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芭蕉芋、玉米生产酒精及酒糟乳酸化饲料发酵工艺的研究

吴天祥  
【摘要】:结合我国正在启动的燃料酒精发展计划,本课题立足于贵州省的省情及芭蕉芋资源状况,研究了芭蕉芋生产燃料酒精及酒糟乳酸发酵饲料的生产工艺,同时研究了玉米酒糟发酵饲料的工艺及饲料质量评价。 本文分析的芭蕉芋原料淀粉含量为58.85%,采用Brabender粘度仪对芭蕉芋淀粉的糊粘特性的研究表明,芭蕉芋淀粉的初始糊化温度(68℃)比玉米淀粉(75℃)的低;当淀粉浓度从6%增加至8%时则相应的糊粘度从61BU上升至167BU;当淀粉乳从95℃降至50℃时,其糊粘度呈现上升的趋势。采用DSC仪分析的芭蕉芋淀粉和原料的糊化温度分别为63-66-70℃、68-71-75℃。测定的芭蕉芋淀粉溶胀势为990,与马铃薯淀粉(1023)接近,比玉米淀粉(21)大得多,说明芭蕉芋淀粉具有较强的吸水溶胀能力。 以芭蕉芋为原料进行的酒精发酵实验,芭蕉芋蒸煮工艺条件为,芭蕉芋干片粉碎度20-30目,料水比1:3.0,ɑ-淀粉酶用量5u/g,蒸煮温度90℃,蒸煮时间45min。采用边糖化边发酵工艺,在糖化酶用量150u/g,发酵醪初始pH值4.2,ADY0.2%(w/w),碳酸氢铵4.5g/L,30℃条件下发酵60h,醪液中酒精体积分数达9.1%,淀粉利用率为86.87%。 芭蕉芋酒糟中的粗蛋白含量为19.18%,17种氨基酸总量达10.11%,粗纤维18.34。参照牛羊饲料标准,说明芭蕉芋酒糟适用于牛养饲料的生产。实验观察了嗜酸乳杆菌L.730的生长特性,其适宜的生长条件为:WSC3.0%,pH6.0,温度30-37℃。接种量6%的L.acidophilus菌种子培养时间为13h。基于对芭蕉芋酒糟的综合处理,研究了芭蕉芋酒糟牛羊乳酸发酵饲料的生产工艺流程, 酒糟→加玉米芯或稻草粉→混合均匀→接种乳酸菌→厌气乳酸发酵→乳酸发酵饲料→厌气保存 确定的饲料发酵工艺条件为,接种量6%的L.acidophilus菌种子接入芭蕉芋酒糟饲料中,于30℃厌气条件下发酵10d。发酵后的芭蕉芋酒糟饲料中乳酸菌活菌数达3.3×107cfu/g,乳酸质量分数为3.23%,pH值4.0左右。发酵前后饲料中粗蛋白、氨基酸含量以及氨态氮/总氮的比值之间无显著变化,说明芭蕉芋酒糟饲料的乳酸发酵过程未造成蛋白质的损失,使饲料中的营养物质得到有效的保存。 对芭蕉芋生产燃料酒精联产乳酸发酵饲料整体经济分析结果表明,生产1万t燃料酒精的产品经营成本达2504.3万元,当确定的销售价格为3000元/t的条件下,单一酒精的销售利润为60.7万元。结合15万t酒糟发酵饲料的收益后总体经济效益达到1038.5万元。 基于结合贵州的原料资源、白酒企业现状、畜牧业的发展以及贵州省扶贫攻坚计划。本文提出了构建利用贵州中小白酒厂以芭蕉芋为原料生产燃料酒精及牛羊乳酸发酵饲料体系的设想,该设想将满足贵州省年产18万t芭蕉芋燃料酒精的生产,同时可解决2.7万人就业。芭蕉芋酒糟发酵饲料的生产可为贵州省畜牧业提供2.7Mt的酒糟发酵饲料;可供7-8万头肉牛的饲养;每年新增的养殖利润将达1.4亿元以上。 WP=11 采用示差扫描量热仪(DSC)测定了玉米原料的糊化温度为60-64-70℃,从理论上证明了85-90℃的低温蒸煮工艺的正确性。惰性载体的研究表明, 1.0%的惰性载体(稻壳粉或稻草粉)的添加对玉米浓醪发酵有一定促进作用。 玉米酒糟乳酸发酵饲料工艺条件为,嗜酸乳杆菌接种5%,于30℃厌气条件下进行乳酸发酵。结果表明,发酵15d后饲料的pH值达到4.0,乳酸菌数达到4.2×107cfu/g混合料,乳酸质量分数为1.93%。由于乳酸化作用使乳酸发酵饲料可以在不干燥、厌气情况下长时间贮存。 以30万t玉米酒糟处理为例进行的投资分析显示,30万t玉米酒糟用于生产3万tDDGS的利润为109.4万元;而用于生产60万t玉米酒糟乳酸发酵饲料的利润为13451万元,说明利用玉米酒糟生产乳酸发酵饲料的经济效益好于DDGS,特别是节约了大量的能耗费用和运行费用。 采用GC-MS对玉米酒糟乳酸发酵饲料中不饱和脂肪酸分析表明,玉米酒糟饲料中含有丰富的棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸等功能性脂肪酸及其异构体,这些组分的存在是发酵饲料具有较高营养价值的物质基础。 采用GC-MS对乳酸发酵饲料分析结果表明,经过乳酸发酵使得饲料中挥发性风味成分的数量从发酵前的17种增加至47种,而且其风味特征表现明显,提高了家禽对饲料的适口性。


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