以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于酒精生产技术领域，尤其涉及一种以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无 酸发酵方法。
【背景技术】
[0002] 传统发酵法生产酒精的工艺是将原料破碎，液化，加硫酸调节pH值糖化（将淀粉 转化为酵母可利用的糖），发酵（将酵母菌体内酒化酶转化为酒精），最终经蒸馏分离得到 酒精产品。在酒精发酵过程中，添加硫酸使物料维持pH在4. 5以下进行发酵是典型的酸性 发酵，通过分析产品指标情况来判断系统染菌程度而需要不定时地加入杀菌剂（或抗生素 类）及时抑杀杂菌，必要时还必须清理蒸馏工序前所有生产工序的罐体。如何在原料的源 头控制杂菌及时抑杀杂菌，减少染菌带来的损失，是每个酒精生产企业乃至酒精发酵行业 急需解决的重大问题。
[0003] 传统酒精发酵生产中，常用灭菌方法有：加热灭菌法、酸化法、化学灭菌法、抗生素 法或复合灭菌法（以上两种方法都用），但终因或成本问题、设备腐蚀问题或对产品有负作 用（如加抗生素抑菌会产生依赖或会抑制酵母活化抑制发酵进行）等，实际效果并不理想， 甚至还不能完全抑杀杂菌，因而影响了整个酒精生产系统的效率发挥。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种工艺稳定可靠、节约成本、提高产能、减少废 液处理成本的以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：以鲜木薯全浆为原料生产酒精 的无酸发酵方法，包括以下步骤：
[0006] 〈1>鲜木薯的除杂
[0007] 〈2>鲜木薯全浆的制备
[0008] 〈3>原料蒸煮
[0009] 在步骤〈2>所得鲜木薯全浆中加入淀粉酶后升温预煮，预煮温度50?55°C，预煮 后物料通过溢流方式连续进入蒸煮锅，最后将温度升至蒸煮工艺要求的温度110?130°C 并保持2小时，经过蒸煮液化后得到液化醪；
[0010] 〈4> 糖化
[0011] 将步骤〈3>所得液化醪通过螺旋板换热器进行热交换把物料温度降至55°C以下， 然后送入糖化罐，按原料量的0. 03%。?0. 06%。加入木薯发酵复合酶，在50?55°C下糖化 30?60分钟，得到糖化醪液；
[0012] 〈5> 发酵
[0013] 将步骤〈4>所得糖化醪液降至34 °C以下，再送入种子罐中，按原料重量的 0. 10%。?0. 30%。加入干酵母，在25?32°C下进行酵母菌的扩大培养，扩大培养阶段需要 供给氧，成熟后得到酒母醪液；然后将酒母醪液与糖化醪液按1:4加入发酵罐中进行厌氧 发酵，发酵温度控制在25?35°C，发酵80小时之后，即得成熟醪液；
[0014] 〈6>蒸馏提纯。
[0015] 步骤〈1>按以下操作进行：接收进厂的鲜木薯通过二级干法去除泥砂、木薯皮后 进入薯藻池泡洗干净。
[0016] 步骤〈2>按以下操作进行：将步骤〈1>所得的泡洗干净的木薯通过破碎机和锉磨 机的解离，制成鲜木薯全浆，鲜木薯和水的料水比为1. 〇?1. 5。
[0017] 步骤〈6>按以下操作进行：将步骤〈5>所得的成熟醪液通过粗馏和精馏把其中的 酒精提取出来。
[0018] 针对目前发酵法生产酒精中加酸和杀菌剂造成的问题，发明人建立了一种以鲜木 薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法，工艺流程为鲜木薯的除杂一鲜木薯全浆的制备一 原料蒸煮一糖化一发酵一蒸馏提纯。该法的核心在于：通过源头控制原料的纯净度减少杂 菌的存在，即鲜木薯原料经过清洁生产工艺处理，去除鲜木薯表面的泥砂、表皮等杂质，最 大程度地减少了杂菌源，降低了发酵过程染菌的潜在危害；使用木薯发酵复合酶替代硫酸、 抗生素和化学灭菌剂进行糖化和发酵，实现无酸发酵。由于本法中糖化和发酵不需要添加 硫酸来控制pH值，不但节约了添加硫酸的生产成本，省去了以往酒精生产要加酸的环节， 简化了生产流程，加快发酵速度，而且还提高了酒精成熟醪酒分，从而提高了产品得率；同 时，消除硫酸根离子对厌氧系统运行的潜在毒害，大大减少酸性液体对设备的腐蚀延长了 设备使用寿命，减少酒精废液的酸性成分，在进入厌氧系统前不需大量加碱液调节pH值， 减轻废液处理难度，节省了处理费用，从而降低了酒精生产成本。总之，本发明工艺稳定可 靠，节约成本，提高产能，为酒精行业发展的大变革提供了很好的路径。
【附图说明】
[0019] 图1是应用本发明无酸发酵方法过程中挥发酸变化情况图。
[0020] 图2是应用本发明无酸发酵方法过程中还原糖残留情况图。
[0021] 图3是应用本发明无酸发酵方法过程中成熟醪酒分变化情况图。
【具体实施方式】 [0022] 实施例
[0023] 以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法，包括以下步骤：
[0024] 〈1>鲜木薯的除杂
[0025] 接收进厂的鲜木薯通过二级干法去除泥砂、木薯皮等杂质后进入薯藻池泡洗干 净，泥砂、木薯皮去除率可达到98%以上。
[0026] 〈2>鲜木薯全浆的制备
[0027] 将步骤〈1>所得的泡洗干净的木薯通过破碎机和锉磨机的解离，制成鲜木薯全 浆，鲜木薯和水的料水比为1. 〇?1. 5 ;通过调整锉磨机刀片的间距来控制鲜木薯全浆的细 度；原料破碎的目的是便于原料的输送，使原料的受热面积增加更有效地液化而达到蒸煮 的要求。
[0028] 〈3>原料蒸煮
[0029] 在步骤〈2>所得鲜木薯全浆中加入淀粉酶后升温预煮，预煮温度50?55°C，预煮 后物料通过溢流方式连续进入蒸煮锅，最后将温度升至蒸煮工艺要求的温度110?130°c并保持2小时，经过蒸煮液化后得到液化醪；蒸煮目的是使淀粉颗粒糊化和液化，便于后续 被复合酶转化，另一作用是把原料附着的有害杂菌杀死，以防发酵感染。
[0030] 〈4> 糖化
[0031] 将步骤〈3>所得液化醪通过螺旋板换热器进行热交换把物料温度降至55°C以下， 然后送入糖化罐，按原料量的0. 03%。?0. 06%。加入木薯发酵复合酶，在50?55°C下糖化 30?60分钟，得到糖化醪液；木薯发酵复合酶的一个作用是把淀粉转化为可发酵性糖供酵 母菌利用，另一作用是抑制低分子酸的生长和耗糖，通过控制低分子酸菌生长产酸而消耗 的可发酵性糖，从而为酵母增加可发酵性糖以达到提高酒精产量的目的。
[0032] 〈5> 发酵
[0033] 将步骤〈4>所得糖化醪液降至34 °C以下，再送入种子罐中，按原料重量的 0. 10%。?0. 30%。加入干酵母，在25?32°C下进行酵母菌的扩大培养，扩大培养阶段需要 供给氧，成熟后得到酒母醪液；然后将酒母醪液与糖化醪液按1:4加入发酵罐中进行厌氧 发酵，发酵温度控制在25?35°C，发酵80小时之后，即得成熟醪液；其中，厌氧发酵过程进 行无氧呼吸，期间中发生复杂的生物化学变化，既有糖化醪液中淀粉和糊精继续被木薯发 酵复合酶水解生成糖，也有蛋白质在蛋白酶水解下生成肽和氨基酸；这些物质一部分被酵 母吸收合成菌体细胞，经酵母菌体内酒化酶的作用把糖转化成酒精；成熟醪液内，除含有酒 精和大量水外，还含有二氧化碳和其它杂质。
[0034] 〈6>蒸馏提纯。
[0035] 将步骤〈5>所得的成熟醪液通过粗馏和精馏把其中的酒精提取出来；其中，控制 蒸馏系统的塔顶温度、塔底温度、冷凝器温度、压力和进醪液量等设备的设计参数，再辅以 操作经验进行微调，最后取得合格的酒精，同时得到副产物杂醇油，还有大量的酒糟（也称 废醪）从塔底排出。
[0036] 按照上述方法进行无酸发酵，其挥发酸变化、还原糖残留和成熟醪酒分变化情况 分别如表1至表3和图1至图3。
[0037] 表1挥发酸变化情况
[0038]
【主权项】
1. 一种以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法，其特征在于包括以下步骤： 〈1>鲜木薯的除杂 〈2>鲜木薯全浆的制备 〈3>原料蒸煮 在步骤〈2>所得鲜木薯全浆中加入淀粉酶后升温预煮，预煮温度50?55°C，预煮后物 料通过溢流方式连续进入蒸煮锅，最后将温度升至蒸煮工艺要求的温度110?130°C并保 持2小时，经过蒸煮液化后得到液化醪； 〈4>糖化 将步骤〈3>所得液化醪通过螺旋板换热器进行热交换把物料温度降至55°C以下，然后 送入糖化罐，按原料量的0. 03%。?0. 06%。加入木薯发酵复合酶，在50?55°C下糖化30? 60分钟，得到糖化醪液； 〈5>发酵 将步骤〈4>所得糖化醪液降至34°C以下，再送入种子罐中，按原料重量的0. 10%。? 0. 30%。加入干酵母，在25?32°C下进行酵母菌的扩大培养，扩大培养阶段需要供给氧，成 熟后得到酒母醪液；然后将酒母醪液与糖化醪液按1:4加入发酵罐中进行厌氧发酵，发酵 温度控制在25?35°C，发酵80小时之后，即得成熟醪液； 〈6>蒸馏提纯。
2. 根据权利要求1所述的以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法，其特征在于 步骤〈1>按以下操作进行：接收进厂的鲜木薯通过二级干法去除泥砂、木薯皮后进入薯藻 池泡洗干净。
3. 根据权利要求1所述的以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法，其特征在于 步骤〈2>按以下操作进行：将步骤〈1>所得的泡洗干净的木薯通过破碎机和锉磨机的解离， 制成鲜木薯全浆，鲜木薯和水的料水比为1. 〇?1. 5。
4. 根据权利要求1所述的以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法，其特征在于 步骤〈6>按以下操作进行：将步骤〈5>所得的成熟醪液通过粗馏和精馏把其中的酒精提取 出来。
【专利摘要】本发明公开了一种以鲜木薯全浆为原料生产酒精的无酸发酵方法，工艺流程为鲜木薯的除杂→鲜木薯全浆的制备→原料蒸煮→糖化→发酵→蒸馏提纯。该法的核心在于：通过源头控制原料的纯净度减少杂菌的存在，即鲜木薯原料经过清洁生产工艺处理，去除鲜木薯表面的泥砂、表皮等杂质，最大程度地减少了杂菌源，降低了发酵过程染菌的潜在危害；使用木薯发酵复合酶替代硫酸、抗生素和化学灭菌剂进行糖化和发酵，实现无酸发酵。总之，本发明工艺稳定可靠，节约成本，提高产能，为酒精行业发展的大变革提供了很好的路径。
【IPC分类】C12P7-06
【公开号】CN104531777
【申请号】CN201410633009
【发明人】刘族安, 刘英芬, 覃学江, 石美艳, 谢彩锋, 古碧, 李凯, 陆海勤, 杭方学
【申请人】广西武鸣县安宁淀粉有限责任公司, 广西大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月11日