生醪发酵生产食用酒精方法
【技术领域】
[0001]本发明属于酒精发酵生产领域，具体的说是一种生醪发酵生产食用酒精方法。
【背景技术】
[0002]酒精行业是能源消耗比较大的行业，据商务部统计数据，2012年全国全年生产食用酒精672万吨(95% V/V)，因此酒精行业节能减排潜力巨大。目前国内酒精生产企业在糖液化部分采用的生产工艺为:除杂、粉碎、拌料、105-110°C高温蒸煮、汽液分离、冷却去糖化，最后发酵。以上工艺在蒸煮中需要将醪液从59-61°C加热到105-110°C，蒸煮时间为90分钟以上，其缺点为:(I)耗用蒸汽量大。(2)糖化前要降温，需要消耗大量的一次水。(3)通过高温处理，使在蒸煮前自糖化产生的糖类被分解，生成不可发酵性糖，降低了淀粉的转化率。(4)带压操作，安全隐患大。(5)排放大量的废汽，污染环境。
【发明内容】
[0003]为了克服传统酒精生产中的缺点，本发明的目的是提供一种以谷物、薯类为原料的生醪发酵生产酒精方法，该方法不经过105-110°C高温蒸煮，采用延长糊化时间为6-8小时的方法，解决了现有生产方法耗气量、耗水量大的问题。
[0004]本发明采用的技术方案是:
[0005]一种生醪发酵生产食用酒精方法，其特征在于以下步骤:步骤(I)除杂粉碎:将原料除去杂质后粉碎成1.8-2.0mm的颗粒；步骤(2)拌料:将粉碎后的原料用59_61°C的温水拌料，然后按每立方米醪液加入1g抑菌剂，再加入10-12u/g原料量淀粉酶；步骤(3)糊化:以64-66°C的温度对原料进行糊化6-8小时；步骤(4)糖化:将糊化后的原料加硫酸调PH值为4.0-4.2，并按原料量加入120-150u/g的糖化酶，再按原料量加入0.10-0.16%的硫酸铵，得到糖化醪液；步骤(5)酒母培养:将糖化醪液按原料量加入0.10-0.16%的硫酸铵，再按原料量加入0.5-1.0%。的酵母，连续培养12-14小时；步骤(6)发酵:将糖化醪液加入0.10-0.16%的硫酸铵，再加入0.5-1.0%。的酵母，进行发酵，总发酵时间80-85小时，最后经蒸馏后获得符合国标的食用酒精产品。
[0006]生醪发酵可行与否的关键在于:无蒸煮酒精生产工艺在正常的生产周期内，淀粉是否能被彻底转化成可发酵性糖；转化的时间梯度是否能满足酵母发酵的营养要求；染菌问题如何解决。
[0007]淀粉转化成可发酵性糖有以下步骤:(I)淀粉的膨化:淀粉是一种亲水性胶体，遇水后大量水分子利用渗透作用，进入淀粉颗粒的晶体结构内部，由于大量水分子的进入，使淀粉的巨大分子链发生扩张，使淀粉颗粒的体积和质量明显增加。(2)淀粉的糊化:淀粉颗粒发生膨化时，支链淀粉起着半透膜的作用，随着温度的升高，淀粉颗粒渗透压逐渐增大，膨化程度逐渐增强，当温度升高到某一特定温度时，淀粉颗粒的体积膨胀到原体积的50-100倍，此时淀粉分子之间的氢键开始逐步被削弱，淀粉颗粒的晶体结构也逐步解体。淀粉出现液化现象后，如果继续升温，当达到120-130度时，大量的支链淀粉也会完全溶化，淀粉颗粒的网状结构彻底被破坏，醪液的胶体性质随之被改变，淀粉溶液也随之变成黏度较低的，均一的流动性醪液，这种现象叫做液化，这也是蒸煮的目地。
[0008]通过总结淀粉以上的物理性质，总结出淀粉水解的三个条件:(I)水:水分子是诱发淀粉颗粒发生膨化和糊化最主要的诱因，因为只有大量水分子进入到淀粉分子的结晶体内部，才能使淀粉颗粒内部发生变化，即体积和质量增大。(2)温度:水分子进入淀粉颗粒的晶体内部，需要一定的分子动能，而水分子分子动能的高低与温度的高低有着密切的关系，温度高则水分子动能高，水分子运动速度快，膨化和糊化的作用就快。(3)时间:有了一定量的水和能量，但如果没有一定的时间也达不到液化的效果。
[0009]按照以上淀粉糊化的基本理论，发明人研究出以下生醪发酵的发酵理论:(I)淀粉的低温转化理论:在国内，大多采用拌料两小时，温度控制在60±1°C，温度升至80-85°C 2小时后105-110°C液化1.5小时。醪液经过以上处理被液化后，淀粉颗粒的网状结构被破坏，胶体性质也遭到破坏。糖化酶是外切酶，会很快的把葡萄糖一个一个的切下来，因此经过糖化后葡萄糖产生的会更多。总结以上熟醪发酵的淀粉水解过程为淀粉的膨化、糊化、液化和糖化。而生醪发酵不经过液化，淀粉在糊化时，淀粉分子之间的氢键被削弱，淀粉颗粒的晶体被解体。α-淀粉酶是内切酶，α-淀粉酶随着水分子渗透到淀粉分子的内部，在淀粉分子的内部将葡萄糖分子切断，结果生成了少部分葡萄糖和部分糊精和麦芽糖，同时还存在没有被转化的淀粉，因为没有经过液化，淀粉颗粒的网状结构没有遭到破坏，因此在糖化过程中，得不到更多的葡萄糖，但采用延长糊化时间到6-8小时的方法，一方面在一定程度上提高了淀粉的糊化率，经过糖化，使一部分糊精和麦芽糖转化成葡萄糖，另一方面为淀粉在以后过程中加速转化奠定一个基础，因为原料没有经过高温蒸煮，没有能量破坏淀粉的网状结构和胶体性质，因此，如果不延长糊化时间，原料从本质上仍是坚硬的，水分进入不了原料内部，淀粉酶就无法作用于淀粉分子，也就无法糊化。但没有经过高温处理的醪液，醪液中的淀粉酶始终保持着很好的活力，在发酵过程中仍能发挥着很好的作用，这样，在酵母发酵过程中，淀粉边糊化、边糖化，边发酵，直到淀粉最终转化成乙醇。延长糊化时间的目的是加快淀粉的糊化速度，使酵母的发酵时间缩短。总结生醪发酵淀粉的转化过程为:膨化、糊化、糖化。(2)生醪发酵过程中，边糖化边发酵理论:按照酵母的生长曲线，酵母的生长代谢分为四个阶段，即:迟滞期、对数生长期、平衡期和死亡期。在传统的酒精发酵理论中，曾经把糖化醪液中还原糖的含量提高到80%甚至90%，即“全糖发酵法”，通过生产实际证明，其结果不但没有使发酵醪的残糖降低，反而升高，其原因是违反了酵母发酵的理论，因为酵母在迟滞期，酵母只是个体增大，因此不需要很多的还原糖，提供大量的还原糖，反而会抑制酵母的繁殖，到对数生长期酵母个体成长到一定程度后开始加速繁殖。酵母在生长繁殖过程中符合微生物繁殖的“饥饿”发酵理论，即:微生物在繁殖过程中使其处于“饥饿”状态，在纯种发酵生产中，如:土霉素和青霉素发酵等，为了使微生物处在“饥饿”状态，采用中间补料工艺，这样可以使微生物更加健壮，在平衡期和发酵后期仍能保持很强的活力，而生醪发酵洽洽符合了这个理论，没有经过蒸煮的醪液在糖化过程中，没有将淀粉转化成更多的还原糖，在对数生长期酵母耗糖量大，淀粉酶和糖化酶不断的将淀粉转化成可发酵性糖，产生了一定积累的同时马上被酵母消耗，因此，在整个发酵过程中使酵母始