[發明專利]加酶淀粉質酒精原料的擠壓方法、裝置和糖化、發酵方法

無效

• 申請號: 200910014134.8
• 申請日: 2009-02-06
• 公開（公告）號: CN101480840A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 申德超
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B29C47/38
• 分類號: B29C47/38;B29C47/66;B29C47/92;C12P7/06
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技術領域

本發明屬于酒精生產工藝中的添加酶制劑的淀粉質原料的擠壓加工方 法、加工裝置和擠出物的液化、糖化、發酵方法的技術領域。

背景技術

用淀粉質原料生產酒精，以玉米生產酒精為例，目前國內外企業有的采 用玉米濕法磨漿生產酒精，有的采用玉米干法脫胚制粉調漿生產酒精。

前者的酒精生產工藝過程為：玉米—清理(去雜)—浸泡—濕法分離胚 芽—分離纖維—分離麩質(分離蛋白)—淀粉乳(添加耐高溫α—淀粉酶) —糊化、噴射液化—糖化(添加糖化酶)—發酵(添加酸性蛋白酶、酵母) —蒸餾—酒精。

后者的酒精生產工藝過程為：玉米—清理(去雜)—浸泡—干法脫胚芽 —粉碎脫胚玉米—調漿—玉米粉乳(添加耐高溫α—淀粉酶)—糊化、噴射 液化—糖化(添加糖化酶)—發酵(添加酸性蛋白酶、酵母)—蒸餾—酒精。 (章克昌.酒精與蒸餾酒工藝學[M].北京：中國輕工業出版社.2004，1：6，30； 賈樹彪等.新編酒精工藝學.北京：化學工業出版社.2004，7：28～35)

上述工藝耗水、耗電較多，易造成環境污染。使用淀粉質原料生產酒精 的過程中，消耗能量最大的兩個工序是蒸煮糊化/噴射液化工序和蒸餾工序， 蒸煮糊化/噴射液化工序消耗的能耗約占整個生產過程總能耗的30-40％。

目前，發展可再生能源—燃料酒精，減少環境污染，已經引起我國有關 部門重視。經國務院批準，原國家計委于2001年4月17日發布實施車用汽 油添加燃料酒精的決定，同時，國家質量監督檢驗總局頒布了《變性燃料酒 精(GB18350一2001)》和《乙醇汽油(GB18351一2001)》的國家標準，同時 提出我國進一步推廣使用變性燃料酒精的相關措施。

燃料酒精的生產成本較高，成為制約國內外燃料酒精發展的瓶頸問題。 降低燃料酒精生產的能耗，主要集中在降低酒精生產過程中的原料的糊化醪 的蒸煮糊化和噴射液化和發酵醪的蒸餾兩個工序的能耗。對于降低酒精原料 的蒸煮糊化和噴射液化的能耗，國內外學者為此進行了大量的試驗研究。

國外的學者(Y，-Y，Linko(1979)，Korn?and?Harper(1982)，Wenger(1981) and?I.B.Gera(1983)，首先進行了擠壓大麥、小麥、燕麥、及其它谷物淀粉生 產酒精的研究，擠壓的物料含水率15％～60％，擠壓溫度105℃～160℃。試驗 表明，可以應用擠壓淀粉質原料代替傳統的蒸煮糊化淀粉質原料，生產酒精， 而且擠壓淀粉質原料的能耗小于蒸煮糊化淀粉質原料的能耗。

國內學者(魏華(1995)，孫福來(1997)，葉向庫，申德超(2001)，關 正軍，申德超(2002))也進行了擠壓大米、脫胚玉米生產酒精的試驗研究， 擠壓的物料含水率17％～25％，擠壓溫度100℃～200℃。試驗表明，對于淀粉 質酒精原料，可以使用擠壓加工工藝代替傳統的蒸煮糊化工藝，生產酒精， 節省能耗。但是，我們的研究結果還表明，調漿時，料水比為1:2.5～1:2.8， 盡管添加了耐高溫α-淀粉酶，擠壓的大米、脫胚玉米迂水易結塊，糊化醪很 粘稠，難于進行下一步的液化，如果加大料水比，有的學者將料水比加大到 1:5或1:6，雖能解決結塊和糊化醪粘稠的問題，但是這會增加蒸餾的能耗， 生產上也無法應用。國外學者也遇到同樣的問題。

國外學者提出研究擠壓添加酶制劑的谷物淀粉，擠出物經過液化、糖化、 發酵等工藝過程，生產酒精。80年代初P.Linko和同事們用雙螺桿擠壓機 Clextral?BC?45擠壓添加α-淀粉酶的大麥和小麥淀粉，擠壓后糖化22小時 后DE值為97％，Linko等研究使用擠壓添加酶制劑的谷物淀粉生產酒精。 90年代中期Daral?D.Grafelman研究用單螺桿擠壓機擠壓添加耐溫α-淀粉 酶的玉米淀粉，擠壓后玉米淀粉進入添加α-淀粉酶的混合器，糖化后生產酒 精。

上述研究成果，雖然能克服擠壓加酶谷物淀粉酒精原料，在調漿時遇水 結塊的現象，但是仍存在下述不足之處：

1、研究加酶谷物淀粉的擠壓物生產酒精，還保留耗水耗電較多、易造成 環境污染的淀粉的生產過程。

2、僅限于實驗室研究，未見生產應用報道。主要原因是沒有對添加酶制 劑的淀粉質酒精原料的擠壓加工方法，擠壓加工裝置的結構及其參數，擠出 物的液化、糖化、發酵方法等進行系統的研究。