一种利用薯渣制糖的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种利用薯渣制糖的方法及系统。
【背景技术】
[0002]制备淀粉(主要是红薯淀粉和马铃薯淀粉)时会产生大量的薯渣和细胞液等副产物，从生产线离心筛排出来的湿薯渣水分含量大约在90 %_95%之间。其中，薯渣中大部分细胞壁里的结合水分大约在75 %左右，游离水分大约在10 % -20 %之间。由于淀粉生产的季节性，短时间内就会产生大量薯渣，从生产线排出的薯渣若不与空气接触，洁净度很高，不会对环境造成污染。但如果薯渣不及时进行二次脱水，将难以长时间贮存，处理不及时就可能会造成很严重的环境污染。
[0003]薯渣处理困难的原因在于:1、对于大型的淀粉生产企业，每小时产生的薯渣量巨大，如果没有很好的工艺设计，设备无法保持顺畅运转的话，极易发生堵塞设备的现象;2、薯渣粘度大，一般干物质浓度超过5%的薯渣就不能流动，物料转移或混合非常困难;3、薯渣糖化醪的分离一直是本领域的难题，没有好的工艺设计无法达到理想的分离效果。
[0004]目前国内的薯渣处理办法基本为两种:1、自然晒干;2、先机械脱水再烘干。自然晒干存在环境污染的风险，机械脱水再烘干做成的生物饲料品质高，但需要大额的设备投入，生产成本很高。
[0005]国外的大型马铃薯淀粉加工企业通常采用带式压滤机进行马铃薯薯渣的脱水，然后进行固态发酵，使薯渣得到充分的再利用。依靠自然发酵将薯渣生产成饲料的成本最低，产品供给奶牛养殖场，能够做到收支持平甚至还有一定的收益。但在国内，限于淀粉生产厂家周围养殖户的规模限制，薯渣的综合利用存在一定的局限性。
[0006]因此，开发出一种薯渣的后处理方法，一方面减少甚至消除环境污染的风险，另一方面能够变废为宝产生经济效益，则具有很大的意义。
【发明内容】
[0007]本发明的第一个目的是针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种利用薯渣制糖的方法，所述方法包括如下步骤:
[0008](I)液化:调节薯渣的pH值大于4.8，并向其中加入淀粉酶进行液化处理，得液化液；
[0009](2)糖化:调节所述液化液的pH值小于4.8，并向其中加入糖化酶和果胶酶进行糖化处理，得糖化醪；
[0010](3)分离:离心所述糖化醪，并进行固液分离，即得糖液。
[0011]本发明所述薯渣优选为马铃薯渣或红薯渣，进一步优选为干物质含量5-16%的薯渣，对于干物质含量小于5%的薯渣而言，由于其干物质含量低，不具备操作的经济性;而对于干物质含量大于16%的薯渣来说，其处理后期糖化醪的粘度太大，无法进行进一步的分离，因此本发明所述的方法特别适合于分离干物质含量5-16%的薯渣，具有良好的分离效果O
[0012]其中，步骤(I)中，所述淀粉酶为本领域常用的淀粉酶，如可为α-淀粉酶或β-淀粉酶，本发明优选为淀粉酶，采用α-淀粉酶能够使得液化更充分，得到的葡萄糖含量更高。
[0013]所述淀粉酶的添加量优选为50-150U/g干物质，进一步优选为70-100U/g干物质。
[0014]在进行液化之前，需要先调节所述薯渣的pH值，经研究发现，当pH值大于4.8时，淀粉酶都能够很好的对薯渣进行液化，但是一方面，由于薯渣干物质含量大于5 %时薯渣流动性差，对大量的粘度高的薯渣调节PH非常困难，另一方面，如果液化液pH值太高，在进行糖化时则需要加入大量的酸使其PH值下降至4.8以下，同样操作非常困难。本申请的发明人意外的发现，当步骤(I)中调节薯渣的PH为4.8-5.1时，就能够确保薯渣很好的液化;此外，当步骤(2)中pH值为4.2-4.8时，液化液也能够很好的被糖化，重要的是，由于pH值调节幅度不大，操作也更加便捷。
[0015]所述液化处理优选在90_105°C条件下进行，在此条件淀粉可完全液化，节能降低制糖成本。
[0016]其中，步骤(2)中，薯渣粘度大，如何降低薯渣的粘度是薯渣制糖的一个关键因素，本申请意外发现采用糖化酶和果胶酶复配使用的方式，在糖化的同时还降低了糖化醪的粘度，解决了薯渣糖化醪的分离难题，大大提高了生产效率，实现了薯渣的大规模廉价制糖。
[0017]其中，所述果胶酶可采用本领域常用的果胶酶，例如可选择果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶中的一种或多种，所述糖化酶也可采用本领域常用的糖化酶。优选所述果胶酶的添加量为所述液化液干物质重量的1-5%。，所述糖化酶的添加量为80-400U/g干物质。
[0018]进一步优选为糖化酶的添加量为150_250U/g干物质，果胶酶的添加量为所述液化液干物质重量的2.5-3.5 %，在此基础之上，能够获得最佳的糖化效果。
[0019]所述糖化处理优选在50_60°C条件下进行。
[0020]本发明优选的利用薯渣制糖的方法包括如下步骤:
[0021 ] (I)液化:以干物质含量5-16 %的薯渣为原料，调节所述薯渣的pH值至4.8_5.1，按照50-150U/g干物质向其中加入淀粉酶，于90-105°C液化处理，得液化液；
[0022](2)糖化:将所述液化液降温至50-60°C，然后调节所述液化液的pH为4.2_4.8，按照80-400U/g干物质添加糖化酶、按照液化液中干物质重量的1-5%。比例添加果胶酶，在50-60°C条件下糖化处理，得糖化醪；
[0023](3)分离:离心所述糖化醪，并进行固液分离，即得。
[0024]本发明的第二个目的是提供采用上述任意一种方法制备得到的糖液。
[0025]本发明的第三个目的是提供一种利用薯渣制糖的系统，所述系统包括顺次连接的液化装置、糖化装置和分离装置。
[0026]其中，所述分离装置包括顺次连接的卧螺离心机和碟片式分离机。
[0027]所述液化装置用于薯渣的液化，包括预混罐和液化罐，本发明优选采用喷射液化的方式对淀粉酶和薯渣进行预混。
[0028]所述糖化装置用于对液化处理后的薯渣进行糖化，包括糖化罐，薯渣在糖化酶和果胶酶的共同作用下转变成为糖化醪。
[0029]所述分离装置用于对糖化醪进行分离，本发明采用卧螺离心机和碟片式分离机组合使用的方式，能够很好的对糖化醪进行分离，解决了现有技术中糖化醪粘度大不易分离的问题。
[0030]经过分离装置分离得到的糖液放置一段时间后容易出现浑浊，这是因为糖液中含有一些重量较轻的细胞碎片，经过碟片式分离机无法进行完全彻底的分离。为了得到高质量的糖液，优选所述分离装置还包括连接在所述碟片式分离机后的板框压滤机或硅藻土过滤机，采用板框压滤机或硅藻土过滤机对糖液进行进一步的分离，能够彻底分离掉糖液中的细胞碎片，提高糖液的质量。
[0031 ]为了制得高浓度的糖液，优选所述系统还包括浓缩装置，所述浓缩装置位于所述分离装置之后，所述浓缩装置优选为MVR蒸发器。
[0032]在一种具体的实施方式中，本发明的系统包括2个90吨的预混罐，12个5.7立方的液化罐，5个300立方的糖化罐，4个处理量为30立方/小时的卧螺离心机，两个处理量50立方/小时的碟片式分离机，以及板框压滤机。采用此种系统每小时能够处理50-60吨干物质含量5-16%的薯渣，糖化醪分离得到的清液的收率为60%，清液糖浓度为5.5-6%,每天可得到600-700吨糖液(折全糖约35-40吨)，大大减轻了淀粉生产企业产生的薯渣对环境造成的污染，糖液能够用于生物发酵领域，经济效益得到明显提高。
[0033]本发明所述的任意一种利用薯渣制糖的方法均可以采用上述任意一种薯渣制糖系统来实现，采用此系统对薯渣进行处理时，固液分离充分，糖液收率高。
[0034]本发明通过薯渣酶法制糖技术，实现了5-16%干物质浓度薯渣制糖，特别适宜于大规模工业化生产，解决了现有技术中薯渣污染环境，经济效益低的问题。生产得到的糖液可用于酵母发酵，生产的酵母用于生产酵母抽体物和生物饲料，形成了完整的绿色产业链循环，解决了淀粉生产时的薯渣处理难题并取得了极佳的综合利用效率。
[0035]其中，糖液在酵母发酵中的应用有如下两种形式:
[0036]1、将所述糖液直接作为酵母培养底水和/或原糖蜜的稀释液。
[0037]2、将所述糖液浓缩，得糖浓度为28-30%的糖液，然后用于酵母发酵的流加糖。
【附图说明】
[0038]图1为薯渣制糖系统的结构示意图。
[0039]图中:1、预混罐;2、液化罐;3、糖化罐;4、卧螺离心机;5、碟片式分离机;6、板式过滤机;7、MVR浓缩机;8、糖液储罐。
【具体实施方式】
[0040]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0041 ] 实施例1