[发明专利]一种低温生料浓醪发酵生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种生产乙醇的方法，特别是涉及一种低温生料浓醪发酵生产乙醇的方法。

背景技术

乙醇作为解决能源危机可再生能源的最重要产品之一，如何进一步对其生产技术进行改进，降低其生产成本，减少环境污染，一直是世界能源行业关注的热点和焦点。世界许多国家开始利用生物质资源进行燃料乙醇的工业化生产。2008年，燃料乙醇的最大生产国巴西生产燃料乙醇达300亿公升；欧盟燃料乙醇的消费则为175万吨；美国产量110亿加仑，美国新能源法案提出，到2012年利用燃料乙醇或生物燃料将达2300万吨。

在当前技术条件下，乙醇生产面临的最主要问题是生产所排放的乙醇糟液对环境的污染和由于耗能多、发酵强度低等原因造成生产成本偏高。开发原创性高新技术，源头上减少过程排放，提高设备利用率，最大限度降低燃料乙醇生产过程的物耗、能耗和废物排放，进而降低燃料乙醇生产的综合成本，是一项极为紧迫的任务。浓醪发酵在诸多高密度乙醇发酵技术中被认为是一项能代表燃料乙醇未来发展方向的技术之一。根据测算，蒸馏时乙醇浓度在7％以下时耗能最大。如果将发酵醪乙醇浓度提高4％约可以减少30％的蒸馏能耗，并且可以减少大量的废水排放。

发酵过程代谢产物的浓度或总活性比较低，提高最终浓度可以极大地减少下游分离精制过程的负担，降低整个过程的生产费用。通过优化发酵过程的环境因子、操作条件以及操作方式，可以得到所期望的最大终端产物浓度、最大生产效率，或者最高原料转化率。但是，通常情况下这三项优化指标是不可能同时取得最大的数值。例如，在乙醇发酵过程中，通常情况下连续操作的生产效率最高，但其最终浓度和原料转化率却明显低于流加操作或间歇操作。提高某一项优化指标，往往需要以牺牲其他优化指标为代价，这需要对发酵过程进行整体性能的评价。

发明内容

本发明克服了现有技术中原料预处理液化、蒸煮和糖化过程耗时耗能的缺点，提供一种低温生料浓醪发酵生产乙醇的方法，该方法过程简捷、物耗能耗低，可以有效降低生产成本。

本发明是通过下述方案加以实现的：

一种低温生料浓醪发酵生产乙醇的方法，具体步骤如下：

(1)原料经粉碎后与水调配成质量浓度大于30％的高浓度粉浆(自然pH值)，所述原料可以是普通生产乙醇的淀粉质原料，例如木薯、玉米、大豆等；

(2)在上述粉浆中添加淀粉酶，其添加量为30～50单位(U，活力单位)每克原料，然后将粉浆进行低温液化；

(3)冷却液化后的粉浆至常温(一般为28～32℃)，同时添加酿造酵母(一般酒精生产厂使用的酵母)和糖化酶进行同步生料糖化和发酵(包括主发酵阶段和后熟阶段)，初始酵母浓度为0.5亿个每毫升，糖化酶初始添加量为每克原料加80～120单位，糖化酶以初始值为5.5单位/克原料每小时的速度流加；从发酵6～10小时开始，每2小时测一次酵母浓度，根据酵母细胞浓度变化来调节糖化酶的流加速度，酵母浓度增加，则降低糖化酶流加速度，酵母浓度降低，则增大糖化酶流加速度，保持上述主发酵32～36小时；之后进入后熟阶段，该阶段停止糖化酶的流加，保持32～36小时，得到成熟醪液；

(4)将成熟醪液进行精馏加工，即得到乙醇。

优选地，步骤(2)所述低温液化的温度为70～80℃，时间为30～60分钟。

优选地，步骤(3)所述后熟阶段中将发酵自身产生的CO₂收集后通入后熟醪液中气提乙醇，以降低后熟醪液中乙醇浓度降低发酵产物对酵母细胞的生长抑制作用，保证酵母的继续生长，提高原料利用率，乙醇气提量为20-50％，保持醪液中酒精范围对酒精发酵无显著抑制即可。随后将上述收集的乙醇加入精馏塔中进行精馏加工。

优选地，步骤(3)所述根据酵母细胞浓度变化来调节糖化酶的流加速度是以酵母浓度2.2亿个每毫升为基础，酵母浓度每变化0.1亿，糖化酶流加速度相应调整1.0单位每克原料每小时。