒸餾器冷凝管滴出的液體裝入滅菌后的玻璃瓶中，密 封，即為乙醇成品，常溫下貯藏。蒸餾至料液體積約1/10可停止蒸餾。
實施例4
以馬鈴薯全粉為原料，應用本發(fā)明提供的一種熟全薯生產乙醇的方法生產乙醇，其步驟 如下
(1) 原料選擇選用干燥熟化的馬鈴薯全粉為原料；
(2) 加水按原料水=1: 2.0 (W/W)，加入40 60。C的溫水，浸泡20 40min，使薯 粉充分吸水。
(3) 凍融破壁將粉糊至于冰箱中冷凍4.0 6.0h，凍結，取出融化成粉塊狀，備用。
(4) 液化控溫加熱罐中，按濕馬鈴薯粉水=1: 2. 0 3. 0 (W/W)加入濕薯粉和微波 加熱至70 80。C的水，液化酶(4000u)按原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，升溫至 80 85°C，液化10 30min，液化結束后降溫至6(TC左右。
(5) 雙酶糖化糖化酶(50000u)按原料量的O. 1 0. 3%加入，纖維素酶(50000u)按 原料量的O. 1 0. 5%加入，均勻混合原料，溫度58 62。C，糖化4 12h。
(6) 發(fā)酵將糖化后的原料，裝入發(fā)酵罐中，加入固定化酵母菌10 20%，溫度28 32'C，發(fā)酵3 5d。罐中產生氣泡量減少及料液pH變化趨于穩(wěn)定，發(fā)酵結束。具體發(fā)酵時間根 據料溫發(fā)酵過程中的情況變化而定。
(7) 蒸餾將發(fā)酵后的原料，在0.06 0.07MPa壓力下真空抽濾，過濾得到的酵母再次 活化后利用。濾液裝入旋轉蒸發(fā)儀中，真空減壓蒸餾，保持溫度50 55'C，維持真空度 0.06 0.07MPa，蒸餾2.0 4.0h。收集蒸餾器冷凝管滴出的液體裝入滅菌后的玻璃瓶中，密 封，即為乙醇成品，常溫下貯藏。蒸餾至料液體積約1/10可停止蒸餾。
權利要求
1.一種馬鈴薯熟全薯生產乙醇方法，其特征在于該生產方法其步驟如下(1)原料選擇選用新鮮無腐爛、變質的馬鈴薯為原料。(2)清洗將原料放進洗滌槽中，加壓水流沖洗，洗去原料外表面殘留泥土和雜質，瀝水。(3)微波加熱熟化將瀝水后的馬鈴薯塊裝入塑料微波蒸盒中，10段火力保持10～20min，馬鈴薯全部熟透，取出冷卻，使薯塊溫度下降至25℃左右時，壓碎薯塊成粉糊狀。(4)凍融破壁將粉糊至于冰箱中冷凍4～12h，凍結，取出融化成粉塊狀，備用。(5)液化控溫加熱罐中，按馬鈴薯鮮薯∶水＝1∶2.0～5.0(W/W)加入鮮薯和微波加熱至70～80℃的水，液化酶(4000u)按原料量的0.1～0.5％加入，均勻混合原料，升溫至80～85℃，液化10～30min，液化結束后降溫至60～62℃左右。(6)雙酶糖化糖化酶(50000u)按原料量的0.1～0.3％加入，纖維素酶(50000u)按原料量的0.1～0.5％加入，均勻混合原料，溫度58～62℃，糖化4～12h。(7)發(fā)酵將糖化后的原料，裝入發(fā)酵罐中，加入固定化酵母菌10～20％，溫度28～32℃，發(fā)酵3～5d。罐中產生氣泡量減少及料液pH變化趨于穩(wěn)定，發(fā)酵結束。具體發(fā)酵時間根據料溫發(fā)酵過程中的情況變化而定。(8)蒸餾將發(fā)酵后的原料，在0.06～0.07MPa壓力下真空抽濾，過濾得到的酵母再次活化后利用。濾液裝入旋轉蒸發(fā)儀中，真空減壓蒸餾，保持溫度50～55℃，維持真空度0.06～0.07MPa，蒸餾2～4h。收集蒸餾器冷凝管滴出的液體裝入滅菌后的玻璃瓶中，密封，即為乙醇成品，常溫下貯藏。蒸餾至料液體積約1/10可停止蒸餾。
2.根據權利要求l所述的馬鈴薯熟全薯生產乙醇方法，其特征在于適 用于含纖維素、淀粉成分的薯類原料發(fā)酵生產乙醇，首先利用上述步驟(3)使馬鈴薯淀粉 熟化，步驟(4)破壞薯的顆粒細胞，然后按上述步驟(5) 、 (6) 、 (7)在所得熟全薯中， 按鮮薯:水=1: 2. 0 5. 0 (W/W)加入鮮薯和水，按原料量的O. 1 0. 5。/。加入液化酶(4000u)，均勻混合原料，升溫至80 85。C，液化10 30min，液化結束后降溫至6(TC左右。按原料量 的O. 1 0. 3。/。加入糖化酶(50000u)，按原料量的O. 1 0. 3。/。加入纖維素酶(50000u)，均勻混合 原料，溫度58 62。C，糖化4 12h。加入固定化酵母菌10 20%，溫度28 32。C，發(fā)酵3 5d。 真空減壓蒸餾，保持溫度50 55。C，維持真空度0.06 0.07MPa，蒸餾2.0 4.0h。由蒸餾器 冷凝管滴出的液體裝入滅菌后的玻璃瓶中，密封，即為乙醇成品，常溫下貯藏。
3.根據權利要求1或2所述的馬鈴薯熟全薯生產乙醇方法，其特征在于 上述步驟(1)中所述原料為馬鈴薯，按上述步驟(3)使馬鈴薯淀粉熟化，步驟(4)破壞 薯的顆粒細胞，然后按上述步驟(5) 、 (6) 、 (7)進行液化、糖化、發(fā)酵，步驟(8)進行發(fā) 酵液真空減壓蒸餾乙醇。
4.根據權利要求l所述的馬鈴薯熟全薯生產乙醇方法，其特征在于上 述步驟(1)中所述原料為甘薯，按上述步驟(3)使甘薯淀粉熟化，步驟(4)破壞薯的顆 粒細胞，然后按上述步驟(5) 、 (6) 、 (7)進行液化、糖化、發(fā)酵，步驟(8)進行發(fā)酵液真 空減壓蒸餾乙醇。
5.根據權利要求l所述的馬鈴薯熟全薯生產乙醇方法，其特征在于上 述步驟(1)中所述原料為甘薯干，(2)復水按原料水=1: 2.0 (W/W)，加入50 60。C 的溫水，浸泡l 2h，使薯干充分吸水。再按上述步驟(3)使甘薯淀粉熟化，步驟(4)破 壞薯的顆粒細胞，然后按上述步驟(5) 、 (6) 、 (7)進行液化、糖化、發(fā)酵，步驟(8)進行 發(fā)酵液真空減壓蒸餾乙醇。
6.根據權利要求l所述的馬鈴薯熟全薯生產乙醇方法，其特征在于上 述步驟(1)中所述原料為干燥的馬鈴薯全粉，(2)加水按原料水=1: 2.0 (W/W)，加入40 6(TC的溫水，浸泡20 40min，使薯粉充分吸水。按上述步驟(4)破壞薯的顆粒細胞 ，然后按上述步驟(5) 、 (6) 、 (7)進行液化、糖化、發(fā)酵，步驟(8)進行發(fā)酵液真空減壓 蒸餾乙醇。
全文摘要
一種馬鈴薯熟全薯生產乙醇方法，其特征是薯類原料除雜清洗后，經微波加熱熟化，壓碎，凍融破壁，液化，雙酶糖化，發(fā)酵，發(fā)酵液真空減壓蒸餾獲得乙醇成品，常溫下貯藏。對于含纖維素、淀粉等成分的薯類原料，首先利用上述方法微波熟化原料所含淀粉，凍融破壁使細胞內容物滲出，然后依次添加液化酶、糖化酶、纖維素酶，固定化酵母菌進行薯類成分的分解轉化，真空減壓蒸餾出乙醇，密封，常溫下貯藏。該方法使馬鈴薯原料在80～85℃液化，58～62℃雙酶糖化，28～32℃條件發(fā)酵，真空減壓蒸餾，可最大限度地利用薯類成分生產乙醇，具有節(jié)能、快速、收率高的特點，可廣泛應用于多種薯類(含纖維素、淀粉成分)生產乙醇。
文檔編號C12P7/06GK101168745SQ200710202069
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月16日 優(yōu)先權日2007年10月16日
發(fā)明者李紅玉, 瑛 趙 申請人:李紅玉;蘭州大學