[发明专利]利用提取色素后的紫甘薯薯渣制取无水酒精的方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然色素与酒精领域，具体地说就是利用提取色素后的紫甘薯薯渣，通过脱酸后加入黑曲酶、淀粉酶，经蒸汽喷射液化，使紫甘薯薯渣充分液化，彻底消除生成甲醇的物质基础和条件，从而达到节能、高效率地生产符合国家标准的无水酒精的目的。

技术背景

近年，随着紫甘薯红色素的日趋走俏，紫甘薯种植面积以每年10％的速度递增。紫甘薯红色素由于具有很好的光、热稳定性和在人体内较强的抗氧化作用，现广泛应用于色酒、化妆品调色和功能食品的天然营养添加剂。

用膜分离技术提取紫甘薯色素有较高的经济价值，提取率约为130∶1。一个年产100吨天然色素的工厂，仅薯渣就有13000吨。用紫甘薯提取色素，要用15％的拧檬酸溶液浸提紫甘薯碎片2次。充分酸化的薯渣，一般企业只能脱酸、烘干打粉后充做饲料。然而，薯渣脱酸需要添加大量纯碱和充分水洗。由此带来的环保问题，是企业不能忽视的。企业也因此加大了生产成本。所以薯渣的处理一直是紫甘薯色素生产企业必须面对的难题。虽然薯渣的处理在酒精生产中也必须解决，但生产酒精毕竟是高附加值的产品，处理薯渣产生的成本就可以略去不计。

用紫甘薯薯渣生产符合国家(GB10343-2002)标准的无水酒精，首先必须解决甲醇超标的问题。甲醇在人体内代谢产物为甲醛和甲酸，甲醛严重危害人体健康。上世纪九十年代全国各地屡发酒精中毒的恶性事件，究其原因就是用甘薯、马铃薯等为原料生产的劣质酒精中的甲醇含量严重超标造成的。甲醇不是酒精发酵过程中酵母菌的代谢产物，它是甘薯、马铃薯原料在蒸煮过程中，由甘薯、马铃薯等原料中的果胶质、甲基戊糖在高温作用下生成的甲氧基(-OCH3)还原而成。所以用果胶含量高的薯渣生产无水酒精，甲醇含量明显高于用谷物生产无水酒精的甲醇含量。生产工艺中，可以在精馏塔后再加一组甲醇分离塔把甲醇分离掉。但乙醇和甲醇的沸点十分接近，分离塔要求极高。所以脱甲醇塔投资大，生产工艺复杂，一般中小企业不敢问津。一般传统工艺生产甘薯酒精时，用锥型压力锅蒸煮甘薯要求温度达135～140℃，蒸汽压力2.0～2.5×10^5pa。蒸煮时间60～85分钟，每隔15分钟排气一次，希望把已经生成的甲醇随蒸气排出锅外。但每次排气后，要恢复温度和压力，就要耗费大量能源。因此，为了降低能耗，这种排气也是十分有限的，大量生成的甲醇还是留在料液中。

甘薯的果胶含量约占2-3％。果胶是甘薯细胞壁的主要结构多糖组分，含量最多的是同聚半乳糖醛酸(homogalacturonan)、鼠李糖半乳糖醛酸聚糖(rhamnogalacturonans)I和II，这些链状化合物长时间受热生成甲氧基，再还原为甲醇。紫甘薯提取色素后除损失部分淀粉外，果胶、甲基戊糖基本不变。

技术内容

本发明是根据黑曲酶裂解果胶和甲基戊糖长链结构组分的原理，在液化工序中加入黑曲酶、耐高温a-淀粉酶和采用蒸气喷射液化技术，以较低的温度在瞬间完成薯渣液化的全过程。避免了传统工艺中，因高温长时间蒸煮薯渣使果胶和甲基戊糖长链结构组分生成甲醇的因素。仅此工艺改变，本发明将比传统工艺节约近40％的能源。采用本发明能迅速解决中小企业因用甘薯、马铃薯等为原料，生产的酒精甲醇含量超标的问题。同时本发明因采用势能梯度连续发酵系统、三级酒精精馏塔与PV渗透蒸发膜组合的酒精蒸馏脱水技术系统，可降低35～50％的设备投资，节约近40％的热能。

为实现上述目的，本发明选用的黑曲酶(Aspergillusniger)，主要含有阿聚糖酶(Arabanases)、果胶裂解酶(pectin lysase，pl，E.C.4.2.2.10)、果胶甲基脂化酶(pectin methylesteraes，PMF，E.C.3.1.1.11)等七种内切PG、两种外切PG和七种PL同功酶。为了使用方便，也可以采用已经商品化的阿聚糖酶(Arabanases)、果胶裂解酶(pectin lysase，pl，E.C.4.2.2.10)、果胶甲基脂化酶(pectin methylesteraes，PMF，E.C.3.1.1.11)。

本发明所述紫甘薯薯渣是指采用专利申请号200610010637.4“膜分离提取紫甘薯红色素的方法”中，浸提紫甘薯红色素后的紫甘薯碎片。本发明也适用于普通薯类作物。