[发明专利]加酶淀粉质酒精原料的挤压方法、装置和糖化、发酵方法

说明书

技术领域

本发明属于酒精生产工艺中的添加酶制剂的淀粉质原料的挤压加工方 法、加工装置和挤出物的液化、糖化、发酵方法的技术领域。

背景技术

用淀粉质原料生产酒精，以玉米生产酒精为例，目前国内外企业有的采 用玉米湿法磨浆生产酒精，有的采用玉米干法脱胚制粉调浆生产酒精。

前者的酒精生产工艺过程为：玉米—清理(去杂)—浸泡—湿法分离胚 芽—分离纤维—分离麸质(分离蛋白)—淀粉乳(添加耐高温α—淀粉酶) —糊化、喷射液化—糖化(添加糖化酶)—发酵(添加酸性蛋白酶、酵母) —蒸馏—酒精。

后者的酒精生产工艺过程为：玉米—清理(去杂)—浸泡—干法脱胚芽 —粉碎脱胚玉米—调浆—玉米粉乳(添加耐高温α—淀粉酶)—糊化、喷射 液化—糖化(添加糖化酶)—发酵(添加酸性蛋白酶、酵母)—蒸馏—酒精。 (章克昌.酒精与蒸馏酒工艺学[M].北京：中国轻工业出版社.2004，1：6，30； 贾树彪等.新编酒精工艺学.北京：化学工业出版社.2004，7：28～35)

上述工艺耗水、耗电较多，易造成环境污染。使用淀粉质原料生产酒精 的过程中，消耗能量最大的两个工序是蒸煮糊化/喷射液化工序和蒸馏工序， 蒸煮糊化/喷射液化工序消耗的能耗约占整个生产过程总能耗的30-40％。

目前，发展可再生能源—燃料酒精，减少环境污染，已经引起我国有关 部门重视。经国务院批准，原国家计委于2001年4月17日发布实施车用汽 油添加燃料酒精的决定，同时，国家质量监督检验总局颁布了《变性燃料酒 精(GB18350一2001)》和《乙醇汽油(GB18351一2001)》的国家标准，同时 提出我国进一步推广使用变性燃料酒精的相关措施。

燃料酒精的生产成本较高，成为制约国内外燃料酒精发展的瓶颈问题。 降低燃料酒精生产的能耗，主要集中在降低酒精生产过程中的原料的糊化醪 的蒸煮糊化和喷射液化和发酵醪的蒸馏两个工序的能耗。对于降低酒精原料 的蒸煮糊化和喷射液化的能耗，国内外学者为此进行了大量的试验研究。

国外的学者(Y，-Y，Linko(1979)，Korn and Harper(1982)，Wenger(1981) and I.B.Gera(1983)，首先进行了挤压大麦、小麦、燕麦、及其它谷物淀粉生 产酒精的研究，挤压的物料含水率15％～60％，挤压温度105℃～160℃。试验 表明，可以应用挤压淀粉质原料代替传统的蒸煮糊化淀粉质原料，生产酒精， 而且挤压淀粉质原料的能耗小于蒸煮糊化淀粉质原料的能耗。

国内学者(魏华(1995)，孙福来(1997)，叶向库，申德超(2001)，关 正军，申德超(2002))也进行了挤压大米、脱胚玉米生产酒精的试验研究， 挤压的物料含水率17％～25％，挤压温度100℃～200℃。试验表明，对于淀粉 质酒精原料，可以使用挤压加工工艺代替传统的蒸煮糊化工艺，生产酒精， 节省能耗。但是，我们的研究结果还表明，调浆时，料水比为1:2.5～1:2.8， 尽管添加了耐高温α-淀粉酶，挤压的大米、脱胚玉米迂水易结块，糊化醪很 粘稠，难于进行下一步的液化，如果加大料水比，有的学者将料水比加大到 1:5或1:6，虽能解决结块和糊化醪粘稠的问题，但是这会增加蒸馏的能耗， 生产上也无法应用。国外学者也遇到同样的问题。

国外学者提出研究挤压添加酶制剂的谷物淀粉，挤出物经过液化、糖化、 发酵等工艺过程，生产酒精。80年代初P.Linko和同事们用双螺杆挤压机 Clextral BC 45挤压添加α-淀粉酶的大麦和小麦淀粉，挤压后糖化22小时 后DE值为97％，Linko等研究使用挤压添加酶制剂的谷物淀粉生产酒精。 90年代中期Daral D.Grafelman研究用单螺杆挤压机挤压添加耐温α-淀粉 酶的玉米淀粉，挤压后玉米淀粉进入添加α-淀粉酶的混合器，糖化后生产酒 精。

上述研究成果，虽然能克服挤压加酶谷物淀粉酒精原料，在调浆时遇水 结块的现象，但是仍存在下述不足之处：

1、研究加酶谷物淀粉的挤压物生产酒精，还保留耗水耗电较多、易造成 环境污染的淀粉的生产过程。

2、仅限于实验室研究，未见生产应用报道。主要原因是没有对添加酶制 剂的淀粉质酒精原料的挤压加工方法，挤压加工装置的结构及其参数，挤出 物的液化、糖化、发酵方法等进行系统的研究。