玉米生产乙醇新方法

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本刊2006年第6期发表了介绍《世界谷物》2006年10月份有关生物燃料报道的文章后,《世界谷物》2007年1月份又在其新闻季报栏目内发表了介绍粮食乙醇最新进展的几篇文章。但其中最值得注意的是阿尔文·唐利(ArrinDonley)介绍生产乙醇新方法的文章,特予改编供我国同行参考。

1缘由

伴随着玉米基乙醇生产力的不断扩大,美国在2007年予期达到60亿加仑,燃料替换物的生产者正在探索更加新的更加有效的加工方法,以满足对这种产品的不断增长的需求。

为此目的,美国伊里诺斯大学的研究人员正在研究将左右乙醇生产的两种加工方法,湿法碾磨(wetmilling)和干法粉碎(drygrind),改变(modify)和合并(combine)成为一种叫做“生物精炼”(biorefin.ery)的制作法。乙醇生产者能减少加工成本,并回收更多值钱的副产品。

2两种传统方法

2.1湿法碾磨

美国约40%的乙醇用湿法碾磨生产。将玉米浸泡在具有二氧化硫的水中24h至36h,使籽粒能分离(separate)成为四个组成部分:胚、蛋白质、纤维质和淀粉。

分离反应出现后,淀粉就发酵成乙醇,而剩下的三种组分则作为诸如玉米面筋粉和玉米面筋饲料等副产品出售。这些都是被看作比较值钱的副产品。

2.2干法粉碎

干法粉碎总共约占美国乙醇生产的70%。加工随着玉米被精细碾磨并被烧煮开始,淀粉被发酵并转化为乙醇,而玉米的三个不能发酵的部分(蛋白质、纤维质和脂肪)则被运送经过这个过程,并作为一种称做带可溶物的干酒糟(distillersdriedgrainswithsolubles)DDGS的饲料产品,在结束时回收。

采用传统的干法粉碎过程时,产生DDGS的数量随同乙醇生产量的增加而按比例增长。一蒲式耳玉米生产约2.65加仑乙醇和15磅到17磅DDGS,后者主要用于饲喂奶牛和肉牛。然而,由于其高的纤维质含量。DDGS只能限量饲喂非反刍动物如肉猪和家禽。因而担心会生产出比市场需求更多的DDGS。

3一项新方法

3.1简介

为了处理上面提到的这种利害关系,美国伊里诺斯大学的研究人员与来自美国农业部农业研究服务部东部地区研究中心的同行们一道,已发现一项新的玉米碾磨方法叫做酶促干法粉碎(enzymaticdrygrind)。能增大每批生产的乙醇数量和这个方法产生的副产品的价值。该方法包括将玉米短时期浸泡于水,加以粗略粉碎并用酵母培养,将玉米籽粒分解。从而使我们能够在方法的前端、在发酵过程之前将胚和纤维质抽出。

3.2优点

酶促干法粉碎方法减少DDGS体积65%到70%并改善其营养特性,减少纤维质数量,提高其蛋白质含量达到与大豆粉类似的水平。

在实验室试验时,研究人员注意到,同传统的干法粉碎比较时,这种改变过的干粉碎法产生较高的发酵率,其乙醇浓度高出8%到27%。研究人员还发现:依靠改变,DDGS的蛋白质含量从28%提高到58%,而酸性洗涤剂纤维含量与传统的干粉碎法比较,则从11%降为2%。

由于开始时的水合作用(hydrationprocess)用掉工厂总资本高达21%,湿法碾磨比干法粉碎几乎贵三倍。该项费用部分地通过价格较高的副产品的生产,以及湿法碾磨的大规摸生产潜力回收,设备每天平均处理玉米在200,000蒲式耳和300,000蒲式耳之间。

干法粉碎成本较低,每加仑成本约比湿法碾磨过程低24美分,但连续运行平均每天生产50,000蒲式耳左右,而且只生产一种价格较低的副产品DDGS。

4新方法的运行

新的生物精炼法在干粉碎法的前端增加同湿碾磨法十分相似的工艺,还吸收了湿碾磨工艺最近的进展,即酶促碾磨。几项同这些工艺相关的专利已经发布,并在美国农业部由伊利诺斯大学共同拥有。

代替把玉米在带二氧化硫的水中浸泡24h到36h,研究人员已开发了一个处置方法,用酵母而不是用亚硫酸盐去分离(fraetionate)玉米。酶促工艺仅仅用6h,还排除了使用亚硫酸盐引起的健康或环境的担心。

在这个缩短了的分离阶段之后,果皮纤维(籽粒的外表皮)和胚能够在发酵之前除去。这一点同干粉碎法显著不同,干法立意要将玉米籽粒尽可能多地发酵。

从生物精炼法回收的胚用于油浸出有十分良好的品质。这个阶段的果皮回收,让生产者能从发酵桶里收集更多的发酵性物料,从而能每批生产出更多的乙醇并增加成本节约。

胚和果皮的回收还减少并精炼从改变了的干粉碎法末端回收到的DDGS。

美国DDGs的市场是饱和的,通过抽出胚和果皮纤维减少DDGs容积45%。现在得到的DDGs是能用来饲喂家禽和猪的潜在高蛋白质饲料,因而还使DDGs的市场多样化。

粮油食品科技第15卷2007年第3期

“安科”牌ss一型数字化色选机荣获国家科学技术进步奖二等奖

2007年2月27日,合肥美亚光电技术有限责任公司生产的“安科”牌ss一型数字化色选机在人民大会堂国家科技奖励大会上被授予了2006年度国家科学技术进步奖二等奖,该奖项是目前色选机产品所获的最高奖项,是色选机行业的一个里程碑。

色选机是一种集光、机、电、气于一体的高科技产品,主要用于大米、花生、瓜子、芝麻等粮食的黄变、霉变、杂质等异色粒的分选,是保证食品安全的重要设备。

也就是在十多年前,色选机的生产技术还完全由国外厂商掌握,产品完全依靠进口,价格昂贵,产量为2T/H的小产量色选机价格都要十几万美元,售后服务和技术支持也无法及时到位,造成国内大量粮食加工企业买不起色选机,即使少数大型国有企业进口了该产品,使用效率也很低,大部分色选机都处于闲置状态,严重影响了中国粮食加工企业的发展。在这严峻形势下,合肥美亚光电技术有限责任公司毅然进军色选机领域,着手研发色选机,在异常艰苦的条件下,美亚人就凭着一股“铁杵磨成针”的干劲,从无到有,成功研发出国内第一代自主知识产权的色选机,改变了国外产品一统天下的局面。

进入21世纪,美亚人又凭借前瞻的创新思维和雄厚的科技实力,从有到精,研发成功了“安科”牌sS一型数字化色选机,填补了国内该领域的多项空白,获得了众多荣誉。

2005年相继通过国家“十五”科技攻关计划“数字化色选机制”、国家863计划“大产量数字化色选机”两个项目的验收被认定为“国家重点新产品”、“安徽名牌产品”,并在2006获得国家科学技术进步奖二等奖。

ss一型数字化色选机自研发成功后,已经推广应用到国29个省市自治区数千家粮食加工企业,并出口到东南亚东欧、非洲、南美等地区,深受用户欢迎。由于性价比高、作简单、性能稳定可靠,该产品经常出现供不应求的局面,多家省级以上媒体誉为“中国粮机行业的骄傲”。目前,本品在国内市场占有率已达60%以上,并迫使国外同类产降价50%一70%,实现了以合理的价格使国内粮食加工企用上性能最好的色选机的目的。“安科”牌色选机已经威中国食品加工企业品牌的保证和身份的象征,给广大用户来了明显的经济效益,成为现代化食品加工企业的关键备。

国家科学技术进步奖二等奖的获得,不仅仅是美亚人骄傲,更是中国民族产品的骄傲。它标志着中国色选机行有了自己的顶尖产品,彻底改写了中国人不能生产高档色机的历史,扭转了中国色选机行业技术水平低,效益差的状,它必将极大地推动中国粮食加工企业的发展,铸就更的辉煌!

粮油食品科技第15卷2007年第3期

张诚彬(国家粮食局科学研究院,北京100037)



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