玉米酒精糟干燥及提取可溶性多糖的方法与流程

1.本发明涉及ddgs饲料生产技术领域，具体而言，涉及一种玉米酒精糟干燥及提取可溶性多糖的方法。


背景技术：

2.目前，酒精（乙醇）是非常重要的基础原料，广泛用于食品、医药、燃料等等。酒精的生产，主要以淀粉为原料，生产过程包括原料蒸煮、糖化剂制备、糖化、酒母制备、发酵及蒸馏等工序。ddgs（distillers dried grains with solubles，干酒糟及其可溶物）饲料是酒糟中蛋白饲料的商品名，即含有可溶固形物的干酒糟。在以玉米为原料发酵制取乙醇过程中，其中的淀粉被转化成乙醇和二氧化碳，其他营养成分如蛋白质、脂肪、纤维等均留在酒糟中。
3.ddgs饲料生产过程得到的滤液，主要成分是油脂、糖类、氨基酸、纤维、蛋白质等，大部分是可溶物，含有少量的不溶性纤维、蛋白，浓度低，大约只有1-5%，每吨酒精产生大约10-15吨的滤清液。
4.目前，常用的ddgs饲料生产工艺，均是将滤清液蒸发浓缩到30-50%的浓度，然后直接使用，或者与酒精糟混合干燥。因为滤清液浓缩后，含有大量的油脂，无法干燥，因此，需要与酒精糟混合，然后干燥。
5.现有的工艺弊端在于：1.蒸发成本高，酒糟滤清液从1-5%的浓度，浓缩到30-50%的浓度，需要蒸发10吨左右的水，需要消耗2-3吨的蒸汽，还需要消耗大量的电能，能耗较高；2.蒸发时的温度较高，且蒸发时处于真空状态，大量的有机物会挥发，蒸发出来的水会带走很多有机物，且产生的污水的cod大约在3000以上，增加了污水处理难度；3.ddgs的颜色是一个非常重要的质量指标，由于滤清液中存在可溶性糖类物质和氨基酸，在滤清液浓缩时，由于高温会产生美拉德反应，大量的氨基酸被消耗，在滤清液浓缩后，与酒糟混合干燥时，酒糟含有的大量蛋白质，也会与可溶性糖类发生美拉德反应，消耗蛋白质，饲料的营养价值大大降低，同时导致ddgs蛋白饲料颜色变黑，严重影响产品的诱食性能；4.滤液中的可溶性糖类物质是多糖，这些糖类物质，不能被动物利用，而且会对其它营养成分产生包裹、携带作用，影响动物对营养成分的吸收。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明提出了一种玉米酒精糟干燥及提取可溶性多糖的方法，旨在解决在ddgs饲料生产时，如何降低ddgs生产成本以及减少ddgs中的可溶性多糖。
7.一个方面，本发明提出了一种玉米酒精糟干燥及提取可溶性多糖的方法，包括：将酒精糟滤液进行膜过滤后得到清液和膜浓缩物；对所述清液进行膜分离后得到大分子多糖组分和小分子混合物；
对所述大分子多糖组分处理后得到可溶性多糖制品；对所述小分子混合物浓缩后得到高浓度混合物；将所述膜浓缩物和高浓度混合物与酒糟混合并干燥后得到蛋白饲料。
8.进一步地，在对所述大分子多糖组分进行处理时，将所述大分子多糖组分进行浓缩、精制、蒸发和干燥后获得所述可溶性多糖制品。
9.进一步地，所述大分子多糖组分浓缩时，通过反渗透膜将所述大分子多糖组分浓缩1~8倍，再通过蒸发器进行蒸发浓缩。
10.进一步地，在对所述大分子多糖进行精制时，依次对所述大分子多糖进行活性炭脱色和离子交换处理。
11.进一步地，对所述酒精糟滤液进行膜过滤时，通过陶瓷膜对所述酒精糟滤液进行过滤。
12.进一步地，所述陶瓷膜的过滤孔径为2-100纳米。
13.进一步地，在对所述清液进行膜分离时，采用卷式超滤膜对所述清液进行分离。
14.进一步地，所述卷式超滤膜的截留分子量为2000-50000或者5000-10000。
15.进一步地，在对所述小分子混合物浓缩时，首先对所述小分子混合物进行反渗透浓缩后，再通过蒸发器浓缩后得到所述高浓度混合物。
16.进一步地，在对所述小分子混合物进行反渗透浓缩时，将所述小分子混合物浓缩1~8倍。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过膜浓缩的方式进行酒精糟滤液的浓缩处理，膜浓缩只消耗电能，能够有效地降低能耗，节省运行成本。同时，蒸汽基本都采用燃煤锅炉，对环境有污染，而膜浓缩只需要电能，且浓缩得到的水比蒸发得到的水中cod更低，在有效地降低污水的处理难度的同时，还降低了环境污染，有效地保护了环境。
18.进一步地，在本发明中，通过将酒糟滤液中的可溶性糖类提取出来，避免或减少了糖类与氨基酸的美拉德反应，减少了氨基酸的损失，解决了ddgs饲料干燥时颜色变深的问题，极大地提高了ddgs饲料的质量。
19.进一步地，在本发明中，通过在提取ddgs饲料中可溶性多糖后，减少了饲料的抗营养因子，避免了动物摄入不能消化的多糖后，对营养成分吸收能力的下降。
20.进一步地，在本发明中，在提取ddgs饲料中提取出可溶性多糖是优质的可溶性膳食纤维，可溶性多糖在人体的胃里面能吸水膨胀，带来饱胀感，避免饮食过量，同时能够在肠道帮助清理脂肪、胆固醇，减少人体对这些富营养物的吸收，ddgs饲料中的可溶性多糖对人类有利，但对动物不利，将其提取后能够对可溶性多糖进行有效的利用，提高利用价值。
21.进一步地，在本发明中，通过将ddgs饲料中提取的可溶性多糖制成可溶性多糖制品，能够对ddgs饲料制备过程中的提取物进行充分的利用，极大地提升的产品价值，还能有效地降低生产成本。
附图说明
22.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的现有蛋白饲料制备流程图；图2为本发明实施例提供的一种玉米酒精糟滤液浓缩以及提取糖和蛋白质的方法的流程图；图3为本发明实施例提供的低浓度滤液制备蛋白饲料的流程图。
具体实施方式
23.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
24.参阅图1所示，现有的工艺在ddgs饲料在制备时，通常是将玉米发酵后进行蒸馏，蒸馏后获得酒精和酒糟，利用获得的酒糟制备ddgs饲料。将获得的酒糟进行固液分离后得到滤渣和低浓度滤液。将低浓度滤液进行蒸发后得到高浓度滤液和水。在蒸发后得到的高浓度滤液中混入酒糟后进行干燥，最终获得蛋白饲料（ddgs饲料）。现有工艺中在进行ddgs饲料制备时，存在生产成本高，且ddgs饲料制备时产生的可溶性多糖无法充分利用，导致产品价值较低的问题。
25.本实施例提供了一种玉米酒精糟滤液浓缩以及提取糖和蛋白质的方法，该方法通过对ddgs饲料制备过程中获得的低浓度滤液进行处理，从而节省低浓度滤液处理时的成本，降低蛋白饲料获取时的污染物的产生，并且，还能够将酒精糟滤液中的糖类组分进行提取，有效地避免了糖浆与酒糟混合后，在ddgs干燥过程中颜色发黑的问题，提高了ddgs的质量。
26.同时，本实施例的方法还能够对提取ddgs饲料中提取出可溶性多糖，可溶性多糖是优质的可溶性膳食纤维，可溶性多糖在人体的胃里面能吸水膨胀，带来饱胀感，避免饮食过量，同时能够在肠道帮助清理脂肪、胆固醇，减少人体对这些富营养物的吸收，ddgs饲料中的可溶性多糖对人类有利，但对动物不利，将其提取后能够对可溶性多糖进行有效的利用，提高利用价值。
27.具体的，本实施例还能够提取玉米酒精糟滤液中的糖类组分，不仅提高了产品价值，还能够避免ddgs饲料中的糖类物质影响动物对饲料的摄入量，提高动物对脂肪的吸收和对营养的吸收，糖浆提取后，能够有效地提高ddgs饲料的营养特性。并且，通过将ddgs饲料中提取的可溶性多糖制成可溶性多糖制品，能够对ddgs饲料制备过程中的提取物进行充分的利用，极大地提升的产品价值，还能有效地降低生产成本。
28.参阅图2所示，本实施例提供了一种玉米酒精糟滤液浓缩以及提取糖和蛋白质的方法，包括以下步骤：步骤1：将酒精糟滤液进行膜过滤后得到清液和膜浓缩物；步骤2：对清液进行膜分离后得到大分子多糖组分和小分子混合物；步骤3：对大分子多糖组分处理后得到可溶性多糖制品；步骤4：对小分子混合物浓缩后得到高浓度混合物；步骤5：将膜浓缩物和高浓度混合物与酒糟混合并干燥后得到蛋白饲料。
29.具体而言，本实施例中的酒精糟滤液即为上述ddgs饲料在制备时的酒糟在固液分离后得到的低浓度滤液。
30.具体而言，本实施中在进行玉米酒精糟滤液浓缩时，通过采用膜浓缩的方式进行酒精糟滤液的浓缩处理，本实施例中的膜浓缩的处理方式与传统的蒸发处理的方式相比，传统的蒸发模式需要消耗大量的蒸汽资源，而本实施例中的膜浓缩只消耗电能，能够有效地降低能耗，节省运行成本。例如，传统工艺中蒸发一吨水，需要0.25吨蒸汽，按照蒸汽200元每吨计算，需要50元的成本，而利用膜浓缩过滤一吨水，只需要大约10元，节省了80%的运行成本。
31.具体而言，传统的蒸发模式中的蒸汽基本都采用燃煤锅炉生产，其产生过程对环境污染较大，而本实施例的膜浓缩的方式只需要消耗电能，且浓缩得到的水比蒸发得到的水中cod更低，在有效地降低污水的处理难度的同时，还降低了环境污染，有效地保护了环境。
32.具体而言，将酒精糟过滤后获得上述酒精糟滤液，即是，在酒糟固液分离后得到上述酒精糟滤液。可以理解的是，酒糟固液分离时通过过滤的方式实施。
33.具体而言，本实施例通过将酒糟滤液中的糖类提取出来，解决了ddgs饲料干燥时颜色变深的问题，能够有效地避免清液中的糖类物质与酒糟混合干燥时，由于高温产生美拉德反应，导致ddgs蛋白饲料颜色变黑，影响产品的质量，即是，通过采用本实施例的方法，能够有效的避免ddgs蛋白饲料颜色变黑，极大地提高了ddgs蛋白饲料的质量。
34.具体而言，本实施例提取出来的糖浆，是可溶性膳食纤维，动物摄入后，会增强饱腹感，减少热量摄入，减少对脂肪的吸收，会影响动物对营养的吸收，糖浆提取后，能够有效地提高ddgs饲料的营养特性。
35.结合图3所示，具体而言，在上述步骤1中，在将酒精糟滤液进行膜过滤获得清液和膜浓缩物时，通过采用过滤膜过滤的方式对酒精糟滤液进行处理，以获得过滤后的清液和膜浓缩物。
36.具体而言，在对酒精糟滤液进行膜过滤时，过滤膜优选选用微滤膜进行过滤，微滤膜的过滤精度为2-100纳米。
37.具体而言，可根据实际情况选定相应孔径的微滤膜，通过微滤膜对酒精糟滤液进行膜过滤后，微滤膜能够拦截酒精糟滤液中油脂、不溶解物质，从而得到澄清的液体和膜浓缩物。膜浓缩物中则含有油脂、不溶解物质和可溶物。澄清的液体即为上述清液。
38.具体而言，微滤膜优选为陶瓷膜，陶瓷膜的孔径优选为2-100纳米。
39.具体而言，通过陶瓷膜过滤的澄清的液体主要成分包括氨基酸、糖类、蛋白等可溶物，浓度约为1-4%。
40.具体而言，在上述步骤2中，对大分子多糖组分进行处理时，将大分子多糖组分进行浓缩、精制、蒸发和干燥后获得可溶性多糖制品。
41.具体而言，大分子多糖组分浓缩时，通过反渗透膜将大分子多糖组分浓缩1~8倍，再通过蒸发器进行蒸发浓缩。
42.具体而言，在对大分子多糖进行精制时，依次对大分子多糖进行活性炭脱色和离子交换处理后获得可溶性多糖制品。
43.具体而言，在对清液进行膜分离时，采用卷式超滤膜对清液进行分离。
44.具体而言，卷式超滤膜的截留分子量为2000-50000或者5000-10000。
45.具体而言，在上述步骤3中，在对小分子混合物浓缩时，首先对小分子混合物进行反渗透浓后，再通过蒸发器浓缩后得到高浓度混合物。
46.具体而言，在对小分子混合物进行反渗透浓缩时，将小分子混合物浓缩1~8倍。
47.具体而言，上述步骤5中，在将清液的中大分子多糖组分提取后，将清液中分离出的小分子混合物经过浓缩后得到高浓度混合物，并将膜浓缩物和高浓度混合物同时与酒糟进行混合，混合后的物质经过干燥后得到蛋白饲料。
48.上述实施例中，通过将酒糟滤液中的可溶性糖类提取出来，避免或减少了糖类与氨基酸的美拉德反应，减少了氨基酸的损失，解决了ddgs饲料干燥时颜色变深的问题，极大地提高了ddgs饲料的质量。通过在提取ddgs饲料中可溶性多糖后，减少了饲料的抗营养因子，避免了动物摄入不能消化的多糖后，对营养成分吸收能力的下降。
49.上述实施例中，在提取ddgs饲料中提取出可溶性多糖是优质的可溶性膳食纤维，可溶性多糖在人体的胃里面能吸水膨胀，带来饱胀感，避免饮食过量，同时能够在肠道帮助清理脂肪、胆固醇，减少人体对这些富营养物的吸收，ddgs饲料中的可溶性多糖对人类有利，但对动物不利，将其提取后能够对可溶性多糖进行有效的利用，提高利用价值。
50.上述实施例中，通过将ddgs饲料中提取的可溶性多糖制成可溶性多糖制品，能够对ddgs饲料制备过程中的提取物进行充分的利用，极大地提升的产品价值，还能有效地降低生产成本。
51.可以理解的是，上述玉米酒精糟干燥及提取可溶性多糖的方法，通过将酒精糟滤液进行膜过滤后得到清液和浓缩混合物；对清液进行超滤膜分离后得到大分子的多糖组分和其它小分子混合物；将小分子混合物和浓缩混合物与酒糟混合后得到蛋白饲料。本本实施例中提取出来的可溶性多糖组分，是可溶性膳食纤维，具有相当重要的生理作用，被营养学界补充认定为第七类营养素，和传统的六类营养素——蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质与水并列，但动物摄入后，会增强饱腹感，减少热量摄入，减少对脂肪的吸收，会影响动物对营养的吸收，糖浆提取后，能够有效地提高ddgs饲料的营养特性。通过将酒糟滤液中的糖类提取出来，解决了ddgs饲料干燥时颜色变深的问题，提高了ddgs蛋白饲料的质量。同时，通过膜浓缩工艺，可以降低干燥的成本。
52.基于上述实施例的另一种优选的实施方式中，本实施方式中，在酒精糟滤液过滤得到清液和膜浓缩物后，对膜浓缩物进行分离，分离后得到油相、水相和固相，将水相进行膜过滤后再次获得清液和膜浓缩物。
53.具体而言，在实施方式中，上述膜浓缩物获得后将其进行分离，分离后得到水相、油相和固相物质。
54.具体而言，对膜浓缩物进行分离得到水相后，将水相进行膜过滤后再次得到清液和膜浓缩物后，重复上述实施例中的步骤2-5，并再次二次获取的清液和膜浓缩物进行的处理，即是，在获得水相后，重复执行上述步骤2-5，以对从水相中得到的清液和膜浓缩物再次进行处理。
55.具体而言，在对酒精糟滤液和水相进行膜过滤时，选用微滤膜进行过滤，微滤膜的过滤精度为2-100纳米。
56.具体而言，上述实施例中，在对膜浓缩物进行分离获得水相后，对水相再次进行膜
过滤，以从经过膜过滤后的水相中获取清液和膜浓缩物，再按照上述清液和膜浓缩物的处理方式再次进行处理，从而能够有效地提取膜浓缩物的油相和固相物质，以充分提取可利用物质。
57.具体而言，对膜浓缩物进行分离获得油相和固相与上述高浓度混合物同时与酒糟混合干燥后得到蛋白饲料。
58.具体而言，上述实施例中，在对膜浓缩物进行分离时，通过离心机对膜浓缩物进行分离。上述离心机优选为碟片式离心机，该碟片式离心机可以将混合物料分成三部分：油相、水相和固相。
59.具体而言，上述膜浓缩物含有大量的可溶物，由于油脂和固体杂质的影响，微滤膜过滤的效率很低，将膜浓缩物通过离心机分离，除去固体杂质和油脂，得到水溶液（即为上述水相），并再次对水溶液进行处理。
60.具体而言，在对清液进行超滤膜分离时，先对清液进行反渗透脱水后得到浓缩液，将浓缩液进行超滤膜分离后得到大分子多糖组分和小分子混合物。
61.具体而言，本实施例中的获取的多糖组分经过浓缩、精制、蒸发和干燥后得到多糖产品。
62.具体而言，本实施例中在对小分子混合物进行反渗透脱水时，通过反渗透膜对小分子混合物进行反渗透脱水后得到浓缩液。
63.具体而言，上述实施例在对清液进行反渗透脱水后，清液通过反渗透膜进行渗透过滤后被进一步浓缩，进而得到的浓缩液。
64.具体而言，反渗透膜能截留清液中大部分成分，仅使水透过，从而能够得到被浓缩后的浓缩液，浓缩液即为上述高浓度混合物。
65.具体而言，上述实施例的膜浓缩物经过分离后，得到的油相和固相被分离提出后达到浓缩的效果。
66.可以理解的是，上述实施例通过膜浓缩的方式进行酒精糟滤液的浓缩处理，膜浓缩只消耗电能，能够有效地降低能耗，节省运行成本。同时，蒸汽基本都采用燃煤锅炉，对环境有污染，而膜浓缩只需要电能，且浓缩得到的水比蒸发得到的水中cod更低，在有效地降低污水的处理难度的同时，还降低了环境污染，有效地保护了环境。
67.上述实施例中通过将酒糟滤液中的糖类提取出来，解决了ddgs饲料干燥时颜色变深的问题，能够有效地避免清液中的糖类物质与酒糟混合干燥时，由于高温产生美拉德反应，导致ddgs蛋白饲料颜色变黑，影响产品的质量，即是，通过采用本发明的方法，能够有效的避免ddgs蛋白饲料颜色变黑，极大地提高了ddgs蛋白饲料的质量。
68.上述实施例中提取出来的多糖组分为可溶性膳食纤维，动物摄入后，会增强饱腹感，减少热量摄入，减少对脂肪的吸收，会影响动物对营养的吸收，多糖组分提取后，能够有效地提高ddgs饲料的营养特性。
69.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
70.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
71.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
72.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
73.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。