节能环保酒精制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种节能环保酒精制备工艺，采用淀粉类原料，依序包括下述工序，将淀粉类原料送入膨化机内挤压膨化，得到膨化料；向膨化料喷涂酶制剂并加水，控制料水重量比1∶(1.7～2.5)，在55～65℃水解；水解后冷却降温至28～30℃，加入酵母二次配料；配料送入隔膜发酵罐，保持28～35℃、38～48小时发酵；发酵产生的清液通过隔膜发酵罐的隔膜进入集液箱供蒸馏；最后，发酵产生的固体料经不低于60℃加热挤压，渣饼作为饲料，清液与加热产生的蒸汽冷凝水合并进入集液箱，供蒸馏，产生的精馏废水用于喷涂酶制剂和二次配料；同时产出酒精至成品罐。本发明专利技术节能、降耗，酒精纯度高，生产周期短、生产效率高，生产成本大幅降低。

【技术实现步骤摘要】
节能环保酒精制备工艺
本专利技术涉及一种节能环保酒精制备工艺。
技术介绍
统酒精生产，原料粉碎至物料过筛板、70℃糊化、120～135℃蒸煮、60℃糖化、30～35℃发酵、带渣蒸馏。我国酒精生产以发酵法为主，大多数工厂是采用薯干和玉米为原料。酒精生产原料挤压膨化理论研究还比较少，各种挤压参数对膨化出来的酒精生产原料粉的理论性影响研究成果欠缺，尤其是膨化酒精生产原料粉发酵工艺应用到工业生产中短少理论和实践的支撑，还需要一个较长的过程。
技术实现思路
本专利技术目的在于：提供一种节能环保酒精制备工艺。一种节能环保酒精制备工艺，采用淀粉类原料，包括：玉米﹑小麦﹑大米等谷类或木薯﹑甘薯等薯类，依序包括下述工序:1)将淀粉类原料送入膨化机内挤压膨化，得到膨化料；2)向膨化料喷涂酶制剂并加水，控制料水重量比1：(1.7～2.5)，在55～65℃水解；3)水解后冷却降温至28～30℃，加入酵母二次配料；4)配料送入隔膜发酵罐，保持28～35℃、38～48小时发酵；5)发酵产生的清液通过隔膜发酵罐的隔膜进入集液箱供蒸馏；6)发酵产生的固体料经不低于60℃加热挤压，渣饼作为饲料，清液与加热产生的蒸汽冷凝水合并进入集液箱，供蒸馏，产生的精馏废水用于喷涂酶制剂和二次配料；同时产出酒精至成品罐。本专利技术的特点是：1)与传统工艺相比，省去了原料粉碎、蒸煮液化，节省了粉碎的耗电耗材(如锤片﹑筛片等)，节省了蒸煮液化用蒸汽，节省了α-淀粉酶；2)通过采用喷涂酶制剂和酵母二次配料，解决了高浓物料不易输送的难题；3)通过采用隔膜发酵罐，解决了产物——乙醇对酵母的抑制作用，实现了酒精16～20％(v/v)高浓度发酵；4)通过对发酵终了固相物料的加热挤压，回收了固相中的酒精分，固相糟渣中的蛋白质含量较原工艺糟渣提高了9～12％。在上述方案基础上，所述的挤压膨化的挤压模孔直径10～12mm、挤出温度130～180℃、挤压螺杆转速180～240r/min、物料含水量不大于24％，获得膨化料。在上述方案基础上，所述的膨化料的淀粉糊化率不小于85％。在上述方案基础上，所述的酶制剂包括不少于85％的糖化酶、8～12％的淀粉酶、2～5％的纤维素酶、0～2％蛋白酶。在上述方案基础上，所述的酶制剂100～150u/克原料，55～65℃水解不少于3分钟。在上述方案基础上，所述的酵母为耐高温酒用活性干酵母，二次配料总料水比为1:(2.2～3)。本专利技术原理：1)挤压膨化原理膨化是利用变相和气体的热压效应原理，使被加工物料内部的液体迅速升温气化、增压膨胀，并依气体的膨胀力，带动组分中高分子物质的结构变形，从而使之成为具有网状组织结构特征，定型的多孔物质的过程，是高温高压的短时加工过程。当含有一定水分的原料通过供料器进入套筒后，随着螺杆的转动而向前输送逐渐受到机头的阻力作用在有限的空间里被压缩，通过压延效应和物料在螺杆与套筒间的强烈搅拌、混合、剪力等作用而产生的高温、高压，使物料在挤压腔内呈熔融状态，淀粉组织中排列紧密地胶束被破坏，淀粉由生淀粉(β-淀粉)转化为熟淀粉(α-淀粉)，此时物料中的水分仍处于液体状，当熔融态物料进入成型模头前的高温高压区时，呈完全的流动态，物料中的超沸点水分因瞬间的急剧气化并喷射出来，物料中的溶胶淀粉体积也瞬间膨化，致使食品内部爆裂出许多微孔，体积迅速膨胀。2)挤压膨化对淀粉的影响淀粉系高分子物质，纯淀粉在挤压机内从外观上看，先是由未胶化的白色逐渐变为凝胶化的无色半透明体，这是由于在挤压机内，淀粉在升压、升温和剪切的共同作用下，高分子的结构键断裂而使其变成了低分子的产物，降解使淀粉分子间的氢键断裂因而发生了糊化。挤压膨化过程中淀粉的变化主要有糊化、糊精化和降解。在高温高压高剪切的环境下，淀粉链被部分打断，淀粉发生降解现象，生成小分子糊精﹑糖等，对支链淀粉的降解类似于普鲁兰酶的作用。利用特性粘度和凝胶过滤试验的方法研究挤压对淀粉结构的影响，结果证明：酒精生产原料淀粉经挤压后，其平均分子量下降，进而认为原料淀粉在挤压过程中发生了降解。实验时发现挤压温度愈高裂解产物愈多。裂解的结果使淀粉颗粒机构松散，原有淀粉的理化性质改变，在较低的温度下有较强的水溶性和吸水性。经挤压膨化处理后，淀粉糊化度能达到90％以上。具体地：(1)淀粉的降解和还原能力提高，挤压膨化破坏了淀粉颗粒，宏观上，产品疏松，体积增大；微观上，淀粉呈片状，发生降解，糊精和还原糖增加；化学性质上，产物的还原能力增强，在低温条件下产品的水溶性、吸水性也较强，更易被酶利用。(2)淀粉结构变化，经过膨化后，原料中的淀粉结构发生了变化，表现为原料中支链淀粉和直链淀粉的比例发生了变化，支链淀粉含量降低，直链淀粉含量却增加，总淀粉含量降低(淀粉糊精化)。原因是淀粉处于高温高压的密封环境中，淀粉处于融化状态，局部分子链被强大的压力切断，断裂的位置通常发生在分支点，链的中心部位以及杂原子之间链上，这就导致支链淀粉的一部分侧链被“切割”下来，使较短的直链淀粉比例增加。(3)淀粉的α化，由胶束状淀粉链构成的淀粉是生淀粉，也叫β淀粉，β淀粉加热加压就变成α淀粉，也称熟淀粉，这一过程为淀粉的α化。α淀粉容易消化，因为淀粉一经α化，直链淀粉和支链淀粉的各分子间就出现间隙，消化酶易于进入。淀粉α化的最常用方法有蒸、煮、炸等，但是，用这些方法处理后所形成的α淀粉，在常温下放置往往又恢复到β型淀粉，产生老化即β化。淀粉α化，用膨化方法与上述三种方法相比，前者具有α化速度快﹑α化完全﹑α化稳定﹑不β化，究其原因在于物料接受了大量的能量，水分子热运动加剧，物料变得柔软，淀粉链间的氢健断裂，链发生了移动，在膨化过程，伴随着淀粉的α化，淀粉链受到很大的破坏，当温度下降时不能β化，使α化具有稳定性。3)对纤维素的影响膨化过程中，纤维素经膨化后纤维分子间价健断裂，分子极性变化导致其可溶性纤维相对增加，一般增加3％左右。可溶性纤维的增加，为应用纤维素酶提高原料出酒率提供了可能。4)对糖、蛋白质变化糖具有亲水性，在膨化过程中能调控物料的水分活度，从而影响淀粉糊化，高温、高剪切作用使糖分解产生羟基化合物，与物料中的蛋白质、游离氨基酸或肽发生美拉德反应，蛋白质含量有所减少。蛋白质分子受外部能量的影响和作用发生变形，由紧密有序的构象变成松散无规则的构象，使蛋白质分子处于极易被水解的状态。酒精生产原料氮含量较低，不能满足发酵过程中酵母生长的需要。近年来已经有多位学者指出：含氮量过低是导致细胞活力较低的直接原因；也是导致细胞浓度较低的重要原因。玉米挤压膨化后氨基酸总量由未膨化的40.201mg/g提高到68.664mg/g；，水溶性成分由3.264％提高到33.4％。C﹑N及维生素等的有效释放为酵母发酵提供了碳源、氮源和生长素。以玉米淀料为例，原工艺淀粉利用率90～90.5％原料时，本专利技术达到92.4～92.8％；原来发酵法要60～100小时，本专利技术38～48小时，发酵时间缩短了1/3～2/3；另外，免除了蒸煮工序，而高温蒸煮需要的热能占全部酒精生产能耗的30％～40％，因此能耗大幅降低。本专利技术的优越性在于：节能、降耗，酒精纯度高，生产周期短、生产效率高，生产成本大幅降低。具体实施方式本专利技术一种节能环保酒精制备工艺，包括玉米或薯类的淀粉类原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能环保酒精制备工艺，采用淀粉类原料，依序包括下述工序，1)将淀粉类原料送入膨化机内挤压膨化，得到膨化料；2)向膨化料喷涂酶制剂并加水，控制料水重量比1：(1.7～2.5)，在55～65℃水解；3)水解后冷却降温至28～30℃，加入酵母二次配料；4)配料送入隔膜发酵罐，保持28～35℃、38～48小时发酵；5)发酵产生的清液通过隔膜发酵罐的隔膜进入集液箱供蒸馏；6)发酵产生的固体料经不低于60℃加热挤压，渣饼作为饲料，清液与加热产生的蒸汽冷凝水合并进入集液箱，供蒸馏，产生的精馏废水用于喷涂酶制剂和二次配料；同时产出酒精至成品罐。

【技术特征摘要】
1.一种节能环保酒精制备工艺，采用淀粉类原料，依序包括下述工序，1)将淀粉类原料送入膨化机内挤压膨化，得到膨化料；2)向膨化料喷涂酶制剂并加水，控制料水重量比1：(1.7～2.5)，在55～65℃水解；3)水解后冷却降温至28～30℃，加入酵母二次配料；4)配料送入隔膜发酵罐，保持28～35℃、38～48小时发酵；5)发酵产生的清液通过隔膜发酵罐的隔膜进入集液箱供蒸馏；6)发酵产生的固体料经不低于60℃加热挤压，渣饼作为饲料，清液与加热产生的蒸汽冷凝水合并进入集液箱，供蒸馏，产生的精馏废水用于喷涂酶制剂和二次配料；同时产出酒精至成品罐。2.根据权利要求1所述的一种节能环保酒精制备工艺，其特征在于：挤压膨化的挤压模孔直径10～12m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春梅，
申请(专利权)人：青岛森美克化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37