專利名稱：采用薯類原料制備乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于乙醇的制備方法，更具體地是關(guān)于采用薯類原料制備乙醇 的方法。
背景技術(shù)：
薯類，例如紅薯、馬鈴薯、木薯等，富含淀粉，因此廣泛用于發(fā)酵制糖、 制淀粉等領(lǐng)域。
木薯是熱帶和亞熱帶多年生、溫帶一年生薯屬灌木，原產(chǎn)于南美洲，適
宜在平均溫度為25-29°C、年均降水量1000-1500毫米的低緯度地區(qū)生長(zhǎng)。 大約在1820年前，木薯傳到中國(guó)南方，主要在廣東、廣西和海南種植，現(xiàn) 在逐漸擴(kuò)大到云南、福建、貴州等省。木薯分為兩類苦味木薯(有毒木薯) 和甜味木薯(無毒木薯)。新鮮的木薯塊根的主要化學(xué)成分是水，其次是碳 水化合物，還有一些含量較少的蛋白質(zhì)、脂肪和果膠。鮮木薯淀粉含量達(dá)到 25-30重量％，干木薯淀粉含量為70重量％左右。
由于木薯的塊根較大，在采用木薯原料酶解、發(fā)酵制備乙醇之前通常需 要對(duì)木薯原料進(jìn)行粉碎，以破壞木薯的組織結(jié)構(gòu)，從而使微小的淀粉顆粒能 夠從木薯塊根中解體、分離出來。為了提高糖分的抽提率，需要使木薯組織 的解體更充分、更細(xì)小，使淀粉顆粒的分離更徹底?，F(xiàn)有技術(shù)的采用木薯制 備乙醇的方法中，所述木薯的粉碎方法通常包括將木薯與水混合后進(jìn)行粉碎 得到粉碎產(chǎn)物。采用現(xiàn)有的粉碎方法消耗水的量較大，為了保證得到的粉碎 產(chǎn)物中對(duì)木薯顆粒的粒度要求，而使得采用現(xiàn)有的粉碎方法消耗的能量較 大，設(shè)備的利用率較低，粉碎效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的采用薯類原料制備乙醇的方法中粉碎薯類 原料的方法消耗水的量較大，消耗的能量較大，設(shè)備的利用率較低、粉碎效 率較低的缺陷，提供一種粉碎薯類原料的消耗水的量較小，消耗的能量較小， 設(shè)備的利用率較高、粉碎效率較高的采用薯類原料制備乙醇的方法。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的釆用薯類原料制備燃料乙醇的方法中 對(duì)于粉碎薯類原料的方法，無論薯類原料是鮮木薯還是干木薯，均需在粉碎 前將木薯原料與水混合(木薯原料的鮮重與水的重量比通常為1:1)后進(jìn)行 粉碎，粉碎過程中消耗的水量較大，因而，粉碎產(chǎn)物的量也相應(yīng)較多，粉碎 產(chǎn)物的儲(chǔ)存問題也較難解決。此外，現(xiàn)有技術(shù)的粉碎的方法通常為二次粉碎， 即，在將薯類原料與水混合后先進(jìn)行一次粉碎，將得到的一次粉碎產(chǎn)物再次 進(jìn)行二次粉碎，而得到最終的粉碎產(chǎn)物。在采用現(xiàn)有的二次粉碎方法粉碎得
到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑大小不均勻，且顆粒粒度較大；若為了
保證得到的粉碎產(chǎn)物中木薯顆粒的粒度能夠達(dá)到一定要求，則采用現(xiàn)有的粉 碎方法的粉碎時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，因而消耗的能量較大，設(shè)備的利用率較低，粉碎 效率較低。
本發(fā)明提供了一種采用薯類原料制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原
料粉碎，將粉碎后的產(chǎn)物與酶混合、酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物， 其中，所述粉碎的方法包括先將薯類原料進(jìn)行一次粉碎，得到一次粉碎產(chǎn)物， 將部分一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎，得到二次粉碎產(chǎn)物，將剩余部分的一次 粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料混合然后進(jìn)行一次粉碎。
本發(fā)明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法中，將薯類原料粉碎的方法 為二次粉碎的方法，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在粉碎薯類原料之前不需要將薯 類原料與水混合，或者僅僅加入少量的水，而后將一次粉碎后的部分一次粉 碎產(chǎn)物返回與未經(jīng)過粉碎的薯類原料重新混合，然后再次進(jìn)行一次粉碎，該
5返回的部分一次粉碎產(chǎn)物為薯類原料顆粒的淀粉漿液，該部分粉碎產(chǎn)物即能 夠起到稀釋的作用，又能夠與未經(jīng)過粉碎的薯類原料一起被再次粉碎。本發(fā) 明的方法不但消耗的水量少，消耗的能量較少，設(shè)備的利用率也較高，粉碎 效率較高，同時(shí)采用本發(fā)明的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后得到的 粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均 勻，由于用水量少，因而不存在粉碎產(chǎn)物難儲(chǔ)存的問題。此外，本發(fā)明的發(fā) 明人意外的發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的薯類原料制備乙醇的方法得到的乙醇的淀粉 乙醇產(chǎn)率得到顯著提高，推測(cè)原因可能是由于本發(fā)明的粉碎方法能夠很好的 控制粉碎后得到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料 顆粒的粒徑小且均勻，從而能夠使粉碎產(chǎn)物中的淀粉被充分釋放出來，使最 終得到的粉碎產(chǎn)物中的薯類原料顆粒中的微小淀粉顆粒能被充分利用，即能 充分與酶接觸、酶解，大大提高了淀粉的利用率，從而大大提高了淀粉乙醇 產(chǎn)率。例如，在其它條件都相同的情況下，采用實(shí)施例1的方法得到的淀粉
乙醇產(chǎn)率達(dá)51.6%，殘?zhí)锹蕿?.4%，而采用對(duì)比例1的方法得到的淀粉乙 醇產(chǎn)率僅為50.5%，殘?zhí)锹蕿?.2%，乙醇產(chǎn)率的提高幅度高達(dá)2.2%，殘?zhí)?率降低了 36.4。％。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明，采用薯類原料制備乙醇的方法包括將薯類原料粉碎，將得 到的粉碎產(chǎn)物與酶混合、酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物，其中，所 述粉碎的方法包括先將薯類原料進(jìn)行一次粉碎，得到一次粉碎產(chǎn)物，將部分 一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎，得到二次粉碎產(chǎn)物，將剩余部分的一次粉碎產(chǎn) 物與未粉碎的薯類原料混合然后進(jìn)行一次粉碎。
按照本發(fā)明，所述剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物為全部一次粉碎產(chǎn)物重量的 5-20重量Q/^;剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物占剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-20重量％。優(yōu)選情況下，所述剩余部分的一次粉
碎產(chǎn)物為全部一次粉碎產(chǎn)物重量的5-10重量Q/^;剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物 占剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-10重量％。
按照本發(fā)明的方法粉碎得到的最終粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒度小且顆
粒粒度分布更均勻，該薯類原料的平均顆粒直徑可以達(dá)到1.8至小于2.5毫 米，甚至更小，如優(yōu)選為1.6至小于1.8毫米。
根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在將薯類原料進(jìn)行一次粉碎前，無需將薯類原 料與水混合，或者僅僅加入少量的水，例如，所述水的用量可以為薯類原料 干重的0.5-2倍，優(yōu)選為1-1.5倍。優(yōu)選情況下，在粉碎薯類原料之前無需特 別將薯類原料與水混合，而是在將一次粉碎后的部分一次粉碎產(chǎn)物返回與未 經(jīng)過粉碎的薯類原料重新混合，然后進(jìn)行一次粉碎，該返回的部分一次粉碎 產(chǎn)物為薯類原料顆粒的淀粉漿液，該返回部分的一次粉碎產(chǎn)物能夠起到稀釋 的作用，因此在初始粉碎時(shí)可以不將薯類原料與水混合，此外，該返回部分 的一次粉碎產(chǎn)物又能夠與未粉碎的木薯原料一起被再次粉碎，不但消耗水的 量少，消耗的能量較少，設(shè)備的利用率也較高，粉碎效率也較高，且本發(fā)明 的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后得到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒 的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻。按照本發(fā)明，為了使 最終得到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料的平均顆粒直徑在1.8至小于2.5毫米，優(yōu) 選為1.6至小于1.8毫米，在將薯類原料進(jìn)行一次粉碎后，得到的一次粉碎 產(chǎn)物中薯類原料的平均顆粒直徑一般在2.5-10毫米，優(yōu)選為2.5-5毫米。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
，當(dāng)所述進(jìn)料方式為連續(xù)進(jìn)料時(shí)，可以 將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料混合并進(jìn)行一次粉碎后的 一次粉碎產(chǎn)物中的部分與未經(jīng)過粉碎的薯類原料混合并進(jìn)行一次粉碎，并按 照這樣的方法循環(huán)、連續(xù)的進(jìn)行粉碎。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
，當(dāng)所述進(jìn)料方式為間歇進(jìn)料時(shí)，可
7以將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未經(jīng)過粉碎的薯類原料混合并進(jìn)行一次粉 碎后得到的一次粉碎產(chǎn)物直接進(jìn)行二次粉碎得到二次粉碎產(chǎn)物，也可以將該 一次粉碎產(chǎn)物與初次粉碎后的得到的一次粉碎產(chǎn)物混合后一起進(jìn)行二次粉 碎。
可以使用常規(guī)的各種粉碎設(shè)備，例如SFSP系列錘片式粉碎機(jī)。
所述薯類原料可以為各種薯類原料，如紅薯、馬鈴薯、木薯等，本發(fā)明 的具體實(shí)施方案中采用的薯類原料為木薯。所述薯類原料可以為鮮木薯或干 木薯，如果釆用干木薯，通常需要在一次粉碎前將干木薯與水混合，并可以
按照本發(fā)明前述方法中所述加水量來確定水的用量；也可以為鮮木薯與干木 薯的混合物。所述干木薯與鮮木薯的重量沒有特別限定，通常情況下，所述 干木薯與鮮木薯的重量比為1:1.5-2.5，優(yōu)選為1:1.5-2。
由于薯類原料中可能會(huì)含有泥土、沙石雜質(zhì)以及鐵雜質(zhì)，會(huì)對(duì)去皮設(shè)備 造成損害，因此，按照本發(fā)明的方法，還可以包括去皮之前對(duì)薯類原料進(jìn)行 預(yù)處理的常規(guī)操作，所述預(yù)處理的步驟一般包括除去雜質(zhì)和清洗的步驟。如， 在鮮木薯采收后，除去木薯上的泥土、根、須及木質(zhì)部分以及砂石等雜質(zhì)。
并對(duì)木薯進(jìn)行清洗，所述清洗的方法和設(shè)備為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在這 里不再贅述。
所述酶解步驟可以通過本領(lǐng)域常用的方法完成，比如向粉碎產(chǎn)物中添加 產(chǎn)酶微生物和/或酶，在產(chǎn)酶微生物的生長(zhǎng)溫度和/或酶有活力的溫度下保溫 完成。所述產(chǎn)酶微生物為能夠分泌淀粉酶的產(chǎn)酶微生物。所述酶包括淀粉酶。
由于微生物生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物，因此優(yōu)選直接加入酶。所述酶的用量越 多越好，出于成本考慮，優(yōu)選以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計(jì)，所述淀粉酶的 用量為4-50酶活力單位，更優(yōu)選以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計(jì)，所述淀粉 酶的用量為10-30酶活力單位。
本發(fā)明所述酶的酶活力單位的定義為在pH值為6.0、溫度為7(TC的
8為一個(gè)酶活力單位。
所述酶解的溫度可以為淀粉酶的任何最適作用溫度， 一般為50-90°C， 更優(yōu)選60-70°C。所述酶解的時(shí)間理論上越長(zhǎng)越好，考慮到設(shè)備利用率，優(yōu) 選所述酶解的時(shí)間為20-240分鐘，更優(yōu)選為30-120分鐘。所述酶解的pH 值可以為淀粉酶的任何最適作用pH， 一般為3-7，更優(yōu)選pH值為5-6。由 于酶解過程中pH值的波動(dòng)不大，因此所述酶解的pH值可以按照本領(lǐng)域常 用的方法在加入酶之前進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如先將粉碎產(chǎn)物與水或培養(yǎng)基(加酶一 般與水混合，加入產(chǎn)酶微生物一般與該微生物的培養(yǎng)基)混合，此外，為了 保證蒸餾得到的乙醇的濃度， 一般使所得混合物的固含量為20-40重量％， 根據(jù)所得混合物的pH值，用硫酸溶液或氫氧化鈉將待酶解的混合物pH調(diào) 節(jié)至3-7，更優(yōu)選調(diào)節(jié)至pH值為5-6。
淀粉酶是能夠分解淀粉糖苷鍵的一類酶的總稱，所述淀粉酶一般包括(X-淀粉酶、卩-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶。本發(fā)明所述酶包括淀粉酶。
(x-淀粉酶又稱淀粉1， 4-糊精酶，它能夠任意地、不規(guī)則地切開淀粉鏈 內(nèi)部的ot-l， 4-糖苷鍵，將淀粉水解為麥芽糖、含有6個(gè)葡萄糖單位的寡糖 和帶有支鏈的寡糖。生產(chǎn)此酶的微生物主要有枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉和 根霉。
卩-淀粉酶又稱淀粉1， 4-麥芽糖苷酶，能夠從淀粉分子非還原性末端切 開l， 4-糖苷鍵，生成麥芽糖。此酶作用于淀粉的產(chǎn)物是麥芽糖與極限糊精。 此酶主要由曲霉、根霉和內(nèi)孢霉產(chǎn)生。
糖化酶又稱淀粉ot-l， 4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非還原性 末端，以葡萄糖為單位，依次作用于淀粉分子中的(x-l， 4-糖苷鍵，生成葡 萄糖。此酶作用于支鏈淀粉后的產(chǎn)物有葡萄糖和帶有cx-l， 6-糖苷鍵的寡糖; 作用于直鏈淀粉后的產(chǎn)物幾乎全部是葡萄糖。此酶產(chǎn)生菌主要是黑曲霉(左 美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、擬內(nèi)孢霉、紅曲霉。
9異淀粉酶又稱淀粉ot-l， 6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝鏈淀粉
分子分枝點(diǎn)處的a-l， 6-糖苷鍵，將枝鏈淀粉的整個(gè)側(cè)鏈切下變成直鏈淀粉。
此酶產(chǎn)生菌主要是嫌氣桿菌、芽孢桿菌及某些假單孢桿菌等細(xì)菌。
優(yōu)選所述酶解使用的酶還包括磷酸酯酶。因?yàn)榱姿狨ッ改軌蚴沽姿崤c醇 式羥基結(jié)合成酯的磷酸糊精水解成葡萄糖，并釋放出磷酸，具有極明顯的液 化力，所以酶解使用的酶包括磷酸酯酶，可以更充分地水解淀粉，以增加乙
醇產(chǎn)率。
能夠發(fā)酵單糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物都 可以用于本發(fā)明的發(fā)酵過程，由于釀酒酵母是釀酒工業(yè)上普遍應(yīng)用的耐酒 精、副產(chǎn)物少、乙醇產(chǎn)率高的發(fā)酵己糖的微生物，因此優(yōu)選所述發(fā)酵所使用 的酵母為釀酒酵母。
以每克酶解產(chǎn)物計(jì)，所述發(fā)酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形 成單位，更優(yōu)選104-106菌落形成單位。
所述菌落形成單位的定義為將稀釋后的一定量的菌液通過澆注或涂布 的方法，讓其內(nèi)的微生物單細(xì)胞一一分散在培養(yǎng)基平板上，待培養(yǎng)后，每一 活細(xì)胞就形成一個(gè)菌落。即每毫升菌液中含有的單細(xì)胞的數(shù)目。
本發(fā)明發(fā)酵所使用的酵母可以為商購酵母固體制劑(比如干酵母粉)或 酵母菌種，比如拉斯2號(hào)(Rasse II)酵母，又名德國(guó)二號(hào)酵母、拉斯12 號(hào)(Rasse Xfl)酵母，又名德國(guó)12號(hào)酵母、K字酵母、南陽五號(hào)酵母(1300) 和南陽混合酵母(1308)。所述酵母的菌落形成單位可以通過本領(lǐng)域公知的 方法測(cè)定，比如亞甲基藍(lán)染色活菌計(jì)數(shù)法。亞甲基藍(lán)染色活菌計(jì)數(shù)法的具體 方法如下
將1克干酵母粉溶于10毫升無菌水中，或?qū)?毫升菌種活化液用無菌 水稀釋至10毫升，加入0.5毫升O.l重量％亞甲基藍(lán)，在35X:下保溫30分 鐘。在IO倍光學(xué)顯微鏡下，用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)保溫后的溶液中活菌的數(shù)目
10(死菌染色，活菌不染色)，可得1克干酵母或1毫升菌種活化液中活菌的 數(shù)目，即菌落形成單位數(shù)。
所述酵母可以采用常規(guī)的方法接種，例如向酶解產(chǎn)物中加入5-15體積％ 的種子液。所述種子液可以為干酵母的水溶液或培養(yǎng)基溶液，也可以為干酵 母或商購菌種的活化種子液。
所述發(fā)酵的溫度可以為任何適于酵母生長(zhǎng)的溫度，優(yōu)選為30-36°C，更 優(yōu)選為30-33。C。 pH值為4-6，優(yōu)選為4-4.5。所述發(fā)酵的時(shí)間可以為從接種 開始至酵母生長(zhǎng)的衰亡期出現(xiàn)(即發(fā)酵時(shí)間為遲滯期、對(duì)數(shù)期加上穩(wěn)定期) 的時(shí)間，優(yōu)選發(fā)酵的時(shí)間為50-75小時(shí)，更優(yōu)選60-70小時(shí)。發(fā)酵產(chǎn)物乙醇 可以用常規(guī)的方法，根據(jù)不同工業(yè)產(chǎn)品的要求(比如燃料酒精要求乙醇的純 度達(dá)99%以上)分離并精制，比如蒸餾、濃縮、除水。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用木薯原料制備乙醇的方法。 (1)木薯原料的粉碎
將95千克鮮木薯原料(粗4-8厘米，長(zhǎng)20-30厘米，含水量65重量％) 清洗后切成1厘米左右厚的圓片，然后使用SFSP系列錘片式粉碎機(jī)對(duì)該木 薯片進(jìn)行粉碎，所述粉碎的方法包括先將60千克該木薯片進(jìn)行一次粉碎20 分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為4.5毫米(采用美國(guó)PPS公司的Accu SizerTM780光學(xué)粒徑檢測(cè)儀測(cè)定)的一次粉碎產(chǎn)物60千克，然后將10重 量％的該一次粉碎產(chǎn)物60千克與剩余的35千克未經(jīng)過粉碎的鮮木薯原料混 合再次進(jìn)行一次粉碎15分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為3毫米的一次 粉碎產(chǎn)物，并將上述全部一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎5分鐘，得到95千克 粉碎產(chǎn)物(該粉碎產(chǎn)物中木薯原料的平均顆粒直徑為2毫米)。取10克上述粉碎產(chǎn)物過濾并在45。C下烘干至恒重3.4克，稱量300.0 毫克該干燥后的粉碎產(chǎn)物，放置于重80克的IOO毫升干燥三角燒瓶?jī)?nèi)。向 所述三角燒瓶?jī)?nèi)加入3.00毫升濃度為72重量％的硫酸溶液，攪拌1分鐘。 然后將三角燒瓶在3(TC的水浴中放置60分鐘，每隔5分鐘攪拌一次以確保 均勻水解。水解結(jié)束后，用去離子水使硫酸的濃度稀釋到4重量％，然后用 布氏漏斗過濾，共得到濾液84毫升。將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥的50毫升 的三角瓶中。使用2.5克碳酸鈣調(diào)節(jié)該濾液的pH值至5.5，靜置5小時(shí)，收 集上層清液。用0.2微米濾膜過濾收集的上層清液，所得濾液用BiomdAminex HPX-87P高效液相色譜(HPLC)分析。HPLC條件進(jìn)樣量20微升；流動(dòng) 相為0.2微米濾膜過濾并且超聲振蕩脫氣的HPLC超純水；流速為0.6毫升/ 分鐘；柱溫80-85'C;檢測(cè)器溫度80-85。C;檢測(cè)器為折光率檢測(cè)器；運(yùn)行時(shí) 間為35分鐘。以0.1-4.0毫克/毫升濃度范圍的D- ( + )葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)樣品。 HPLC分析得到粉碎產(chǎn)物酸水解液中葡萄糖濃度為3.70毫克/毫升，計(jì)算可 得1克所述粉碎產(chǎn)物酸水解能得到重量為0.311克的葡萄糖，因?yàn)闈舛葹?2 重量％的硫酸溶液可以將粉碎產(chǎn)物中的淀粉全部水解成葡萄糖，因此所得葡 萄糖的重量是粉碎產(chǎn)物中的淀粉重量的1.11倍，即1克所述粉碎產(chǎn)物中的淀 粉含量為0.280克，則95千克粉碎產(chǎn)物中共含淀粉26.6千克。
(2) 酶解
將步驟(1)取樣測(cè)試后剩余的粉碎產(chǎn)物與21千克水混合，調(diào)節(jié)pH值 至5，加熱至7(TC后，以每克粉碎產(chǎn)物的干重計(jì)，加入20酶活力單位的01-淀粉酶(諾維信公司購得)，并在7(TC下保溫酶解60分鐘后得到酶解產(chǎn)物。
(3) 發(fā)酵
使酶解產(chǎn)物的溫度降至33。C，以每克酶解產(chǎn)物的重量計(jì)，接種105菌落 形成單位的酒精酵母(安琪超級(jí)釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公 司)，所得混合物在33'C下于發(fā)酵罐中攪拌培養(yǎng)65小時(shí)，在10(TC蒸餾所得
12發(fā)酵產(chǎn)物，所得蒸餾餾分在78.3。C下二次蒸餾可得乙醇13.73千克。按照下
式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。
乙醇產(chǎn)率-100。/。X乙醇重量/木薯原料中所含淀粉的重量 取100克蒸餾乙醇后的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至 干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過濾收 集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出發(fā)酵 醪中的葡萄糖共372克。并按照下式計(jì)算殘?zhí)锹?，?jì)算結(jié)果見表l。 殘?zhí)锹识?00。/。X發(fā)酵醪中殘?zhí)橇?木薯原料中所含淀粉的重量
對(duì)比例1
本對(duì)比例說明采用木薯制備乙醇的參比方法。
按照實(shí)施例1的方法制備乙醇，不同的是，將95千克鮮木薯原料與95 千克水混合(木薯原料鮮重與水的重量比為1:1)后進(jìn)行一次粉碎35分鐘， 然后將一次粉碎產(chǎn)物直接進(jìn)行二次粉碎5分鐘，共得到190千克粉碎產(chǎn)物(該 粉碎產(chǎn)物中木薯原料的平均顆粒直徑為5毫米)。按照實(shí)施例1步驟(1)所 述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出該190千克粉碎產(chǎn)物中共含淀粉26.5千克。
采用與實(shí)施例1相同的條件對(duì)取樣測(cè)試后剩余的粉碎產(chǎn)物進(jìn)行酶解，對(duì) 酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇13.38千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn) 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出 發(fā)酵醪中的葡萄糖共583克。并按照實(shí)施例1的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹剩?計(jì)算結(jié)果見表l。
實(shí)施例2
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用木薯原料制備乙醇的方法。
13按照實(shí)施例1的方法制備乙醇，不同的是，所述粉碎的方法包括使用
SFSP系列錘片式粉碎機(jī)先將30千克鮮木薯原料進(jìn)行一次粉碎12分鐘，得 到木薯原料平均顆粒直徑為5.5毫米的一次粉碎產(chǎn)物30千克，然后將5重量 %的該一次粉碎產(chǎn)物1.5千克與剩余的25千克未經(jīng)過粉碎的鮮木薯原料混合 并再次進(jìn)行一次粉碎10分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為4.5毫米的一次 粉碎產(chǎn)物55千克，將5重量％的該一次粉碎產(chǎn)物2.75千克再與剩余的40 千克未經(jīng)過粉碎的木薯進(jìn)行一次粉碎15分鐘，共得到一次粉碎產(chǎn)物95千克， 并將上述一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎3分鐘，得到95千克粉碎產(chǎn)物(該粉 碎產(chǎn)物中木薯原料的平均顆粒直徑為1.9毫米)。按照實(shí)施例1步驟(1)所 述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出該95千克木薯漿液中共含淀粉26.8千克。
采用與實(shí)施例1相同的條件對(duì)取樣測(cè)試后剩余的粉碎產(chǎn)物進(jìn)行酶解，對(duì) 酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇14.07千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn) 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出 發(fā)酵醪中的葡萄糖共348克。并按照實(shí)施例1的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹剩?計(jì)算結(jié)果見表l。
實(shí)施例3
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的釆用木薯原料制備乙醇的方法。 按照實(shí)施例1的方法制備乙醇，不同的是，所述粉碎的方法包括使用 SFSP系列錘片式粉碎機(jī)先將50千克鮮木薯進(jìn)行一次粉碎15分鐘，得到木 薯原料平均顆粒直徑為6毫米的一次粉碎產(chǎn)物50千克，然后將8重量％的 該一次粉碎產(chǎn)物4千克與剩余的45千克未粉碎的鮮木薯原料混合并再次進(jìn) 行一次粉碎15分鐘，將該粉碎產(chǎn)物與第一次粉碎后的粉碎產(chǎn)物混合共得到 木薯原料平均顆粒直徑為4毫米的一次粉碎產(chǎn)物95千克，并將上述一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎3分鐘，得到95千克粉碎產(chǎn)物木薯漿液(木薯原料的 平均顆粒直徑為2毫米)。按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定
并計(jì)算出該95千克粉碎產(chǎn)物中共含淀粉26.6千克。
采用與實(shí)施例1相同的條件對(duì)取樣測(cè)試后剩余的粉碎產(chǎn)物進(jìn)行酶解，對(duì) 酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇13.81千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn) 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出 發(fā)酵醪中的葡萄糖共372克。并按照實(shí)施例1的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹剩?計(jì)算結(jié)果見表l。
實(shí)施例4
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用木薯原料制備乙醇的方法。 按照實(shí)施例1的方法制備乙醇，不同的是，將61千克鮮木薯原料切片 后與40千克干木薯片(含水量為13重量％)和65千克水混合后得到的166 千克混合物進(jìn)行粉碎，粉碎的方法包括使用SFSP系列錘片式粉碎機(jī)先將40 千克木薯原料混合物進(jìn)行一次粉碎20分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為 5.5毫米的一次粉碎產(chǎn)物40千克，然后將8重量％的該粉碎產(chǎn)物3.2千克與 剩余的木薯原料混合物中的30千克混合并重新進(jìn)行一次粉碎10分鐘，得到 木薯原料平均顆粒直徑為4.5毫米的一次粉碎產(chǎn)物共70千克，將該一次粉碎 產(chǎn)物的10重量％的該粉碎產(chǎn)物7千克再與剩余的木薯原料混合物中的40千 克混合物進(jìn)行一次粉碎10分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為3毫米的一 次粉碎產(chǎn)物共110千克，將該一次粉碎產(chǎn)物的6重量％的該粉碎產(chǎn)物6.6千 克再與剩余的木薯原料混合物中的56千克混合物進(jìn)行一次粉碎10分鐘，得 到木薯原料平均顆粒直徑為2毫米的一次粉碎產(chǎn)物166千克，并將上述全部 一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎5分鐘，得到166千克粉碎產(chǎn)物(該粉碎產(chǎn)物中
15木薯原料的平均顆粒直徑為1.7毫米)。按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液
相條件，測(cè)得并計(jì)算出166千克粉碎產(chǎn)物中共含淀粉43.65千克。
采用與實(shí)施例1相同的條件對(duì)取樣測(cè)試后的粉碎產(chǎn)物進(jìn)行酶解，不同的
是，酶解時(shí)加水量為30千克，對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇23.09千克。取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測(cè)定并計(jì)算出發(fā)酵醪中的葡萄糖共592克。并按照實(shí)施例1的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹?，?jì)算結(jié)果見表1。
表l
實(shí)施例或?qū)Ρ壤龑?shí)施例1對(duì)比例1實(shí)施例2錢伊J 3實(shí)施例4
乙醇產(chǎn)率(％)51.650.552.551.952.9
殘?zhí)锹?％)1.42.21.31.41.35
本發(fā)明的方法不但消耗水的量少，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成粉碎，消耗的能量較少，設(shè)備的利用率較高，粉碎效率較高，同時(shí)采用本發(fā)明的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后得到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻。
從上表1中的數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā)明提供的薯類原料制備乙醇的方法得到的乙醇的淀粉乙醇的產(chǎn)率明顯高于由參比方法的淀粉乙醇產(chǎn)率，且與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的制備乙醇的方法的殘?zhí)锹蚀蟠蠼档汀?br> 1權(quán)利要求
1、一種采用薯類原料制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原料粉碎，將粉碎后的產(chǎn)物與酶混合、酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物，其特征在于，所述粉碎的方法包括先將薯類原料進(jìn)行一次粉碎，得到一次粉碎產(chǎn)物，將部分一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎，得到二次粉碎產(chǎn)物，將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料混合然后進(jìn)行一次粉碎。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物為全部一次粉碎產(chǎn)物重量的5-20重量Q^;剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物占剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-20重量％。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物為全部一次粉碎產(chǎn)物重量的5-10重量％;剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物占剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-10重量％。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 一次粉碎產(chǎn)物中，薯類原料的平均顆粒直徑為2.5-10毫米，二次粉碎產(chǎn)物中，薯類原料的平均顆粒直徑為1.6毫米至小于2.5毫米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述薯類原料為鮮木薯與干木薯的混合物，所述干木薯與鮮木薯的重量比為1:1.5-2.5。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述酶解使用的酶包括淀粉酶，以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計(jì)，所述淀粉酶的用量為4-50酶活力單位；所述酶解的溫度為50-90°C，所述酶解的時(shí)間為20-240分鐘，所述酶解的pH值為3-7。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述淀粉酶為a-淀粉酶、糖化酶、轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶和磷酸酯酶中的一種或幾種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以每克酶解產(chǎn)物計(jì)，所述發(fā)酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形成單位，所述發(fā)酵的溫度為30-36°C ，發(fā)酵的時(shí)間為50-75小時(shí)。
全文摘要
薯類原料制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原料粉碎，將粉碎后的產(chǎn)物與酶混合、酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物，其中，所述粉碎的方法包括先將薯類原料進(jìn)行一次粉碎，得到一次粉碎產(chǎn)物，將部分一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎，得到二次粉碎產(chǎn)物，將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料混合然后進(jìn)行一次粉碎。本發(fā)明的方法不但消耗的水量少，消耗的能量較少，設(shè)備的利用率高，粉碎效率高，同時(shí)采用本發(fā)明的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后得到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻。
文檔編號(hào)C12P7/06GK101487025SQ20081005621
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者劉志民, 張永新, 杜金寶, 旭 王, 虎 羅, 高純林 申請(qǐng)人:中糧集團(tuán)有限公司