液化工艺对全玉米原料生产乙醇的影响.docx

    液化工艺对全玉米原料生产乙醇的影响    门瑞丽 曲爱民 刘亚峰 程波摘要：不同液化温度和时间对玉米原料生产乙醇的发酵质量和粮耗关键词：液化温度；时间；玉米原料；燃料乙醇我们在试验室中进行了不同液化条件下发酵质量对比的试验，用以确定较为合适的液化温度和液化时间，为大生产中的工艺调整提供参考1 材料与方法1.1 材料与试剂玉米原料采用河南天冠燃料乙醇公司生产线上粉碎后的玉米粉；液化酶为江苏省奥谷生物科技有限公司的液化酶；糖化酶为内蒙古神舟生物有限公司的糖化酶；蛋白酶为江苏博立生物有限公司的复合酶；酵母菌种为安琪酵母有限公司的超酒干酵母；主要试剂有斐林试剂A、斐林试剂B、NaOH等；主要仪器有三角瓶、糖度计、酒度计、温度计、量筒、摇床、恒温箱、水浴锅、烧瓶、电炉等1.2 试验方法1.2.1 原料拌浆拌浆干物质浓度为30%，pH值为5.7～5.8；1.2.2 液化1.2.2.1液化温度对比组：混合均匀的粉浆以15单位/g干料添加液化酶后，分别放置在三组温度85℃、90℃、95℃水浴锅中水浴液化2小时，液化温度以物料中心温度为准；1.2.2.2 液化时间对比组：混合均匀的粉浆以15单位/g干料添加液化酶后，放入85℃水浴锅中分别液化2小时和4个小时后，分为两份，其中一份进行1小时 102℃灭菌处理，液化温度以物料中心温度为准；1.2.3 糖化将以上液化醪降温至60℃，加入糖化酶，添加量為160单位/g干料，摇匀，再冷却至35℃备用；1.2.4 分装、接种将糖化醪分装至三角瓶中，每瓶400克，加入干料重0.2‰的复合酶、总醪重0.25‰的尿素、0.5克干酵母，每组一个平行样。

1.2.5 发酵将以上分装、接种后的试样置于160rpm摇床上32℃温度下培养16小时后，发酵温度控制在33℃发酵至结束1.2.6分析方法按常规方法测定各样品发酵终了的外观浓度、酸度、残还原糖、残总糖及酒度1.2.7 共进行三批试验2 结果与分析2.1 不同液化温度下的发酵质量对比从以上试验结果来看，三种液化温度下发酵终了外观糖、残还原糖、残总糖结果差别不显着，但发酵终了各指标的变化存在一定的规律：随着液化温度的升高，发酵终了酸度逐渐下降，而发酵终了残总糖在90℃后出现升高的趋势，同时发酵终了酒度在液化温度超过90℃后出现了下降的趋势，可能与超过液化酶最适作用温度后液化酶失活速度加快有关2.2 不同液化时间下的发酵质量对比从表2中的试验结果来看，在不同液化时间条件下发酵终了外观浓度、酸度、残还原糖、残总糖指标差别均不显着，但在85℃液化后再进行102℃、1小时灭菌后，发酵终了酒度升高超过0.1%，说明在102℃灭菌后玉米淀粉颗粒糊化效果更好3 结论3.1 液化温度高于90℃以后，由于已超出液化酶最适作用温度范围，会导致液化酶失活速度的加快，最终会导致产酒率降低；而85℃的液化温度对粉浆的灭菌效果较差，容易造成发酵终了酸度的升高；从综合情况看，90℃左右的液化温度不仅有更好的灭菌效果也不会造成酶的过快失活，比较适合在生产中采用。

3.2 液化时间由2小时增加到4小时对发酵质量的提高很小，但是占用设备较多、整个液化流程较长，更易产生杂菌污染；而在正常液化后增加1小时102℃灭菌时间，既可以将玉米淀粉颗粒煮透，又可以取得更好的杀菌效果，对提高发酵质量和出酒率也有较明显的作用，可在生产中试用3.3 综合以上两点，生产中液化温度宜控制在90℃左右，液化时间控制在2小时以上，102℃灭菌1小时左右较为合适根据以上的试验数据和结论，我们在生产中制定了相应的工艺控制指标，并结合生产工艺进行了部分的设备改造，摒除液化工艺中存在的设备缺陷，优化了工艺配置，对液化工艺的控制水平起到了很好的促进作用1 解决液化时间不足的问题在实现日产800吨燃料乙醇的情况下，以原有的液化工艺计算液化时间仅有90分钟左右，显然不能满足全玉米原料下的生产工艺需要，液化时间过短，为解决这一问题乙醇厂将现有两个糖化锅改造成后液化罐，与原有的一个后液化罐串联使用，将液化时间延长了30分钟以上，可将总液化时间控制在2小时以上2 液化温度的控制要求液化温度决定了液化酶的液化能力，在与液化酶生产企业沟通中得知，液化酶虽为耐高温液化酶，但是最适温度范围在85-90℃之间，温度低于最适范围液化酶不能更好的作用，温度高于最适范围液化酶的失活速度则会加快，再考虑到生产过程中醪液的灭菌需要，我们最终将液化的温度控制在最适温度的上限88-90℃。

3 液化酶的配制方式的改变液化酶的配制一直以来采用了两次稀释的方式，虽然能满足生产的基本需要，但是也暴露出了一定的问题：液化酶一次混配罐为碳钢材质，内壁做了内防腐，但由于长时间的杀菌等因素，防腐涂料脱落较多，罐内壁腐蚀严重，在储存过程中有大量的铁锈脱落到液化酶内，使液化酶的活力单位下降，并且凹凸不平的内壁也增加了染菌的机会将两次稀释改为了一次稀释，减少对液化酶活力的影响4 液化酶的添加方式的改变生产过程中液化酶的添加越早越均匀越好由于公司制粉厂、谷朊粉厂、乙醇厂相对独立，液化酶在乙醇厂添加到一级预液化罐，易出现混合不均匀现象，有时会造成了夹生料的情况，经过分析，将液化酶的添加位置改在了一级预热塔的下料管道上，保证在进入一级预热罐时已进行了初步的混合，保证液化酶尽量混合均匀5 液化酶配制后活力单位的重新确认由于液化酶配制以体积作为稀释倍数，而液化酶原酶是按吨为单位，液化酶的密度为1.2吨/m3左右，每吨液化酶体积为0.83 m3，但以前在配制过程中，均是按每吨液化酶1 m3进行计算，没有考虑液化酶密度的因素，这样配制的稀释酶的活力偏低，经过换算后，按照16单位/克原料添加的液化酶的实际添加单位仅有13.3单位/克原料，低于液化酶添加的下限，在考虑到液化酶密度的因素后，液化酶的添加量实际增加到了16单位/克原料。

通过以上几项工作的进行，液化质量得到了进一步的提高，为提高发酵质量、降低粮耗起到了良好的促进作用，但是随着生产条件的变化，影响液化质量的因素也在不断变化，这就要求我们在生产中随时发现问题、解决问题，不断优化生产工艺作者单位：河南天冠燃料乙醇有限公司）  -全文完-。