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1、酒精车间发酵工段培训材料一、原料的要求及对生产的影响凡是含有可发酵性糖或可转变成可发酵性糖的原料都可作为酒精生产的原料。从经济角度考虑，应选用自然资源丰富的原料或淀粉含量高的原料。1、淀粉质原料的主要成分：碳水化合物、蛋白质、脂肪、灰分、果胶质（易产生甲醇）、单宁、P（构成核酸重要物质）、Mg（可调细胞活性）、K（对细胞增加起作用）。(一)碳水化合物碳水化合物是由碳、氢、氧三种元素所组成的有机物，分子中的氢和氧原子数之比为21，很象碳与水的化合物，常称为碳水化合物。其分子式可用通式Cm(H2O)n来表示(m和n可以相同，也可以不同)。例如，葡萄糖与果糖的分子式均为C6H12O6、蔗糖和麦芽糖的
2、分子式为C12H22O11等等。由于有机化学的发展，发现一些不属于碳水化合物的分子同样具有Cm(H2O)n的元素组成，因此，碳水化合物这一名称已经不够确切。为此，1927年，国际化学名词重审委员会建议用“糖质”一词来代替“碳水化合物”，但习惯上仍叫“碳水化合物”。日常生活中的食品、农产品等物质中都含有一定量的糖、淀粉、纤维素等物质，我们把这些物质统称为碳水化合物。酒精生产中所指的碳水化合物，主要是淀粉、蔗糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖、纤维素等。但由于现阶段使用的发酵菌种分解纤维素的能力极差，所以原料中的纤维素对酒精生产没有好处，应尽量减少。碳水化合物可概括为：注：当分子式(C6H10O5)n表示纤
3、维素时，式中的n值远大于淀粉的n值(二)可发酵性糖在酒精生产中，能被酵母利用、同化的糖类称为可发酵性糖，可发酵性糖能满足酵母对碳源营养的要求，为酵母生命活动提供所需能量，因其全部能被酵母所利用，除了酵母自身生长、繁殖消耗外(1-2)，其余全部能生成酒精、二氧化碳及其它发酵产物。可发酵性糖主要包括有：蔗糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等。生产中通常用的是蔗糖、葡萄糖，其次是麦芽糖和果糖。1.5 单糖、双糖、多糖在生产中的作用怎样?从酒精生产工艺理论上讲，必须对单糖、双糖、多糖的性质有所了解，单糖中主要包括葡萄糖和果糖。葡萄糖、果糖(C6H12O6)是酵母发酵生产酒精的碳素营养和能量的来源，它含量
4、的多少，决定着酒精产量的高低。纯的葡萄糖、果糖是一种白色或黄白色晶体，易溶于水，具有甜味。葡萄糖被广泛用于医疗方面。果糖有和蔗糖相类似的甜味，甜度相当于蔗糖的1.7倍左右。在生产酒精过程中，葡萄糖或果糖经酵解后，通过酵母细胞内的酒化酶作用被转化为酒精和二氧化碳。 1mol的葡萄糖或果糖水解发酵后，理论上可得到2mol的酒精和2mol的二氧化碳。蔗糖、麦芽糖同样是生产酒精的主要中间原料，是一种易溶解于温水、具有甜味的晶体物质。蔗糖主要存在于甘蔗和甜菜中，是生产白砂糖和酒精的主要原料。利用生产白砂糖后的糖蜜生产酒精，也就是利用糖蜜中含有占全糖分25-45的蔗糖进行水解，生成葡萄糖和果糖后，再被酵母
5、发酵产生酒精。1mol的蔗糖水解后，可生成1mol葡萄糖和1mol的果糖。最后生成4mol的酒精和4mol的二氧化碳。麦芽糖是我国最早的食用糖。在酒精生产中，主要是淀粉质原料中的淀粉，在稀酸或-淀粉酶的作用下，将淀粉水解成为麦芽糖，再在麦芽糖酶的作用下，发生水解，生成葡萄糖，最后被酵母中的酒化酶作用，就产生酒精和二氧化碳。即1mol的麦芽糖水解后能生成2mo1的葡萄糖。淀粉和纤维素，它们广泛存在于植物的块茎中，也是生产酒精的主要原料，当它们在淀粉水解酶和纤维水解酶的作用下，发生水解后，同样可以被酵母吸收、利用，排出代谢产物-酒精。由于酵母对纤维素分解力较差，酵解前若不对其进行水解，纤维素对发酵
6、是无利的，所以选择原料时，要求纤维含量要适当，否则就会影响发酵的进行。总之，酒精生产中，单糖、双糖、多糖是发酵法生产酒精的必具物质，没有这些物质，就不可能发酵出酒精。原料中含量越丰富，单位酒精的粮耗就越少，成本就越低.1.6 什么是蛋白质、氨基酸？蛋白质是酵母、曲霉菌和一切微生物、生物合成菌体、生物细胞的重要组成物之一，是构成生物体细胞的一类最重要的有机化合物。它主要由碳、氢、氧、氮及少量的硫、铁、磷等元素组成，是由多种氨基酸结合的生物大分子。它的分子量非常巨大，从几万到几十万不等，有些蛋白质的分子量甚至能达到几百万至几千万。组成蛋白质的氨基酸，据目前所知，约有20多种，这些氨基酸，按照不同的
7、比例和不同的排列顺序连结在一起，构成了种类繁多的蛋白质，不同的蛋白质具有不同的理化性质、生化功能。原料中所含的蛋白质是生产用菌种氮源的供给之一。一般说来，蛋白质的平均含氮量在16左右，所以用凯氏法测定原料所含蛋白质时，将所得氮含量乘以6.25(100166.25)，就可得到蛋白质的含量。蛋白质中主要元素的百分含量：元 素CHONSP含量50723160-30-3其它元素铁、锌、铜等含量非常少。氨基酸是蛋白质受到酸、碱、加热作用或在蛋白酶的水解下的产物。氨基酸也是一种含氮的有机物质，是生产用菌种、酵母和曲霉菌营养物和细胞组成物之一。它的分子中含有酸性的羧基(一COOH)和碱性的氨基(一NH2)，
8、羧基和氨基在同一个碳原子上的氨基酸可以用下式来表示。式中的R可以是链烃基、环烃基、或杂环基。迄今发现从各种天然资源中。分离得到的氨基酸大约有175种以上，但构成蛋白质的氨基酸也就只发现20多种。现在，对蛋白质、氨基酸有了一个粗浅的了解，生产中就要注意对原料中加酸、加碱、加热的控制，以免使这些物质遭到破坏，使菌种在发酵时缺少营养。2、淀粉质原料生产酒精的特点：须经过粉碎，一般需经过蒸煮，在蒸煮过程中把淀粉水解，蒸煮醪要经过淀粉酶的作用，醪液的粘度随温度的升高而升高，加入淀粉酶后粘度开始下降，在蒸煮过程中有一定糖分损失，如局部过热产生焦化，降低淀粉出酒率。如采用无蒸煮就不存在上述问题。3、用玉米做
9、原料的优点：玉米产量高；玉米中淀粉含量高，约为65%左右；蛋白质含量较丰富，粗纤维较少；脂肪含量高，副产品玉米油产量较高，综合效益高；玉米中含有一定量的无机盐，可以满足酵母的生理需要。4、淀粉的组成和性质淀粉是以葡萄糖为基本单位互相连接起来的只含有一种单糖的碳水化合物，其分子式为(C6H10O5)n。淀粉分子根据其化学结构的特点可以分为直链淀粉和支链淀粉，一般淀粉颗粒中含有80%的支链淀粉和20%的直链淀粉。支链淀粉分子中虽然有几十个甚至几百个分支末端，但只有一个分支末端具有还原性，称为还原性末端。直链淀粉：由葡萄糖基组成，通过-1.4糖苷键连接而成，每个直链淀粉大约有200980个葡萄糖单元
10、，分子量为32000160000；物理性质：极易溶于温水，溶液粘度小，不稳定，静止淀粉析出，沉淀遇碘呈兰色。支链淀粉：除以-1.4糖苷键连接外，还有-1.6糖苷键连接进行分支，含有6006000个葡萄糖单元，分子量为60万200万；物理性质：不易溶于水，在加热条件下可溶解，形成粘质糊精，粘度较大。遇碘呈兰紫色。淀粉是一种亲水胶体，当与水接触后，水分子进入淀粉颗粒的巨大分子链之间吸水膨胀，体积增加（吸进水2040%），随着温度升高达到40，就进入糊化的第二阶段。温度达6080，淀粉颗粒强力吸水，体积增加到50100倍。玉米淀粉糊化温度6573，此时各分子间的连接削弱，使淀粉颗粒分开，有利于液化进
11、行。二、辅助原料的要求1、糖化酶：生料发酵所用糖化酶为工业糖化酶，属于糖液化型，能将长链淀粉切断为短链糊精，并继续转变成葡萄糖。对糖化酶的要求是有较强的糖液化能力；适应温度广；携带杂菌数量少；不含有害物质；保质量期长。2、酵母：酒母自身产生酒化酶，将葡萄糖转化成酒精和二氧化碳并释放出能量。对酵母的要求是：增殖能力强，一般1213h到达1.52亿/ml，前8h是酵母的增殖过程；耐高温，高温发酵速度快，酒母易衰老，一般37以下，对采用3536。因37杂菌繁殖速度快。耐酸性好，可耐PH3.5的酸性环境，杂菌在PH3.7不易繁殖。耐高酒精份，一般达10%（v/v）时开始死亡或发酵能力减弱，9.5%（v
12、/v）为临界点，特别是浓醪发酵达到高酒精份的成熟醪更应选用耐高酒精份的酵母；耐高渗透压，如清液中含810%可溶物，如全回配循环时间长浓度可达13%，可溶物含量较高。如耐渗透压低，酵母繁殖受抑制，影响繁殖速度。生产性能稳定，变异性小。3、营养盐：酒精份浓度达910%时，一般不需要营养盐，酒精份高时需要补充部分营养盐如硫铵、尿素或蛋白酶，要求含有效成分高，不含铁、铜对酵母有制约作用的物质。4、抗菌素：如青霉素、氯霉素、土霉素、漂白粉，用来消毒、灭菌，由于成本较高，而且添加量大有可能对酵母有影响，残留到饲料中动物也产生抗药性。二、糖液化工序介绍1、工艺概述本工艺是将玉米粉调浆（或制粉来的粉浆）预热后
13、加入淀粉酶，经蒸煮使淀粉液化分解成短链糊精和低聚糖。在糖化酶的作用下，短链糊精和低聚糖转化为可发酵性糖，糖化醪送至发酵与生料粉浆共同进行发酵。2、工艺指标粉浆罐PH：6.00.2 糖化醪PH：4.10.1 喷射器出口温度：9598糖化罐温度600.2 糖化醪糖度： 1820Bx 糖化醪冷却温度291糖化率:3040 % 1#、2#粉浆罐温度：6065液化罐液化酶添加量0.27kg/吨玉米 粉浆罐液化酶添加量0.13kg/吨玉米第二章 发酵工艺第一节 概述发酵是将粉碎工序送来的玉米粉浆在糖化酶及酵母的作用下，使淀粉转化为可发酵性糖的同时发酵生成酒精和CO2，并控制整个发酵过程以提高淀粉转化率和降
14、低损失。本装置采用无蒸煮间歇发酵工艺，生料扩培和生料发酵，糖化酶直接利用生淀粉，此工艺可大大节约蒸汽等能耗，减少了蒸煮糖化工序，降低了蒸煮过程中的损失，同时采用干酵母直接扩培，降低生产成本，而且采用罐外循环冷却系统，可以提高设备利用率，减少安全事故的发生。本工艺采用玉米淀粉生料扩培、间歇发酵，分酒母培养和发酵两个工序。第二节 酒母扩培工艺一、扩培目的在粉浆溶液中使糖化酶、干酵母恢复生物活性，并利用粉浆作为载体将糖化酶、尿素等辅助材料输送入发酵罐，同时，恢复活性后的酵母在粉浆中继续增殖扩大培养，繁殖出大量活力强的酵母细胞供发酵使用。使发酵过程正常，缩短发酵时间，遏止杂菌的感染，从而获得良好的发酵
15、效果。二、酵母的生理特性1、形态：酵母呈圆形、卵形或椭圆形，内有细胞核、液泡和颗粒体物质。年轻的细胞肥大，发酵能力强；若衰老、瘦小，则细胞壁薄，易被次甲基兰染色，可用于检查细胞的死亡率。2、繁殖方式：酵母进行无性繁殖，通常以出芽繁殖；有的能进行二等分分裂。3、酵母细胞需要的营养物质及环境条件：酵母细胞繁殖代谢需要的营养物质有：碳源、氮源、微量元素；碳源主要是葡萄糖和麦芽糖，氮源主要是有机氮、蛋白胨，无机氮有硫酸铵、尿素等；对磷及其它元素的要求不高，但如果初始培养基中缺乏营养物质或者碳氮比例不合适，酵母的繁殖和发酵则不能正常进行。不同的酵母对糖的浓度的耐受力不同，如果浓度过高，酵母繁殖受到限制。酒精酵母适宜的生长环境：Ph值4.04.7，温度2830。4、呼吸方式：在有氧条件下，酵母菌利用营养物质快速的繁殖生长，并产生热量和少量酒精；在无氧条件下，酵母繁殖速度大大降低，利用糖份进行无氧呼吸，可把还原性糖分解成酒精和CO2。5、酒精酵母的酶系统：酵母细胞含有的酶系主要有：酒化酶、麦芽糖酶、淀粉酶、肝糖酶、转化酶等。酒化酶是参与发酵的各总酶的总称，主要包括己糖磷酸酶、氧化
