2009 No.7.128 Serial No.208China BrewingExperience Exchanges玉米生料發(fā)酵生產燃料乙醇工藝研究盧曉霆',張?zhí)?,閆俊,賈鵬'(1.長春工業(yè)大學化學與生命科學學院,吉林長春130012;2.吉林省石油化工設計研究院，吉林長舂130021;3. 吉林省輕工業(yè)設計研究院,吉林長眷130021)摘要:對玉米生料發(fā)酵生產 燃料酒精工藝進行了研究。通過正交試驗得到生料發(fā)酵工藝最佳條件:酵母0.3%,糖化酶200 Ug,纖維素酶0.15%,料水比12.5,攪拌為140 r/min,發(fā)酵溫度29C.在此條件下，進行10L發(fā)酵罐試驗,發(fā)酵時間120 h左右,最終淀粉利用率為93%左右。考慮到綜合技術與經濟效益,最終的最佳條件確定為:酵母0.2%,糖化酶250 U/g,纖維素酶0.1%,料水比1:2.5,攪拌為140 r/min,發(fā)酵溫度29C,發(fā)酵時間為85 h~95 h.關鍵詞:玉米;生料發(fā)酵:燃料酒精:工藝中圖分類號: TQ92文獻標識碼: B文章編號:0254 -5071(2009)07-0128 -04Fuel alcohol production technology with the fermentation of uncooked corn flourlu Xiating, ZHANG Tair3, YAN Jur, JIA Peng'(1. The College of Chemistry and Life Sciences, Changchun Industral University, Changchun 130012, China;2. Jjin Province Petrocbemical Industry Design and Rescarch Institute, Changchun 130012, China;3. Jilin Province Light Industy Design and Research Instiute, Changchun 130012, China)Abstract: Fuel alcobol production technology witbh the fermentation of uncooked corm flour was studied in this paper. The results were as fllowing:through the orthogonal experiment, the optimum conditions of uncooked corm fermentation were 0.3% yeast, 200 U/g sacchanifying enzyme, 0.15%cellulase, the ratio of material t切o water 1 : 2.5, the stiming speed 140 r/min, and the fermentation temperature 29C. Under tbese conditios, the fer-mentation was processed in a 10 L fermenter, and through the fermeatation period of 120 h, the final utilization ratio of starch is 93% or so. Takingthe comprebensive techological and economic beneft into consideration, the optimum conditions are designed as 0.2% yeast, 250 U/g saccbarifyingenzyme, 0.1% ellulase, the ratio of material to water 1 : 2.5, the stiring spee 140/min, the fermeatation temperature 29C, and the fermentationperiod85 h~95 h.Key words: corn; fermeotation of uncooked com; fuel alcobhol; technology“能源危機”使人們開始認識到廉價的原油是會用完1.1.1材料的，利用可再生資源(如糧食或植物纖維)發(fā)酵生產燃料酒脫脂玉米粉(黃):市售(水分(15.8+0.5)%,淀粉含量精,作為生物能源來代替或部分代替汽油是可行的。酒精(71+1)%);安琪釀酒高活性干酵母:湖北宜昌產;a -淀是一種具有較高辛烷值的含氧化合物,向汽油中添加粉酶(液化酶2000U/g):湖南省津市市新型發(fā)酵有限責任5%~ 10%無水酒精,其辛烷值可提高2-~3",發(fā)動機不需任公司生產:糖化酶(0000U/g):無錫市酶制劑廠生產:纖維何改動,不會減少發(fā)動機動力,而且還有助于汽油的充分素酶(0000U/g)、果膠酶(0000U/g)、 酸性蛋白酶燃燒,降低汽車尾氣中-氧化碳、碳氫化合物及硫的排放,(0000U/g):肇東國科北方酶制劑有限公司生產。有利于環(huán)境保護。1.1.2 設備傳統(tǒng)的酒精生產工藝的能耗很高,尤其是其高壓蒸煮10L全自動發(fā)酵罐:上海保興生物設 備有限公司生工段的能耗、氣耗占整個生產工序能量投入的30%- 40%產;氣浴恒溫搖床THZ -82B:江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠;左右網,并且由此而產生的生產冷卻用水量猛增也使酒精電熱恒溫千燥箱,湖北省黃石市醫(yī)療器械廠生產;恒溫水的生產成本增加。淀粉質原料生料發(fā)酵生產酒精取消了蒸浴鍋;電子天平(精確至0.0001g) ;分析天平;托盤天平(精煮工段和冷卻糖化工段,從而大幅度降低蒸汽和水的消耗確至0.1g);托盤天平(最大量程8kg)●及減少設備的使用,進一步簡化工藝, 使勞動強度大幅下1.2方法降,降低生產成本周。本試驗采用脫脂玉米粉為原料,進行1.2.1生料發(fā)酵生產燃料酒精工藝流程生料發(fā)酵生產燃料酒精的工藝研究。脫胚玉米粉→調漿-加入酶制劑及酵母-生料發(fā)酵一蒸餾一脫1材料與方法1.1材料與設備中國煤化工收稿日期: 2009-05-03TYHCNMHG基金項目:吉林省教育廳十- -五'科研規(guī)劃項目(吉教科合字(2007)第105號)作者簡介;盧曉霆(1963-),男,吉林長春人，副教授,主要從事食品、生物工程產品的開發(fā)研究、設計與教學工作。2009年第7期中國釀造經驗交流總第208期.129-1.2.2操作要點由圖1可以看出，隨粉漿濃度增大,淀粉利用率增加:搖瓶試驗:稱取100g玉米粉置于500mL三角瓶中，隨著糖化酶 用量增加,淀粉利用率增加,這和RASMUS D加入一定量的酵母、糖化酶和蒸餾水等,將三角瓶置于恒等0報道的結論相同。并且以瓶(3)料水比1:2.5,糖化酶用溫搖床.上進行發(fā)酵;每隔- -定時間測發(fā)酵液 pH值、可溶量250U/g時,淀粉利用率最高為91.8%。由此表明以生料性固形物、酒精度、酸度等指標，并計算淀粉利用率。發(fā)酵生產酒精是完全有可能的。發(fā)酵罐試驗:稱取2kg玉米粉置于10L發(fā)酵罐中,加2.1.2生料較高粉漿濃度發(fā)酵罐試驗入一定量的酵母、糖化酶和蒸餾水等,開動攪拌進行恒溫10L發(fā)酵罐中加入玉米粉2kg,酵母0.2%，糖化酶發(fā)酵;每隔一定時間測發(fā)酵液pH值、可溶性固形物、酒精250U/g, 料水比12.5, 140r/min攪拌,無蒸煮,在29C進行度、酸度等指標,并計算淀粉利用率。發(fā)酵罐試驗,結果見圖2。1.2.3分析方法+酒精度士淀粉利用辜玉米粉水分分析:常壓烘箱干燥法!.玉米粉淀粉含量1619分析:酸水解法網:玉米粉脂肪含量分析:索式提取法內:玉=9米粉蛋白質含量分析:凱氏定氮法{;發(fā)酵醪pH測定:pH-85試紙法;發(fā)酵醪可溶性固性物含量:手持糖量計法:發(fā)酵醪-80酒精度:密度計法網:發(fā)酵醪酸度:酸堿滴定法;發(fā)酵醪殘75量余還原糖:直接滴定法::淀粉利用率=實際淀粉出酒率/17理論淀粉出酒率，理論淀粉出酒率為每100kg淀粉理論上應產無水酒精56.78kg'。10 20 30 40 50 60 70 80 901001 101202結果與分析時間/h圍2較高粉漿濃度生料發(fā)酵曲線2.1不同粉漿濃度、不同糖化酶添加量生料發(fā)酵試驗Figure 2. Fermentation curves of uncooked com slumry of由于生料發(fā)酵完全省去了蒸煮和糖化冷卻工段,因此higher concentration將節(jié)約大量的蒸氣和冷卻水，從而降低生產成本。2.1.1粉漿濃度、糖化酶量對發(fā)酵的影響由圖2可以看出，前44h發(fā)酵速度快,44h后發(fā)酵速每500mL三角瓶中加入玉米粉100g,酵母0.2%,[(1)度緩慢，發(fā)酵84h的酒精度為13.5%vol,淀粉利用率為料水比1:2.5, 糖化酶150 U/g; (2)料水比12.5,糖化酶87.9%,殘余還原糖為0.4g/100mL(醪液) ,這時的淀粉利用200U/g; (3)料水比12.5,糖化酶250U/g; (4)料水比1:3,串和低溫蒸煮最佳條件下(60C同時液化、糖化60min)發(fā)糖化酶150U/g; (5)料水比13,糖化酶200U/g; (6)料水比酵所得的最終淀粉利用率(88.2%)幾乎相當。說明蒸煮過1:3, 糖化酶250 U/g; (7)料水比1:3.5,糖化酶150U/g; (8)程是完全可以省去的。料水比1:3.5,糖化酶200U/g; (9)料水比13.5,糖化酶2.2.添加纖維素酶、果膠酶、酸性蛋白酶生料發(fā)酵試驗250U/g; ] 140r/min攪拌,無蒸煮,在29C進行搖瓶試驗。發(fā)2.2.1 纖維素酶、果膠酶、酸性蛋白酶對發(fā)酵的影響酵84h后的結果見圖1..每500mL三角瓶中加入玉米粉100g,酵母0.2%,糖+酒精度←淀粉利用事化酶250U/g,[(1)料水比1:3,纖維素酶0.1%; (2)料水比6r1951:3,果膠酶0.05%; (3)料水比1:3,酸性蛋白酶0.05%; (4)4.料水比1:2.5, 纖維素酶0.1%; (5)料水比1:2.5, 果膠酶0里0.05%; (6)料水比1:2.5, 酸性蛋白酶0.05%; ]140r/min攪35 e拌,無蒸煮,在29C進行搖瓶試驗。發(fā)酵84h后的結果見80圖3.75由圖3可以看出,生料發(fā)酵隨粉漿濃度增加,淀粉利用率增加,并且在瓶(4)料水比12.5、纖維素酶0.1%時，70可使淀粉利用率高達95.4%。這說明生料較高粉漿濃度發(fā)酵時。添加纖維考酶可T伸淙粉利用率明顯增加。試驗序號2.22中國煤化工素酶發(fā)酵罐試驗圈1粉槳濃度、糖化酶量對發(fā)酵的影響YHC NMHG,酵母0.2%，糖化酶Flgure 1. Effect of com slury concentation and glucoamylase250U/g,纖維素酶0.1%, 料水比1:2.5, 140r/min攪拌,無dosage on fermentation2009 No.7.130 Serial No.208China BrewingExperience Exchanges+酒精度+淀粉利用率蒸煮,在29C發(fā)酵,結果見圖4.由圖4可以看出,前47h發(fā)酵速度快,47h-118h發(fā)酵速度緩慢.在發(fā)酵76h時,酒精度為14.4%vol,淀粉利用率互12為88.7%,殘余還原糖為0.32g/100mL(醪液)。在發(fā)酵93h90旺88實時，酒精度為15.0%vol, 淀粉利用率為92.4%,殘余還原糖為0.26g/100mL(醪液)。在發(fā)酵118h時,酒精度為15.2%vol,淀粉利用率為93.6%，殘余還原糖為0.20g/100mL(醪2+液)。93h后的發(fā)酵速度已經變得極為緩慢,可以認為發(fā)酵瓶(1)瓶(②)瓶(3)瓶(4)瓶(⑤)瓶(6)93h已經發(fā)酵完全。由該試驗進一步看出添加纖維素酶可試驗序號使淀粉利用率明顯增加。圈3纖維素酶、果膠酶、酸性蛋白酶對發(fā)酵的影響2.3正交試驗對生料發(fā)酵條件優(yōu)化Figure 3. Effect of cllulase, pectase and acid protease為了研究進-步提高淀粉利用率，降低酵母、糖化on fernentation酶、纖維素酶用量和增大粉漿濃度進行發(fā)酵的可能性,以十酒精度+淀粉利用率酵母添加量、糖化酶添加量、纖維素酶添加量、料水比為496因素,做L(39正交試驗,以淀粉利用率為指標，對生料發(fā)2[92酵條件進行優(yōu)化。90102.3.1正交試驗搖瓶試驗表1優(yōu)化生料發(fā)酵條件的正交試驗因素與水平Table 1. Factors and Levels table of the orthogonal test8280A酵母B糖化酶c纖維素酶D料水平添加量/%添加量/(U-L")添加量/%水比0102030405060708090100110120時間h.1s00.05:20.2000.112.5圖4添加纖維素酶生料發(fā)酵曲線0.3so0.15:3Figure 4. Fermentation curves of uncooked com slury with ellulose表2優(yōu)化生料發(fā)酵條件的正交試驗結果Table 2. Results of the orthogonal test試測定項目驗AD可溶性固形物/酒精度/ 酸度/淀粉利用南/號pH值%%vol).115013.59.16.70.29292.92001:254.08.0.26195.72501:7.0.25992.42.40.22891.7.010.07.3).19496.31:2.514.60.247).31S08.015.00.2826.13.00.21796.10.L.09.07.00.30094.6K281.0281.3284.1283.8283.1288.1282.0287.5K，287.4282.1285.4280.2中國煤化工93.794.7ka94.496.094.095.8MHCNMHG95.193.4R2.12.31.22009年第7期中國釀造經驗交流總第208期.131.每500mL三角瓶中加入玉米粉100g， 發(fā)酵溫度為+酒精度+淀粉利用率29C,攪拌為140r/min, 發(fā)酵時間96h。正交試驗因素水平16]921490見表1,正交試驗搖瓶試驗結果見表2。88由正交試驗結果的極差分析可知,各影響因素指標的36墨主次順序為D>B>A> C;從平均值上分析正交試驗的最82竇佳工藝條件為AB2C,D2,即酵母添加量0.3%,糖化酶添加-80歲量200U/g,纖維素酶添加量0.15%,料水比1:2.5.17/762.3.2正交試驗結果發(fā)酵罐驗證試驗10L發(fā)酵罐中加入玉米粉2kg，酵母0.3%，糖化酶10 20 30 40 50 60 70 80 9010010120時間/h200U/g,纖維素酶0.15%， 料水比1:2.5, 140r/min攪拌,無團6降低糖化酶用量生料發(fā)酵曲線蒸煮,在29C發(fā)酵，結果見圖5。Figure 6. Fermentation curves of uncooked com flour slumywith reduced glucoamylase dosage7952.4生料發(fā)酵工藝與傳統(tǒng)工藝的蒸氣、水消耗情況的比較14-12節(jié)省蒸氣和水是生料發(fā)酵工藝的-一個顯著優(yōu)點。為了85黑表現(xiàn)出這- -優(yōu)點，下面將對生料發(fā)酵工藝與傳統(tǒng)工藝的蒸8}80莫汽、水消耗情況作-比較m, 結果見表3.75第表3生料發(fā)酵工藝與傳統(tǒng)工藝的蒸氣、水消耗情況的比較470Table 3. Comparison on steam and water consumption of uncookedcom flour slurry fermentation technology and conventional10 20 30 40 50 60 70 80 901001 10120fermentation technology時間/生產1t酒精生料發(fā)醇工藝15 驗證試驗生料發(fā)酵曲線(96%vol)的消耗節(jié)省量Figure 5. Proof test of uncooked com flour stumy項目名稱生料發(fā)傳統(tǒng)節(jié)省 節(jié)省fermentation curves醇工藝工藝蒸氣/g_水kg_由圖5可以看出，前47h發(fā)酵速度快,47h后發(fā)酵速原料/kg26192729料水比1:2.513度緩慢。發(fā)酵至95h時酒精度為14.5%vol, 淀粉利用率為拌料水/kg65478188164192.0%,殘余還原糖為0.38g/100mL(醪液)。其最終淀粉利燕煮工段蒸汽用率93.0%比在酵母0.2%，糖化酶250U/g,纖維素酶消耗kg14360.1%，料水比1:2.5 的條件下進行發(fā)酵所得最終淀粉利用糖化冷卻工段冷卻水45124率93.6%稍低,在該條件下的發(fā)酵速度也比在酵母0.2%，糖化酶250U/g,纖維素酶0.1%,料水比1:2.5的條件下進酒母發(fā)酵工段冷卻水26245333337088消耗kg .行發(fā)酵的速度相對要慢，并且其酵母和纖維素酶用量也相蒸餾工段醪塔加熱1623223815對要多一些,雖然糖化酶用量相對稍少,但其綜合成本要蒸氣消耗Ag高一些，因此其經濟效益要差-一些。淀粉出酒率1%55.32.3.3降低糖化酶用量發(fā)酵罐試驗節(jié)省蒸氣、節(jié)省水量205153853降低糖化酶用量可進一步降低生產成本,故進行此試總計/kg驗。10L 發(fā)酵罐中加入玉米粉2kg,酵母0.2%，糖化酶通過生料發(fā)酵工藝與傳統(tǒng)工藝的蒸氣、水消耗情況的200U/g,纖維素酶0.1%，料水比1:2.5, 140r/min攪拌,無蒸比較可看出，生料發(fā)酵工藝每生產1t酒精(96%vol)可節(jié)煮,在29C發(fā)酵,結果見圖6。由圖6可以看出,將糖化酶用量由250U/g減少至省蒸氣2051kg,節(jié)省水53853kg.雖然這只是估算出的數(shù)200yg后,發(fā)酵至92h時酒精度為14.2%vol,淀粉利用率字,具體的節(jié)省蒸氣、節(jié)省水的量還需通過實際試驗和生為89.8%,殘余還原糖為0.397g/100mL(醪液)。其最終酒產比中國煤化工發(fā)酵工藝可明顯節(jié)約精度為14.3%vol, 淀粉利用率90.4%,不論是發(fā)酵速度還蒸氣3結論YHCNMHG是最終淀粉利用率都低于糖化酶為250U/g時。故糖化酶3.1淀粉利用率隨著糖化酶添加量增加而增加，隨著粉漿用量以250U/g為宜。2009 No.7.132. Serial No.208China BrewingExperience Exchanges高濃發(fā)酵后稀釋啤酒質量的改善武斌,黃盟盟3,薄文飛,周廣田”(1.濟南市質量技術監(jiān)督局，山東濟南25000; 2.山東輕工業(yè)學院食品與生物工程學院，山東濟南250353)摘要:近年來, 高濃發(fā)酵后稀釋工藝被越來越多的啤酒廠所采用，市場涌現(xiàn)出大量低濃度啤酒。高濃發(fā)酵后稀釋工藝與常規(guī)釀造相比,具有可在不增加糖化、發(fā)酵設備的基礎上大幅度提高啤酒產量的優(yōu)勢。但高濃發(fā)酵后稀釋工藝也存在明顯缺陷,如稀釋后的低濃度啤酒泡持性較差、口味較淡、風味不協(xié)調等。該文分析了上述缺陷的形成原因，并提出了后修飾等改善措施。關鍵詞:低度啤酒;高濃發(fā)酵:后稀釋;后修飾中圖分類號:TS262.5文獻標識碼: B .文章編號:0254- -5071(2009)07-0132-03Improvement on the quality of diluted beer after high gravity fermentationWU Bin', HUANG Mengmeng, BO Wenfeir, ZHOU Guangtian"(1. Jinan Bureau ofQuality and Technical Superision, Jinan 250002, China;2. College of Food and Biological Engineering, Shandong Instiute of Light Industry, Jinan 250353, China)Abstnact: Recently, in the wake of using high gravity fermentation technology in brewery, more and more beer brands of low concentration appear.Compared with conventional technology, breweries which use high gravity fermeotation tecbnology could increase the beer production considerablywithout saccharification and fermentation equipments addition. This technology also has some shortage, such as low foam stability, thin flavor, naggedaroma and so on. In the paper, the reason of shortage of diluted beer was discussed and modifcation also was presented.Key words: low concentration beer, high gravity fermeotation technic; dilution; modification1高濃稀釋啤酒的質量缺陷和20°P麥汁使用100 %大麥麥芽糖化，發(fā)酵和后熟階段1.1泡持性較差都在正常條件下進行,最后均稀釋到酒精度5%vol,測定高濃釀造一個明顯缺陷是啤酒泡持性較差。如129P啤 酒泡持性HRV,結果20°P啤酒的HRV值比12°P啤酒收稿日期: 2009-03-03作者簡介:武斌(1966-) ,男,山東濟南人,主要從事食品質量檢驗和分析技術的研究工作;周廣田●副教授,通訊作者。濃度增大而增加，在料水比1:2.5,糖化酶添加量250U/g3.4通過純生料發(fā)酵工藝與傳統(tǒng)工藝的蒸氣、水消耗情況時,淀粉利用率相對較高;并且在較高粉漿濃度生的比較,可看出純生料發(fā)酵工藝可以大大減少蒸氣和水的料發(fā)酵時,添加纖維素酶可明顯提高淀粉利用率。用量,這樣將大大降低酒精生產成本。3.2通過正交試驗對生料發(fā)酵工藝進行優(yōu)化得到的最佳條3.5玉米生料發(fā)酵工藝還需進行更大規(guī)模的試驗，以證明其件為:酵母0.3%,糖化酶200U/g,纖維素酶0.15 %,料水比工業(yè)應用的可能性。另外,發(fā)酵時間長，糖化酶用量大并且需12.5, 140r/min攪拌,發(fā)酵溫度29C.在此條件下，進行要添加其他輔助酶制劑,受雜菌污染的危險性較大,還有如10L發(fā)酵罐試驗，發(fā)酵時間120h 左右，最終淀粉利用率為何進行連續(xù)化生產等問題，需要進-步研究解決。93%左右。通過試驗可知發(fā)酵95h以后發(fā)酵速度已經變得參考文獻:極為緩慢,可以認為發(fā)酵95h已經發(fā)酵完全,所以發(fā)酵時[1]賈樹彪，李盛賢,吳國峰新編酒精工藝學[M]北京:化學工業(yè)出版社,間85h~95h已經足夠。.2004.3.3由正交試驗所得的最佳條件下的糖化酶消耗量雖然相[2]薛正蓮.玉米生粉酒精發(fā)酵的研究[].安徽機電學院學報, 196,112);對較小，但是纖維素酶和酵母消耗量相對較大,而且其發(fā)68-71.酵速度相對較慢(相對于酵母0.2%,糖化酶250 U/g,纖維[3]汪江波，薛海燕，鄒玉玲,等酶制劑的添加對早秈稻谷生料發(fā)酵生產素酶0.1%，料水比1:2.5, 140r/min攪拌,發(fā)酵溫度29C的酒精的影響[J.中國釀造, 2005(4);15-17.[4]王福榮.釀酒分析與檢測[M].北京:化學工業(yè)出版社, 2005.條件下)。所以根據(jù)各影響因素主次順序,綜合技術與經濟效益[5]章克I中國 煤花主輕工業(yè)出版社1995[6JRASICeizaion of very high gavity得出最終的最佳工藝條件為:酵母0.2%，糖化酶250U/g,etha IfYHC N M H Gr gucoayloe doege.pre-纖維素酶0.1 %，料水比1:2.5, 140/min攪拌,發(fā)酵溫度scaificion and yeast strain [] Applicd Microbiol Biot,2005,68(9);29C,發(fā)酵時間為85h-~95h.622- 629.