專利名稱：采用薯類原料制備乙醇的方法
技術領域：
本發明是關于乙醇的制備方法，更具體地是關于采用薯類原料制備乙醇 的方法。
背景技術：
薯類，例如紅薯、馬鈴薯、木薯等，富含淀粉，因此廣泛用于發酵制糖、 制淀粉等領域。
木薯是熱帶和亞熱帶多年生、溫帶一年生薯屬灌木，原產于南美洲，適
宜在平均溫度為25-29°C、年均降水量1000-1500毫米的低緯度地區生長。 大約在1820年前，木薯傳到中國南方，主要在廣東、廣西和海南種植，現 在逐漸擴大到云南、福建、貴州等省。木薯分為兩類苦味木薯(有毒木薯) 和甜味木薯(無毒木薯)。新鮮的木薯塊根的主要化學成分是水，其次是碳 水化合物，還有一些含量較少的蛋白質、脂肪和果膠。鮮木薯淀粉含量達到 25-30重量％，干木薯淀粉含量為70重量％左右。
由于木薯的塊根較大，在采用木薯原料酶解、發酵制備乙醇之前通常需 要對木薯原料進行粉碎，以破壞木薯的組織結構，從而使微小的淀粉顆粒能 夠從木薯塊根中解體、分離出來。為了提高糖分的抽提率，需要使木薯組織 的解體更充分、更細小，使淀粉顆粒的分離更徹底。現有技術的采用木薯制 備乙醇的方法中，所述木薯的粉碎方法通常包括將木薯與水混合后進行粉碎 得到粉碎產物。采用現有的粉碎方法消耗水的量較大，為了保證得到的粉碎 產物中對木薯顆粒的粒度要求，而使得采用現有的粉碎方法消耗的能量較 大，設備的利用率較低，粉碎效率較低。

發明內容
本發明的目的是克服現有的采用薯類原料制備乙醇的方法中粉碎薯類 原料的方法消耗水的量較大，消耗的能量較大，設備的利用率較低、粉碎效 率較低的缺陷，提供一種粉碎薯類原料的消耗水的量較小，消耗的能量較小， 設備的利用率較高、粉碎效率較高的采用薯類原料制備乙醇的方法。
本發明的發明人發現，現有技術的釆用薯類原料制備燃料乙醇的方法中 對于粉碎薯類原料的方法，無論薯類原料是鮮木薯還是干木薯，均需在粉碎 前將木薯原料與水混合(木薯原料的鮮重與水的重量比通常為1:1)后進行 粉碎，粉碎過程中消耗的水量較大，因而，粉碎產物的量也相應較多，粉碎 產物的儲存問題也較難解決。此外，現有技術的粉碎的方法通常為二次粉碎， 即，在將薯類原料與水混合后先進行一次粉碎，將得到的一次粉碎產物再次 進行二次粉碎，而得到最終的粉碎產物。在采用現有的二次粉碎方法粉碎得
到的粉碎產物中薯類原料顆粒的粒徑大小不均勻，且顆粒粒度較大；若為了
保證得到的粉碎產物中木薯顆粒的粒度能夠達到一定要求，則采用現有的粉 碎方法的粉碎時間會延長，因而消耗的能量較大，設備的利用率較低，粉碎 效率較低。
本發明提供了一種采用薯類原料制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原
料粉碎，將粉碎后的產物與酶混合、酶解，得到酶解產物；發酵該酶解產物， 其中，所述粉碎的方法包括先將薯類原料進行一次粉碎，得到一次粉碎產物， 將部分一次粉碎產物進行二次粉碎，得到二次粉碎產物，將剩余部分的一次 粉碎產物與未粉碎的薯類原料混合然后進行一次粉碎。
本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法中，將薯類原料粉碎的方法 為二次粉碎的方法，與現有技術不同的是，在粉碎薯類原料之前不需要將薯 類原料與水混合，或者僅僅加入少量的水，而后將一次粉碎后的部分一次粉 碎產物返回與未經過粉碎的薯類原料重新混合，然后再次進行一次粉碎，該
5返回的部分一次粉碎產物為薯類原料顆粒的淀粉漿液，該部分粉碎產物即能 夠起到稀釋的作用，又能夠與未經過粉碎的薯類原料一起被再次粉碎。本發 明的方法不但消耗的水量少，消耗的能量較少，設備的利用率也較高，粉碎 效率較高，同時采用本發明的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后得到的 粉碎產物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均 勻，由于用水量少，因而不存在粉碎產物難儲存的問題。此外，本發明的發 明人意外的發現，采用本發明的薯類原料制備乙醇的方法得到的乙醇的淀粉 乙醇產率得到顯著提高，推測原因可能是由于本發明的粉碎方法能夠很好的 控制粉碎后得到的粉碎產物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料 顆粒的粒徑小且均勻，從而能夠使粉碎產物中的淀粉被充分釋放出來，使最 終得到的粉碎產物中的薯類原料顆粒中的微小淀粉顆粒能被充分利用，即能 充分與酶接觸、酶解，大大提高了淀粉的利用率，從而大大提高了淀粉乙醇 產率。例如，在其它條件都相同的情況下，采用實施例1的方法得到的淀粉
乙醇產率達51.6%，殘糖率為1.4%，而采用對比例1的方法得到的淀粉乙 醇產率僅為50.5%，殘糖率為2.2%，乙醇產率的提高幅度高達2.2%，殘糖 率降低了 36.4。％。
具體實施例方式
按照本發明，采用薯類原料制備乙醇的方法包括將薯類原料粉碎，將得 到的粉碎產物與酶混合、酶解，得到酶解產物；發酵該酶解產物，其中，所 述粉碎的方法包括先將薯類原料進行一次粉碎，得到一次粉碎產物，將部分 一次粉碎產物進行二次粉碎，得到二次粉碎產物，將剩余部分的一次粉碎產 物與未粉碎的薯類原料混合然后進行一次粉碎。
按照本發明，所述剩余部分的一次粉碎產物為全部一次粉碎產物重量的 5-20重量Q/^;剩余部分的一次粉碎產物占剩余部分的一次粉碎產物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-20重量％。優選情況下，所述剩余部分的一次粉
碎產物為全部一次粉碎產物重量的5-10重量Q/^;剩余部分的一次粉碎產物 占剩余部分的一次粉碎產物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-10重量％。
按照本發明的方法粉碎得到的最終粉碎產物中薯類原料顆粒的粒度小且顆
粒粒度分布更均勻，該薯類原料的平均顆粒直徑可以達到1.8至小于2.5毫 米，甚至更小，如優選為1.6至小于1.8毫米。
根據本發明提供的方法，在將薯類原料進行一次粉碎前，無需將薯類原 料與水混合，或者僅僅加入少量的水，例如，所述水的用量可以為薯類原料 干重的0.5-2倍，優選為1-1.5倍。優選情況下，在粉碎薯類原料之前無需特 別將薯類原料與水混合，而是在將一次粉碎后的部分一次粉碎產物返回與未 經過粉碎的薯類原料重新混合，然后進行一次粉碎，該返回的部分一次粉碎 產物為薯類原料顆粒的淀粉漿液，該返回部分的一次粉碎產物能夠起到稀釋 的作用，因此在初始粉碎時可以不將薯類原料與水混合，此外，該返回部分 的一次粉碎產物又能夠與未粉碎的木薯原料一起被再次粉碎，不但消耗水的 量少，消耗的能量較少，設備的利用率也較高，粉碎效率也較高，且本發明 的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后得到的粉碎產物中薯類原料顆粒 的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻。按照本發明，為了使 最終得到的粉碎產物中薯類原料的平均顆粒直徑在1.8至小于2.5毫米，優 選為1.6至小于1.8毫米，在將薯類原料進行一次粉碎后，得到的一次粉碎 產物中薯類原料的平均顆粒直徑一般在2.5-10毫米，優選為2.5-5毫米。
根據本發明的一個具體實施方式
，當所述進料方式為連續進料時，可以 將剩余部分的一次粉碎產物與未粉碎的薯類原料混合并進行一次粉碎后的 一次粉碎產物中的部分與未經過粉碎的薯類原料混合并進行一次粉碎，并按 照這樣的方法循環、連續的進行粉碎。
根據本發明的另一個具體實施方式
，當所述進料方式為間歇進料時，可
7以將剩余部分的一次粉碎產物與未經過粉碎的薯類原料混合并進行一次粉 碎后得到的一次粉碎產物直接進行二次粉碎得到二次粉碎產物，也可以將該 一次粉碎產物與初次粉碎后的得到的一次粉碎產物混合后一起進行二次粉 碎。
可以使用常規的各種粉碎設備，例如SFSP系列錘片式粉碎機。
所述薯類原料可以為各種薯類原料，如紅薯、馬鈴薯、木薯等，本發明 的具體實施方案中采用的薯類原料為木薯。所述薯類原料可以為鮮木薯或干 木薯，如果釆用干木薯，通常需要在一次粉碎前將干木薯與水混合，并可以
按照本發明前述方法中所述加水量來確定水的用量；也可以為鮮木薯與干木 薯的混合物。所述干木薯與鮮木薯的重量沒有特別限定，通常情況下，所述 干木薯與鮮木薯的重量比為1:1.5-2.5，優選為1:1.5-2。
由于薯類原料中可能會含有泥土、沙石雜質以及鐵雜質，會對去皮設備 造成損害，因此，按照本發明的方法，還可以包括去皮之前對薯類原料進行 預處理的常規操作，所述預處理的步驟一般包括除去雜質和清洗的步驟。如， 在鮮木薯采收后，除去木薯上的泥土、根、須及木質部分以及砂石等雜質。
并對木薯進行清洗，所述清洗的方法和設備為本領域技術人員所公知，在這 里不再贅述。
所述酶解步驟可以通過本領域常用的方法完成，比如向粉碎產物中添加 產酶微生物和/或酶，在產酶微生物的生長溫度和/或酶有活力的溫度下保溫 完成。所述產酶微生物為能夠分泌淀粉酶的產酶微生物。所述酶包括淀粉酶。
由于微生物生長會產生副產物，因此優選直接加入酶。所述酶的用量越 多越好，出于成本考慮，優選以每克粉碎后的產物的干重計，所述淀粉酶的 用量為4-50酶活力單位，更優選以每克粉碎后的產物的干重計，所述淀粉 酶的用量為10-30酶活力單位。
本發明所述酶的酶活力單位的定義為在pH值為6.0、溫度為7(TC的
8為一個酶活力單位。
所述酶解的溫度可以為淀粉酶的任何最適作用溫度， 一般為50-90°C， 更優選60-70°C。所述酶解的時間理論上越長越好，考慮到設備利用率，優 選所述酶解的時間為20-240分鐘，更優選為30-120分鐘。所述酶解的pH 值可以為淀粉酶的任何最適作用pH， 一般為3-7，更優選pH值為5-6。由 于酶解過程中pH值的波動不大，因此所述酶解的pH值可以按照本領域常 用的方法在加入酶之前進行調節，例如先將粉碎產物與水或培養基(加酶一 般與水混合，加入產酶微生物一般與該微生物的培養基)混合，此外，為了 保證蒸餾得到的乙醇的濃度， 一般使所得混合物的固含量為20-40重量％， 根據所得混合物的pH值，用硫酸溶液或氫氧化鈉將待酶解的混合物pH調 節至3-7，更優選調節至pH值為5-6。
淀粉酶是能夠分解淀粉糖苷鍵的一類酶的總稱，所述淀粉酶一般包括(X-淀粉酶、卩-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶。本發明所述酶包括淀粉酶。
(x-淀粉酶又稱淀粉1， 4-糊精酶，它能夠任意地、不規則地切開淀粉鏈 內部的ot-l， 4-糖苷鍵，將淀粉水解為麥芽糖、含有6個葡萄糖單位的寡糖 和帶有支鏈的寡糖。生產此酶的微生物主要有枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉和 根霉。
卩-淀粉酶又稱淀粉1， 4-麥芽糖苷酶，能夠從淀粉分子非還原性末端切 開l， 4-糖苷鍵，生成麥芽糖。此酶作用于淀粉的產物是麥芽糖與極限糊精。 此酶主要由曲霉、根霉和內孢霉產生。
糖化酶又稱淀粉ot-l， 4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非還原性 末端，以葡萄糖為單位，依次作用于淀粉分子中的(x-l， 4-糖苷鍵，生成葡 萄糖。此酶作用于支鏈淀粉后的產物有葡萄糖和帶有cx-l， 6-糖苷鍵的寡糖; 作用于直鏈淀粉后的產物幾乎全部是葡萄糖。此酶產生菌主要是黑曲霉(左 美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、擬內孢霉、紅曲霉。
9異淀粉酶又稱淀粉ot-l， 6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝鏈淀粉
分子分枝點處的a-l， 6-糖苷鍵，將枝鏈淀粉的整個側鏈切下變成直鏈淀粉。
此酶產生菌主要是嫌氣桿菌、芽孢桿菌及某些假單孢桿菌等細菌。
優選所述酶解使用的酶還包括磷酸酯酶。因為磷酸酯酶能夠使磷酸與醇 式羥基結合成酯的磷酸糊精水解成葡萄糖，并釋放出磷酸，具有極明顯的液 化力，所以酶解使用的酶包括磷酸酯酶，可以更充分地水解淀粉，以增加乙
醇產率。
能夠發酵單糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物都 可以用于本發明的發酵過程，由于釀酒酵母是釀酒工業上普遍應用的耐酒 精、副產物少、乙醇產率高的發酵己糖的微生物，因此優選所述發酵所使用 的酵母為釀酒酵母。
以每克酶解產物計，所述發酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形 成單位，更優選104-106菌落形成單位。
所述菌落形成單位的定義為將稀釋后的一定量的菌液通過澆注或涂布 的方法，讓其內的微生物單細胞一一分散在培養基平板上，待培養后，每一 活細胞就形成一個菌落。即每毫升菌液中含有的單細胞的數目。
本發明發酵所使用的酵母可以為商購酵母固體制劑(比如干酵母粉)或 酵母菌種，比如拉斯2號(Rasse II)酵母，又名德國二號酵母、拉斯12 號(Rasse Xfl)酵母，又名德國12號酵母、K字酵母、南陽五號酵母(1300) 和南陽混合酵母(1308)。所述酵母的菌落形成單位可以通過本領域公知的 方法測定，比如亞甲基藍染色活菌計數法。亞甲基藍染色活菌計數法的具體 方法如下
將1克干酵母粉溶于10毫升無菌水中，或將1毫升菌種活化液用無菌 水稀釋至10毫升，加入0.5毫升O.l重量％亞甲基藍，在35X:下保溫30分 鐘。在IO倍光學顯微鏡下，用血球計數板計數保溫后的溶液中活菌的數目
10(死菌染色，活菌不染色)，可得1克干酵母或1毫升菌種活化液中活菌的 數目，即菌落形成單位數。
所述酵母可以采用常規的方法接種，例如向酶解產物中加入5-15體積％ 的種子液。所述種子液可以為干酵母的水溶液或培養基溶液，也可以為干酵 母或商購菌種的活化種子液。
所述發酵的溫度可以為任何適于酵母生長的溫度，優選為30-36°C，更 優選為30-33。C。 pH值為4-6，優選為4-4.5。所述發酵的時間可以為從接種 開始至酵母生長的衰亡期出現(即發酵時間為遲滯期、對數期加上穩定期) 的時間，優選發酵的時間為50-75小時，更優選60-70小時。發酵產物乙醇 可以用常規的方法，根據不同工業產品的要求(比如燃料酒精要求乙醇的純 度達99%以上)分離并精制，比如蒸餾、濃縮、除水。
下面結合實施例對本發明進行更詳細的說明。
實施例1
本實施例用于說明本發明的采用木薯原料制備乙醇的方法。 (1)木薯原料的粉碎
將95千克鮮木薯原料(粗4-8厘米，長20-30厘米，含水量65重量％) 清洗后切成1厘米左右厚的圓片，然后使用SFSP系列錘片式粉碎機對該木 薯片進行粉碎，所述粉碎的方法包括先將60千克該木薯片進行一次粉碎20 分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為4.5毫米(采用美國PPS公司的Accu SizerTM780光學粒徑檢測儀測定)的一次粉碎產物60千克，然后將10重 量％的該一次粉碎產物60千克與剩余的35千克未經過粉碎的鮮木薯原料混 合再次進行一次粉碎15分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為3毫米的一次 粉碎產物，并將上述全部一次粉碎產物進行二次粉碎5分鐘，得到95千克 粉碎產物(該粉碎產物中木薯原料的平均顆粒直徑為2毫米)。取10克上述粉碎產物過濾并在45。C下烘干至恒重3.4克，稱量300.0 毫克該干燥后的粉碎產物，放置于重80克的IOO毫升干燥三角燒瓶內。向 所述三角燒瓶內加入3.00毫升濃度為72重量％的硫酸溶液，攪拌1分鐘。 然后將三角燒瓶在3(TC的水浴中放置60分鐘，每隔5分鐘攪拌一次以確保 均勻水解。水解結束后，用去離子水使硫酸的濃度稀釋到4重量％，然后用 布氏漏斗過濾，共得到濾液84毫升。將20毫升濾液轉移至干燥的50毫升 的三角瓶中。使用2.5克碳酸鈣調節該濾液的pH值至5.5，靜置5小時，收 集上層清液。用0.2微米濾膜過濾收集的上層清液，所得濾液用BiomdAminex HPX-87P高效液相色譜(HPLC)分析。HPLC條件進樣量20微升；流動 相為0.2微米濾膜過濾并且超聲振蕩脫氣的HPLC超純水；流速為0.6毫升/ 分鐘；柱溫80-85'C;檢測器溫度80-85。C;檢測器為折光率檢測器；運行時 間為35分鐘。以0.1-4.0毫克/毫升濃度范圍的D- ( + )葡萄糖作為標準樣品。 HPLC分析得到粉碎產物酸水解液中葡萄糖濃度為3.70毫克/毫升，計算可 得1克所述粉碎產物酸水解能得到重量為0.311克的葡萄糖，因為濃度為72 重量％的硫酸溶液可以將粉碎產物中的淀粉全部水解成葡萄糖，因此所得葡 萄糖的重量是粉碎產物中的淀粉重量的1.11倍，即1克所述粉碎產物中的淀 粉含量為0.280克，則95千克粉碎產物中共含淀粉26.6千克。
(2) 酶解
將步驟(1)取樣測試后剩余的粉碎產物與21千克水混合，調節pH值 至5，加熱至7(TC后，以每克粉碎產物的干重計，加入20酶活力單位的01-淀粉酶(諾維信公司購得)，并在7(TC下保溫酶解60分鐘后得到酶解產物。
(3) 發酵
使酶解產物的溫度降至33。C，以每克酶解產物的重量計，接種105菌落 形成單位的酒精酵母(安琪超級釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公 司)，所得混合物在33'C下于發酵罐中攪拌培養65小時，在10(TC蒸餾所得
12發酵產物，所得蒸餾餾分在78.3。C下二次蒸餾可得乙醇13.73千克。按照下
式計算乙醇產率，計算結果見表l。
乙醇產率-100。/。X乙醇重量/木薯原料中所含淀粉的重量 取100克蒸餾乙醇后的發酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉移至 干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0.2微米濾膜過濾收 集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出發酵 醪中的葡萄糖共372克。并按照下式計算殘糖率，計算結果見表l。 殘糖率二100。/。X發酵醪中殘糖量/木薯原料中所含淀粉的重量
對比例1
本對比例說明采用木薯制備乙醇的參比方法。
按照實施例1的方法制備乙醇，不同的是，將95千克鮮木薯原料與95 千克水混合(木薯原料鮮重與水的重量比為1:1)后進行一次粉碎35分鐘， 然后將一次粉碎產物直接進行二次粉碎5分鐘，共得到190千克粉碎產物(該 粉碎產物中木薯原料的平均顆粒直徑為5毫米)。按照實施例1步驟(1)所 述高效液相條件，測定并計算出該190千克粉碎產物中共含淀粉26.5千克。
采用與實施例1相同的條件對取樣測試后剩余的粉碎產物進行酶解，對 酶解產物進行發酵，得到乙醇13.38千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出 發酵醪中的葡萄糖共583克。并按照實施例1的公式計算乙醇產率和殘糖率， 計算結果見表l。
實施例2
本實施例用于說明本發明的采用木薯原料制備乙醇的方法。
13按照實施例1的方法制備乙醇，不同的是，所述粉碎的方法包括使用
SFSP系列錘片式粉碎機先將30千克鮮木薯原料進行一次粉碎12分鐘，得 到木薯原料平均顆粒直徑為5.5毫米的一次粉碎產物30千克，然后將5重量 %的該一次粉碎產物1.5千克與剩余的25千克未經過粉碎的鮮木薯原料混合 并再次進行一次粉碎10分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為4.5毫米的一次 粉碎產物55千克，將5重量％的該一次粉碎產物2.75千克再與剩余的40 千克未經過粉碎的木薯進行一次粉碎15分鐘，共得到一次粉碎產物95千克， 并將上述一次粉碎產物進行二次粉碎3分鐘，得到95千克粉碎產物(該粉 碎產物中木薯原料的平均顆粒直徑為1.9毫米)。按照實施例1步驟(1)所 述高效液相條件，測定并計算出該95千克木薯漿液中共含淀粉26.8千克。
采用與實施例1相同的條件對取樣測試后剩余的粉碎產物進行酶解，對 酶解產物進行發酵，得到乙醇14.07千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出 發酵醪中的葡萄糖共348克。并按照實施例1的公式計算乙醇產率和殘糖率， 計算結果見表l。
實施例3
本實施例用于說明本發明的釆用木薯原料制備乙醇的方法。 按照實施例1的方法制備乙醇，不同的是，所述粉碎的方法包括使用 SFSP系列錘片式粉碎機先將50千克鮮木薯進行一次粉碎15分鐘，得到木 薯原料平均顆粒直徑為6毫米的一次粉碎產物50千克，然后將8重量％的 該一次粉碎產物4千克與剩余的45千克未粉碎的鮮木薯原料混合并再次進 行一次粉碎15分鐘，將該粉碎產物與第一次粉碎后的粉碎產物混合共得到 木薯原料平均顆粒直徑為4毫米的一次粉碎產物95千克，并將上述一次粉碎產物進行二次粉碎3分鐘，得到95千克粉碎產物木薯漿液(木薯原料的 平均顆粒直徑為2毫米)。按照實施例1步驟(1)所述高效液相條件，測定
并計算出該95千克粉碎產物中共含淀粉26.6千克。
采用與實施例1相同的條件對取樣測試后剩余的粉碎產物進行酶解，對 酶解產物進行發酵，得到乙醇13.81千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出 發酵醪中的葡萄糖共372克。并按照實施例1的公式計算乙醇產率和殘糖率， 計算結果見表l。
實施例4
本實施例用于說明本發明的采用木薯原料制備乙醇的方法。 按照實施例1的方法制備乙醇，不同的是，將61千克鮮木薯原料切片 后與40千克干木薯片(含水量為13重量％)和65千克水混合后得到的166 千克混合物進行粉碎，粉碎的方法包括使用SFSP系列錘片式粉碎機先將40 千克木薯原料混合物進行一次粉碎20分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為 5.5毫米的一次粉碎產物40千克，然后將8重量％的該粉碎產物3.2千克與 剩余的木薯原料混合物中的30千克混合并重新進行一次粉碎10分鐘，得到 木薯原料平均顆粒直徑為4.5毫米的一次粉碎產物共70千克，將該一次粉碎 產物的10重量％的該粉碎產物7千克再與剩余的木薯原料混合物中的40千 克混合物進行一次粉碎10分鐘，得到木薯原料平均顆粒直徑為3毫米的一 次粉碎產物共110千克，將該一次粉碎產物的6重量％的該粉碎產物6.6千 克再與剩余的木薯原料混合物中的56千克混合物進行一次粉碎10分鐘，得 到木薯原料平均顆粒直徑為2毫米的一次粉碎產物166千克，并將上述全部 一次粉碎產物進行二次粉碎5分鐘，得到166千克粉碎產物(該粉碎產物中
15木薯原料的平均顆粒直徑為1.7毫米)。按照實施例1步驟(1)所述高效液
相條件，測得并計算出166千克粉碎產物中共含淀粉43.65千克。
采用與實施例1相同的條件對取樣測試后的粉碎產物進行酶解，不同的
是，酶解時加水量為30千克，對酶解產物進行發酵，得到乙醇23.09千克。取100克蒸餾乙醇后剩余的發酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0.2微米濾膜過濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出發酵醪中的葡萄糖共592克。并按照實施例1的公式計算乙醇產率和殘糖率，計算結果見表1。
表l
實施例或對比例實施例1對比例1實施例2錢伊J 3實施例4
乙醇產率(％)51.650.552.551.952.9
殘糖率(％)1.42.21.31.41.35
本發明的方法不但消耗水的量少，能夠在短時間內完成粉碎，消耗的能量較少，設備的利用率較高，粉碎效率較高，同時采用本發明的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后得到的粉碎產物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻。
從上表1中的數據可以看出，采用本發明提供的薯類原料制備乙醇的方法得到的乙醇的淀粉乙醇的產率明顯高于由參比方法的淀粉乙醇產率，且與現有技術比較，本發明的制備乙醇的方法的殘糖率大大降低。
1權利要求
1、一種采用薯類原料制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原料粉碎，將粉碎后的產物與酶混合、酶解，得到酶解產物；發酵該酶解產物，其特征在于，所述粉碎的方法包括先將薯類原料進行一次粉碎，得到一次粉碎產物，將部分一次粉碎產物進行二次粉碎，得到二次粉碎產物，將剩余部分的一次粉碎產物與未粉碎的薯類原料混合然后進行一次粉碎。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中，剩余部分的一次粉碎產物為全部一次粉碎產物重量的5-20重量Q^;剩余部分的一次粉碎產物占剩余部分的一次粉碎產物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-20重量％。
3、 根據權利要求2所述的方法，其中，剩余部分的一次粉碎產物為全部一次粉碎產物重量的5-10重量％;剩余部分的一次粉碎產物占剩余部分的一次粉碎產物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-10重量％。
4、 根據權利要求1所述的方法，其中， 一次粉碎產物中，薯類原料的平均顆粒直徑為2.5-10毫米，二次粉碎產物中，薯類原料的平均顆粒直徑為1.6毫米至小于2.5毫米。
5、 根據權利要求1所述的方法，其中，所述薯類原料為鮮木薯與干木薯的混合物，所述干木薯與鮮木薯的重量比為1:1.5-2.5。
6、 根據權利要求1所述的方法，其中，所述酶解使用的酶包括淀粉酶，以每克粉碎后的產物的干重計，所述淀粉酶的用量為4-50酶活力單位；所述酶解的溫度為50-90°C，所述酶解的時間為20-240分鐘，所述酶解的pH值為3-7。
7、 根據權利要求6所述的方法，其中，所述淀粉酶為a-淀粉酶、糖化酶、轉移葡萄糖苷酶和磷酸酯酶中的一種或幾種。
8、 根據權利要求1所述的方法，其中，以每克酶解產物計，所述發酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形成單位，所述發酵的溫度為30-36°C ，發酵的時間為50-75小時。
全文摘要
薯類原料制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原料粉碎，將粉碎后的產物與酶混合、酶解，得到酶解產物；發酵該酶解產物，其中，所述粉碎的方法包括先將薯類原料進行一次粉碎，得到一次粉碎產物，將部分一次粉碎產物進行二次粉碎，得到二次粉碎產物，將剩余部分的一次粉碎產物與未粉碎的薯類原料混合然后進行一次粉碎。本發明的方法不但消耗的水量少，消耗的能量較少，設備的利用率高，粉碎效率高，同時采用本發明的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后得到的粉碎產物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻。
文檔編號C12P7/06GK101487025SQ20081005621
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月15日 優先權日2008年1月15日
發明者劉志民, 張永新, 杜金寶, 旭 王, 虎 羅, 高純林 申請人:中糧集團有限公司