曲酒糟发酵生产燃料乙醇技术研究

第42卷第1期酿酒vol42.№.12015年1月LIQUOR MAKINGJan.,2015文章编号1002-8110(2015)01-0108-04曲酒糟发酵生产燃料乙醇技术研究郝标,王静,张庆龙(安徽金种子酒业股份有限公司,安徽阜阳236023)摘要曲酒生产过程中会产生大量的废弃物曲酒糟,如何综合利用,已成为白酒行业的工作重点。采用酸水解与酶水解法对曲酒糟进行高温水解,完善pH、预处理、温度及保温时间等工艺参教,利用耐高温α-淀粉酶、纤维煮酶、糖化酶、酸性蛋白酶等多种生物酶系对曲酒糟中的纤维素进行发酵,并通过蒸馏得到燃料乙醇。实现了副产物的综合利用,解决白酒生产过程中的固体废物对环境的污染问题关键词:曲酒糟;生产;燃料乙醇中图分类号:TS2622;TS2619TS2614文献标识码:BProduction of Fuel Ethanol Fermentation Starter Lees Utilization ResearchHAo Biao, WANG Jing, ZHANG Qing(Anhui golden seed liquor industry Limited by Share Ltd, Fuyang 236023 ChinaAbstract: Liquor production process will produce large amounts of waste starter lees, how to comprehensive utilization, has become thefocus of the work of liquor industry. In this paper, by acid hydrolysis and enzymatic hydrolysis method for high temperature hydrolysis ofstarter lees, process parameters, improve the pH value of pretreatment, temperature and holding time, fermentation of distillers grains inSong of cellulose using thermostable alpha amylase, cellulase, saccharifying enzyme, acid protease and other biological enzyme system, andget the fuel ethanol by distillation. To realize comprehensive utilization of by-products, solve the problem of environmental pollution by solidwaste liquor in the production processKey words: Starter lees; Production; Fuel ethanol燃料乙醇是目前世界上唯一可替代石油的耐高温酿酒活性干酵母种清洁的、可再生的能源,而白酒生产企业的固体1.2方法废弃物——一曲酒糟处理费用极高,是白酒企业比较1.21曲酒糟成份分析头痛的一件事。本技术是用发酵方法,利用复合酶曲酒糟:取自安徽金种子酒业股份有限公司曲水解曲酒糟中各种成分,最终生成燃料乙醇。酒车间产生的大曲酒丢糟,80℃烘干。酒糟是酿酒的1材料与方法副产品,为淡褐色,是谷物壳皮(稻壳)。其烤香及发1.1材料酵谷物味,含有多种微量元素。可溶性物质的化学组1.1.1曲酒糟成及维生素、氨基酸,是经发酵后高温蒸煮而生成曲酒糟烘干、粉碎(粉碎粒度细0.8-1.0mm筛的,可生产燃料乙醇。板孔)备用分析结果指标:水分、粗纤维、木质素、粗蛋白、1.1.2复合酶粗淀粉、灰分、还原糖(见表1)自配组成为:耐高温α-淀粉酶、糖化酶、纤维1.2.2千酵母活化素酶酸性蛋白酶将酵母用32-33℃的稀糖化醪复水活化1-2h1.1.3菌种即可。(我公司生产洒精是丛酒生产车间取出的中国煤化工收稿日期:2014-12-11CNMHG作者简介:郝标(1972-),男,安徽阜阳人,毕业于合肥工业大学,本科学历,现任安徽金种子酒业股份有限公司技术中心主任,主要从事技术创新、循环经济、项目等方面的管理与研究工作。第一期郝标,等:曲酒糟发酵生产燃料乙醇技术研究20154-6Bx稀糖化醪)。称取烘干粉碎酒糟500g置于3L发酵瓶中,加123粗纤维的测定:酸碱处理法叫入1500mL32-34℃的温水调浆,加入氮源(尿素1.24残还原糖测定:将澄清的蒸馏废液稀释到一12g/L硫酸铵12g/L)用硫酸调pH至3.5-40后用定倍数,用DNS法测定三层纱布包扎封口。放入蒸汽灭菌器内,进行高温1.2.5乙醇含量测定水解。在0.1~0.105MPa,120-12℃閂,湿热灭菌采用酒精计法,将发酵液倒入500mL圆底烧瓶120min后降压、降温取出。温度冷却到50℃时加入中,加100mL水混匀后简易蒸馏,用100mL容量瓶复合酶进行水解、液化、糖化。60min后冷却到收集蒸馏液至刻度。用酒精比重计测蒸馏液中的酒31~33℃时加入酸性蛋白酶和复活的干酵母活化液精浓度和温度最后换算为20℃酒精度。(接种量12%-15%)置于无菌室内100r/min的回旋126实验计算振荡器中摇瓶恒温培养。控制醪液起始好氧培养酒精产率=酒精产量×100%温度在31~33℃。用两层毛布或三层纱布封口培养8-10h,取样镜检酵母细胞数和出芽率。后放入表1酒糟常规检测成分结果g100g32~36℃无菌生化培养箱中进行发酵。按4h、8h、12h项目水分鲜糟千糟各振荡搅拌一次,以后每隔8搅拌一次。40h进入60.0-65.28-12粗淀粉5.50~11.62中后期发酵。每隔12h搅拌一次。72h发酵结束,取0.5-13.2粗蛋白5.20-12.5413.8~20.7出发酵成熟醪,用滤布滤液分析无氮浸出物(包括粗淀粉)90-2026412-44732结果与分析干物质3630-39.587.24913221发酵前对酒糟的检测结果见表1粗纤维10.86-16.821891-2472.2由表1可知,酒糟中粗淀粉含量达12%,纤维木质素18.1-214素含量达21.3%,木质素191%,粗蛋白含量达粗脂肪1.21~3.5440-6.9816%。说明完全可采用酸水解与酶水解进行预处理,粗灰分4.81-9.734.3~14.94获取高浓度的可发酵性葡萄糖供酵母发酵乙醇使总酸(乳酸计)2.02-3.129~3.1用挥发酸(乙酸计)0.5~0.623酒糟的预处理还原糖0.76~1.42149-1.55钙0.150.26酒糟烘干粉碎,至于3L发酵瓶中,达到浓醪发磷0.250.50酵工艺中原料粉碎润浆浓度要求。同时搅动均匀放入蒸汽灭菌器内进行高温水解后降压。降温取出实验仪器和设备:LDZX-50FA型立式压力蒸冷却至50℃加入复合酶进行酶解糖化。汽灭菌器;SPX-250型生化培养箱; Model型BCM4糖化过程控制与复合酶分解反应生物洁净工作台);HY-5回旋振荡器;发酵瓶3L每一种酶只能在一定的pH范围内才能表现出及常规分析玻璃仪器。最大酶活性即酶的最适pH。复合酶的最适pH为1.3试验方法3.5-40。通过在润浆时加入硫酸调pH至35-4.0之1.3.1工艺流程间是复合酶的最适pH。进一步提高酶分解反应速氮源加酸调pH复合酶度。缩短糖化时间,提高酶利用率。糖化中的酶活性对提高粗淀粉和纤维素利用率酒糟→烘干粉碎→加水润浆→高温水解→酶解液极为重要。由于复合酶分解、液化、糖化作用,用量化糖化→发酵→蒸馏→蒸馏的大小将是一个直接关系到糖化反应是否彻底的关键问题干酵母酸性糟液复合酶对tH中国煤化工界限糊精及活化液‖蛋白酶残余淀粉产生CNMHG复合酶最适13.2操作要点温度为48-52℃,作用时间60min左右。此条件下酶第一期2015分解反应最适。可充分发挥水解、液化、糖化作用。件下进行,对于反应设备的要求也较低。现已了解可与几种酶同时使用加入,因此酶有专一性,互不复合酶系共同作用将粗淀粉、纤维素、蛋白质分解干扰。同时由于多酶体系的协同作用,其效果更佳。转变成葡萄糖酵母才能把葡萄糖变成乙醇。5复合酶的性能特点6酒糟酸水解与酶水解液的乙醇发酵,主要分为451纤维素酶是一种复合酶,主要由外切β-葡萄个部分糖,内切β-葡萄糖酶和β-1,4-葡萄糖苷键等组6.1好氧培养期温度31-3℃,时间8-10h。在酸水成。使纤维素变为纤维二糖和葡萄糖。能将天然纤解与酶水解液接入酵母后,置于无菌室内31~维素分解为短链纤维素,能将直链纤维素内部切33℃,100m/min的回旋振荡器中的摇瓶内恒温供氧断,分解成葡萄糖分子寡糖及小分子聚合物。能把培养。促进酵母的繁殖,使细胞活性增强,密度增羧甲基纤维素水解为纤维二糖,并且将纤维二糖水加。使发酵液翻动增强,促进了酸水解与酶水解。达解为葡萄糖。它也能破坏植物细胞壁。使细胞裂解到边酶解糖化边进行发酵的并行复式发酵法。发酵得以被充分利用。促进淀粉释放和纤维素的简介,达到最佳效果,提高纤维素和残淀粉的利用率。减提高发酵率。少酵母絮凝,释放更多的酵母细胞参与反应。提高52耐高温α-淀粉酶作用于直链淀粉,将α-了酵母的接触表面积,细胞数可达1.4-1.6亿/mL1,4-糖苷键不规则地切割为短链糊精后,糊精被继以上。续酶解而对纤维素的β-1,4-糖苷键不起作用。它6.2前期发酵温度调控在33-35℃,时间在12也作用于支链淀粉(又称淀粉胶),同样切割α-1,14h,培养期8~10h。结束后停止回旋振荡器中摇瓶,4-糖苷键,不能切割α-1.6-糖苷键。无菌供氧培养,置入生化培养箱。进行厌氧法发酵5.3糖化酶能将来自淀粉的还原性末端葡萄糖单期。这时的酵母细胞健壮、肥大、整齐。位一个个切割下来,生成葡萄糖。同时又能水解支6.3主发酵期温度调控在35~36℃,时间26-30h,链淀粉中的分支点。一般将α-1,4-键断开,再继续是产乙醇的关键时期。在酸水解与酶水解液中存在水解切开α-1,6-糖苷键和α-1,3-糖苷键。最终好氧酵母细胞的抑制物。而且这部分抑制物有一小能把直链淀粉和支链淀粉全部水解为葡萄糖。部分是小分子脂肪酸,水解液中也产生一定量的抑54酸性蛋白酶:该酶与动物的胃蛋白酶和凝乳酶制物,但是其具体为何物及含量多少未知。这些抑的性质相似。该酶的最适pH为25-55之间。pH升制物都是低分子量的物质,对主发酵期影响较小。高时,酶活力很快消失。最适温度为30-45℃。温度复合酶对水解液的水解和酵母发酵生成乙醇在统升高时酶失活。该酶在粗淀粉发酵前期充分水解原一容器连续进行。这样复合酶水解的产物——葡萄料中的蛋白质,提高酵母菌可吸收性氮、α-氨基糖。由于酵母的发酵不断地被利用,消除了葡萄糖酸、碳源、使酵母菌增殖速度加快。浓度过高对复合酶的反馈抑制,提高了发酵速度。5.5酶的协同作用,犹如“接力赛”,例如粗淀粉在6.4后发酵期温度从35~36℃慢慢地下降到耐高温α-淀粉酶的作用下生成大量糊精,需由糖31~33℃,时间为18~20h。随着发酵时间的到期(发化酶进行分解。纤维素,需由纤维素酶进行水解。酵期72h)残还原糖浓度减少,酒精度和酒精产率均蛋白质需由酸性蛋白酶进行降解。否则影响半成品达到最大值,成熟发酵醪上清液呈金黄色,并得到质量、发酵速度以及出酒率了满意的结果。据1979年福住俊郎报道,木质素可在微生物7酒糟酸水解与酶水解液成熟发酵醪还原糖浓度产生的酚氧化酶(漆酶)的作用下变为可溶性成分,在0.32gg以下,酒精度在80.2g/L以上,出酒率为再在细胞色素有关的氧化酶类的作用下,进一步生24%。发酵成熟醪液中乙醇浓度测定结果如图1。成阿魏酸、香草醛、香草酸、香豆酸等产物。均可由由图可知耐高温酿酒高活性酵母,主要集中在酵母和细菌发酵而进行。故物质变化是错综复杂中期24h-64h中国煤化工酵液中参与的,很难说的非常清楚。还原糖浓度CNMH902gL。酒精56酶促反应一般都在比较温和的温度pH等条转化率为240gkg酒糟。第42卷第1期酿酒Vol, 42. No. 12015年1月Jan.,2015LIQUOR MAKING文章编号:1002-8110(2015)01-011104白酒中塑化剂检测方法的分析研究徐皓,唐莹,司冠儒,吴锋,宋郸,张庄英,张欢,张温清,周萍(1安徽宣酒集团股份有限公司检测中心,安徽宣城2420002江南小窖酿造工艺研究所安徽宣城2420000摘要:本研究分別建立检测白酒中两种塑化剂(DBP、DEHP)的高效液相色谱法(HPLC)和气相色谱-质谱联用法(GC-Ms),并从回收率,精密度等方面对其进行分析比较。HPLC法检测塑化剂DBP与DEHP的回收率分别为8187%9370%,8782%9392%;相对标准偏差分别为251%357,287%-4.31%。GC-MS法检测DBP与DEHP的回收率分别为9585%1034%,8952%9650%;相对标准偏差分别为174252%,228%~241%。HPLC法和GC-MS法均能满足白酒中塑化剂的日常检测需要。关键词:白酒;塑化剂;GC-MS;HPLC中图分类号:TS2623;TS2073文献标识码:BStudy on The Detecting Methods of Plasticizer in LiquorXU Hao, TANG Ying, SI Guan-ru, WU Feng, Song Dan, ZHANG Zhuang-ying, ZHANG Huan,ZHANG Wen-qing, ZHOU Ping(1. Xuanjiu Group Co. td, Anhui Xuancheng 242000, China;2. Research Institute of Jiangnan Small Pit Brewing Technology, Anhui Xuancheng 242000, China)Abstract: Methods of measuring the plasticizer DBP, DEHP)in liquor by GC-MS and HPLC were optimized, which were further provedonvenient and accurate for detection of the plasticizer in the liquor. Using HPLC, DBP and DEHP in liquor samples were detected with therecovery rates of 81.87%0-93.70% and 87.82-93.92%0, and the relative standard deviation of 2.51%-3.57% and 2.87-4.31%. While thedata were95.85%~1034%,89.52%~96.50%and1.74%~2.52%,228%-24l%byGC- MS respectivelyKey words Liquor, Plasticizer, GC-MS, HPLC塑化剂又名邻苯二甲酸酯类,常作为工业增塑剂广泛用于食品接触材料、化妆品、玩具等产品收稿日期:201408-08作者简介:徐皓,男,大学本科,主要从事白酒质量分析与检测工作责任作者:周萍,女,工程师,高级检验师,省白酒评委,安徽宣酒集国食品安全总监。完全可以生产燃料乙醇,且每4.2kg酒糟可生产l0kg燃料乙醇。70[参考文献]000000]王福荣生物工程分析与检验M北京,中国轻工业出版社20540◆乙醇浓度L140-14830残糖浓度gL[2]王福荣生物工程分析与检验[M]北京,中国轻工业出版社2005:114-120,188-2203杨洋,张玉苍何连芳等纤维素类生物质废弃物水解方法的研究081624324048566472进展门,酿酒科技2009(10):82-85发酵时间[4]沈怡方白酒生中国煤化工业出版社1998:图1乙醇发酵曲线163-172由此可知酒糟酸水解液经高温与处理后加复王延才白酒酿CNMHG)培训教材[M]2009:187-189合酶,水解与酶解后加耐高温高温酿酒高活性酵母1张庆龙无蒸煮酒精发酵生产技术的探讨],酿酒20(5):64-66