本發(fā)明屬于食品加工
技術領域：
，具體涉及一種魔芋飛粉制備食用酒精的方法。
背景技術：
：魔芋是天南星科魔芋屬的多年生草本植物。魔芋地下球莖因富含特殊成分葡甘聚糖而廣泛應用于食品加工業(yè)中。葡甘聚糖是一種品質(zhì)很好的食用膠體物質(zhì)，可作為食品增稠劑、凝膠劑。加工魔芋葡甘聚糖時，將鮮魔芋切片，烘干，用破碎機破碎成粉，再用風選方法分離葡甘聚糖，因葡甘聚糖以結晶體形式存在，顆粒較大，在風力作用下魔芋粉分離為兩部分，重的主要是葡甘聚糖粒子，稱為精粉，輕的、細的能被風吹出去的粉質(zhì)，稱為飛粉。精粉在生產(chǎn)上可再用食用酒精通過濕化法清洗、提純，得到純化魔芋精粉。一般，魔芋飛粉占全粉質(zhì)量分數(shù)的30％～40％，其中，大部分是淀粉，約占飛粉的50％左右，其次，蛋白質(zhì)約占20％，葡甘聚糖7％以上，剩余的物質(zhì)有水、纖維素、果膠和其它物質(zhì)。中國學者測定魔芋飛粉成分：可溶性糖和淀粉31％、可溶性糖8.5％、粗蛋白15％、葡甘聚糖3％、粗纖維0.7％、水分14％。中國是世界上魔芋主產(chǎn)國，每年精粉年產(chǎn)量平均5000噸左右，飛粉產(chǎn)量估計在3000噸以上。魔芋飛粉雖然含豐富的淀粉、蛋白質(zhì)，但其加工利用率極低。主要原因是飛粉中含有一定的三甲胺、生物堿及單寧等抗營養(yǎng)因子，且有腥臭味及辣澀的口感，不能直接使用；飛粉中含葡甘聚糖，加水糊化后粘度大，流動性差，不適合加工；研究發(fā)現(xiàn)，飛粉直接經(jīng)過簡單處理接種發(fā)酵微生物，微生物很難在發(fā)酵液中生長、繁殖，不易發(fā)酵。因此，現(xiàn)在魔芋飛粉的利用率極低，只有少量用在工業(yè)粘合劑、干燥劑和其它方面，經(jīng)濟效益低下。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種魔芋飛粉制備食用酒精的方法。解決上述技術問題所采用的技術方案由下述步驟組成：1、調(diào)漿向魔芋飛粉中添加自來水，用攪拌機攪拌成飛粉漿，調(diào)整至飛粉漿含水量為60％～70％，然后用6mol/L鹽酸調(diào)整飛粉漿pH值為1.5～3。2、高溫水解將步驟1得到的飛粉漿裝入反壓式高壓殺菌鍋中，在110～120℃保溫水解20～40min，然后反壓冷卻至常溫，用6mol/LNaOH水溶液調(diào)整飛粉漿pH值為6.0～6.5。3、麥芽水解向發(fā)芽大麥中加入其質(zhì)量40％～60％的自來水，用粉碎機粉碎至漿狀，得到麥芽漿；向步驟2得到的飛粉漿中加入其質(zhì)量5％～15％的麥芽漿，在攪拌條件下45～50℃保溫水解3～4h。4、麩曲和糖化酶糖化將步驟3水解后的飛粉漿升溫至55～65℃，加入糖化酶活力為1000U/g～1500U/g的麩曲和糖化酶活力為50000U/g的糖化酶，麩曲和糖化酶加入量分別為飛粉漿質(zhì)量的6％～10％和0.5％～0.8％，在攪動狀態(tài)下保溫糖化5～6h。5、酒精發(fā)酵用螺桿泵將步驟4糖化后的飛粉漿輸送至帶有冷卻裝置的酒精發(fā)酵罐中，冷卻飛粉漿至溫度為30～35℃，接種已擴大培養(yǎng)好的酒精發(fā)酵酵母菌拉斯12CICC1043或南陽混合酵母菌CICC1358，控制發(fā)酵溫度30～35℃，發(fā)酵期間每天將飛粉醪攪拌30～60min，發(fā)酵時間5～6天，最終得到酒精體積濃度為8％～9％的飛粉醪。6、酒精蒸餾采用單塔式酒精蒸餾設備分離步驟5得到的飛粉醪，分離條件：進料溫度65～75℃，塔底溫度104～108℃，塔頂溫度80～95℃，塔底壓力20～25kPa，得到酒精體積濃度為75％～80％的食用酒精，酒糟中酒精體積濃度低于0.5％。上述步驟1中，優(yōu)選向魔芋飛粉中添加自來水，用攪拌機攪拌成飛粉漿，調(diào)整至飛粉漿含水量為65％，然后用6mol/L鹽酸調(diào)整飛粉漿pH值為2。上述步驟2中，優(yōu)選將步驟1得到的飛粉漿裝入反壓式高壓殺菌鍋中，在120℃保溫水解30min，然后反壓冷卻至常溫，用6mol/LNaOH水溶液調(diào)整飛粉漿pH值為6.0～6.5。上述步驟3中，優(yōu)選向發(fā)芽大麥中加入其質(zhì)量50％的自來水，用粉碎機粉碎至漿狀，得到麥芽漿；向步驟2得到的飛粉漿中加入其質(zhì)量10％的麥芽漿，在攪拌條件下45℃保溫水解4h。上述步驟3中，所述的發(fā)芽大麥是將大麥清洗，除去雜質(zhì)、浮秕后，用15～25℃的水浸泡4～5h，瀝干水后，在發(fā)芽箱中20～25℃通風發(fā)芽5～6d得到。上述步驟4中，優(yōu)選將步驟3水解后的飛粉漿升溫至60℃，加入糖化酶活力為1000U/g～1500U/g的麩曲和糖化酶活力為50000U/g的糖化酶，麩曲和糖化酶加入量分別為飛粉漿質(zhì)量的8％和0.6％，在攪動狀態(tài)下保溫糖化6h。上述步驟4中，所述的麩曲是將小麥麩皮清潔后，加入麩皮質(zhì)量1.2倍的水，充分拌勻，裝入旋轉蒸鍋中，在100kPa的蒸汽壓力下蒸煮30分鐘，取出麩皮，打撒結塊，自然冷卻至40～45℃，按接種量為0.5％接入擴大培養(yǎng)好的黑曲霉種子，充分拌勻，裝入通風制曲箱中，裝料厚度為30～35cm，用風壓不低于2.5kPa的鼓風機通風，30～32℃培養(yǎng)15～25小時，至麩皮表面出現(xiàn)白色菌絲、麩皮結塊，停止培養(yǎng)，得到糖化酶活力1000U/g～1500U/g麩曲。本發(fā)明通過高溫和復合酶解方法，先使大部分飛粉淀粉糖化，其部分蛋白質(zhì)水解，降低魔芋飛粉發(fā)酵粘度，提高淀粉的利用率，減少飛粉中發(fā)酵微生物抑制因子。再經(jīng)過接種適宜酵母菌進行酒精發(fā)酵、蒸餾等過程來生產(chǎn)食用酒精。本發(fā)明方法簡單，提高了魔芋飛粉的轉化利用率，獲得的酒精作為提取劑可再用于純化魔芋精粉，減低魔芋精粉生產(chǎn)成本，起到循環(huán)利用的目的。具體實施方式下面結合實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于這些實施例。實施例11、調(diào)漿取潔凈的含水量為11％～15％的魔芋飛粉，添加自來水，并其邊加自來水邊用攪拌機攪拌成飛粉漿，調(diào)整至飛粉漿含水量為65％，用6mol/L鹽酸調(diào)整飛粉漿pH值為2。2、高溫水解將步驟1得到的飛粉漿裝入反壓式高壓殺菌鍋中，在120℃保溫水解30min，然后反壓冷卻至常溫，用6mol/LNaOH水溶液調(diào)整粉漿pH值為6.5。3、麥芽水解將大麥清洗，除去雜質(zhì)、浮秕后，用25℃的水浸泡4h，瀝干水后，在發(fā)芽箱中25℃通風發(fā)芽5d，得到葉芽長為根芽2/3的發(fā)芽大麥。向發(fā)芽大麥中加入其質(zhì)量50％的自來水，用粉碎機粉碎至漿狀，得到麥芽漿。向步驟2得到的飛粉漿中加入其質(zhì)量10％的麥芽漿，在帶有攪拌器的不銹鋼酶解缸中保溫水解4h，水解溫度控制在50℃，水解過程要求不斷攪拌。4、麩曲和糖化酶糖化將小麥麩皮清潔后，加入麩皮質(zhì)量1.2倍的水，充分拌勻，裝入旋轉蒸鍋中，在100kPa的蒸汽壓力下蒸煮30分鐘，取出麩皮，打撒結塊，自然冷卻至40℃，按接種量為0.5％接入擴大培養(yǎng)好的黑曲霉種子(制備菌種為AS3.4309(UV—11)黑曲霉菌株，購置于陜西省微生物研究所)，充分拌勻，裝入通風制曲箱中，裝料厚度為30cm，用風壓不低于2.5kPa的鼓風機通風，32℃培養(yǎng)20小時，至麩皮表面出現(xiàn)白色菌絲、麩皮結塊，停止培養(yǎng)，得到糖化酶活力1200U/g的麩曲。將步驟3水解后的飛粉漿升溫至60℃，加入糖化酶活力為1200U/g的麩曲和糖化酶活力為50000U/g的糖化酶，麩曲和糖化酶加入量分別為飛粉漿質(zhì)量的8％和0.6％，在攪動狀態(tài)下保溫糖化6h。5、酒精發(fā)酵用螺桿泵將步驟4糖化后的飛粉漿輸送至帶有冷卻裝置的酒精發(fā)酵罐中，冷卻飛粉漿至溫度為35℃，接種已擴大培養(yǎng)好的酒精發(fā)酵酵母菌拉斯12CICC1043或南陽混合酵母菌CICC1358，控制發(fā)酵溫度35℃，發(fā)酵期間每天將飛粉醪攪拌30min，發(fā)酵期間嚴格控制發(fā)酵溫度，溫度過高，會使發(fā)酵停止。發(fā)酵時間5天，最終得到酒精體積濃度為8％～9％的飛粉醪。6、酒精蒸餾采用單塔式酒精蒸餾設備分離步驟5得到的飛粉醪，分離條件：進料溫度70℃，塔底溫度105℃，塔頂溫度90℃，塔底壓力20kPa，得到酒精體積濃度為80％的食用酒精，中酒精體積濃度低于0.5％。為了確定本發(fā)明的工藝條件，發(fā)明人進行了大量的實驗室研究試驗，具體試驗情況如下：一、實驗材料魔芋飛粉：花魔芋飛粉，采集于陜西省勉縣錦泰魔芋實業(yè)有限公司。發(fā)酵菌種：黑曲霉，AS3.4309(UV—11)，購置于陜西省微生物研究所；啤酒酵母菌(GMCC2.597)，中國普通微生物菌種保藏管理中心；南陽混合酵母菌(CICC1358)，拉斯12(CICC1043)，馬克斯克魯維酵母菌(CICC3.2920)，三株菌均來自于中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。二、測定方法粘度用NDJ—79粘度儀直接測定；還原糖用菲林試劑滴定法測定；總糖用菲林試劑滴定法測定；菌懸液濃度用血球計數(shù)板法測定；酒精含量用酒精計法測定；α-淀粉酶活力采用3,5-二硝基水楊酸顯色法測定，酶活力單位定義：1g酶于60℃、pH值為6.0條件下，1h液化1g可溶性淀粉，即為1個酶活力單位，以U/g(U/mL)表示；糖化酶活力采用次碘酸鹽測定，酶活力單位定義：1g酶于40℃、pH值為4.6的條件下，1h分解可溶性淀粉產(chǎn)生1mg葡萄糖，即為1個酶活力單位，以U/g(U/ml)表示。三、實驗內(nèi)容1、魔芋飛粉水解方法的比較魔芋飛粉雖然含有少量的糖和30％以上的淀粉，但實驗發(fā)現(xiàn)，將其淀粉按傳統(tǒng)的酶法水解技術很難水解成低分子可發(fā)酵的糖，酒精發(fā)酵率極低；另外魔芋飛粉中含有一定量的蛋白質(zhì)和少量的葡甘聚糖，將飛粉調(diào)制成漿后，吸水性強，粘度大，流動性差，不利于操作。本實驗向魔芋飛粉中添加水，調(diào)制飛粉成漿，使其含水量達65％，按表1實驗方法分別用強酸、強堿高溫處理、用α-淀粉酶酶解處理后，測定飛粉漿液的粘度和還原糖含量。表1魔芋飛粉水解方法對還原糖的影響由表1的實驗結果發(fā)現(xiàn)，用強酸、強堿和α-淀粉酶處理的飛粉漿與對照相比，粘度均有不同程度的下降，還原糖均有所上升。用6mol/L鹽酸調(diào)整pH至2后經(jīng)120℃保溫30min處理的飛粉漿，粘度較其它處理明顯低，還原糖含量高于其它處理，說明用鹽酸在高溫條件下處理飛粉漿，有降低飛粉漿粘度的作用，能水解部分淀粉類物質(zhì)轉變成可溶性糖。2、鹽酸水解條件的確定將飛粉加水調(diào)制成漿，使飛粉漿含水量達65％，然后用6mol/L鹽酸調(diào)整pH，在不同的酸堿度和溫度下，水解飛粉漿30min，冷卻至常溫，測定飛粉漿粘度和還原糖含量。結果見表2。表2鹽酸水解的飛粉漿還原糖變化由表2可知，相同溫度下水解飛粉漿，隨著pH下降，即加酸量越大，飛粉漿粘度逐漸下降，還原糖含量逐漸提高；相同pH，即加酸量一致，隨著水解溫度的提高，飛粉漿粘度也是逐漸下降，還原糖含量逐漸提高。當飛粉漿水解溫度提高至130℃時，雖然飛粉漿粘度最低，還原糖最高，但與120℃相比較，發(fā)現(xiàn)數(shù)值變化幅度不大。另外實驗還發(fā)現(xiàn)130℃加熱飛粉漿30min，飛粉漿顏色明顯加深，說明高溫促進了飛粉漿焦糖化反應和美拉德反應，對糖有一定的破壞作用，不利于后續(xù)發(fā)酵。故本發(fā)明優(yōu)選飛粉漿水解pH為2，水解溫度120℃，水解時間30min。3、不同酶制劑對魔芋飛粉漿液糖化效果的影響魔芋飛粉含有淀粉、蛋白質(zhì)、葡甘聚糖等物質(zhì)，從理論分析，通過酶水解，可將飛粉中的淀粉糖化為可發(fā)酵性糖。但是，實驗發(fā)現(xiàn)，魔芋飛粉采用傳統(tǒng)的糖化酶糖化方法，很難將飛粉淀粉水解為可發(fā)酵性糖，淀粉的利用率極低。本實驗結合飛粉的成分組成，將飛粉制成粉漿，用6mol/L鹽酸調(diào)整pH為2，使粉漿含水量達65％，在120℃保溫30min后，用NaOH調(diào)整pH至6.5。選用α-淀粉酶(4000U/g)、糖化酶(50000U/g)、用黑曲霉制作的麩曲(1000U/g)及發(fā)芽大麥4種糖化劑對已經(jīng)過高溫酸水解的飛粉漿進行水解實驗。實驗方法和實驗結果見表3。表3不同糖化劑對魔芋粉漿水解效果的比較酶制劑添加量(％)條件粘度(cP)總糖(％)還原糖(％)對照070℃保溫6h320010.728.47糖化酶0.550℃保溫6h311012.028.12α-淀粉酶170℃保溫6h298012.879.11麩曲550℃保溫6h284014.3710.31發(fā)芽大麥1045℃保溫6h226013.4910.05從表3可知，在飛粉漿中添加酶制劑水解魔芋飛粉，與對照相比，飛粉漿粘度、總糖和還原糖含量都有不同程度的提高。四種酶制劑作用效果相比較，麩曲和發(fā)芽大麥效果高于糖化酶和α-淀粉酶，特別是促進飛粉漿中的總糖提升，用麩曲水解的飛粉漿總糖為14.37％，還原糖為10.31％，說明麩曲水解效果優(yōu)于單組分酶制劑糖化酶和α-淀粉酶的水解。麩曲是一種復合酶制劑，包含淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等諸多水解酶，作用效果為綜合作用，故糖化效果明顯。從實驗結果可知，雖然發(fā)芽大麥對飛粉漿糖化效果略次于麩曲，但可大大降低飛粉漿的粘度，加入飛粉漿質(zhì)量10％的發(fā)芽大麥，可將飛粉漿粘度降低到2260cP。發(fā)芽大麥不僅含有豐富的淀粉酶，還有蛋白水解酶，在對淀粉水解的同時，對飛粉中的豐富蛋白質(zhì)也有很好的水解作用，一方面降低了飛粉漿粘稠度，另一方面蛋白質(zhì)水解為氨基酸，可為后續(xù)的酵母菌發(fā)酵提供一定的氮源，有利于酒精發(fā)酵。綜上分析，本發(fā)明選擇發(fā)芽大麥和麩曲兩種酶制劑用于魔芋飛粉的糖化。4、糖化劑添加量確定根據(jù)上述試驗結果，按照實驗3的處理方法，將魔芋飛粉高溫酸水解后，調(diào)至pH為6.5，按照正交實驗表L9(3)4實驗設計，進行糖化劑使用量確定實驗。糖化劑使用方法為：先添加發(fā)芽大麥于飛粉漿中在45℃條件下攪拌4h，然后升溫至60℃，按照實驗設計的添加量，同時添加麩曲和糖化酶，攪拌6h。糖化后，測定糖化液中的還原糖含量。實驗設計表和實驗結果見表4。表4糖化劑添加量正交實驗表從表4可知，實驗序號為8的實驗組與其它實驗組相比較，飛粉粉漿糖化后最終的還原糖含量最高，說明8號酶制劑添加量組合比較合適；從極差值分析，影響因素比較明顯的是發(fā)芽大麥的添加量，其次是麩曲；從最優(yōu)組合分析為A3B3C1。綜合考慮，魔芋飛粉漿糖化工藝為：先添加飛粉漿質(zhì)量10％的發(fā)芽大麥，在45℃條件下攪拌4h；再同時添加飛粉漿質(zhì)量8％的麩曲和0.6％的糖化酶，糖化6h為宜。根據(jù)表4的實驗數(shù)據(jù)，進行方差分析，結果見表5。表5方差分析表變異來源平方和自由度均方F值第1列36.90218.454631.82第2列5.6622.83710.55第3列2.2521.12283.39第4列1.5920.79200.33誤差0.0390.004從表5可知因素發(fā)芽大麥的添加量對飛粉漿的糖化影響比較顯著。5、酵母菌對魔芋飛粉酒精發(fā)酵的影響魔芋飛粉經(jīng)過糖化后，接種酵母菌進行酒精發(fā)酵，不同種類的酵母菌對糖化后的飛粉漿發(fā)酵能力不同。本實驗將糖化后的飛粉漿還原糖含量調(diào)整為13％，選用酒精工業(yè)生產(chǎn)中常用的啤酒酵母菌、南陽混合酵母菌、拉斯12和馬克斯克魯維酵母菌4種酵母菌進行酒精發(fā)酵，選擇適合魔芋飛粉發(fā)酵的酵母菌菌株，發(fā)酵效果見表6。酵母菌菌種的擴大培養(yǎng)基均用糖度為5％的麥芽汁，接種用的三角瓶培養(yǎng)液菌懸液濃度為109～1010cfu/mL之間。表6不同酵母菌發(fā)酵效果比較從表6可知，4種酵母菌對糖化后的魔芋飛粉漿的酒精發(fā)酵效果是不同的，南陽混合酵母菌(CICC1358)和拉斯12(CICC1043)酵母菌相對于啤酒酵母菌(GMCC2.597)，具有發(fā)酵時間較短、產(chǎn)物酒精濃度相對較高的優(yōu)勢，馬克斯克魯維酵母菌(CICC3.2920)不太適合于魔芋飛粉的發(fā)酵，發(fā)酵時間較長。當前第1頁1 2 3