大米直接磨浆酶液化酸糖化主发酵提取酒精生产燃料酒精方法技术

一种大米直接磨浆酶液化酸糖化主发酵提取酒精生产燃料酒精方法，将大米用硬水直接磨成大米粉乳利于维护高温液化酶的活性与稳定性并省时，酶液化酸糖化生产葡萄糖液，碳酸钠与碳酸镁共同调ｐＨ，两次主发酵和中途真空沸腾提取酒精，母液返回原罐并添加新糖液至标定容积、继续发酵到无ＣＯ↓［２］产生，按常规法提取酒精、母液压滤回收酵母渣，因与传统后发酵带渣粘稠且体积庞大含水高的母液相比、此母液尤其是有机质含量已很少、无害化处理耗氧量低周期短成本低、故很易处理到环保达标排放，酵母渣是优质蛋白和核酸源可综合利用，利于国家粮食保护与稳定等重大国策的实施、避免污染杂菌损失，减少环境污染，节水、能、粮、厂房、设备及劳动力，提高收率、缩短生产周期、降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属农副产品深加工、糖和酒精生产及产业领域。
技术介绍
在人类不断面临能源尤其是主要与主体且是不可再生的矿物能源石油、煤资源日益并明显快速枯竭的严峻形势下，可再生能源特别是生物能源的迅速研发及其大规模产业化自然也就成了世界各国和地区竞争的主体目标和任务之一且代表着其真实国力、是国际公认的综合评判一个国家国力强弱与持久发展能力的重大标志和标准之一，故世界各国和地区都不遗余力地研发可再生能源，如我国“十一五”规划纲要等明确规定大力发展可再生替代能源、并与同样属能源消耗大国美国达成在可再生替代能源技术发展方面互相合作协议，国务院能源国策也明确规定要大力加强可再生能源的技术研发和储备、其各部委也都纷纷陆续制定与发布了与之配套实施的系列政策、文件，如国家发改委优先发展可再生生物能源尤其是燃料酒精等重大国策。显而易见的是，在可再生能源的研发与产业化中、原料和市场最为广阔的非生物能源莫属，其中又以农业化且生长收获期即再生周期短、产量大、产地及面积广阔(全世界)的淀粉质原料发酵生产燃料酒精成本最低而前景最为广阔。尽管如此，鉴于目前全球燃料酒精生产起步时差不大、故其发酵技术与工艺基本都是在传统酒及酒精基础上略有改进而没有重大突破，如漫长(150小时以上)的生产周期及相应的投资大增等、都是严重制约燃料酒精迅速发展且靠目前技术难以逾越的瓶颈，导致其远不能满足市场需求、更谈不上“替代”石油；另外，现有的传统带渣发酵酒精工艺技术用于规模化生产燃料酒精，体积、能耗、水耗及环污问题也难以忽视，应加快相关技术研发以求突破。为进一步加强了解和理解，不妨先将现有技术简要介绍如下、以供参考和分析方便之用综观目前酒及酒精生产，其发酵按物态大致可分为固态和液态两大类、按工艺大致可分为间断和连续两大类、其它如半连续等则基本属于介于其间的过渡类型、没有显著的本质区别，其取酒则基本全部属于一次性即成熟法-每次发酵结束后才取一次酒；固态发酵原料含水量远较液态发酵原料少、酵母体内产生的酒精因原料含水量少而流动性小且慢、很难迅速扩散而积累在酵母细胞体内及其近周而浓度很高，根据生成物抑制即减慢酶反应原理不难理解固态发酵周期长、一般需要数月乃至近一年且往往需分多次、如茅台酒需近10个月和6-8次发酵与取酒才能完成，虽然固态发酵周期长，但因饮用酒中还需要一些酒精发酵过程中产生的副产物如呈香物质等以增加品质、而漫长的间歇式固体发酵利于这些物质的产生与积累及相互间更加复杂的反应与产物和高档酒价高足以弥补耗时长的高成本等特点而被广为采用至今并仍占主流与主体地位，如现仍广泛用于价较高的中、高档蒸馏饮用酒如高品质的世界名酒茅台酒、五粮液、剑南春、泸州老窖等。然而间歇式固态发酵及其对高档即高价格饮用酒来说的优点显然低档次即低价格饮用酒、尤其不适用于燃料酒精的生产，因为首先生产周期长导致成本大幅提高、而其市场能接受如以石油产品为参考价的售价远低于其成本而没有可行性，其次、燃料酒精根本无需任何呈香物质等，第三是发酵过程中产生的有些物质如甘油(主要是在漫长的发酵后期由酵母产生)、杂醇油(葡萄糖发酵生成的丙酮酸与氨基酸如胱氨酸作用生成杂醇油的主要成分异戊醇；另外，丙酮酸和乙酰CoA相结合，由于碳链的加长，当有蔗糖存在如糖蜜发酵时，也促进高级醇即杂醇油的生成)、琥珀酸(葡萄糖与谷氨酸生成、同时还生成甘油)会耗费糖分而降低酒精产量，第四是长时间紧密密闭堆积发酵产生较多热量又难以散发导致发酵温度高于37℃时易污染杂菌如醋酸菌(直接消耗酒精)生成醋酸、乳酸菌(消耗丙酮酸即葡萄糖)生成乳酸、丁酸也由葡萄糖而来、并因温度高于酵母菌最适温度(30-34℃)而抑制酵母菌的繁殖与活性、这些因素都减少酒精产量，第五是还需在蒸馏时从酒精中分离出这些物质、否则会影响酒精尤其是纯度要求较高的燃料酒精质量而进一步增加工艺复杂度且降低酒精收率而增加生产周期及厂房设备投资，第六是间歇式固态分段发酵工序和工作量、耗曲(重复用曲)耗时(重复培曲)耗粮(重复培养和用曲且多半转化为不能转变成酒精的菌体耗粮均重复增加若干倍；另外，每次发酵与取酒都有酒耗最常见且损失较大又难以避免的如发酵过程中密封不严表面干枯导致开裂的“漏(酒精和呈香物质等)气”和氧气进入减弱酒精发酵能力及产量并增加耗氧发酵及产物，反复搬运、松散取酒用的发酵好的酒糟使酒精和呈香物质大量挥发即俗称的“敝气”等酒精及其品质与产量损失。以上这些因素单一及综合作用的结果导致固体发酵的酒精收率减少和成本增加。液态发酵虽有间断、半连续和连续之分，但均具与上述固态间断式发酵有本质且为共性的区别一周期一次性地完成发酵与取酒后即弃料而不再重复用作发酵原料及重新发酵，这就要求液态发酵要尽可能地发酵彻底即让原料中的淀粉尽可能多地转化成葡糖糖并同样尽可能多地使葡萄糖转化为酒精，且这些过程都要求连续地一次(一周期)性完成。相对于前述的固态间歇发酵而言，液态发酵确有因水分含量高并因此又有一定流动性使酒精易于溶解和较为均匀分布在整个液体中、使液体中的酒精溶解量及含量大增，并因此而减少酵母内部及近周酒精浓度、导致生成酒精的酶反应速度因生成物即酒精浓度的减小得以加快而缩短发酵周期，并减少前述的固态间歇发酵的各种酒精损失和粮耗及成本增加等，从而基本克服或避免了上述的固态间歇发酵难以低成本大规模产业化生产燃料酒精的系列严重缺点和关键性制约因素，但相对于燃料酒精高纯度与高产量且生产速度快系列关键与瓶颈性要求而言、目前液态发酵仍有系列严重缺陷，如蒸煮导致淀粉水解速度慢，水解产物不彻底(如产生大量糊精等非直接发酵性糖即非葡萄糖)及淀粉糊精变性老化难以迅速或彻底水解成可发酵性糖而大幅增加发酵如前发酵(10小时以上)尤其是后发酵(40小时以上)时间而大幅延长生产周期、同样大幅降低酒精产量；淀粉与糊精膨胀增加液体粘稠度降低其流动性、减少液体与酵母的表面交换面积与交换速度并减慢酒精发酵速度延长生产周期、且易因此污染杂菌而降低酒精产量与质量，只有增加酵母用量的高昂代价才能有效克服，或降低液体物料浓度以减小粘稠性增加流动性、但这也必然是以减少单位时间酒精生成量即产量为代价故同样高昂，以上问题在现有技术中虽可经过曲霉糖化酶的作用部分生成可发酵性糖且在酒精发酵过程中糖化醪中的淀粉和糊精继续被糖化酶水解即后糖化作用，但相对于本专利技术设计的先彻底水解成可发酵性糖即葡萄糖后再发酵而言仍有上述系列及下述带渣发酵及副产物等缺陷且较严重；更重要的是带渣蒸煮与发酵不仅处理量太大，且因体积大增而大量占用设备与厂房有效容积与时间、空间，同时大幅增加能耗水耗与环污，还因渣中的大量蛋白质水解导致菌体过度繁殖耗费过多能源即葡萄糖而降低酒精产量，且如前述同样需耗费葡糖糖生成燃料酒精并不需要且影响其品质而必须增加工序与设备、时间等成本以除去的杂醇油等副产物及相应减少酒精产量。上述系列问题如不解决好，燃料酒精工业与行业就难以迅速长足发展而必然严重制约国家可再生能源重大国策的实施、也必将严重制约世界与人类能源供给与替代能力及前进速度与步伐。目前最新技术进展为采用细胞固定化技术改造传统的酒精发酵工艺，具固定化酵母可重复使用、使用期限在160天以上、抗杂菌能力强不用灭菌、不再需要酒母培养、发酵时间缩短一半发酵设备生产能力提高1倍本文档来自技高网...

【技术保护点】
大米直接磨浆酶液化酸糖化主发酵提取酒精生产燃料酒精方法，其特征是：ａ大米干磨法生产大米粉乳：常温下将大米用金钢砂磨转速为８００－１０００转／分加硬水磨细成粉乳状，要求粉粒大于３００ｕｍ的比例约为４０％，小于３００ｕｍ的比例约为６０％，大米粉乳浓度２５－３０％，碳酸钙或盐酸调ＰＨ为６．０－７．０；ｂ酶酸生产葡萄糖液：将浆液按ａ－淀粉酶５０－６０单位／克干淀粉的加酶总量一次性加入液化酶，在９０－９３℃下进行高温糊化和液化，保持到葡萄糖值２５－３０或至碘反应消失；常规过滤去渣；滤液真空浓缩到３０－３５％浓度、加盐酸调ｐＨ到１．２－１．８，０．３－０．３５兆帕蒸汽压酸糖化到ＤＥ值９０－９５得葡萄糖液；ｃ酒精发酵葡萄糖液的生产：将原料糖液加入１０－１５％碳酸钠与１－５％碳酸镁共同调ｐＨ为４．５－５．１得酒精发酵用葡萄糖液；ｄ燃料酒精发酵与提取：按酵母细胞数量１－５千万／毫升用曲、一次性加入，温度控制在３０－３４℃；当发酵液的温度开始降低时，压滤分离酒精液和酵母、将酒精液真空负压３０－３４℃沸腾提取酒精；母液和分离的酵母返回原罐并添加新糖液至标定容积，保持３０－３４℃继续发酵、温度降低时压滤分离酒精液和酵母、将酒精液真空负压３０－３４℃沸腾提取酒精；母液和分离的酵母返回原罐并添加新糖液至标定容积、继续发酵到无ＣＯ↓［２］产生、常规提取酒精。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：颜怀伟，
申请(专利权)人：颜怀伟，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]