摘要：水稻是一种丰富且廉价的可再生资源。作为中国主要农作物副产物之一，水稻可作为优质的生物质原料生产纤维素酒精并用作燃料乙醇，缓解化石燃料紧缺的问题。
关键词：全水稻；食用酒精；同步糖化发酵
1材料与方法
1.1材料与试剂
陈化水稻：来自中央储备粮惠州直属库；玉米：来自国家临储库；液化酶（15万U/g）：山东隆科特酶制剂有限公司；糖化酶（26万U/g）：杰能科（中国）生物工程有限公司；尿素：陕西渭河重化工有限责任公司；酸性蛋白酶（10万U/g）：山东隆大生物工程有限公司；安菌泰：柳州龙泰科技有限公司；超级酿酒高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。葡萄糖：天津市致远化学试剂有限公司；盐酸：西陇科学股份有限公司；硫酸：成都市科龙化工试剂厂；氢氧化钠、次甲基蓝指示剂、酚酞指示剂：天津市光复科技发展有限公司；斐林试剂：天津市恒兴化学试剂制造有限公司。所有试剂均为分析纯。
1.2仪器与设备
年产20万t燃料乙醇生产线：广西中粮生物质能源有限公司；AL204分析天平、S40pH计：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；HH-8数显恒温水浴锅：金坛市杰瑞尔电器有限公司；DL-1万用电炉：北京市永光明医疗仪器有限公司；CX21-310数码生物显微镜：日本奥林巴斯公司。
1.3方法
1.3.1水稻发酵生产食用酒精的工艺流程及操作要点
操作要点：粉碎拌浆：水稻原料用筛网孔径为1.8mm的粉碎机进行粉碎，水稻粉和一次工艺水按1∶2.0（g∶mL）的料水比拌浆，控制粉浆干物质含量28%～30%。液化：调节粉浆pH为5.60左右，添加液化酶（0.10kg/t水稻粉），在粉浆罐预热至82～84℃，然后进行喷射液化（95～97℃），再经过液化闪蒸后进入液化罐（87～89℃，2h），取样做碘试，醪液呈棕红色即液化结束，液化结束经换热器降温至28～32℃，得到水稻液化醪。同步糖化发酵：液化醪调节pH至4.40～4.60，添加糖化酶（1.10kg/t水稻粉）、尿素（1.30kg/t水稻粉）、酸性蛋白酶[10-13]（0.05kg/t水稻粉）和安菌泰杀菌剂（5mg/kg），最后按20%接种量添加酒母醪（水稻液化醪用一次工艺水稀释至16～20°Bx，pH调节值3.8～4.0，添加糖化酶（1.10kg/t水稻粉）、尿素（1.30kg/t水稻粉）、安菌泰杀菌剂（5mg/kg）和2‰超级酿酒高活性干酵母，在29℃条件下培养至酵母数≥2亿/mL）后进入发酵罐，发酵0～8h控制温度28.0～30.0℃，8h后温度控制32.5～33.5℃，发酵至60h结束，得到水稻发酵成熟醪。精馏：成熟醪经预热后（55～62℃）进入粗塔蒸馏（塔底温度75～85℃，塔顶温度60～70℃），然后进入精馏塔（塔底温度112～124℃，塔顶温度86～95℃），再经过脱甲醇、杂醇油萃取后即可得到成品食用酒精。精馏提取酒精产品后，得到水稻废醪液，经板框压滤机分离（进料时间1.0～1.5h，压榨时间20～30min），得到清液和湿糟，清液经蒸发浓缩塔得到浓缩物，湿糟经滚筒干燥后再与清液浓缩物混合进入管束干燥机干燥，即可得到水稻干全酒精糟（distillersdriedgrainswithsoluble，DDGS）成品。
1.3.2分析检测
淀粉含量测定：按照GB/T5009.9—2016《食品中淀粉的测定》中的方法；水分、粗脂肪、粗纤维、蛋白质含量测定：按照GB/T18868—2002《饲料中水分、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨酸快速测定》中的方法；残糖含量测定：按照斐林试剂法；外观糖度、酒精度、挥发酸、酸度等指标测定按照酒精厂常规分析测定方法。
2我国陈化水稻原料乙醇的其他工艺方案
酒精发酵目前主要使用谷物原料（如玉米、小麦等）、薯类原料（如木薯等）、糖质原料（如甘蔗、糖蜜等）以及纤维素原料，其中淀粉质原料主要为玉米、水稻和木薯等[26-32]。目前中国燃料乙醇工厂基本以玉米或者木薯作为原料进行生产，对于水稻燃料乙醇工艺的混配方案多是和玉米、木薯等混合。除上文提到的两种广泛应用的水稻燃料乙醇工艺之外，目前还有很多陈化水稻生产燃料乙醇的工艺方法正在各工厂实验与摸索。
2.1水稻去壳后单独发酵
在研究中采用水稻脱壳后，取糙米进行发酵试验研究。将大米粉碎后，开展全大米发酵工艺研究。将大米粉与水配制的粉浆，调节pH至5.6左右，添加淀粉酶，在85～90℃条件下液化，制得液化醪。冷却后，调节pH至4.5左右，添加糖化酶、尿素、干酵母、抗生素，发酵制得成熟醪。水稻去壳后单独发酵的优势是发酵效果好，缺点是预处理成本高，酒精废醪分离效果不好。
2.2水稻去壳后与木薯混合发酵
在研究中采用水稻脱壳后，取糙米与木薯粉按一定的比例混合配制成粉浆，调节pH至5.6，添加淀粉酶，制得液化醪。将液化醪迅速冷却，将pH值调至4.4，分别添加安菌泰、糖化酶、尿素、干酵母，发酵制得成熟醪，研究表明，大米与木薯混合发酵不影响发酵效果，添加比例越高，其发酵残总糖越低、发酵酒份越高，最合适的发酵添加比例为25%，但是大米添加量的增加可能会影响到过滤速度以及废水的处理。可以通过前处理工艺絮凝一部分的有机物，降低废水的总悬浮固体（totalsuspendedsolid，TSS）、总氮，缓解后续水处理环节的处理压力。木薯与大米混合发酵的优势，一是可以提高发酵的总糖，二是大米与木薯混合发酵后的酒糟副产物中蛋白质含量可达20%以上，将大大提高副产品的价值达到，降低生产成本，提高生产效益的目的。
2.3水稻全粉碎生料发酵
随着酶制剂工业的发展，生料发酵技术由于降低能耗而逐渐吸引人们的注意。曾采用直接利用水稻为原料，生料发酵制乙醇。生料发酵生产乙醇，水稻脱壳粉碎后不需要经过蒸煮直接加入糖化酶糖化为生淀粉，节省30%～40%的能耗，降低了乙醇生产中的蒸汽成本。将经粉碎通过1.5mm筛孔的水稻粉按一定比例加水，同时加入干酵母及糖化酶，混合均匀，32℃进行发酵。稻壳经过长时间的微生物和酶的作用，纤维素部分的分解提高乙醇的产率，最后形成酒糟含有大量的蛋白质，可成为优质的饲料实现水稻的综合利用。
结束语
随着近年来我国对于陈化水稻燃料乙醇的应用，其工艺技术正趋于成熟化，其乙醇产品与其他原料燃料乙醇几无差异，但作为副产物的干酒糟饲料与传统玉米燃料乙醇干酒糟相比有较大差别。从功能角度上来说玉米干酒糟饲料重点应用于家畜类动物喂养；水稻干酒糟饲料重点应用于家禽类动物喂养。结合我国水稻储量巨大的独有国情，陈化水稻生产燃料乙醇将是去库存的重要手段，因此还需要相关产业不断的发现问题解决问题，提高技术水平。因此，使用全水稻进行发酵生产食用酒精是有效可行的，还可提高企业经济效益，同时可以缓解酒精原料短缺以及国库陈化水稻积压的问题。
参考文献：
[1]孙海龙.脂肪酶处理清香型白酒丢糟生成香气物质的研究[D].河北科技大学，2013.
[2]刘永家，韩影.浅谈食用酒精生产工艺中挥发性杂质的控制方法[J].农产品加工（学刊），2013（05）：
论文作者:吕春江
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
标签：水稻论文; 乙醇论文; 木薯论文; 糖化酶论文; 酒精论文; 燃料论文; 陈化论文; 《防护工程》2019年8期论文;