玉米发酵生产乙醇的方法

专利名称：：玉米发酵生产乙醇的方法
技术领域：
：本发明涉及一种玉米发酵生产乙醇的方法，具体说是玉米湿法提取胚芽发酵生产乙醇的方法。
背景技术：
：玉米千法破碎生产乙醇，无法提取胚芽，导致发酵过程中脂肪油脂太多，影响微生物发酵，增加污水处理难度。目前市场上大多采用玉米湿法破碎提取胚芽生产乙醇，非清洁生产，有污染物，1.没有按GB10343-2002国家标准生产食用酒精，而注重工业酒精如燃料乙醇的生产，质量指标不能达到食用酒精标准。2.玉米皮未打碎，不能通过4)1.8筛孔，在蒸馏过程中容易造成堵塔，影响乙醇的产量和质量。中国专利，专利号"031271073"，公开的
专利名称："生产燃料乙醇的改良湿法"专利，技术方案中，提到浸泡水温度由5(TC提高到60—65r是不可行的，在生产过程中，温度60—65。C时，玉米淀粉开始糊化发粘，无法破碎提取胚芽。中国专利，专利号-"2004100940850"，公开的
专利名称："燃料乙醇生产方法"专利，工艺粉浆制备工序中，粉浆PH值3—6，在淀粉液化糖化工序中，加淀粉酵，但淀粉酶最适PH为6—8，不利于淀粉液化，淀粉液化不彻底，不能溶解于水，无法进行糖化，亦即淀粉不能转化为葡萄糖，酵母不能利用葡萄糖转化为乙醇，使得乙醇收率降低
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种玉米发酵生产乙醇的方法，用湿法破碎，提取胚芽，再进行发酵生产乙醇的方法，属清洁生产，且无污染，通过浓醪发酵，节约用水，减少能耗，降低生产成本，通过使用胶体磨，解决湿法破碎玉米过程中，玉米皮过大的问题，从而增加蒸馏效率，提高产量和质量。本发明的目的通过如下方式实现本发明的玉米发酵法生产乙醇的工艺由净化、浸泡、浸后除石、破碎及胚芽分离、液化、糖化、酒母培养、发酵、蒸馏、酒糟处理等工序构成。本发明的玉米发酵法生产乙醇的工艺，包括以下步骤1、净化工序将原料玉米经引风机、初清筛、圆筒清理筛，进行净化后转入浸泡罐。2、浸泡工序浸泡工序，向1号浸泡罐输送水、玉米，调节玉米与输送水比例在1:3-4之间，玉米输送速度控制在40-50T/h，加完玉米、水后，启动l号浸泡罐循环泵进行浸泡水循环，温度控制在50-55°C，浸泡8-10小时，将1号浸泡罐内浸泡水打入2号浸泡罐，再向2号浸泡罐加玉米，同时往1号浸泡罐重新加入水，保持液位，温度控制在52-55°C，2号浸泡罐加完玉米、水后，启动浸泡水循环水泵，打开玉米输循环水换热器凝结水阀和蒸汽阀，把温度调整在52-55°C，浸泡8-IO小时，向3号浸泡罐和4号、5号、6号罐加玉米、水，其步骤与1号浸泡罐、2号浸泡罐相同，当6号浸泡罐加完玉米后，浸泡8-10小时，1号浸泡罐玉米己浸泡48-50小时，空出浸泡水，进行转罐，静置2-4小时。3、浸后除石工序静置2-4小时后，转入除石器中，水压在0.4MPa以上，输送水与玉米量之比为4-5:1，进行除石，完毕后，转入一级脱胚磨工序。4、破碎及胚芽分离工序一级脱胚磨，一级破碎后，玉米瓣数控制在5-7瓣，整粒含量小于2-2.5%，转入一级磨贮罐，经一级旋流分离器，进口压力控制在0.4-0.5Mpa，分离出上旋流物胚芽，下旋流物玉米破粒经二级脱胚磨，破碎后玉米瓣数控制在5-7瓣，进入二级磨贮罐，再经二级旋流分离器，进口压力控制在0.3-0.4Mpa，分离出上旋流物胚芽，下旋流物玉米破粒，进入精磨贮罐，进行精磨，电流控制在80-90A，给料压力在0.2-0.4Mpa，精磨贮罐液位达到1/3时，放料，进入胶体磨，将玉米皮打碎，得到淀粉浆。胚芽包装工序将一级、二级旋流分离器，分离出的上旋流物胚芽，通过胚芽脱水机，烘干机，处理后包装得成品。5、液化工序(1)将淀粉浆，送入液化罐内，温度控制在859(TC，液化3540分钟后；(2)进行喷射液化，温度控制在103-105°C;(3)再转入蒸煮锅内，蒸煮压力《0.3Mpa，温度控制在9510(TC，蒸煮55-65分钟，即得蒸煮醪液。测蒸煮醪液糊化率85—90%。6、糖化工序温度控制在60-62°C，将液化工序得来的十分之九的蒸煮醪液，在搅拌下，缓慢倒入糖化罐中，开启降温水，当蒸煮醪液入到罐2/3处时，停止倒入，降温到60-62°C，每克玉米按120140单位加入糖化酶，调节降温水，温度控制在58-62。C，糖化30-40分钟，即得糖化液。测糖化液指标糖化率55—60%;糖度2022Bx。7、酒母培养工序将糖化工序剩余的蒸煮醪液，降温至60-62。C时，每克玉米按120140单位加入糖化酶，糖化温度60-62°C，糖化40—45分钟后，加浓硫酸调酸至3.5-3.6度，加入尿素1.5—2kg，降温至3435。C,加青霉素10-15g，得酒母糖化醪后，进行接种。接种方法(1)直接接种，将干酵母袋打开后，直接加入，培养10-12小时，即得酒母；(2)活化接种盛入l/2桶的糖化好的醪液，加入l/3的水，搅拌均匀，再加干酵母，搅拌5-10分钟，静置10分钟，开始有泡沫产生时，倒入糖化好的酒母罐中，搅拌30分钟，加尿素1.5—2kg，温度控制在3435"C，培养10-12小时，即得酒母。检测酒母指标酒度4.5%(V/V);酸度《3.5度；挥发酸《0.15度；还原糖《0.15(g/g);总糖《0.7(g/g)。8、发酵工序往发酵罐中加入酒母，将糖化好醪液，冷却到3234。C,往发酵罐内加入，在入料l/3处时，加青霉素25-30g，入满发酵罐后，前酵温度控制在34。C，封闭发酵罐，回收二氧化碳中的淡酒，主酵温度控制在35-36°C，降糖到0度后，温度控制至33-35°C，后酵温度低于33。C,发酵60—65小时，得发酵醪液。检测发酵醪液指标酒度10-12(V/V);酸度《3,5度；挥发酸《0.15度；还原糖《0.15(g/g);总糖《0.7(g/g)。9、蒸馏工序蒸馏精塔顶温78-8CTC，粗塔顶温110-112'C时，均匀加入发酵醪液，进行蒸馏，粗塔顶温降到96-98°C，精塔中温降到90-92匸时，开启取酒阀，并开始回流，此回流过程要不间断检验，质量指标符合GB10343—2002普级食用酒精标准时，取酒精，即得到乙醇，酒糟废液从塔底连续排出，进入处理工序。10、酒糟的处理工序，包括压滤，蒸发，干燥工序，步骤(1)松开板框，挂好滤布，系好滤布绳；(2)压紧板框板，缓慢加入酒糟；(3)当水嘴流出液呈断流状时，板框if满料，开启保压阀门，保压30分钟;(4)松开板框板，开始卸料，即得糟渣；(5)板框水嘴流出清液流入清液贮罐，30%的清液用回用泵送至液化工序调浆罐，70%的清液用回用泵送至蒸发浓缩工序，经过蒸发浓縮后即得浓縮液，用浓浆泵送至烘干工序，与糟渣，混合烘干，即得DDGS饲料。本发明制得成品乙醇主要技术指标见下表:项目普通级醛(以乙醛计)/mg/L《30甲醇/mg/L《150正丙醇/mg/L《100异丁醇一异戊醇/mg/L《30酸(以乙酸计)/mg/L《20酯(以乙酸乙酯计)/mg/L《25不挥发物/mg/L《25重金属(以Pb计)/mg/L《1氰化物(以乙酸计)/mg/L《5本发明通过浸泡工序的严格要求，使玉米浸润到最佳破碎状态，最大限度地提取分离胚芽，降低发酵过程中的脂肪含量，有利于提高产品质量，增加胚芽提取量。如果浸泡不达标，玉米浸润力度不好，在破碎中，不利于胚芽提取。本发明通过在酒母培养工序中，添加尿素，增加氮源，有利于酵母生长繁殖，使酵母细胞饱满，健壮，发酵旺盛，彻底。本发明通过酒母培养工序和发酵工序；加入青霉素，可抑制杂菌污染，提高收率，避免了因升酸，消耗糖分，而降低乙醇收率。本发明通过一、二级脱胚磨，及脱胚的严格要求，使胚芽充分能够彻底分离，增加胚芽收率；而通过一级胚芽旋流器后，顶流不含杂质，二级胚芽旋流器后，底流不含胚芽。通过使用胶体磨，解决湿法破碎玉米过程中，玉米皮过大的问题，增加蒸馏效率，提高产量和质量。本发明在精馏工序中，通过严格控制温度指标，使最终产物乙醇，符合国家食用酒精GB10343-2002标准，且由于温度适宜，产率稳定。本发明采用间歇性发酵，在发酵期间，酵母菌繁殖到一定数量且糖化醪中的淀粉和糊精连续被分解成可发酵的糖分，发酵过程的中后期，利用厌氧原理，酒母在无氧条件下，将糖分发酵生成乙醇。在精馏工序中，通过严格要求后酵温度，达到发酵彻底，提高收率作用。因后酵温度过高，加快酵母衰老，导致发酵不彻底，后酵温度过低，会产生发酵缓慢，延长发酵周期，酸度增高，副产物增加，乙醇收率降低。图1:本发明工艺流程；图2:浸泡工序流程图3:玉米破碎及胚芽分离流程图。具体实施例下面结合实施例对本发明做进一步说明本发明的玉米发酵生产乙醇的方法，工艺如图1所示，其中工艺中，浸泡工序流程如图2所示；玉米破碎及胚芽分离流程如图3所示。实施例1:1、净化工序将原料玉米经引风机、初清筛、圆筒清理筛，进行净化后向转入浸泡罐。2、浸泡工序向l号浸泡罐输送水，调节玉米与输送水比例在l:3之间，玉米输送速度45T/h，加完之后，启动1号浸泡罐循环泵进行浸泡水循环，温度控制在5(TC，浸泡8小时后，先将1号浸泡罐内浸泡水打入2号浸泡罐，再向2号浸泡罐加玉米，同时向2号浸泡罐重新加入水，1号浸泡罐温度控制在53°C，，保持液位，2号浸泡罐加完玉米、水之后，启动浸泡水循环水泵，打开玉米循环水换热器凝结水阀和蒸汽阀，把温度调整在52"C，浸泡8小时后；向3号浸泡罐和4号、5号、6号罐加玉米，其步骤与l号浸泡罐、2号浸泡罐相同；当6号浸泡罐加完玉米后，浸泡8小时后；l号浸泡罐玉米已浸泡了48小时，空出浸泡水，进行转罐，静置2小时。3、浸后除石工序静置2小时后，转入除石器中，水压在0.4MPa，输送水与玉米量之比为5:1，进行除石，完毕后，转入脱胚磨工序。4、破碎及胚芽分离工序进行一级磨脱胚，破碎后测玉米瓣数6瓣，整粒含量小于2.5%,转入一级磨贮罐，经一级旋流分离器，进口压力0.5Mpa，分离出上旋流物胚芽。下旋流物玉米破粒经二级脱胚磨，测破碎后玉米瓣数12瓣，进入二级磨贮罐，再经二级旋流分离器，进口压力0.35Mpa，分离出上旋流物胚芽。下旋流物玉米破粒，进入精磨贮罐，进行精磨，电流80A，给料压力0.4Mpa，精磨贮罐液位达到1/3时，放料，经胶体磨，将玉米皮打碎，得到淀粉桨。胚芽包装工序.将一级、二级旋流分离器，分离出的上旋流物胚芽，通过胚芽脱水机，烘千机，处理后包装得成品。6、液化工序(1)将淀粉浆，送入液化罐内，温度控制在86t:，液化37分钟后；(2)转入喷射液化罐，温度控制在i04t:，进行喷射液化；(3)再转入蒸煮锅内，蒸煮压力《0.3Mpa，温度控制在98。C，蒸煮60分钟，即得蒸煮醪液，测糊化率85%。7、糖化工序温度控制在60-62°C，将液化工序得来的十分之九的蒸煮醪液，打入糖化罐中，搅拌均匀，开启降温水，当蒸煮醪液入到罐2/3处时，停止入料，降温到60—62r，每克玉米按140单位加入糖化酶，关闭降温水，温度控制在6(TC，糖化30分钟，即得糖化液。检测糖化率60%;糖度20Bx;8、酒母培养工序将液化工序的部分蒸煮醪液打入酒母罐，降温至62。C时，按每克玉米加140单位糖化酶，糖化温度62'C，糖化时间45分钟，加浓硫酸调酸至3.5度，加入尿素2kg，降温至35。C，加青霉素10g，得酒母糖化醪后，进行活化接种。方法是盛入1/2桶的糖化好的醪液，加入1/3的水，搅拌均匀，再加干酵母，搅拌5分钟，静置10分钟，开始有泡沫产生时，倒入糖化好的酒母罐中，加尿素2kg，搅拌30分钟，温度控制在35"C，培养10小时，即得酒母。检测酒度4.5%(V/V);酸度3度；挥发酸0.1度；9、发酵工序往发酵罐中加入酒母，将糖化好醪液，冷却到34"C，连续往发酵罐内加入，在入料l/3处时，加青霉素30g，全部加入后，前酵温度34。C，封闭发酵罐，回收二氧化碳中的淡酒，主酵温度36X:，降糖到O度后，温度控制至35t:，后酵温度33"C,发酵60小时，得发酵醪液。10、蒸馏工序蒸馏精塔顶温8(TC，粗塔顶温11(TC时，均匀加入发酵醪液，进行蒸馏，粗塔顶温降到98X:，精塔中温降到92'C时，开启取酒阀，并开始回流，此回流过程要不间断检验，酒度》95"(V/V)，色度《10，取酒精，即得到乙醇。测乙醇主要技术指标:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>酒糟废液从塔底连续排出，进入处理-.1、松开板框，挂好滤布，系好滤布绳；2、压紧板框板，缓慢加入酒糟；3、当水嘴流出液呈断流状时，板框已进满料，开启保压阀门，保压30分钟；4、松开板框板，开始卸料，即得糟渣。5、板框水嘴流出清液流入清液贮罐，30%的清液用回用泵送至液化工序调浆罐，70%的清液用回用泵送至蒸发浓縮工序，经过蒸发浓縮后即得浓缩液，用浓浆泵送至烘干工序，与糟渣，混合烘干，即得DDGS饲料。实施例2:1、净化工序将原料玉米经引风机、初清筛、圆筒清理筛，进行净化后向转入浸泡罐。2、浸泡工序向l号浸泡罐输送水，调节玉米与输送水比例在l:3之间，玉米输送速度45T/h，加完之后，启动1号浸泡罐循环泵进行浸泡水循环，温度控制在54。C，浸泡8小时后，先将l号浸泡罐内浸泡水打入2号浸泡罐，再向2号浸泡罐加玉米，同时向2号浸泡罐重新加入水，1号浸泡罐温度控制在54°C,，保持液位，2号浸泡罐加完玉米、水之后，启动浸泡水循环水泵，打开玉米循环水换热器凝结水阀和蒸汽阀，把温度调整在54'C，浸泡8小时后，向3号浸泡罐和其他罐加玉米，其步骤与1号浸泡罐、2号浸泡罐相同；当6号浸泡罐加完玉米后，进行浸泡8小时后；l号浸泡罐玉米已浸泡了48小时，空出浸泡水，进行转罐，静置2小时。3、浸后除石工序操作步骤同实施例l,4、破碎及胚芽分离工序进行一级磨脱胚，破碎后玉米瓣数7瓣，转入一级磨贮罐，经一级旋流分离器，进口压力0.5Mpa，分离出上旋流物胚芽，下旋流物玉米破粒经二级脱胚磨，破碎后玉米瓣数i2瓣，进入二级磨ie罐，再经二级旋流分离器，进口压力0.4Mpa，分离出上旋流物胚芽，下旋流物玉米破粒，进入精磨贮罐，进行精磨，电流控制在80A，给料压力在0.3Mpa，精磨贮槽液位达到1/3时，放料，经胶体磨，将玉米皮打碎，得到淀粉浆。胚芽包装工序操作同实施例l6、液化工序(1)将淀粉浆，送入液化罐内，温度控制在87'C，液化35分钟后，(2)转入喷射液化罐，温度控制在105r，进行喷射液化。(3)再转入蒸煮锅内，蒸煮压力《0.3Mpa，温度控制在10(TC，蒸煮65分钟，即得蒸煮醪液。糊化率85%7、糖化工序温度控制在60-62°C，将液化工序得来的十分之九的蒸煮醪液，打入糖化罐中，搅拌均匀，开启降温水，当蒸煮醪液入到罐2/3处时，停止入料，降温到60—62。C,每克玉米按150单位加入糖化酶，关闭降温水，温度控制在6(TC，糖化35分钟，即得糖化液。检测糖化率60%;糖度20Bx;8、酒母培养工序将液化工序的部分蒸煮醪液打入酒母罐，降温至6rC时，按每克玉米加130单位糖化酶，糖化温度6(TC，糖化时间45分钟，加浓硫酸调酸至3.4度，加入尿素2kg，降温至35'C,加青霉素10g，得酒母糖化醪后，进行活化接种。方法是盛入V2桶的糖化好的醪液，加入1/3的水，搅拌均匀，再加干酵母，搅拌5分钟，静置10分钟，开始有泡沫产生时，倒入糖化好的酒母罐中，加尿素2kg，搅拌30分钟，温度控制在34t:，培养12小时，即得酒母。检测酒度5%(V/V);酸度3.1度；挥发酸0.12度；9、发酵工序往发酵罐中加入酒母，将糖化好醪液，.冷却到33"C，连续往发酵罐内加入，在入料l/3处时，加青霉素25g，全部加入后，前酵温度33X:，封闭发酵罐，回收二氧化碳中的淡酒，主酵温度35t:，降糖到O度后，温度控制至34t:，后酵温度33'C，发酵60小时，得发酵醪液。全部加入料后，关闭发酵罐，可回收二氧化碳中的淡酒。10、蒸馏工序蒸馏精塔顶温79t:，粗塔顶温112'C时，缓慢加入发酵醪液，进行蒸馏，粗塔顶温降到97"C，精塔中温降到9rc时，.开启取酒阀，并开始回流，此回流过程要不间断检验，酒度》95t:(V/V)，色度《10，取酒精，即得到乙醇。酒糟废液从塔底连续排出，处理酒糟步骤同实施例l，即得DDGS饲料。测乙醇主要技术指标项目普通级醛(以乙醛计)/mg/L《20甲醇/mg/L《35正丙醇/mg/L《65异丁醇一异戊醇/mg/L《25<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>权利要求1、一种玉米发酵生产乙醇的方法，包括净化、浸泡、浸后除石、破碎及胚芽分离、液化、糖化、酒母培养、发酵、蒸馏、酒糟处理等工序组成，其特征在于浸泡工序，向1号浸泡罐输送水、玉米，调节玉米与输送水比例在1∶3-4之间，玉米输送速度控制在40-50T/h，加完玉米、水后，启动1号浸泡罐循环泵进行浸泡水循环，温度控制在50-55℃，浸泡8-10小时；将1号浸泡罐内浸泡水打入2号浸泡罐，再向2号浸泡罐加玉米，同时往1号浸泡罐重新加入水，保持液位，温度控制在52-55℃，2号浸泡罐加完玉米、水后，启动浸泡水循环水泵，打开玉米输循环水换热器凝结水阀和蒸汽阀，把温度调整在52-55℃，浸泡8-10小时；向3号浸泡罐和4号、5号、6号罐加玉米、水，其步骤与1号浸泡罐、2号浸泡罐相同，当6号浸泡罐加完玉米后，浸泡8-10小时，1号浸泡罐玉米已浸泡48-50小时，空出浸泡水，进行转罐，静置2-4小时。2、根据权利要求l所述的玉米发酵生产乙醇的方法，其特征在于所述破碎及胚芽分离工序，一级脱胚磨，一级破碎后，玉米瓣数控制在5-7瓣，整粒含量小于2-2.5%，转入一级磨贮罐，经一级旋流分离器，进口压力控制在0.4-0.5MPa，分离出上旋流物胚芽，下旋流物玉米破粒经二级脱胚磨，破碎后玉米瓣数控制在5-7瓣，进入二级磨贮罐，再经二级旋流分离器，进口压力控制在0.3-0.4Mpa，分离出上旋流物胚芽，下旋流物玉米破粒，进入精磨贮罐，进行精磨，电流控制在80-90A,给料压力在0.2-0.4Mpa，精磨贮罐液位达到1/3时，放料，进入胶体磨，将玉米皮打碎，得到淀粉浆。3、根据权利要求l所述的玉米发酵生产乙醇的方法，其特征在于所述酒母培养工序中，将糖化工序剩余的蒸煮醪液，降温至60-62i:时，每克玉米按120140单位加入糖化酶，糖化温度60-62。C，糖化40—45分钟后，加浓硫酸调酸至3.5-3.6度，加入尿素1.5—2kg，降温至3435。C，加青霉素10-15g，得酒母糖化醪后，进行接种，接种方法-(1)直接接种，将干酵母袋打开后，直接加入，培养10-12小时，即得酒母，(2)活化接种盛入l/2桶的糖化好的醪液，加入l/3的水，搅拌均匀，再加干酵母，搅拌5-10分钟，静置10分钟，开始有泡沫产生时，倒入糖化好的酒母罐中，搅拌30分钟，加尿素1.5—2kg，温度控制在3435"，培养10-12小时，即得酒母。4、根据权利要求l所述的玉米发酵生产乙醇的方法，其特征在于所述发酵工序，往发酵罐中加入酒母，将糖化好醪液，冷却到3234°C，往发酵罐内加入，在入料l/3处时，加青霉素25-30g;入满发酵罐后，前酵温度控制在34°C，封闭发酵罐，回收二氧化碳中的淡酒，主酵温度控制在35-36°C，降糖到0度后，温度控制至33-35'C，后酵温度低于33'C，发酵60—65小时，得发酵醪液。全文摘要本发明涉及一种玉米湿法提取胚芽方法，具体说是玉米湿法提取胚芽发酵生产乙醇的方法。由净化、浸泡、浸后除石、破碎及胚芽分离、液化、糖化、酒母培养、发酵、蒸馏、酒糟处理等工序构成。本发明属清洁生产，且无污染，通过浓醪发酵，节约用水，减少能耗，降低生产成本，通过使用胶体磨，解决湿法破碎玉米过程中，玉米皮过大的问题，从而增加蒸馏效率，提高产量和质量。文档编号C12P7/06GK101319232SQ20081001569公开日2008年12月10日申请日期2008年4月15日优先权日2008年4月15日发明者张乐红,王金淼申请人:山东博润实业有限公司