探讨玉米酒精浓醪发酵工艺董克芝

董克芝

中粮生化能源（肇东）有限公司黑龙江省肇东市151100

摘要：酒精浓醪发酵技术是一项极具前景的技术，该项技术的实施不需要对现有设备进行大的改造，而且还能显著提升企业的经济效益。通过应用该项技术在一定程度上解决了我国发酵水平低的问题，同时在节水、节能、提高设备利用率以及减轻环境污染等方面具有极大优势。

关键词：玉米；酒精；浓醪发酵

引言

酒精浓醪发酵工艺是一项极具前景的技术。利用此项技术可以有效减少废物的排放并且提高原料的利用率。除此之外，该项技术还具有原料上的优势。随着科技的不断发展，该项技术也越来越成熟，使用玉米作为原料进行酒精浓醪发酵已经较为普遍。近年来，我国玉米产量大幅度提升，玉米酒精的产量也获得显著提升。本文将对玉米酒精浓醪发酵技术进行详细探究。

1我国酒精行业存在的主要技术问题

1.1发酵浓度偏低

尽管经过几十年的努力，我国酒精工厂的发酵醪酒精含量己经增加到10％左右，但与国外发酵醪的浓度普遍在13％以上还有很大的差距。发酵浓度低不仅影响了设备的使用效率，而且增加了蒸馏和蒸煮的能耗，在DDGS回收时处理量也大大增加。

1.2酒精糟液的污染问题

酒精行业是造成我国环境污染的主要源头之一，每生产1t酒精产生12～15t的酒糟；一个年产80kt的酒精工厂每年产生的污染物质相当于一个140万人口的城市排放的全部生活污水负荷。而且酒精工厂废水的BOD和COD的指标都很高，直接排放会造成严重的环境污染。有效地解决酒精糟的利用问题不仅关系到环境保护，而且直接关系到酒精企业的经济效益。

1.3能耗高

酒精生产是一项高能耗的产业，尤其是蒸煮和蒸馏两个环节，其能耗非常大。为有效降低生产成本，必须尽可能地减少能耗，同时提高设备的利用率。除此之外，由于很多工厂的发酵温度低，需要更多的能量将糖化醪冷却，发酵过程的冷却消耗能量和冷却水用量很大，这也是产生能耗的一方面因素。

1.4原料利用率低

对谷物原料来说，通过蒸煮和糖化工段的加工只利用了绝大部分的淀粉，还有一部分淀粉由于其被纤维素以及蛋白质包围，无法水解，而纤维素和蛋白质更是白白从系统内通过，而未得到充分的利用。这不仅造成了原料的浪费，而且白白地消耗了加热、冷却和输送的能量。

2玉米原料酒精浓醪发酵工艺研究

2.1玉米湿法加酶粉碎液化糖化

将浸泡后的玉米米查醪液，加入耐高温α-淀粉酶（20U/g原料），送入粉碎机湿法粉碎。粉碎后的浆料属于粗粉碎，尚含有小颗粒（直径为2～3mm），之后进行二次粉碎磨细重复处理。最后将所得浆料置于恒温水浴中90℃液化至终点。液化终点用碘液显色呈棕黄色确定。所得液体用100目尼龙滤布过滤2次，所得滤液即为液化液。同时干法粉碎玉米米查至40目，加酶液化做对照实验。然后测定升温至90℃后的液化时间、液化液得率、黏度及颗粒分布指标。每个处理重复3次。液化液降温至60℃，加入糖化酶、酸性蛋白酶、木聚糖酶，再经均质化（边均质边糖化）处理1次，60℃条件下处理60min，糖化然后冷却到35℃，准备发酵。图1为具体流程图。

原料的选择和粉碎粒度直接关系到后续各个工序的效率。原料粉碎粒度对酒精发酵的影响很大。粉碎粒度小可以增加原料的比表面积从而增加原料反应的速度和效率，提高原料的利用率。

3.2加水比

试验表明：加水比低于1：1.6时由于醪液过于粘稠，糊化时无法充分搅拌，发酵时醪液沉淀。当加水比从1：2.4增加到1：1.6时，酒精产量逐步增加，但是发酵周期延长、残糖增加。综合试验可以得出结论，当加水比在1：1.8～1：2.2时最为合适。

3.3液化酶

3.3.1不同液化酶添加量对玉米粉乳的液化作用

用1：2加水比制成的玉米粉乳，分别添加30u/g、40u/g、50u/g、60u/g的液化酶，比较糊化时峰值。试验表明：添加30u/g的液化酶峰值只有495BU，相当于未添加酶制剂的26.76％，说明添加液化酶可以大幅度降低醪液的峰值粘度及峰值粘度的持续时间。

3.3.2不同保温时间对玉米粉乳的糊化、液化作用

液化前加入液化酶60℃下保温不同时间观测糊化粘度变化，试验表明：60℃保温20min以上可以有效降低醪液粘度。

3.4糖化工艺

3.4.1复合型糖化剂的配制

发酵醪中葡萄浓度始终保持在3％以下，但是用普通糖化酶很难做到这点。将糖化酶和固体发酵的纤维素酶以一定比例配制成复合糖化剂，可保证在发酵周期内将淀粉完全分解和缓慢供糖。由于复合糖化剂的糖化酶活力低，同时有广泛的边界酶活，因此在发酵过程中可以缓慢地水解底物，保持较低的底物水平。试验表明复合糖化剂较普通糖化酶的处理速度慢，糖化60min后还原糖较普通糖化酶的含量低50％，适合缓慢供糖的要求。

3.4.2糖化时间的确定

控制供糖后可以保持较低的底物水平从而避免底物抑制作用，酒精达到15.4％残总糖降低，原料利用率提高到92.21％。普通糖化酶尽管糖化速度快，糖化1h就能得到80％的还原糖，但是它由于酶系单一，糖化作用酒精发酵结果表现为残糖高，发酵不完全。由于高浓度糖对酵母的抑制作用，因此糖化时间延长。尽管初始还原糖含量高，发酵周期反而更长。复合型糖化剂酶系完整，尽管糖化速度慢，但对酵母没有抑制作用，酵母始终保持旺盛的活力，因此在发酵结束时残糖水平较普通糖化酶低，发酵周期缩短。总之，无糖化时间的发酵结果最佳。

结束语

目前酒精工厂的发酵醪中酒精含量只有9～10％，但是酵母对酒精的耐受能力远远超出传统工艺的预期。通过本文的探讨和研究，如果条件适当，以玉米为原料进行超高浓度的发酵的工艺是完全可行的。在酒精工厂酵母的酒精耐受力可达18％以上，极限耐受力可达23～25％。

参考文献：

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