專利名稱：一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法
技術領域：
本發明涉及一種淀粉質原料生產酒精的方法，特別是公開一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法。
背景技術：
淀粉質原料生產酒精歷史上曾經采用120°C以上高溫蒸煮糊化液化法，該法蒸煮工段所消耗蒸汽量占整個生產過程總耗能的3(Γ40%。目前，通常的蒸煮酒精發酵工藝，或稱傳統蒸煮酒精發酵法采用稍低的蒸煮溫度，或用水熱器(噴射液化)進行噴射液化，蒸煮液化溫度在9(Tll(TC之間，時間在60分鐘以上。經實踐證明，該法蒸煮工段所消耗蒸汽量占整個生產過程總耗能的比例會有所降低，但尚接近30%。無蒸煮發酵是微生物直接利用生淀粉發酵酒精，它完全摒除了蒸煮法的蒸煮工藝，節省了蒸煮能耗，同時又減少了可發酵糖的損失，理論出酒率會提高，因此一直受到國內外眾多研究人員的關注。但是該法一直未能實現工業化。其關鍵原因有以下兩點一是發酵時間較長。采用完全無蒸煮工藝，原料淀粉結構沒有打開，普通商業用酶作用效率不高，糖化效果不好，發酵時間會加長，發酵效率降低。二是用酶成本高。生淀粉專用酶雖然能夠提高生產效率，但是成本很高。這都制約了無蒸煮酒精發酵工藝的進一步發展。
發明內容
本發明的目的在于解決現有技術中存在的缺陷，提供一種結合傳統蒸煮酒精發酵法和無蒸煮酒精發酵發的優點，提高生產效率、降低能耗，且不需要改造現行設備，易于推廣的部分無蒸煮法生產酒精的方法。本發明是這樣實現的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于 包括用傳統蒸煮酒精發酵法和用無蒸煮生料酒精發酵法得到醪液，進行兩種醪液的混合發酵生產酒精，具體包括如下步驟1)先將淀粉質原料分成原料I、原料II兩部分，其中原料 I用蒸煮酒精發酵法進行糊化液化，得到液化醪A1備用，或者將液化醪A1繼續糖化得到糖化醪A2 ;原料II用無蒸煮酒精發酵預處理方法配料得到醪液B1備用，或繼續將醪液&同步液化和糖化得到糖化醪B2 ;2)然后將液化醪A1直接和醪液B1混合繼續糖化，或者將糖化醪 A2和糖化醪B2混合；3)最后同步糖化發酵生產酒精。所述步驟2中液化醪A1直接和醪液 B1混合后的繼續糖化除了保溫糖化時間外，工藝條件和液化A1、醪液B1分別糖化時一致，這里的保溫糖化時間為O. 5 1.5。所述步驟I具體為a、在淀粉質原料的原料I中加入水，使原料I與水的料水比按重量比調節為1:2 1:4，加入6 18U/g淀粉質原料的高溫液化酶，9(Tl05°C蒸煮或噴射液化維持O. 5^1小時，得到液化醪A1備用；或繼續將液化醪A1進行糖化將液化醪A1降溫至6(T65°C，添加8(T200 U/g淀粉質原料的糖化酶，保溫糖化O. 5^1. 5小時，然后降溫至 3(T35°C，得到糖化醪A2 ;b、在淀粉質原料的原料II中加入水，將原料II與水的料水比按重量比調節為1:2 1:4，加入(TlOU/g淀粉質原料的中溫液化酶，得到醪液B1備用；或繼續同步液化和糖化將在醪液&中加入10(Γ400 U/g淀粉質原料的糖化酶，6(T65°C保溫同步液化糖化f 2小時，降溫至3(T35°C，得到糖化醪B2。所述步驟2中將液化醪A1直接和醪液B1混合，或將糖化醪A2和糖化醪B2混合， 其混合的方式在以下方式中擇其一 (1)將液化醪A1和醪液B1混合，然后一起去糖化發酵；
(2)將糖化醪A2和糖化醪B2混合，然后一起去發酵；(3)在糖化醪A2按傳統間歇發酵、分割發酵、補料發酵或連續發酵時，加入醪液B1或糖化醪B2。步驟I中所述原料I的淀粉質原料重量占總淀粉質原料重量的509Γ95%，所述原料 II的淀粉質原料重量占總淀粉質原料重量的59Γ50%。所述步驟2中將液化醪A1和醪液B1混合糖化，其糖化條件為按原料I中淀粉質原料量添加8(T200 U/g的糖化酶，并按原料II中淀粉質原料量添加10(T400 U/g的糖化酶， 60 65°C保溫糖化O. 5 I. 5小時。所述步驟3具體為按重量比接入總淀粉質原料重量的O. 19Γ0. 2%的干酵母或 8% 10%擴培酒精酵母，發酵溫度為30 35°C，同步糖化發酵48 80小時。所述步驟3中，其混合醪同步糖化發酵時，還按原料II的淀粉質原料重量，加入 (Γ400 U/g淀粉質原料的糖化酶。所述步驟2或3中，還按原料II的淀粉質原料重量，在糖化或發酵時，加入 O. 0029Γ0. 02%的中性蛋白酶，或加入O. 01%-0. 05%的酸性蛋白酶。所述淀粉質原料在玉米粉、小麥粉、面粉、木薯粉或大米粉中任選一種或幾種的混合物。本發明的有益效果是本發明包括了用蒸煮酒精發酵法進行糊化液化和糖化，以及用無蒸煮酒精發酵法進行液化糖化，最后同步糖化發酵生產酒精，具有以下特點1)能耗低，因為是部分無蒸煮，無蒸煮部分占到59Γ50% ；2)初期發酵速率快，實驗證明，無蒸煮部分因為預處理條件較溫和，前期游離出來的營養物被破壞較少，能被酵母迅速利用，有利于酵母生長，迅速處于生長優勢，抑制雜菌生長；3)操作簡單，無蒸煮過程省略了許多中間過程；4)將傳統蒸煮液化醪和生料混合，充分利用了各自冷卻和加熱需要的熱量，使其工藝過程更為合理；5)現行設備無需重新設計，改造難度小，蒸煮部分發酵可直接利用蒸煮法設備，無蒸煮部分只是改變加酶種類、加酶量和加酶時間而已。
具體實施例方式本發明包括用蒸煮酒精發酵法進行糊化液化糖化、用無蒸煮酒精發酵法進行液化糖化，然后混合法發酵生產酒精，具體步驟如下
O先將淀粉質原料分成原料I、原料II兩部分；其中原料I占總淀粉質原料重量的 509Γ95%，原料II占總淀粉質原料重量的59Γ50% ;然后對原料I、原料II分別進行處理
a、在淀粉質原料的原料I中加入水，將原料I與水的料水比按重量比調節為1:2 1:4， 以原料I的重量加入6 18U/g淀粉質原料的高溫液化酶，9(Tl05°C蒸煮或噴射液化維持 O. 5^1小時，得到液化醪A1備用，或繼續將液化醪A1進行糖化，即將液化醪A1降溫至 6(T65°C，以原料I的重量添加8(T200 U/g淀粉質原料的糖化酶，保溫糖化O. 5^1. 5小時， 降溫至3(T35°C，得到糖化醪A2 ；
b、在淀粉質原料的原料II中加入水，將原料II與水的料水比按重量比調節為1: 2^1: 4，以原料II的重量加入(TlOU/g淀粉質原料的中溫液化酶，得到醪液B1備用，或繼續同步液化和糖化即，在醪液B1中以原料II的重量加入10(T400 U/g淀粉質原料的糖化酶，6(T65°C保溫同步液化糖化廣2小時，降溫至3(T35°C，得到液化糖化醪B2。2)所述步驟2中將液化醪A1直接和醪液B1混合，或將糖化醪A2和糖化醪B2混合， 其混合的方式在以下方式中擇其一 (1)將液化醪A1和醪液B1混合，然后一起去糖化發酵；
(2)將糖化醪A2和糖化醪B2混合，然后一起去發酵；(3)糖化醪A2按傳統間歇發酵、分割發酵、補料發酵或連續發酵時，加入糖化醪b2。液化醪A1和醪液B1混合后繼續糖化的糖化條件按原料I中淀粉質原料量添加 80^200 U/g的糖化酶，并按原料II中淀粉質原料量添加10(T400 U/g的糖化酶，6(T65°C保溫糖化O. 5^1. 5小時。3)最后同步糖化發酵生產酒精按重量比在液化醪A1與醪液B1混合后繼續糖化后的混合物中或液化醪A1與醪液B1的混合物中或在糖化醪A2與糖化醪B2的混合物中，接入總淀粉質原料重量的O. 19Γ0. 2%的干酵母或接入8% 10%的擴培酒精酵母，并按原料II 的淀粉質原料重量，加入(Γ400 U/g淀粉質原料的糖化酶，發酵溫度為3(T35°C，同步糖化發酵48 80小時。其中，按原料II的淀粉質原料重量，在糖化或發酵時還加入了 O. 0029Γ0. 02%的中
性蛋白酶或O. 01%-0. 05%的酸性蛋白酶。所述淀粉質原料在玉米粉、小麥粉、面粉、木薯粉或大米粉中任選一種或幾種的混合物。下面通過具體實施例對本發明作進一步闡述。實施例一
I):將50g玉米粉作為淀粉質原料，并分成兩份 一份為40g作為原料I，另一份為IOg 作為原料II。a、取玉米粉為40g的原料I，加入IOOg (IOOml)水，即原料I與水的料水比為I : 2. 5，加入8U/g原料的高溫液化酶，105°C高壓鍋蒸煮I小時，降溫至60°C，加入200U/g淀粉質原料的糖化酶，保溫糖化I小時。b、取玉米粉為IOg的原料II，加入25g水，即原料II與水的料水比為I :2. 5，加入 8U/g原料的中溫液化酶。2):將上述物料混合。3):最后同步糖化發酵生產酒精以原料II的重量計算加入200U/g淀粉質原料的糖化酶和O. 02%的中性蛋白酶，降溫至32°C，接入占總淀粉質原料重量的O. 2%的干酵母， 32°C同步糖化發酵68小時。表I.直接混合20%生料的發酵結果比較
權利要求
1.一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于包括用傳統蒸煮酒精發酵法和用無蒸煮生料酒精發酵法得到醪液，進行兩種醪液的混合發酵生產酒精，具體包括如下步驟I)先將淀粉質原料分成原料I、原料II兩部分，其中原料I用傳統蒸煮酒精發酵法進行糊化液化，得到液化醪A1備用，或者將液化醪A1繼續糖化得到糖化醪A2 ;原料II用無蒸煮酒精發酵預處理方法配料得到醪液B1備用，或繼續將醪液B1同步液化和糖化得到糖化醪B2 ;2)然后將液化醪A1直接和醪液B1混合繼續糖化，或者將糖化醪A2和糖化醪B2混合；3)最后同步糖化發酵生產酒精。
2.根據權利要求I所述的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于 所述步驟I具體為a、在淀粉質原料的原料I中加入水，使原料I與水的料水比按重量比調節為1:2 1:4，加入6 18U/g淀粉質原料的高溫液化酶，9(Tl05°C蒸煮或噴射液化維持O.5 1小時，得到液化醪A1備用；或繼續將液化醪A1進行糖化將液化醪仏降溫至6(T65°C， 添加8(T200 U/g淀粉質原料的糖化酶，保溫糖化O. 5^1. 5小時，然后降溫至3(T35°C，得到糖化醪A2 ;b、在淀粉質原料的原料II中加入水，將原料II與水的料水比按重量比調節為 1:2 1:4，加入(TlOU/g淀粉質原料的中溫液化酶，得到醪液B1備用；或繼續同步液化和糖化將在醪液B1中加入10(Γ400 U/g淀粉質原料的糖化酶，6(T65°C保溫同步液化糖化1 2 小時，降溫至3(T35°C，得到糖化醪B2。
3.根據權利要求I所述的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于 所述步驟2中將液化醪A1直接和醪液B1混合，或將糖化醪A2和糖化醪B2混合，其混合的方式在以下方式中擇其一 (I)將液化醪A1和醪液B1混合，然后一起去糖化發酵；(2)將糖化醪A2和糖化醪B2混合，然后一起去發酵；(3)糖化醪A2按傳統間歇發酵、分割發酵、補料發酵或連續發酵時，加入醪液B1或糖化醪B2。
4.根據權利要求I所述的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于 步驟I中所述原料I的淀粉質原料重量占總淀粉質原料重量的509Γ95%，所述原料II的淀粉質原料重量占總淀粉質原料重量的59Γ50%。
5.根據權利要求I或3所述的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于所述步驟2中將液化醪A1和醪液B1混合糖化，其糖化條件為按原料I中淀粉質原料量添加80 200 U/g的糖化酶，并按原料II中淀粉質原料量添加100 400 U/g的糖化酶，60 65°C 保溫糖化O. 5 1.5小時。
6.根據權利要求I所述的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于 所述步驟3具體為按重量比接入總淀粉質原料重量的O. 19Γ0. 2%的干酵母或89TlO%擴培酒精酵母，發酵溫度為3(T35°C，同步糖化發酵48 80小時。
7.根據權利要求I所述的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于所述步驟3中，其混合醪同步糖化發酵時，還按原料II的淀粉質原料重量，加入(Γ400 U/g淀粉質原料的糖化酶。
8.根據權利要求I所述的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于所述步驟2或3中，還按原料II的淀粉質原料重量，在糖化或發酵時，加入O. 0029Γ0. 02%的中性蛋白酶，或加入O. 01%-0. 05%的酸性蛋白酶。
9.根據權利要求I所述的一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法，其特征在于 所述淀粉質原料在玉米粉、小麥粉、面粉、木薯粉或大米粉中任選一種或幾種的混合物。
全文摘要
本發明為一種生料和熟料混合發酵生產酒精的方法。該方法是在傳統蒸煮酒精發酵過程的液化醪或糖化醪中，流加或者補料無蒸煮生料工藝得到的糖化醪，即將淀粉質原料分成兩個部分，一部分淀粉質原料按目前傳統的蒸煮酒精發酵法進行糊化液化和糖化，另一部分淀粉質原料按無蒸煮生料酒精發酵法進行液化糖化，然后將兩個工藝的醪液在液化后或糖化后混合，最后同步糖化發酵生產酒精。本發明可以獲得與完全蒸煮酒精生產工藝相當的生產效率，且不需要進行設備改造，卻部分簡化生產過程和節省部分能耗，易于市場推廣。
文檔編號C12P7/06GK102586338SQ20121007128
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者劉坤, 周鵬, 孔翰, 陳德兆 申請人:上海天之冠可再生能源有限公司