木薯燃料酒精浓醪发酵工艺研究

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近年来,浓醪发酵是发酵酒精领域的一个研究热点,浓醪发酵具有提高设备利用率和劳动生产率、降低管理费用、降低能耗和减轻酒糟处理负荷等优点,因此具有广阔的应用前景。本文针对广西丰富的木薯资源优势,以木薯为原料,对酒精浓醪发酵进行了研究,主要有四个方面研究内容和研究成果。为了降低浓醪发酵中醪液的粘度,提高液化效果,对木薯酒精浓醪发酵中的液化工艺进行试验。采用酶法进行液化,通过分析液化酶的性质,考察加入不同液化酶量和不同料水比的木薯粉浆的糊化曲线,应用单因素试验和正交试验得到优化液化工艺条件为:木薯粉过40目,即0.42mm粒径,料水比为1:2.3,加入液化酶量为10u/g木薯粉,配料水温为60℃,预热温度和时间分别为60℃、30min,液化温度和时间分别为105℃、2h。在此液化工艺条件下,醪液遇碘显酱红色,木薯淀粉液化完全,液化过程中醪液粘度大幅下降,不到未加液化酶的10%。在优化的液化工艺条件下制备木薯液化醪,采用加入糖化酶法进行糖化,通过分析不同温度与pH下的糖化酶活力以及酶活力的稳定性,考察了糖化酶量、糖化温度、糖化pH、糖化时间等各种单因素试验对糖化效果的影响,并应用正交试验来确定较优的糖化工艺条件,试验结果确定较优的糖化工艺条件为60℃降温糖化工艺,即在液化醪降温到60℃时,调pH 4.5,加糖化酶量为150u/g木薯粉,迅速降温到33℃,加入糖化酶到接种前的总糖化时间为30min。利用优化的液化糖化工艺制备糖化醪,对木薯酒精浓醪发酵工艺条件进行了研究。通过单因素试验考察了发酵温度、发酵pH、发酵时间、不同氮源等对酒精发酵的影响,应用正交试验法优化了发酵条件与发酵培养基中营养盐的组成。试验结果表明优化后的发酵条件为:发酵温度为33℃,发酵初始pH4.5,接种量为10%,发酵时间为48h,摇床转速为80r/min。优化后发酵培养基中营养盐的组成为:MgSO4·7H2O(0.45g/L),尿素(0.25g/100g木薯粉),KH2PO4(1.5g/L),CaCl2(0.2g/L)。在优化条件下发酵酒精,500mL三角瓶发酵成熟醪酒精浓度高达15.7%(v/v),淀粉利用率达到92.8%。经过三次平行发酵其酒精度平均可达到15.63%(v/v),淀粉利用率在92%以上。以500mL三角瓶发酵最优化条件为基础,进行了5L、100L酒精浓醪发酵放大试验,试验结果表明在33℃下发酵48 h,5L发酵罐发酵酒精度可达15.3%(v/v),残总糖在0.3%以下,淀粉利用率可达92.02%;100L发酵罐发酵酒精含量达15.1%(v/v),残总糖在0.5%以下,淀粉利用率达到91.06%。
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