玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用以及利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法技术

本发明专利技术涉及发酵制乙醇领域，具体涉及玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用以及一种利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法。该方法包括：将含有小麦粉碎产物、玉米粉碎产物和水稻粉碎产物的混合原料与配料水混合进行调浆，得到粉浆；向所述粉浆中添加液化酶，对所述粉浆进行液化，得到液化醪；向所述液化醪中加入糖化酶和营养素并接种酵母菌以进行发酵，得到含有乙醇的发酵液；其中，所述调浆和液化的温度低于小麦、玉米和水稻中任意一种的淀粉糊化温度。本发明专利技术的方法通过将玉米、水稻和小麦共同进行生料发酵，能够降低料液的黏度，减少液化和发酵过程的泡沫量，改善小麦乙醇蒸馏后的废醪液的固液分离特性和副产品DDGS的色泽。

The application of corn and rice in the ethanol fermentation of wheat and the method of using mixed raw materials to produce ethanol

The invention relates to the field of ethanol fermentation, in particular to the application of corn and rice in the process of Wheat Ethanol Fermentation and a method for producing ethanol by raw material fermentation. The method comprises the following steps: mixing the mixed raw materials containing the wheat crushing products, the corn crushing products and the rice crushing products with the batching water to prepare the slurry; adding the liquefying enzyme to the slurry to liquefy the slurry to obtain the liquefying mash; adding the saccharifying enzyme and the nutrient to the liquefying mash and inoculating the yeast to ferment to obtain the fermentation liquid containing ethanol Wherein, the temperature of mixing and liquefying is lower than the gelatinization temperature of any starch in wheat, corn and rice. The method can reduce the viscosity of the liquid, reduce the amount of foam in the liquefaction and fermentation process, improve the solid-liquid separation characteristics of the waste mash after distilled by ethanol and the color of the by-product DDGS through the fermentation of raw materials with corn, rice and wheat.

【技术实现步骤摘要】
玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用以及利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法
本专利技术涉及发酵制乙醇领域，具体涉及玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用以及一种利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法。
技术介绍
生物燃料乙醇是以可再生的生物质为原料制成可作为燃料使用的乙醇，以其为代表的生物能源是关乎农业、能源、环境和区域经济的国家战略性新兴产业。近些年，我国生物燃料乙醇产业的发展也面临着新的发展形势。一方面，随着玉米价格的上升，乙醇生产成本也不断上涨，以玉米为原料生产乙醇的成本优势越来越小；另一方面，为了应对各种可能出现的粮食安全风险，我国仍需积极做好粮食储备工作，由此每年都会形成大量的陈化粮，包括陈化水稻、小麦、玉米等，它们将成为燃料乙醇生产的重要原料来源。为了应对新的原料结构，通过技术创新，实现降本增效，是我国生物燃料乙醇行业不断发展壮大、有效应市场冲击的最重要的途径之一。乙醇生料发酵是指在低于淀粉糊化的温度下，用生料淀粉水解酶与酵母共同作用于淀粉质原料而生产乙醇的方法。与传统蒸煮法乙醇生产工艺相比，生料发酵过程省去了高温蒸煮的过程，降低了能耗，减少了淀粉在高温蒸煮过程中所造成的损失(形成淀粉脂肪复合体、美拉德反应、淀粉回生等)，因此可以提高淀粉乙醇转化率。以玉米发酵制乙醇为例，生产经验表明，与传统蒸煮法乙醇生产工艺相比，综合能耗下降8-15％，乙醇得率提高12-18kg/吨玉米。另外，生料发酵工艺简单，可有效的降低生产成本和劳动强度。因此，乙醇生料发酵技术具有很高的推广和应用价值。与玉米原料乙醇生产相比，小麦乙醇生产存在液化和发酵时泡沫多、料液黏度大泵送困难，从而导致高温喷射液化易堵塞，此外，副产品DDGS颜色深等问题，另外，虽然生料发酵技术工艺简单、能耗低、产品得率高，但是，生料发酵要求淀粉质原料的粉碎颗粒度比传统蒸煮工艺更细，会导致增加一些用电量和乙醇蒸馏后的废醪液的固液分离困难，增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用以及一种利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法，本专利技术的方法通过将玉米、水稻和小麦共同进行生料发酵，能够降低料液的黏度，减少液化和发酵过程的泡沫量，改善小麦乙醇蒸馏后的废醪液的固液分离特性和副产品DDGS的色泽。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用，其中，所述应用包括以下至少一个方面：1)降低小麦粉浆和小麦液化醪的黏度；2)减少小麦粉浆液化和乙醇发酵过程中产生的泡沫量；3)改善小麦乙醇蒸馏后的废醪液的固液分离特性；4)改善小麦乙醇发酵的副产品DDGS的色泽。本专利技术第二方面提供一种利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法，该方法包括：(1)将含有小麦粉碎产物、玉米粉碎产物和水稻粉碎产物的混合原料与配料水混合进行调浆，得到粉浆；(2)向所述粉浆中添加液化酶，对所述粉浆进行液化，得到液化醪；(3)向所述液化醪中加入糖化酶并接种酵母菌以进行发酵，得到含有乙醇的发酵液；其中，所述调浆和液化的温度低于小麦、玉米和水稻中任意一种的淀粉糊化温度。本专利技术的技术方案可以取得如下的技术效果：1、通过采用本专利技术的混合原料，增加发酵原料的营养物质，促进了生料发酵；同时，还可以缓解小麦原料液化和发酵过程中容易产生泡沫的问题。2、通过采用本专利技术的混合原料，降低了料液(例如，粉浆、液化醪等)的黏度，从而避免了由于料液黏度高而造成设备堵塞的问题。3、优选情况下，辅助添加酸性蛋白酶，增加了有机氮源，有利于酵母生长和发酵，减少了氮源的添加。4、通过采用本专利技术的混合原料，增加了原料的流动性，一定程度上改善了生料发酵的细颗粒原料在废醪液固液分离中分离效果，降低清液中的干物质含量。5、通过采用本专利技术的生料发酵工艺，减少了传统高温液化过程中淀粉等营养成分的损失，增加了淀粉出酒率。6、通过采用本专利技术的混合原料，相比于单独使用小麦和水稻改善了副产品DDGS的色泽。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用，其中，所述应用包括以下至少一个方面：1)降低小麦粉浆和小麦液化醪的黏度；2)减少小麦粉浆液化和乙醇发酵过程中产生的泡沫量；3)改善小麦乙醇蒸馏后的废醪液的固液分离特性；4)改善小麦乙醇发酵的副产品DDGS的色泽。本专利技术的专利技术人在研究的过程中，将玉米和水稻与小麦作为混合原料，进行发酵制备乙醇，能够降低调浆以及液化过程中料液的黏度，同时还发现，发酵过程中相比于单独小麦发酵时易产生泡沫，该混合原料的发酵能够有效地抑制泡沫的形成，此外，还发现，对该混合原料的乙醇发酵液蒸馏出乙醇后得到的废醪液进行固液分离时，相比于单一原料，分离更加顺畅，所得清液中固含量更低，此外，副产品DDGS的色泽更好。专利技术人推测其中的原因可能是：原有料液黏度大可能是由于原料中非淀粉类多糖含量较高，而混合原料可能通过不同原料中组分的相互作用而分解了非淀粉类多糖，或者是其他方面的复杂作用而降低了黏度；原料中的水稻尤其是带壳水稻由于粗纤维含量高，起到“架桥”作用，能够增加混合原料的流动性，从而能够改善发酵的细颗粒原料在废醪液固液分离中的分离效果；此外，玉米可能充当了小麦原料发酵时的消泡剂，缓解了小麦原料液化和发酵过程中容易产生泡沫的问题。进一步的，本专利技术特定的原料组合，可能缓解了美拉德反应导致的DDGS颜色变深等问题。根据本专利技术，所述乙醇发酵为生料发酵。本领域技术人员公知，在淀粉质原料生料发酵过程中，其对淀粉质原料粉碎产物的粒径要求更细，以增加酶与物料的接触机会，提高水解效率，但也会增加后续废醪液的固液分离难度，而由如上的分析可知，采用本专利技术的混合原料发酵，能够增加混合原料的流动性，从而能够改善发酵的细颗粒原料在废醪液固液分离中的分离效果因此，本专利技术更适合于生料发酵制备乙醇。第二方面，本专利技术提供了一种利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法，该方法包括：(1)将含有小麦粉碎产物、玉米粉碎产物和水稻粉碎产物的混合原料与配料水混合进行调浆，得到粉浆；(2)向所述粉浆中添加液化酶，对所述粉浆进行液化，得到液化醪；(3)向所述液化醪中加入糖化酶并接种酵母菌以进行发酵，得到含有乙醇的发酵液；其中，所述调浆和液化的温度低于小麦、玉米和水稻中任意一种的淀粉糊化温度。步骤(1)尽管只要将小麦、玉米和水稻联合发酵即可达到上述目的，而对于各原料的用量可以在较宽的范围内进行改变。优选的，相对于100重量份的小麦粉碎产物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用，其中，所述应用包括以下至少一个方面：/n1)降低小麦粉浆和小麦液化醪的黏度；/n2)减少小麦粉浆液化和乙醇发酵过程中产生的泡沫量；/n3)改善小麦乙醇蒸馏后的废醪液的固液分离特性；/n4)改善小麦乙醇发酵的副产品DDGS的色泽。/n

【技术特征摘要】
1.玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用，其中，所述应用包括以下至少一个方面：
1)降低小麦粉浆和小麦液化醪的黏度；
2)减少小麦粉浆液化和乙醇发酵过程中产生的泡沫量；
3)改善小麦乙醇蒸馏后的废醪液的固液分离特性；
4)改善小麦乙醇发酵的副产品DDGS的色泽。


2.根据权利要求1所述的应用，其中，所述乙醇发酵为生料发酵。


3.一种利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将含有小麦粉碎产物、玉米粉碎产物和水稻粉碎产物的混合原料与配料水混合进行调浆，得到粉浆；
(2)向所述粉浆中添加液化酶，对所述粉浆进行液化，得到液化醪；
(3)向所述液化醪中加入糖化酶并接种酵母菌以进行发酵，得到含有乙醇的发酵液；
其中，所述调浆和液化的温度低于小麦、玉米和水稻中任意一种的淀粉糊化温度。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(1)中，在所述混合原料中，相对于100重量份的小麦粉碎产物，玉米粉碎产物的含量为200-1000重量份，水稻粉碎产物的含量为50-500重量份；
优选的，小麦粉碎产物的粒度使得至少75％的小麦粉碎产物通过20目筛；玉米粉碎产物的粒度使得至少75％的玉米粉碎产物通过20目筛；水稻粉碎产物的粒度使得至少75％的水稻粉碎产物通过20目筛。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，步骤(1)中，所述粉浆的固含量为25-40重量％，所述粉浆的温度为50-67℃。


6.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(2)中，所述液化酶含有生料淀粉酶、酸性蛋白酶、木聚糖酶和果胶酶；
优选的，相对于每克以干重计的所述粉浆，所述生料淀粉酶的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞建良，林海龙，刘劲松，熊强，岳国君，
申请(专利权)人：国投生物科技投资有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31