專利名稱：一種利用甘薯淀粉同步糖化發酵生產燃料乙醇的方法
技術領域：
本發明屬于發酵技術領域，具體涉及一種利用甘薯淀粉同步糖化發酵生產燃料乙醇的方法。
背景技術：
乙醇是一種高效、清潔的可再生能源，在汽油中添加10%_15%乙醇所形成的乙醇汽油已在我國東北、北京、上海等地試用。燃料乙醇在我國主要利用糧食作物玉米、小麥進行生產，原料緊缺，并且容易引起糧食價格上漲，因此利用非糧食的淀粉生物質或非淀粉的纖維素生物質如甘薯、木薯、甜高粱、甘蔗作為原料，進行大規模生產生物質燃料乙醇的意 義重大。其中甘薯是一種非糧食作物，在我國各地均有種植，其淀粉含量在30%左右，甘薯來源廣泛，種植成本低，價格不會大幅度提高，因此作為生產燃料乙醇的原料有較大優勢。但用甘薯淀粉濃醪發酵乙醇存在固形物濃度增大、流動性差的缺點，且容易發生沉淀，因此不利于大罐連續發酵；而甜高粱汁的含糖量較低，直接發酵生產所得乙醇濃度較低，且蒸餾時耗能大，因此也不適合直接用于乙醇發酵。目前國內有關混合原料發酵的研究較少。易弋等對木薯粉與糖蜜混合發酵生產檸檬酸進行了研究；申乃坤等對木薯粉甘蔗汁混合原料同步糖化發酵乙醇工藝進行了研究；目前對甘薯淀粉和甜高粱汁混合原料同步糖化發酵乙醇的研究還未見報道。

發明內容
本發明提供了一種利用甘薯淀粉同步糖化發酵生產燃料乙醇的方法，通過對菌株培養條件的研究，確定了菌株最適的發酵培養條件料液比為I :5，發酵初始pH值4. 5，發酵溫度30°C，接種量3%，對用甘薯淀粉同步糖化發酵生產燃料乙醇有利。I.采用同步糖化發酵方法，先將甘薯淀粉和甜高粱汁以一定的料液比進行混合，pH值調至5. 5左右；再加入10 U/g耐高溫淀粉酶，迅速加熱到85-90°C，液化60 min后降溫到37°C，冷卻后調節pH值至4. 5;再加入160 U/g糖化酶和硫酸銨I g/L進行接種發酵。2.步驟I所述的種子培養基配方葡萄糖20 g/L,酵母粉10 g/L,蛋白胨20 g/L,瓊脂 20 8/1，？!1值6.0。3.步驟I所述的最佳料液比為I :5。4.步驟I所述的最佳發酵初始pH值4. 5。5.步驟I所述的最佳發酵溫度30°C。6.步驟I所述的最佳接種量3%。本發明選用甘薯淀粉為原料，采用甜高粱汁代替水作為拌料液發酵來制備乙醇，探討了料液比、初始PH值、接種量及發酵溫度等因素對發酵過程的影響，為下一步發酵工藝的改進和放大試驗提供參考。


圖I不同料液比對乙醇發酵的影響。圖2不同pH值對乙醇發酵的影響。圖3不同溫度對乙醇發酵的影響。圖4不同接種量對乙醇發酵的影響。
具體實施例方式下面的實施例對本發明作詳細說明，但對本發明沒有限制。本發明所用的菌株為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) CICC 1027,保藏于中國工業微生物菌種保藏管理中心。 實施例I
本實施案例說明不同料液比對發酵的影響，為探討不同料液比對乙醇產量的影響，選擇不同料液比進行乙醇發酵，結果如圖I所示。從圖I可以看出，甜高粱汁和清水作為拌料液，乙醇產量和發酵醪的糖濃度存在著明顯差別，在料液比I :3時，甜高粱汁和甘薯淀粉混合后發酵醪的黏度和還原糖濃度都很高，從而使發酵醪的殘糖濃度較高，發酵效率低；而當甘薯淀粉與甜高粱汁的混合比例大于I : 5時，初始發酵醪的黏度和還原糖濃度下降，發酵效率明顯提高，表明乙醇產量提高的同時發酵醪的殘糖濃度降低。總的看來，甘薯淀粉與甜高粱汁的料液混合比例為I : 5時，發酵乙醇產量較高，此時發酵醪液的乙醇濃度為10. 2%，發酵效率為76. 4% ;此外，在發酵過程中還發現，加液量越大發酵液沉淀越嚴重，從而影響發酵效率；從濃醪液發酵節省能源和提高設備的利用率的角度考慮，選用料液比I : 5。實施例2
本實施案例說明不同PH值對乙醇發酵的影響，為探討不同pH值對乙醇產量的影響，選擇不同PH值進行乙醇發酵，結果如圖2所示。結果見圖2，發酵醪液的pH值會影響營養物質進入細胞的速度，也影響酵母胞內酶活性。為了明確甘薯淀粉和甜高粱汁混合原料發酵的最適初始PH值，將甘薯淀粉與甜高粱汁按料液比I : 5調成勻漿，液化降溫至37°C后，用硫酸分別調節pH值至3. 5、4. 5，以自然條件PH值(5. 6)作對照，添加糖化酶，接種后振蕩培養，測定發酵醪的還原糖含量及乙醇濃度。從圖2可以看出，在pH值為4. 5時，發酵乙醇產量最高，故選用在pH值4. 5為發酵pH值。實施例3
本實施案例說明不同溫度對乙醇產量的影響，為探討不同溫度對乙醇產量的影響，使用不同溫度進行乙醇發酵，結果如圖3所示。從圖3中可以得出，一般酵母菌的正常生活和繁殖溫度為28 34°C，溫度對乙醇發酵的影響主要表現在發酵前期影響菌體的生長。將甘薯淀粉與甜高粱汁按I : 5的料液比調成勻漿，液化降溫至37°C后，用硫酸調節pH值至4. 5，再添加糖化酶，接種后振蕩培養，發酵溫度分別為25、30、35°C，測定發酵醪的還原糖及乙醇濃度。從圖3可以看出，在培養溫度為25°C時，發酵液中還原糖含量較少，但是發酵效率很低；當溫度為35°C時，不僅發酵效率低，同時發酵醪的還原糖濃度較高；而當溫度為30°C時，乙醇產量最高。
實施例4
本實施案例說明不同接種量對乙醇產量的影響，為探討不同接種量對乙醇產量的影響，使用不同接種量進行乙醇發酵，結果如圖4所示。接種量分別為1%、3%、5%、7%、10%,發酵溫度為30°C。由于酵母接種量少，發酵醪初始的酵母濃度低，因此菌體都處于生長繁殖期，發酵能力低，導致發酵時間延長，且由于酵母較長時間不能在醪液中占絕對優勢，容易引起雜菌污染；當酵母接種量大時，則使前發酵期短，總發酵時間減短；當酵母初始濃度太大時，隨接種而移入的代謝廢物過多，且由于采用的是同步糖化發酵，菌數增殖過快可能會造成糖化速度跟不上需求，酵母因缺乏營養而過早退化，造成產酒能力下降。適宜的接種量既能保證合理縮短發酵周期，又能得到較高的 發酵產酒精水平，因此以3%的酵母接種量為宜。
權利要求
1.一種利用甘薯淀粉同步糖化發酵生產燃料乙醇的方法，其特征在于采用同步糖化發酵方法，先將甘薯淀粉和甜高粱汁以一定的料液比進行混合，PH值調至5. 5左右；再加入10 U/g耐高溫淀粉酶，迅速加熱到85-90°C，液化60 min后降溫到37°C，冷卻后調節pH值至4. 5 ;再加入160 U/g糖化酶和硫酸銨I g/L進行接種發酵。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，種子培養基配方葡萄糖20g/L，酵母粉10 g/L，蛋白胨 20 g/L，瓊脂 20 8/1，？!1值6.0。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，料液比為I:5。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵初始pH值4.5。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵溫度30°C。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，接種量3%。
全文摘要
本發明提供了一種利用甘薯淀粉同步糖化發酵生產燃料乙醇的方法，通過對菌株培養條件的研究，確定了菌株最適的發酵培養條件料液比為15，發酵初始pH值4.5，發酵溫度30℃，接種量3%，對用甘薯淀粉同步糖化發酵生產燃料乙醇有利。
文檔編號C12R1/865GK102807999SQ20121031191
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者石大勇 申請人:太倉同濟化工原料廠