玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化

季文波 王德濤

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也有了很大的進(jìn)步。傳統(tǒng)的制備燃料酒精的方式已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要，其弊端也逐漸的顯示出來(lái)，為了適應(yīng)當(dāng)下時(shí)代對(duì)于酒精的需要，加大對(duì)于玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化的重視程度成為非常關(guān)鍵的問(wèn)題。對(duì)玉米淀粉制備燃料酒精的工藝進(jìn)行介紹，并探討各種實(shí)驗(yàn)因素對(duì)于玉米淀粉制備燃料酒精工藝的影響。

關(guān)鍵詞：玉米淀粉制備;燃料酒精;工藝優(yōu)化

引言

目前，對(duì)于玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化成為酒精制作中非常關(guān)鍵的問(wèn)題，為此相關(guān)的研究人員對(duì)于玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，希望能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析各種因素對(duì)于玉米淀粉制備燃料酒精的影響程度，從而得出最適合燃料酒精制備工藝的各種影響因素的設(shè)置情況。

1玉米淀粉制備燃料酒精的工藝概述

1.1玉米淀粉制備燃料酒精的工藝實(shí)驗(yàn)

在玉米淀粉制備燃料酒精的工藝實(shí)驗(yàn)中，需要特定的儀器和試劑來(lái)進(jìn)行，其中主要的設(shè)備包括攪拌器、恒溫器以及測(cè)量?jī)x等，主要的試劑包括淀粉酶、糖化酶、葡萄糖等，這些都是玉米淀粉制備燃料酒精的工藝實(shí)驗(yàn)中不可或缺的。玉米淀粉制備燃料酒精的工藝實(shí)驗(yàn)主要實(shí)驗(yàn)步驟包括糊化、液化、糖化、發(fā)酵、蒸餾以及脫水等，在該實(shí)驗(yàn)中，需要嚴(yán)格的按照這個(gè)步驟進(jìn)行，通過(guò)對(duì)每一步的嚴(yán)格控制，最終得到無(wú)水酒精，實(shí)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)的最終目的。

1.2玉米淀粉制備燃料酒精的工藝檢驗(yàn)方法

玉米淀粉制備燃料酒精的工藝檢驗(yàn)方法主要分以下幾個(gè)步驟進(jìn)行。首先是對(duì)原料進(jìn)行粉碎和篩選，選擇出混合均勻的幾組樣品進(jìn)行試驗(yàn)。然后，取出試樣糖化醪，對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾以及各種參數(shù)的測(cè)量并記錄。在此基礎(chǔ)上，取出等量的幾組發(fā)酵成熟醪進(jìn)行分析，主要包括測(cè)定酒精度（用圓底燒瓶蒸餾后進(jìn)行測(cè)量）、分析揮發(fā)酸（用錐形瓶和特定的試劑進(jìn)行分析）、分析總酸（即分析糖化醪中含有的幾種弱有機(jī)酸）、測(cè)量糖分（用量筒以及糖度計(jì)等進(jìn)行測(cè)量）等。

2制備措施

采用糖化酶用量為160u·g-1、料水比為1∶4、起始pH值為4.5、酵母用量為0.75%、發(fā)酵溫度為34℃，進(jìn)行玉米淀粉生料發(fā)酵酒精，發(fā)酵6d測(cè)得酒精的濃度為13.9%。（1）玉米淀粉生料發(fā)酵生產(chǎn)酒精中，最主要的影響因子是發(fā)酵時(shí)間，其次是發(fā)酵溫度，再次是料水比、糖化酶、起始pH，影響最小的是干酵母用量。（2）通過(guò)正交試驗(yàn)確定了玉米淀粉生料發(fā)酵生產(chǎn)酒精的最佳工藝條件為：糖化酶加入量為160u·g-1，起始pH值為4.5，料水比1∶4，干酵母加入量為0.75%，在溫度34°C條件下，發(fā)酵時(shí)間為6d。（3）玉米淀粉生料發(fā)酵酒精在最有條件下酒精濃度為13.9%。此工藝免蒸煮，節(jié)省了傳統(tǒng)發(fā)酵法生產(chǎn)酒精過(guò)程中的能源消耗，降低了生產(chǎn)成本。另外，玉米生料酒精蒸餾廢液中還含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、殘?zhí)呛偷矸?、大量酵母?xì)胞等，可將其作飼料、肥料等綜合利用。因此本工藝對(duì)酒精的工業(yè)化生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。pH對(duì)酵母的生長(zhǎng)有顯著影響，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的速度與pH值有關(guān)，同時(shí)pH對(duì)酶活性也有影響。采用pH為4.0、4.5、5.0、5.5和6.0進(jìn)行試驗(yàn)，pH4.5時(shí)酒精度最高，故選pH4.5為宜。采用加糖化酶量100u·g-1、130u·g-1、160u·g-1、190u·g-1和220u·g-1進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)加糖化酶量為160u·g-1～190u·g-1時(shí)，酒精度相同，為了降低成本，故選用加入160u·g-1的糖化酶。采用加入酵母量為0.5%、0.75%、1.0%、1.25%和1.5%進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)加酵母量為0.75%～1.0%酒精度相差不大，為了降低成本，故選用加入酵母量為0.75%。發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒精濃度的影響最為顯著，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)酵液中酒精濃度也會(huì)增加。采用3d、4d、5d、6d和7d發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)酵時(shí)間為6d時(shí)，酒精度最高。7d時(shí)酒精濃度下降。這是由于發(fā)酵后期，發(fā)酵醪中的糖分減少，酵母開始利用發(fā)酵產(chǎn)物（酒精）為碳源來(lái)維持自身的生長(zhǎng)和繁殖，使酒精度降低，故選擇發(fā)酵時(shí)間為6d。k1、k2、k3、k4、k5反映了因子各水平對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，因而最大的k值對(duì)應(yīng)于最好的水平。本研究中玉米淀粉生料發(fā)酵酒精的條件是糖化酶用量為160u·g-1、料水比為1∶4、起始pH值為4.5、酵母用量為0.75%、發(fā)酵溫度為34℃、發(fā)酵時(shí)間為6d。

3各種實(shí)驗(yàn)因素對(duì)于玉米淀粉制備燃料酒精工藝的影響

3.1耐高溫酒精活性干酵母添加量對(duì)發(fā)酵的影響

在玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，能夠通過(guò)各種針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)對(duì)不同的試驗(yàn)因素進(jìn)行測(cè)量和分析，其中通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺卸ǖ闹饕绊懼痪褪悄透邷鼐凭钚愿山湍柑砑恿繉?duì)發(fā)酵的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，隨著酵母量的不斷增加，酒精濃度先上升后降低，其中當(dāng)酵母量達(dá)到千分之一時(shí)，酒精濃度最高，所以在進(jìn)行玉米淀粉制備燃料酒精工藝中，要盡量使得酵母量的選擇在千分之一左右，從而使得實(shí)驗(yàn)達(dá)到最好的發(fā)酵效果，達(dá)到優(yōu)化的目的。

3.2糖化酶添加量對(duì)玉米淀粉酒精發(fā)酵的影響

在玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫降牧硪粋€(gè)結(jié)論就是糖化酶添加量對(duì)玉米淀粉酒精的發(fā)酵具有一定的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，隨著糖化酶用量的增加，出酒率不斷上升，當(dāng)糖化酶用量達(dá)到一定程度后，出酒率便相對(duì)穩(wěn)定。但是由于糖化酶的成本較高，如果用量過(guò)多會(huì)造成一定的利益損失，若果用量較少，則達(dá)不到較好的效果。所以說(shuō)，在米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，要對(duì)糖化酶的用量進(jìn)行合理的選擇，使得實(shí)驗(yàn)在成本較低的情況下達(dá)到較好的優(yōu)化效果。

3.3發(fā)酵時(shí)間對(duì)耐高溫酒精活性干酵母酒精發(fā)酵的影響

在玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫降牧硪粋€(gè)結(jié)論就是發(fā)酵時(shí)間對(duì)耐高溫酒精活性干酵母酒精發(fā)酵具有一定的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，酒精濃度先上升后降低，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間在60h左右時(shí)酒精濃度最高。所以說(shuō)，在玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)盡量保持發(fā)酵時(shí)間在60h左右，從而達(dá)到最好的優(yōu)化效果。

3.4發(fā)酵溫度對(duì)耐高溫酒精活性干酵母酒精發(fā)酵的影響

除了以上三點(diǎn)外，在玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)還能夠得到一個(gè)結(jié)論就是發(fā)酵溫度對(duì)耐高溫酒精活性干酵母酒精發(fā)酵具有一定的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，酒精濃度先上升后下降，當(dāng)發(fā)酵溫度在40℃左右時(shí)酒精濃度達(dá)到最高。所以說(shuō)，在玉米淀粉制備燃料酒精的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)盡量保持發(fā)酵的溫度在40℃左右，從而使得燃料酒精的制作能夠達(dá)到最好的效果，從而實(shí)現(xiàn)酒精制作工藝優(yōu)化的目的。

4.結(jié)語(yǔ)

燃料酒精的使用量越來(lái)越高，人們對(duì)于玉米淀粉制備燃料酒精工藝的重視程度也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的玉米淀粉制備燃料酒精的工藝已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要，所以對(duì)玉米淀粉制備燃料酒精的工藝進(jìn)行優(yōu)化勢(shì)在必行。玉米淀粉制備燃料酒精工藝的優(yōu)化在未來(lái)的酒精制造中必將發(fā)揮更大的作用。

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（作者單位：中糧生化能源（肇東）有限公司）