[发明专利]薯类生淀粉介观一步法乙醇生产方法

说明书

技术领域：一种薯类生淀粉介观一步法乙醇生产方法，用于薯类物质的生淀粉水解发酵处理，属于以薯类生淀粉为原料生产乙醇的发酵工程技术领域。

背景技术：现有的薯类生产乙醇的工艺是通过包括高温和中温的蒸煮、糊化、液化、糖化后再进行发酵生产酒醪，再直接对酒醪进行粗馏后再液固分离，其酒液再精馏成乙醇，其工艺流程如下：先将薯类原料加工成粉浆，然后对其进行蒸煮，使其糊化和液化，然后加入糖化酶使其成为可发酵性糖，然后在其中加入由酵母经过扩培获得的成熟种子进行发醇，再进行粗蒸和精蒸。目前技术存在以下的问题和不足：1、蒸煮过程耗能耗水；2、液化、糖化与发酵过程分开进行；3、发酵后直接进行粗馏后再分离，使酒糟中的淀粉无法再次发酵利用，形成废渣环保处理困难；4、粗馏精馏后的废液难以回收；5、整个工艺流程较长，而且不容易小型化。

发明内容：本发明的目的是针对现有技术的不足和存在的问题，利用生淀粉水解发酵同步动态平衡的理论方法，发明了一种具有免蒸煮，高淀粉利用率特点以及可以实现清洁生产的薯类生淀粉介观一步法乙醇生产方法。

本发明是这样实现的：本发明的薯类生淀粉介观一步法乙醇生产方法包括以下几个生产过程组成，第一是预处理过程，在这个过程中，对反应物进行预处理，包括鲜薯与薯干的生淀粉介观活化处理以及参加生淀粉水解过程的反应水的介观活化处理；第二是主发酵过程，即薯类生淀粉的常温同步水解发酵，发酵过程在液态下进行，形成醪液，里面有10％左右的乙醇含量；第三是液固分离过程，将醪液直接进行液固分离，分离成酒液和醪渣；将酒液进入粗馏生产工段，将醪渣进入后发酵工序；第四是后发酵过程，在这个过程中，醪渣后发酵是以固态方式进行的发酵；第五是对后发酵过程产生的醪渣进行固液分离，将醪渣中的酒液分离到粗馏生产工序，而剩下的废渣经处理可成为饲料或有机肥料；第六是对进入粗馏生产工段的酒液进行液液分离，在粗馏、精馏后即成为含乙醇95％的酒精产品，而废液经处理后大部分回用，少部份达标排放；

本发明包括以下工艺过程：

第一步鲜薯与薯干的生淀粉进行介观活化处理过程：在这一步中，运用固态分子团簇能量结构改进技术对薯类生淀粉进行介观活化处理，并运用液态分子团簇能量结构改进技术对参加生淀粉水解过程的反应水进行介观活化处理；对薯类生淀粉进行常温同步水解发酵的薯粉和水的拌料固液比例是1∶2～1∶4；

第二步对薯类生淀粉进行常温同步水解主发酵处理过程：在这个过程中，在薯类生淀粉料浆中同时加入复合水解酶和酵母，在常温条件下，对薯类生淀粉实施免蒸煮的直接水解发酵，生成大于10％的乙醇含量的醪液，主发酵温度为23℃～45℃，酸碱度为pH3.0～5.5，残总糖为3％～8％，还原糖1.5％～3％，主发酵结束的判据是升酸幅度达到1.5～2倍；

第三步酒液和醪渣分离处理过程：将主发酵醪液直接用液固分离方法分出酒液和醪渣，酒液直接进入粗馏与精馏过程，将醪渣直接进入后发酵过程；

第四步醪渣的再次发酵处理过程：这个过程是后发酵过程，在后发酵过程中加入介观催化剂发酵，反应生成大于20％乙醇含量的酒液和废渣，将酒液与废渣用固液分离方法分离后，酒液进入粗馏精馏，废渣处理后作为饲料或肥料，后发酵温度为20℃～42℃，酸碱度为pH3.5～6.0，残总糖：0.5％～2％；还原糖为0.2％～1％；后发酵结束的判据是酵母的浓度小于0.5×108个/毫升；

第五步粗馏与精馏处理过程：在这个过程中，对酒液进行粗馏和精馏，生成含量为95％的乙醇产品，产生的废液大部分回收，少部分处理后排放；

在实施本发明的生产方法中采用的复合水解酶是经过诱变筛选的，具备转动和振动能级特征从而具有较高亲和作用的多功能微生物复合酶曲种，含有能使生淀粉高效快速分解成单糖的淀粉水解酶；采用的酵母是与本工艺采用的复合水解酶相匹配的而且能在常温下实施水解与发酵动态平衡的特种酵母。

本发明的优点和有益效果是：在本发酵工艺中，糖化和发酵是同步进行的，糖化得到的葡萄糖能马上被酵母利用，这个处理过程免去了所有高温蒸煮与低温蒸煮过程，发酵过程在23℃～45℃的常温状态下进行，可以起到大量节约能源的目的；醪液在粗馏前直接分离，经过分离得到的固体醪渣继续进行催化水解发酵，可以实现对残留淀粉的水解发酵，淀粉再次利用率达到80％以上，从而使整个生产工艺的淀粉利用率达到95％以上。本工艺的废液可以大部分回用，少部分处理后排放，是环保清洁生产工艺。

具体实施方法：下面进一步对本发明的工艺步骤进行详细的说明，本发明包括以下工艺过程：