酒精生产

1酒精生产21．酒精生产原料(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。(3)糖类原料废糖蜜、甘蔗、甜菜等。第一节酒精生产工艺学3(4)野生植物原料椽子仁、土茯苓、楝树果等。(5)纤维原料森林工业和木材加工工业的下脚料、农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾和废纸浆等。(6)其他原料亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等。4纤维素生产酒精工艺562.淀粉质原料酒精生产的工艺流程发酵71.原料粉碎2.蒸煮糊化3.曲霉糖化经蒸煮糊化后的醪液，通过曲霉菌的淀粉酶进行糖化作用生成可发酵性糖，供酵母菌利用。曲霉菌是属于好气性的微生物，故在繁殖和生长过程中要给以充分得空气，同时，淀粉酶的形成也取决于所供给的空气量。84.酵母发酵酒精发酵是属于厌气性发酵，在发酵过程中进行无氧呼吸，在此过程中，发生着复杂的生物化学变化，既有糖化醪中淀粉和糊精继续被淀粉酶水解生成糖，也有蛋白质在曲霉蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。这些物质一部分被酵母吸收合成菌体细胞，另一部分则被发酵，生成酒精和CO2。95.蒸馏提纯经酵母菌把糖转变成酒精后，在成熟发酵醪内，除含有酒精和大量水分外，还含有固形物和许多杂质。蒸馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来，通过粗馏和精馏，最后取得合乎规格的酒精，同时得到副产物杂醇油，还有大量的酒糟（也称废醪）排除。10第二节酒母的制备11一、酒精生产对酵母菌的要求(1)含有较强的酒化酶，发酵能力强，而且迅速；(2)繁殖速度快，具有很强的增殖能力；(3)耐酒精能力强，能在较高浓度的酒精发酵醪中进行发酵；(4)耐温性能好，能在较高温度下进行繁殖和发酵；(5)抵抗杂菌能力强；(6)耐酸能力强；(7)生产性能稳定，变异性小；(8)发酵时产生泡沫少。12二、酒精生产中常用酵母菌及其特性（一）常用菌种•酵母菌是一类单细胞微生物，繁殖方式以出芽繁殖为主。细胞形态以圆形、卵圆形或椭圆形较多。•从分类系统来讲，淀粉质原料酒精发酵常用的菌种为真酵母属中的啤酒酵母(SdccHcromyceSCereuisiae)及其变种，如拉斯2号(RasseⅡ)、拉斯12号(RasseⅫ)、K字、以及从我国酒精生产实践中筛选的南阳五号(1300)、南阳混合(1308)等酵母菌株。13•用于酒精发酵的细菌主要有：厌氧发酵单胞菌和棕搁发酵菌。对耐高温的嗜热细菌(40一50℃)和极端嗜热菌（65℃）的筛选和应用也逐渐受到重视。•用于酒精发酵(纤维素原料)的霉菌有：粗糙脉孢霉、拟青霉、链孢霉等。假丝酵母可直接发酵木糖为酒精。14(二)酒精酵母的特性1．繁殖速度快如在麦汁小滴培养24小时，一个拉斯12号酵母细胞，可以产生55个子细胞。2．醪液浓度一般酒精酵母在含5％(容量)的酒精发酵醪中，其发酵能力就减弱，当醪液中酒精浓度含量达到12％(容量)时，则停止发酵。153．培养温度拉斯12号酵母繁殖适温为30—33℃，最低为5℃，最高为38℃。温度适宜，酵母繁殖速度加快。温度过高或过低，都影响酵母细胞的繁殖，甚至引起酵母的衰老或死亡。4．PH值发酵醪的pH值与氧化还原电势有关系，而氧化还原电势又与酵母的呼吸有直接关系。酒精酵母可在pH4.0—6.0环境中进行繁殖，如果醪液的pH值低于3，则酵母的活力大减。16三、酒母培养与扩大培养工艺(一)酒母培养基的制备(二)酒母的扩大培养17(一)酒母培养基的制备•1．试验室阶段培养基的制备•酵母菌在试验室培养阶段一般多采用米曲汁或麦芽汁来做培养基。182．酒母糖化醪的制备•酒母扩大培养至卡氏罐和酒母罐后，采用淀粉质原料来制做酒母糖化醪。•由于酒母糖化醪主要用来繁殖酵母细胞，所以酒母醪中除含有一定量的糖分外，还要求含有一定量的氮和无机盐等其它营养物质，以供酵母菌合成菌体细胞的需要。•此外，为了确保酵母菌能够顺利的繁殖，还要调节酒母糖化醪的pH值，以抑制杂菌生长。19(二)酒母的扩大培养1、扩大流程：•原菌→斜面试管→液体试管→三角瓶培养→卡氏罐•这一阶段的培养，是扩大酒母种子的开始。生产上希望在这一阶段培养得到细胞健壮，没有杂菌的种子酵母。因此，无菌条件要求较严，酵母培养基的营养成分要求也高。202．成熟酒母质量指标(1)酵母细胞数酵母细胞数是观察酵母繁殖能力的一项指标，也是反映酵母培养成熟的指标。成熟的酒母醪其酵母细胞数一般为l亿／毫升左右。(2)出芽率酵母出芽率是衡量繁殖旺盛与否的一项指标。出芽率高，说明酵母处于旺盛的生长期。反之，则说明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在15—30%。(3)酵母死亡率用美蓝对酵母细胞进行染色，如果酵母细胞被染成蓝色，说明此细胞已死亡。正常培养的酒母不应有死亡现象，如果死亡率在1%以上，应及时查找原因采取措施进行挽救。21(4)耗糖率酵母的耗糖率也是观察酒母成熟的指标之一。成熟的酒母，耗糖率-般要求控制在40一50％。耗糖率太高，说明酵母培养已经过“老”，反之则“嫩”。(5)酒精分成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情况，也反映酵母成熟程度。如果酒母醪中酒精含量高，说明营养消耗大，酵母培养过于成熟。此时，应停止酒母培养，否则会因营养缺乏或酒精含量高抑制酵母生长，造成酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股为3—4％(容量)。22(6)酸度测定酒母醪中的酸度是观察酒母是否被细菌污染的一项指标。如果成熟酒母醪中酸度明显增高，说明酒母被产酸细菌所污染。酸度增高太多，镜检时又发现有很多杆状细菌，则不宜做种子用。23四、影响酒母质量主要因素•1.接种量与成熟酒母细胞数的关系•酵母接种量的大小与成熟酒母醪中新增殖酵母细胞数关系不大。242．接种量与培养时间的关系•接种量大，则培养时间可以缩短，酒母成熟快•开始接种时，易导致醪液被杂菌污染。•但接种量太大，也会增加扩大培养次数，增加设备投资。•在酒母培养中，酒母接种量多控制在1：5—l0。接种后的醪液，经过l0—12小时培养成熟的酒母醪细胞数可达0.8—1.2亿／毫升以上，此时就可将成熟的酒母接到下一工序的醪中。253．接种时间的掌握•从酵母茵繁殖规律曲线可以知道，酵母菌在增殖过程中可分为适应期(也称迟缓期)、旺盛期、静止期和衰退期四个阶段。•当达到旺盛期时，酵母的增殖能力特别强，酵母生命活动处于旺盛阶段，醪液中酵母活细胞数也迅速达最高峰。酒精生产中的酒母扩大培养接种就是控制在这个时期。26•4．酒母培养温度的控制•酵母菌在适宜生长温度范围内，高温比低温繁殖稍快。但高温培养酵母易于衰老。酒精生产中酒母培养温度为28—30℃。由于酵母菌在生长代谢过程中还要产生一定热量，故应注意加强冷却，以保证酵母菌健壮生长。275．关于通风培养•酒母糖化醪中含有充足的氧时，酵母菌在吸收营养后，由于其酒化酶受抑制，主要进行菌体细胞合成，繁殖酵母细胞。酒母培养的目的是要获得大量酵母细胞，所以在酒母培养过程中通入适量的无菌空气，对酵母繁殖是有利的。•酵母菌在无氧条件下培养，主要进行发酵作用，可使糖分转变为酒精和CO2。酵母菌在有氧条件下进行酒精发酵时，由于进行了呼吸作用，酒精产量大大降低，糖的消耗速度在单位时间内也减慢。286.关于防止杂菌污染•酒精生产除了对原始菌种进行定期分离纯化外，在培养过程中加强无菌管理操作也是十分重要的。因为目前多数酒精厂酒母培养仍在敞口酒母罐中进行，因此对车间环境卫生要十分注意。另外，在使用前，对罐体、管道的杀菌也十分重要，尤其应当注意对某些管道死角加强杀菌操作。29第三节酒精发酵工艺一、酒精发酵的基本理论•酒精发酵作用，是酵母菌把可发酵性的糖，经过细胞内酒化酶的作用，生成了酒精与CO2，然后通过细胞膜将这些产物排出体外•酒精是可以任何比例与水混合的，所以由酵母体内排出的酒精便溶于周围的醪液中。30二、酒精发酵动态•酒精发酵过程从外观现象可以将其分为如下三个发酵不同阶段：•1.前发酵期•2.主发酵期•3.后发酵期311.前发酵期•在酒母与糖化醪加入发酵罐后，醪液中的酵母细胞数还不多，由于醪液中含有少量的溶解氧和充足的营养物质，所以酵母菌仍能迅速地进行繁殖，使发酵醪中酵母细胞繁殖到一定数量。•在这一时期，醪液中的糊精继续被糖化酶作用，生成糖分，但由于温度较低，故糖化作用较为缓慢。•从外观看，由于醪液中酵母数不多，发酵作用不强，酒精分和CO2产生得很少，所以发酵醪的表面显得比较平静，糖分消耗也比较馒。32•前发酵阶段时间的长短，与酵母的接种量有关。如果接种量大，则前发酵期短，反之则长。前发酵延续时间一般为l0小时左右。•由于前发酵期间酵母数量不多，发酵作用不强，所以醪液温度上升不快。醪液温度控制，在接种时为26—28℃，前发酵期温度一般不超过30℃。如果温度太高，会造成酵母早期衰老，如果温度过低，又会使酵母生长缓慢。•前发酵期间应十分注意防止杂菌污染，因为此时期酵母数量少，易被杂菌抑制，故应加强卫生管理。332．主发酵期•酵母细胞已大量形成，醪液中酵母细胞数可达1亿／毫升以上。由于发酵醪中的氧气也已消耗完毕，酵母菌基本上停止繁殖而主要进行酒精发酵作用。•醪液中糖分迅速下降，酒精分逐渐增多。•因为发酵作用的增强，醪液中产生了大量的CO2。随着CO2的逸出，可以产生很强的CO2泡沫响声。34•发酵醪的温度此时上升也很快。生产上应加强这一阶段的温度控制。根据酵母菌的性能，主发酵温度最好能控制在30—34℃•主发酵时间长短，取决于醪液中营养状况，如果发酵醪中糖分含量高，主发酵时间长，反之则短。主发酵时间一能为12小时左右。353．后发酵期•醪液中的糖分大部分已被酵母菌消耗掉，醪液中尚残存部分糊精继续被曲作用，生成葡萄糖。由于这一作用进行的极为缓馒，生成的糖分很少，所以发酵作用也十分缓慢。因此，这一阶段发酵醪中酒精和CO2产生得也少。36•后发酵阶段，因为发酵作用减弱，所以产生的热量也减少，发酵醪的温度逐渐下降。此时醪液温度应控制在30—32℃左右。如果醪液温度太低，糖化酶的作用就会减弱，糖化缓慢，发酵时间就会延长，这样也会影响淀粉出酒率。•淀粉质原料生产酒精的后发酵阶段一般约需40小时左右才能完成。37影响发酵时间的因素•整个发酵过程的时间长短，受糖化剂的种类、酵母菌的性能、酵母接种量等因素的影响，•与接种、发酵方式和发酵温度的控制有关。一般讲，接种和发酵温度高，则发酵时间短，反之则长。•另外，由于连续发酵一开始即处于主发酵状态，发酵时省去了前发酵期，所以一般较间歇发酵时间为短。发酵总时间一般多控制在60—72小时左右。