专利名称：一种以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法
技术领域：
本发明涉及乙醇的制备方法，尤其涉及用发酵溶液蒸馏制备酒精的方法，具体来说，属于以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法。
背景技术：
芭蕉芋，学名蕉藕(Canna edulis Ker)属美人蕉科(Cannaeeae)多年生草本植物，芭蕉芋块茎含有大量的淀粉，其干片经过分析组成为淀粉60％，水分17.1％，灰分2.8％，粗纤维2.65％，脂肪0.257％，蛋白质3.63％，单宁0.19％，在西部地区的贵州省、云南省和广西自治区广有种植。
目前，国内以薯类原料生产酒精的工艺主要采用液态发酵技术，该工艺的缺点主要表现为生产工艺过程用水量大，导致酒糟量大(一般情况，每生产1吨酒精将产生15吨以上的酒精糟液)，而薯类原料的酒糟处理难度是制约薯类淀粉质原料酒精生产发展的主要因素；在液态酒精发酵的基础上发展起来的清液酒精发酵技术，主要通过引进国外技术设备，存在着设备投资巨大、运行费用大、生产的酒精成本较高等缺点，而且酒糟利用率低。中国专利88103430号“鲜芭蕉芋生产酒精的新方法”，公开了酒精生产新的原料，但一方面由于无规范的鲜芭蕉芋(块茎)收购质量标准，鲜芭蕉芋(块茎)无法进行有效的保藏和储藏；另一方面在生产酒精过程中鲜芭蕉芋的预处理还要进行酸度调节，从而需要一定量的硫酸，这对生产设备和罐体的材质提出了较高的要求，且也增加酒精生产的成本。因此，以鲜芭蕉芋为原料生产酒精还难以实现工业化。
发明内容
本发明的目的就是提供一种以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，克服原有的以鲜芭蕉芋为原料生产酒精技术难以工业化的缺点，使其能够实现工业化生产，制备符合工业酒精标准的芭蕉芋酒精，并降低其生产成本。
为实现上述发明目的，发明人提供的以芭蕉芋干片生产酒精的方法，包括(1)芭蕉芋干片的制备和原料粉碎将新鲜芭蕉芋块茎洗净、切片后，自然晒干，采用粉碎机将芭蕉芋干片粉碎成芭蕉芋原料粉；(2)拌料及添加淀粉酶在蒸煮容器中加入清水，然后将芭蕉芋原料粉边加入边搅拌，直至浆料均匀，同时按加入1/3的耐高温α-淀粉酶，搅拌均匀，进入蒸煮设备；(3)蒸煮液化当蒸煮的物料温度达到95～100℃时加入剩余的2/3的α-淀粉酶，继续进行液化50～80min，结束液化操作；(4)冷却及添加糖化酶蒸煮液化工序结束后，物料温度较高，为适合糖化酶的加入，需要将料液温度降低至60℃，同时用0.5mol/L硫酸溶液调整料液的pH值至4.2～4.5，满足物料边糖化边发酵的pH环境，按100～180u/g原料的比例加入糖化酶；(5)冷却及添加酵母菌体培养物当料液温度降至30～33℃时，加入酵母菌体培养物，作为芭蕉芋原料酒精发酵中营养补充，添加量为0.25～0.50g/L发酵醪；(6)接种酵母菌及酒精发酵当料液温度为30℃时，以体积比8％～10％的接种量接种酵母菌，在保温条件下进行原料发酵操作；(7)蒸馏制备酒精通过常规蒸馏发酵醪液可制得符合工业酒精标准的芭蕉芋酒精。
在(1)步中，芭蕉芋干片质量指标为其水分的质量分数控制在13％～18％，淀粉的质量分数控制在60％～63％；粉碎后原料细度为1～3mm。
在(2)步中，加水量与芭蕉芋干片原料质量的比为3.0～3.5∶1.0。
在(2)和(3)步中α-淀粉酶的总用量为4～10u/g原料。
在(4)步中所用的糖化酶在加入之前要用水稀释5～8倍。
在(6)步中，控制发酵时间55～65h，以保证醪液中酒精体积分数达到8.0％以上。
在发酵过程中使用的酵母菌体培养物的培养方法为在培养基中加水到1000ml调pH为4.5～5.5，于1.5mPa条件下灭菌30min，然后接种产朊假丝酵母菌，接种量的体积比为12％～15％；在温度28～35℃、培养箱转速为120～150r/min条件下培养20～24h；离心分离得到菌体蛋白培养物，作为芭蕉芋原料酒精发酵过程中的营养补充料。
在上述酵母菌体的培养过程中，培养基的组成为蔗糖5～10g，硫酸铵2.0～2.8g，磷酸二氢钾1.0～1.5g，尿素1.2～1.8g。
本发明提供的以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，确定了芭蕉芋生产酒精的原料形式应是芭蕉芋干片，并确定了其标准；改进和完善了芭蕉芋原料蒸煮过程中α淀粉酶的添加方式，而且整个液化过程勿需用硫酸或盐酸调节液化醪的pH值，也不需要加入含钙的缓冲溶液。减少了操作步骤，降低了生产成本；而且，芭蕉芋液化醪加入糖化酶后不进行保温糖化过程，而是让物料继续降温后加入酵母菌体培养物，作为酒精发酵过程中氮源的补充，并接种酒精发酵所用的酵母菌进行酒精发酵，可降低芭蕉芋酒精的生产成本。本方法可以实现以芭蕉芋为原料工业化生产酒精，从而开辟了用芭蕉芋这种丰富的可再生生物资源作为原料生产燃料酒精的途径。
具体实施例方式
实施例 取新鲜芭蕉芋块茎100kg，切片后自然晒干，使其水分的质量分数控制在13％～18％，淀粉的质量分数控制在60％～63％；用粉碎机将干片粉碎成细度为1～3mm的芭蕉芋原料粉约20kg；在蒸煮容器中加入60kg清水，然后将芭蕉芋原料粉边加入边搅拌，直至浆料均匀，同时按3u/g原料的比例加入α-淀粉酶，搅拌均匀，开始蒸煮；当蒸煮的物料温度达到95～100℃时按6u/g原料的比例加入剩余的2/3的α-淀粉酶，继续进行液化60min，结束液化操作；将料液温度降低至60℃，同时用0.5mol/L硫酸溶液调整料液的pH值为4.2～4.5，按150u/g原料的比例加入事先用6倍水稀释过的糖化酶；当料液温度降至30～33℃时，加入酵母菌体培养物，添加量为0.25～0.50g/L发酵醪；当芭蕉芋料液温为30℃时，以10％的体积比接种酵母菌，在保温条件下进行芭蕉芋原料酒精发酵操作，发酵60h，待醪液中酒精体积分数达到8.0％以上，将得到醪液通过常规蒸馏即可制得符合工业酒精标准的芭蕉芋酒精，其乙醇的质量分数达到85％。
在上述发酵过程中使用的酵母菌体的培养方法为在培养基中加水到1000ml调pH为4.5～5.5，于1.5mPa条件下灭菌30min；然后接种产朊假丝酵母菌，接种量的体积比为15％；在温度30℃，培养箱转速为150r/min条件下培养24h；离心分离得到菌体蛋白培养物，作为芭蕉芋原料酒精发酵过程中的营养补充料。
在上述酵母菌体的培养过程中，培养基的组成为蔗糖10g，硫酸铵2.5g，磷酸二氢钾1.5g，尿素1.5g。
权利要求
1 一种以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，包含蒸煮、液化、冷却、边糖化边发酵和蒸馏等工序，本发明的特征包括(1)芭蕉芋干片的制备和原料粉碎将新鲜芭蕉芋块茎洗净、切片后，自然晒干，采用粉碎机将芭蕉芋干片粉碎成芭蕉芋原料粉；(2)拌料及添加淀粉酶在蒸煮容器中加入清水，然后将芭蕉芋原料粉边加入边搅拌均匀，同时加入1/3的α-淀粉酶，搅拌均匀；(3)蒸煮液化当蒸煮的物料温度达到95～100℃时加入剩余的2/3的α-淀粉酶，继续进行蒸煮液化50～80min；(4)冷却及添加糖化酶蒸煮液化工序结束后，将料液温度降低至60℃，同时用0.5mol/L硫酸溶液调整料液的pH值为4.2～4.5，按100～180u/g原料的比例加入糖化酶；(5)冷却及添加酵母菌体培养物当料液温度降至30～33℃时，加入酵母菌体培养物，添加量为0.25～0.50g/L发酵醪；(6)接种酵母菌及酒精发酵当芭蕉芋料液温为30℃时，以体积比8％～10％的接种量接种酵母菌，在保温条件下进行芭蕉芋原料发酵操作；(7)蒸馏制备酒精通过常规蒸馏发酵醪液可制得符合工业酒精标准的芭蕉芋酒精。
2如权利要求1所述的以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，其特征在于所述的芭蕉芋干片质量指标为其水分的质量分数控制在13％～18％，淀粉的质量分数控制在60％～63％；粉碎后原料细度为1～3mm。
3如权利要求1所述的以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，其特征在于在蒸煮中，所述的加水量与芭蕉芋原料的量的比为3.0～3.5∶1.0。
4如权利要求1所述的以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，其特征在于蒸煮过程前后所用的α-淀粉酶的总量为4～10u/g原料。
5如权利要求1所述的以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，其特征在于在糖化过程中所用的糖化酶在加入之前要用水稀释5～8倍。
6如权利要求1所述的以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，其特征在于发酵过程中，发酵时间为55～65h。
7如权利要求1所述的以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，其特征在于发酵过程中使用的酵母菌体的培养方法为在培养基中加水到1000ml调pH为4.5～5.5，于1.5mPa条件下灭菌30min；然后接种产朊假丝酵母菌，接种量的体积比为12％～15％；在温度28～35℃，培养箱转速为120～150r/min条件下培养20～24h；离心分离得到菌体蛋白培养物，作为芭蕉芋原料酒精发酵过程中的营养补充料。
8如权利要求7所述的以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，其特征在于所述培养基的组成为蔗糖5～10g，硫酸铵2.0～2.8g，磷酸二氢钾1.0～1.5g，尿素1.2～1.8g。
全文摘要
本发明公开了一种以芭蕉芋干片为原料生产酒精的方法，涉及用发酵溶液蒸馏制备酒精的方法，目的是克服原有的以鲜芭蕉芋为原料生产酒精技术难以工业化的缺点，使其能够实现工业化生产。本发明方法包括芭蕉芋干片的制备和原料粉碎、拌料及添加淀粉酶、蒸煮液化、冷却及添加糖化酶糖化、接种酵母菌及酒精发酵、蒸馏制备酒精等工艺过程，还包括在发酵过程中使用的酵母菌体的培养方法。本发明的方法，确定了芭蕉芋生产酒精的原料形式是芭蕉芋干片，并确定了其标准；改进和完善了芭蕉芋原料蒸煮过程中α－淀粉酶的添加方式；可以实现以芭蕉芋为原料工业化生产酒精，开辟了用芭蕉芋资源生产工业酒精的途径。
文档编号C12P7/06GK1696295SQ200510003079
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月26日 优先权日2005年5月26日
发明者吴天祥 申请人:贵州大学