[发明专利]红薯固态同步糖化发酵生产燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于农业资源的利用领域，特别涉及一种用红薯作为原料固态同步糖化发酵生产燃料乙醇的方法。

背景技术

随着人类社会的快速发展，能源及资源危机日益凸现，利用生物质原料转化燃料乙醇是世界高技术研究和产业化竞争激烈的领域热点。各国根据实际情况分别以不同的原料进行生物乙醇的生产。综合我国的国情和生物资源状况，遵照“发展燃料乙醇不与人争粮，不与粮争地”的原则，发展生物质燃料乙醇，一个可行的方案是有选择地在一些不适宜种植高产粮食作物的地区，因地制宜，通过发展高产、耐旱、耐贫瘠、代粮的作物作为生物质燃料的原料，如在我国广泛种植、亩产量大、淀粉含量高的红薯，是很有潜力的生产燃料乙醇的原料。

红薯又名甘薯、番薯等，原产南美洲，传入中国已有400多年历史，在我国大多省份普遍栽培，种植面积约有930万公顷，每年全国总产量约4.5亿吨，占全世界总产量的80％以上，居世界首位。但是，由于中国红薯的主产区多是贫困、干旱山区，交通不便，加工滞后，因而增产容易增值难，通常是人吃1/3，饲料用1/3，烂掉1/3。加工业也多为消化过剩红薯的作坊加工，产品多为粗制淀粉、粉丝、粉条等初级产品，致使红薯的利用价值不高，价格较低。新鲜红薯的淀粉含量达到15-20％，可部分替代玉米、小麦等粮食作物成为生产乙醇的淀粉质原料。

发明内容

本发明的目的是提供一种红薯固态同步糖化发酵生产燃料乙醇的方法，糖化与发酵同步进行，无须单独糖化过程，糖化产生的葡萄糖随时被酵母利用，解除产物抑制的同时也有利于防止染菌；另外采用固态发酵生产乙醇工艺，只需要添加少量的水，可提高发酵醪中乙醇浓度，降低蒸馏能耗，减少后续废水的处理，降低生产成本，有利于红薯的综合利用；同时解决了以粮食原料生产乙醇中粮食来源有限，价格昂贵的难题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的红薯固态同步糖化发酵生产燃料乙醇的方法，其步骤如下：

将红薯清洗后绞碎成约5～10mm碎段；将绞碎后的碎红薯加自来水拌匀，升温至70～90℃，加入α-淀粉酶蒸煮20～50min；将蒸煮后的红薯物料冷却至30～35℃，在无菌条件下，同时加入糖化酶、硫酸铵、磷酸二氢钾和活化后的酵母，在30～35℃条件下发酵48～84h，蒸馏收集发酵产生的乙醇。

所述自来水与碎红薯的质量份配比为1∶1～1∶6；

所述α-淀粉酶的加入量为：每克红薯加入5.0～15.0Uα-淀粉酶；

所述糖化酶的加入量为：每克红薯加入120～200U糖化酶；

所述硫酸铵的加入量为：每100克红薯加入0.10～0.15g硫酸铵；

所述磷酸二氢钾的加入量为：每100克红薯加入0.10～0.2g磷酸二氢钾；

所述酵母的加入量为；每100克红薯加入2-5ml活化后的酵母；

本发明从固态同步糖化发酵的角度出发，实现了红薯固态同步糖化发酵转化为乙醇的过程，具有如下的特点和优点：

1.本发明将红薯作为燃料乙醇的生产原料，解决粮食发酵中存在的问题：粮食来源有限，且价格昂贵，因此粮食发酵成本高，竞争力差，另外大量粮食消耗会引起人均粮食占有量下降，影响国家粮食安全等。同时有利于山区农民增产又增收，开辟了一条致富之路。

2.本发明采用同步糖化固态发酵生产乙醇，在发酵过程中省略了糖化工段，能耗降低；糖化和发酵同时进行，糖化生产的葡萄糖一经生产就被酵母利用，可保持较低的水平，有利于防止染菌。

3.本发明采用固态同步糖化发酵乙醇，只需要添加少量的水，使发酵醪中水分含量大大降低，在提高发酵醪中乙醇含量的同时，降低了蒸馏的能耗，并且减少了后续废水的处理过程，降低生产成本的同时为发酵渣的二次利用提供条件，有利于红薯的综合利用。

具体实施方式

实施例1：将红薯清洗后绞碎成约0.5-1.0cm的碎段，投入到蒸煮锅中，按照红薯与自来水质量比为1∶1的比例加自来水拌匀，升温至90℃，按照每克红薯加入5U淀粉酶的比例加入α-淀粉酶蒸煮25min；将蒸煮后的红薯物料冷却至30～35℃左右，在无菌条件下，同时按照每克红薯加入100U糖化酶的比例加入糖化酶以及0.1％硫酸铵、0.1％磷酸二氢钾和3％活化后的酵母，在30～35℃条件下发酵72h，蒸馏收集发酵产生的乙醇，乙醇浓度为8.21％。