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1、、生物发醉法酿造酒精1.1生物发酪法的地位由于化学合成法酒精有含有较多杂质等缺陷，其应用受到限制，因此我国酒精生产以发酵法为主，尤其是随着石油储量的锐减，发酵法酒精工业将日趋重要。我国酒精年产量为300万吨，仅次于巴西、美国，列为世界第 3位。其中发酵法酒精占绝对优势，80%左右的酒精用淀粉质原料生产、约有 10%的酒精用废糖蜜生产、 以亚硫酸盐纸浆废液等纤维原料生产的酒精约占 2%左右，合成酒精占酒精总产量的3.5%&右。1.2生产原料淀粉质原料是生产酒精的主要原料。用于发酵法生产酒精的原料主要有：薯类甘 薯、马铃薯、木薯、山药等；粮谷类高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕 麦、黍等；糖质
2、原料甘蔗、甜菜、糖蜜等；野生植物橡子仁，土扶苓、蕨根、 石蒜等；农产品加工副产品米糠饼、萩皮、高粱糠、淀粉渣等；纤维质原料秸秆、甘蔗渣等；亚硫酸造纸废液等。我国大多数工厂是采用红薯和玉米为原料生产酒精。玉米化学成分:水分蛋白质脂肪淀粉粗纤维灰分78-103.1-560-651.31.7红薯化学成分:水分蛋白质脂肪淀粉粗纤维灰分149-150.5-315-301.10.9辅助物料包括：酵母培养和糖化剂制备所需营养盐，调 PH所用酸类、洗涤剂、消 毒剂、脱水剂等。酒母，就是将酵母菌扩大培养，获得足够数量酵母菌的酵母培养液， 以供酒精发酵之用。酒精生产用水，按水的用处不同，大体分为以下三种：1酿造用
3、水：或称工艺用水，凡制曲时拌料，微生物培养，制曲原料的浸泡、 糊化、稀释、设备及工具的清洗等因其与原料、半成品、成品的直接接触，故统称为 工艺用水。通常要求具有弱酸性，PH为4.0-5.Q2冷却用水：蒸煮醪和糖化醪的冷却，发酵温度的控制，需大量的冷却用水。 因其不与物料直接接触，故只需温度较低；硬度适中。为节约用水，冷却水应尽可能 予以回收利用。3锅炉用水：通常要求无固型悬浮物，总硬度和碱度应尽可能低，PH在25时高于7,含油量及溶解物等越少越好。1.4 淀粉性质1.4.1 淀粉颗粒的形状淀粉颗粒呈白色，不溶于冷水和有机溶剂，颗粒部呈复杂的结晶组织。不同的淀 粉颗粒具有不同的形状和大小。同一淀
4、粉的颗粒大小也不均匀。淀粉颗粒具有抵抗外 力作用较强的外膜，具化学组成与层淀粉一样，但由于水分较少，密度较大，故强度 较大。1.4.2 淀粉分子的构造淀粉分子是由许多葡萄糖基团聚合而成的。根据淀粉分子链构造的不同，淀粉可 分成直链和支链淀粉两类。直链淀粉溶解于 70-80C的温水中。支链淀粉具有分支，它 不溶解于温水中。1.4.3 淀粉的膨胀和溶解淀粉在水中加热，即发生膨胀。这时淀粉颗粒好似是一个渗透系统，其中支链淀 粉起着半透膜的作用，而渗透压的大小及膨胀程度那么随温度的增高而增高。从40c开场，膨胀的速度就明显加快。当温度升高到一定数值60-80C时，淀粉颗粒的体积膨胀至原来体积的50-1
5、00倍时，淀粉分子之间的联系削弱，引起淀粉颗粒的局部解 体，形成了均一的粘稠液体。这种无限膨化的现象为淀粉的糊化。与此相应的温度叫 做糊化温度。糊化现象发生后，如果温度继续上升，并到达130c左右时，因为支链淀粉也已几乎全部溶解，网状组织彻底破坏，淀粉溶解变成粘度较低的流动性醪液，这 种现象称为淀粉的溶解。1.5 工艺流程酒精生产工艺示意图如下：淀粉质原料在正式进入设备之前，必须进展预处理，以保证生产的正常进展提高 生产的效益。预处理包括除杂和粉碎两个工序。原料除杂：淀粉质原料在收获和枯燥的过程中往往会掺杂进泥土，沙石，纤维质 杂物，甚至金属块等杂物。这些杂质如果不在投入生产前予以除去，那么将
6、严重影响 生产的正常运转。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损伤，泥沙等杂质的存在 也会影响正常的发酵过程。常用的除杂方法有筛选、风送除杂和电磁除铁三种。原料的粉碎：淀粉是以淀粉颗粒的形式存在于原料的细胞之中，为了使淀粉能最 终转化成酒精，首先要创造条件，使淀粉有可能从细胞中游离出来。 为此,原料要粉碎， 把块状或粒状的原料磨碎成粉末状态。以破坏植物细胞组织，便于淀粉的游离。原料 经粉碎后，受热面积可增加，利于淀粉原料的吸水膨化，糊化乃至溶解，为随后的淀 粉酶系统作用，并为淀粉转化成可发酵性糖创造条件，从而提高热处理效率。干式粉碎：干法粉碎多采用粗碎和细碎两级粉碎工艺。1.5.1 ：原料过磅
7、称重后，进入输送带，电磁除铁后进展粗碎。粗碎后的物料 以薯干为例应能通过6-10mm的筛孔，然后在送去进展细粉碎 。2细碎：经过粗碎的原料进入细碎机，细碎后的原料颗粒一般应通过 1.2-1.5mm 的筛孔。也有采用1.8-2.0mm筛孔的适合玉米粉。湿式粉碎：粉碎时将搅拌用水与原料一起加到粉碎机种进展粉碎。1.5.2 原料水热处理1目的：含在原料细胞中的淀粉颗粒，由于植物细胞壁的保护作用，不易受到 淀粉酶系统的作用。另外，不溶解状态的淀粉被常规糖化酶糖化的速度非产的缓慢， 水解程度也不高。所以，淀粉原料在进展糖化之前一定要经过水-热处理原料的蒸煮， 使淀粉从细胞中游离出来，并转化为溶解状态，以
8、便淀粉酶系统进展糖化作用。2用淀粉质原料生产酒精的工厂，多数采用连续蒸煮工艺，只有少局部小型酒精厂和白酒厂，还采用间歇蒸煮工艺3连续蒸煮工艺应满足的要求原料的粉碎；粉浆的预煮醪的蒸煮；蒸煮醪的汽液别离；淀粉质原料的连续蒸煮，是一项重大技术革新。根据蒸煮设备的类型，可分为罐式连续蒸煮、柱式连续蒸煮和管道式连续蒸煮 3种方法。1.5.3 物料的糖化1糖化剂的定义：用淀粉质原料生产酒精时，在进展酒精发酵前，一定要事先 将淀粉全部或局部转化成葡萄糖等可发酵性糖，这一淀粉转化为糖的过程称为“糖 化，而促使淀粉转化成糖的生物催化剂称为“糖化剂。2糖化的目的：淀粉质原料蒸煮以后得到的蒸煮醪，或者无蒸煮工艺的
9、醪液， 在发酵前均要参加一定数量的糖化剂，使淀粉在淀粉酶系统的作用下水解成酵母能发 酵的糖类。淀粉转变为糖的这一过程，称为糖化。糖化后的醪液称为糖化醪。主要目 的还是将淀粉酶解成发酵性糖。3糖化过程的控制糖化温度：在蒸煮醪时，不宜采用糖化酶的最适作用温度，因为酶稳定的最适 温度比其他作用的最适温度低。所以在最适作用温度下进展糖化，虽然糖化速度提高 了，但是酶的失活率也比拟高，不利于在发酵过程中进展的淀粉后糖化作用。糖化时间：糖化30min就够了，醪中所含的糖已经够酵母最初繁殖和发酵的需 要。而且糖化时间再延长，不仅糖含量增加较慢，而且糖化酶失活量增加，这会造成 发酵过程中边发酵边糖化作用的削弱
10、，综合效果反而恶化。另外，糖化时间过长会降 低糖化设备的利用率。糖化剂的用量：过多的糖化剂的使用会增加本钱。糖化设备的清洗和灭菌：但凡因故停顿送糖化醪达15min以上者，一定要用水或蒸汽将管道中的糖化醪放空冲洗干净。喷淋冷却器等设备的构造要能排污和没有死 角。1.5.4 酒精的发酵1发酵机理：发酵原是一种自发性的天然过程，微生物在适宜的基质上生长， 分泌出各种酶将食物中的蛋白质和碳水化合物分解，并将之吸收及转化，最终形成风 味物质。而微生物的品种、基质的种类及预处理方法，以及发酵过程中环境条件的调 控等，都是影响产品风味的重要因素。代产生的酒精可与水以任意比例混合，然后穿过细胞进入发酵液。发酵
11、过程中产 生的二氧化碳逐渐溶于发酵醪中，到达饱和时，便吸附于细胞外表，超过吸附能力时， 那么二氧化碳变为气泡上升，又由于二氧化碳之间的相互碰撞，形成更大的气泡上升。 二氧化碳的上升带动了醪液中酵母细胞的上下浮动，从而使酵母细胞更充分地与醪液 中的糖分接触，进而使发酵作用进展得更充分和更彻底。酒精酵母不含有阿尔法淀粉酶和贝塔淀粉酶，所以不能直接利用淀粉进展发酵。 因此，在利用淀粉原料生产酒精时，必须先进展糖化。酵母菌体与酒精发酵关系密切 的酶主要有两类：一类水解酶，它能将大分子物质分解为小分子物质，如蔗糖酶、麦 芽糖酶及甘糖酶；另一类是酒化酶，是参与酒精发酵的各种酶及辅酶的总称酵母细 胞参与活动
12、将糖转化为酒精，如氧化复原酶、烯醇化酶等胞酶。2酵母的要求应具有较高的发酵能力，即能快速并完全地将糖分转化为酒精。繁殖速度快，即具有高的比生长速度。具有高的耐酒精能力，即对本身代产物的稳定性高，因而可以进展浓醪发酵。抵抗杂菌能力强，即对杂菌代产物的稳定性高，耐有机酸能力强。对培养基的适应性强，耐高温，耐盐，耐干物质浓度的性能强。3酵母的生长条件温度和PH酵母生存和繁殖的温度围很宽，但是，其正常的生活和繁殖温度是 27-30 Co在 很高或很低的温度下，酵母的生命活动削弱或停顿。酵母发育的最高温度是38。C,最 低温度为-5 C,在50 C时酵母死亡；PH应控制在4.2 4.7为宜，PH值太低，
13、不但 会抑制杂菌的繁殖，同时也会抑制酵母的繁殖和代，还会使糖化酶钝化，影响发酵结酵母对营养物质的要求由于酵母的化学组成与培养基，培养条件和酵母本身所处的生理状态有关，所以, 可以根据酵母的化学组成来讨论其对营养物质的需求。营养来源酵母的营养区分为部营养和外部营养两类。在外部营养时，营养物质是从培养基 进入细胞，而部营养时，酵母利用自己的贮存物质：肝糖，海藻糖，脂类，含氮化合 物。其他因素糖化醪的浓度，无机酸和有机酸的影响，钙，铁，镁，离子的作用。1.5.5 发酵液的蒸储、冷凝、提纯蒸储原理：蒸储是利用液体混合物中各组分挥发性能的不同，将各组分别离的方 法。它就是当前全世界酒精工业从发酵醪中回收
14、酒精所采用的唯一方法。所以，把之前发酵好的物料泵送入塔里进展蒸储，利用酒精的易发挥发，沸点低 等物理性质，把酒精从发酵液里别离出来。冷凝：酒精蒸汽从蒸储塔里出来经过冷凝塔冷凝成酒精液体，输送到提储塔里进 展提纯，最后到成品罐。1.5.6 存在问题及平安事故处理1、二氧化碳中带有酒精，未及时处理问题发酵当中会产生大量的二氧化碳和酒精，二氧化碳会随着量的增加会跑出去，这 个时候会夹带少局部酒精在里面，来不及处理就浪费了。处理方法，应将跑出去的二 氧化碳经酒精回收后到气体收集利用。2、发酵醪PH与温度控制的问题适当降低发酵醪中PH的合理控制，是阻止发酵杂菌污染的主要措施。连续发酵要 求无菌条件非常严
15、格，PH应控制在4.2 4.7为宜。但PH值太低，不但会抑制杂菌的 繁殖，同时也会抑制酵母的繁殖和代，还会使糖化酶钝化，影响发酵结果。发酵法中，酵母繁殖温度为27c 30C,发酵温度为33C -35C,如果温度高于40 C,酒精发酵 很难进展。产酸细菌繁殖最适温度为 37C - 50C,因此高温发酵易被细菌污染。3、发酵醪浓度问题发酵要求在一定浓度的糖化醪中进展，醪液浓度的上下直接影响到生产业绩。糖 化醪浓度稀，虽然有利于酵母的生长代，能提高出酒率，但是浓醪发酵却能提高设备 利用率，节省水、电，降低生产本钱，增加产量。因此，生产上建议尽量采用浓醪发 酵。4、杂菌的危害发酵过程中会产生一些杂菌，杂菌产生的有机酸对酵母的生命活动有影响，酸度 的增加会对淀粉酶有抑制性。所以，要提高车间的清洁卫生和及时进展消毒灭菌工作。5、蒸汽泄漏事故在锅炉加热时，蒸汽是在逐渐增多的。如果泄漏的话应及时关闭进风口和进气口; 输出口开大，让其尽量排出。由于蒸汽高温，所以要注意准备放热服等工具。6、酒精的储存平安酒精由于沸点燃点都较低，易燃易爆。所以储存的时候一定要阴暗地区，防止
