[发明专利]薯类乙醇常温水解发酵分离方法

说明书

技术领域：

一种薯类乙醇常温水解发酵分离方法，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水解发酵工程技术领域。

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酵，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，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，利用淀粉浆生物反应的酶动力学基本原理与常温水解发酵动态平衡的热力学基本方法发明了一种低粘度生产工艺，实现了高淀粉利用率特点和环保特点的清洁生产方法。

本发明是这样实现的：本发明的薯类常温水解发酵分离方法包括以下几个生产过程组成：

①鲜薯与薯干进行活化处理；

②反应水的活化处理；

③薯浆的预处理；

④常温水解发酵处理；

⑤常温酒醪液固分离处理；

⑥醪渣后处理；

⑦酒液粗馏精馏处理。

本发明包括以下工艺步骤：

第一步鲜薯与薯干粉进行介观活化与处理：在这一步中，运用粉体分子团簇能量结构改进技术对其增能活化。

第二步反应水的介观活化处理：在这一步中，运用液体分子团簇能量结构改进技术对其增能活化处理；

第三步薯浆的预处理：以1：2至1：4的固液比形成薯浆并进行臭氧杀菌处理后在常温下加入水解生化催化制，实现薯浆的低粘度状态；

第四步常温同步水解发酵发酵处理：常温下加入复合水解酶与酵母，通过水解发酵动态平衡保持薯浆的低粘度状态，最终反应生成大于10％乙醇含量的酒醪；

第五步常温酒醪液固分离处理：将发酵获得的酒醪在常温下采用机械板框压滤分离方法分出醪液与醪渣，醪液直接进入粗馏与精馏，醪渣直接进入后处理；

第六步醪渣后处理：对酒醪渣直接提取酒液处理分离，其酒液进入粗馏精馏系统；酒渣经干燥过程作饲料；

第七步粗馏粗馏过程：对酒液进行粗馏粗馏，形成乙醇含量95％的产品，所产生的釜底液80％以上回用，其余的处理后排放。

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。

本发明的特点和有益效果是：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，淀粉未被糊化，从而保证生产工艺是一个低粘度生产工艺，发酵后的乙醇浓度达10％以上，可以起到大量节约能源的目的；发酵过程在25°至35℃的常温状态下进行，醪液在粗馏前直接分离，经过分离得到的醪渣含水60％以下可以继续进行分离处理，整个生产工艺的淀粉利用率达到90％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，本发明包括以下的工艺内容：

第一步鲜薯与薯干粉进行介观活化处理：在这一步中，运用粉体分子团簇能量结构改进技术对其增能活化。而所述的粉体分子团簇能量结构改进技术是用机械磨浆与磨粉技术将鲜薯与薯干在常温下进行粉碎，使其颗粒达到80目以上。

第二步反应水的介观活化处理：在这一步中，运用液体分子团簇能量结构改进技术对其增能活化处理；而所述的液体分子团簇能量结构改进技术是液体在常温下通过5000至8000高斯的梯度磁场，使其溶氧能力提高30％以上。

第三步薯浆的预处理：以1:2至1:4的固液比形成薯浆，常温下加入进行臭氧杀菌并加入水解生化催化酶制剂，实现薯浆的低粘度状态；薯浆的预处理在常温(25℃至35℃)下进行。在5小时之内进入主发酵。