酒精发酵工艺过程

1淀粉原料酒精发酵（AlcoholFermentation）课程设计产品实例介绍2酒精制造过程原料(淀粉、纤维素)单糖发酵产物酒精水解发酵蒸馏…Yeast(Saccharomycescerevisae)酸解酶解3一、生化机制C6H12O62CH3CH2OH+2CO2+H2O45有氧呼吸指细胞彻底氧化分解有机物，产生CO2和水、释放大量能量的过程。主要在线粒体内，需要分子氧参加。有氧呼吸公式:C6H12O6+6H2O+6O2＋酶→6CO2+12H2O+38ATP6无氧呼吸指细胞对有机物进行的不完全的氧化。产物是酒精或乳酸。主要在线粒体内，不需要分子氧参与。无氧呼吸公式:酒精发酵:C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量（少）乳酸发酵:C6H12O62C3H6O3+能量（少）无氧呼吸最终使生物受到危害，原因是不完全氧化产物的毒性能量少巴斯德效应加速了对糖的消耗7巴斯德效应（Pasteureffect）巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现：厌氧条件下酵母菌进行酒精发酵，葡萄糖的消耗速度很快；而在有氧条件下，酵母菌进行呼吸作用，糖的消耗速度较低，酒精产量也降低。呼吸抑制发酵作用的现象巴斯德效应的本质是能荷调节8能荷（Energycharge）——细胞中的能量状态系统中只有ATP时，EC值为1；只有AMP时，EC值等于0。细胞通过改变三者的比例调节其代谢活动——能荷调节9二、酒精生产原料1.淀粉质原料(1)薯类原料：甘薯、木薯和马铃薯等(2)谷物原料：玉米、高梁、大米和小麦等2.糖类原料废糖蜜、甘蔗、甜菜等3.纤维质原料农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾4.其他原料亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等1011纤维素生产酒精工艺1213三、酒精发酵微生物1.糖化菌（将淀粉、纤维素转化为糖）曲霉（Aspergillusspp.）根霉（Rhizopusspp.）2.酒母（将糖转化为乙醇）啤酒酵母（Saccharomycescerevisiae）及其变种14四、酒精发酵工艺淀粉质原料酒精生产的特点以薯类和谷类等为原料原料需要蒸煮淀粉质原料需要进行糖化15淀粉质原料酒精生产工艺流程•大米曲霉菌麸皮淀粉质原料酵母•↓↓米曲霉→米曲固体试管酵母•↓↓米曲汁•米曲汁→试管培养→三角瓶培养粉碎三角瓶液体酵母•↓↓↓•曲种蒸煮卡式罐酒母•↓↓↓•糖化曲液糖化→酒母糖化醪→小酒母•↓↓•发酵大酒母•↓•蒸馏•↓••酒糟废液酒精杂醇油16淀粉颗粒→淀粉分子→可发酵性糖→酒精→95％乙醇(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6→2nC2H6O+2nCO2+2nATP主要步骤：1.原料粉碎2.蒸煮糊化3.曲霉糖化4.酵母发酵5.蒸馏提纯171.原料预处理（1）除杂——筛选、风选、磁力除铁（2）粉碎——干法、湿法182.蒸煮作用：打破植物细胞壁的保护作用，使淀粉颗粒从细胞中游离出来，并转化为溶解状态，便于糖化；对原料灭菌。方法：连续蒸煮粉碎机分离器风机拌料罐泵蒸煮罐1蒸煮罐2蒸煮罐3汽液分离器原料二次蒸汽糖化蒸汽粉尘水洗203.糖化曲的制备（1）菌种木霉（Trichodermaspp.）、曲霉（Aspergillusspp.）根霉（Rhizopusspp.）、芽孢杆菌（Bacillusspp.）（2）方法固体曲液体曲214.糖化（1）纤维素的水解（2）淀粉的水解22-淀粉酶（液化型淀粉酶）特点：从淀粉分子内部作用-1，4糖苷键不作用-1，6糖苷键及其周围的-1，4糖苷键结果：产生麦芽糖、寡糖，使淀粉溶液的粘度下降23-淀粉酶特点：从非还原性末端按双糖为单位作用于-1，4糖苷键不能作用-1，6糖苷键，遇则止结果：产生麦芽糖与极限糊精24淀粉1，4葡萄糖苷酶（糖化酶）特点：从非还原性末端以葡萄糖为单位作用-1，4糖苷键能跃过-1，6糖苷键继续作用-1，4糖苷键结果：直链淀粉——葡萄糖支链淀粉——葡萄糖、-1，6糖苷键的寡糖25淀粉-1，6葡萄糖苷酶（异淀粉酶）特点：作用-1，6糖苷键葡萄糖能水解-淀粉酶和-淀粉酶作用后的产物265.酒母制备（1）实验室（营养和无菌要求较高）原菌→斜面试管→液体试管→三角瓶培养→卡氏罐（2）酒母车间卡氏罐-→小酒母罐-→大酒母罐-→送发酵车间27菌种储存酵母菌分离接种扩大培养28菌种培养卡氏罐接种296.发酵工艺（1）方式：间歇式、半连续式、连续式。（2）过程：前发酵期——酒母迅速繁殖，10h主发酵期——乙醇发酵，12h后发酵期——发酵作用弱，40h总时间：60~72h30发酵的生化过程(1)糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。(2)糖化作用在继续进行。(3)糖化醪中的蛋白质被蛋白酶进一步水解，供酵母菌合成菌体细胞。31327.蒸馏与精馏（1）蒸馏塔（粗馏塔、醪塔）→粗酒精、酒糟（2）精馏塔→成品酒精、杂醇油头级杂质：乙醛、甲醇等（工业酒精）中间级杂质：异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等尾级杂质：杂醇油3334固体发酵蒸馏器液体发酵蒸馏器乙醇精馏器358.综合利用（1）酒糟——沼气发酵，提取核苷酸，饲料（2）CO2——液体：清凉饮料，灭火。固体：冷冻剂，人工降雨（3）酒精酵母——饲料（4）杂醇油——香料工业36酿造酒的分类按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、配制酒世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、伏特加、朗姆酒和中国白酒。按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。37世界六大蒸馏酒原料中国白酒小麦、高梁、玉米等白兰地酒水果威士忌酒预处理过的谷物伏特加任何可发酵的原料，不具有明显的香气和味道朗姆酒甘蔗金酒又称杜松子酒，加入香料38思考1.大曲酒与小曲酒的区别2.白酒生产与酒精生产的区别39大曲与小曲的区别大曲小曲高温大曲中温大曲粮曲，糠曲，药曲原料小麦（100％）大麦：豌豆＝3：2米粉，米糠，中草药形状砖块状颗粒状或饼状微生物芽孢菌，霉菌，酵母（少）细菌，霉菌，酵母根霉，酵母特点液化力、蛋白质分解力较高糖化力、发酵力较高糖化力高，发酵力高香型酱香（浓香）清香（浓香）米香40大曲酒与小曲酒的区别大曲酒小曲酒原料高粱大米，高粱，玉米用曲量大小淀粉出酒率低高工艺固态（双边）发酵半固态（先糖化后发酵或双边）发酵发酵周期长短41白酒生产与酒精生产的区别酒精白酒目的生产乙醇，酒精含量较高要求色、香、味，酒精含量较低原料薯干高粱曲固体（液体）曲（根霉、曲霉）固体曲（混合菌）工艺先糖化，后发酵，周期短边糖化，边发酵，周期长蒸馏头级杂质：甲醇尾级杂质：杂醇油酒头：杂醇油酒尾：甲醇