第三章 酒精生产工艺学
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酒精生产原料:辅助原料、水一、原料:1、玉米淀粉、主要集中在胚乳细胞中(直链α,1,4-糖苷键支链α1,6-糖苷键)2、含氮物几乎为蛋白质,醇溶蛋白为主,几乎不含水溶性蛋白3、含5%-7%脂肪(玉米油),主要胚芽中,酒精生产中应将胚芽除去4、综合利用:1.糖类:淀粉低聚糖,葡萄糖酸,果糖糖浆2.酒精:饮料酒精,燃料酒精3.食用油:饲料二、辅助原料:酶制剂、尿素、纯碱、活性干酵母、硫酸(1)酶制剂:糖化剂:将淀粉转化为可发酵性糖的过程所用的催化剂耐高温α-淀粉酶作用:液化工序酶制剂,通常与液化喷射器协同完成工序过程分类:液体型、固体型性质:1.淀粉内切酶:可随机水解α1.4糖苷键,使糊化淀粉粘度迅速降低,2.耐高温105度以上3.最适pH5.5-7.0,可使酶稳定性提高产生菌:枯草杆菌糖化酶作用:将液化的糊精及短链淀粉彻底水解为葡萄糖,生产上常用液体剂型性质:1.淀粉外切酶:从淀粉分子还原糖末端逐渐水解α1.4,α1.3 α1.6糖苷键产生葡萄糖2.最适pH4.0-4.5,最适温度58-60C,多数重金属能抑制其活性3.产生菌:黑曲霉3.酸性蛋白酶作用:1.能水解蛋白质,生成短肽蛋白质及氨基酸被酵母利用,促进其繁殖2.蛋白质水解,破坏淀粉颗粒间的细胞壁结构,对淀粉颗粒有溶解作用(降粘,提高酒精生产率),性质:内肽酶,最适pH2.5-4.0,作用温度30-50产生菌:黑曲霉尿素生产中作酵母菌的氮源;质量稳定,具有三高:含氮高,纯度高,溶解度高纯碱:氢氧化钠和漂白料用途:1.调节pH值,使醪液达到α-淀粉酶的最适pH 2.作清洁剂,消毒剂,对各种罐,换热罐进行清洗活性干酵母:大型酒精企业的基础酵母菌种硫酸:主要用于调节pH值,酒精生产用水:工艺水、冷却水、冲洗水什么是软化水,去离子水?软化水——钠离子阳离子交换树脂除去Ca2+和Mg2+后的水,去离子水——用H+阳离子水和羟型阴离子水除去水中大部分离子后的水酒精生产的方法:发酵法:利用微生物——酵母菌(1.淀粉质原料发酵2.糖蜜质原料发酵)化学合成法:利用石油裂解所得的乙烯来合成酒精,有间接水合法和直接水合法第二章淀粉质原料酒精生产过程1.预处理(除杂、粉碎、调浆)除杂及原因:原料中可见的杂质有小铁钉、杂草、泥块、石头;粉碎机的筛板磨损;塔板的溢流层发生堵塞;设备内部机械零件遭到损坏方法:筛选法;风选法;磁力法原料的粉碎:原料淀粉是植物体内的储备物质,常以颗粒状存在于细胞质中,受植物组织和细胞壁的保护,即不溶于水也不易与淀粉酶接触。
一、生物发酵法酿造酒精1。
1生物发酵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%左右。
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);糖质原料(甘蔗、甜菜、糖蜜等);野生植物(橡子仁,土茯苓、蕨根、石蒜等);农产品加工副产品(米糠饼、麸皮、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:红薯化学成分:1。
3辅助物料辅助物料包括: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。
0。
(2)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,颗粒内部呈复杂的结晶组织。
酒精生产技术名词解释:1酒精饮料:凡酒精含量超过0.5%的饮品和饮料均称作酒精饮料2发酵酒:使用酵母进行酒精发酵后所得的发酵液,可直接饮用或过滤后可饮用的酒3蒸馏酒:将发酵酒进行蒸馏所制得的酒。
4配制酒:以发酵原酒、蒸馏酒、食用酒精或纯化果汁为酒基调配以一定量的花香、果香、药香和其他呈色呈味物质和食用添加剂经特定工艺和方法进行加工、调配而成的一种新酒。
5汽油醇:无水酒精与汽油形成的稳定混合物。
6、淀粉的膨胀:淀粉分子遇水后,水分子在渗透压的作用下,渗入淀粉颗粒内部使淀粉分子的体积和质量增加。
7、淀粉的糊化:在适当温度下,淀粉粒在水中吸水膨胀,彼此接触,形成均匀半透明的淀粉糊,这个过程称为糊化。
(吸热过程)8、淀粉“反生”(老化):糊化后放室温甚至更低,变得不透明甚至凝结。
9、淀粉液化:是在淀粉酶作用下完成的。
淀粉酶能水解淀粉分子内部的1-4葡萄糖苷键,生成糊精及低聚糖。
链越短,黏性越高,流动性越高10、淀粉糖化:利用糖化酶将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。
11、液化力:1g曲在30度每小时能液化淀粉的克数,单位:g淀粉|g曲*h12、糖化力:1g曲在30度每小时能糖化淀粉生成葡萄糖的毫克数,单位:mg淀粉|g 曲*h13、深层通风培养:将曲霉菌在液体培养基中进行通风培养使它长菌体和产酶的过程;含酶培养液称为液体曲14、填充系数,指发酵罐填装糖化醪和酵母菌菌种的总体积与发酵罐容积之比,一般为0.8左右。
15、接种量,酵母菌菌种数量与发酵用糖化醪(包括其他营养源)数量之比,一般为1:1016、发酵周期,从发酵罐开始加入酵母菌至发酵完毕,开始排放发酵成熟醪的时间,一般为3天17、发酵间隔时间,指发酵罐开始排放发酵成熟醪至排空的时间、发酵罐清洗时间、加糖化醪时间、灭菌时间和降温时间总和。
1、酒精生物学性质1杀菌剂2对人的生化作用3、葡萄酒有抗氧化作用,对身体有益。
2、酒精的主要用途(一)燃料酒精(二)配制蒸馏酒(三)医药化工方面的应用(四)酒精工业的副产品3、酒精生产原料选择原则1资源丰富;2便于收集与运输;3少含杂质,富含糖、蛋白质、采用非粮食原料(成本低)4、常用原料1淀粉质原料2糖制原料3纤维质原料4其他原料5、辅助原料1酵母培养和糖化剂制备所需的营养盐2无水酒精制备用的脱水剂3酸类4消毒和洗涤剂5消泡剂6、淀粉质原料生产酒精的特点1原料要粉碎使淀粉游离2高压蒸煮,进行糊化,液化3生产和使用淀粉糖化剂7、流程水蒸汽糖化剂酒母蒸汽(杂醇酒)↓↓↓↓↓(成品酒精)原料→预处理→蒸煮→糖化→发酵→蒸馏→(醛酯馏分)↓(酒精)CO2(优质的,食用级的)8、原料的清选目的1 杂物破损机器,降低原料的粉碎度和过筛效果;在液化糖化工序中,导致淀粉不易被转化为可发酵性的糖,发酵中易产生泡沫,升酸幅度大,发酵不能正常进行。
第一章第一节目前酒精生产中存在问题:1. 成本高,国际市场酒精比石油贵一倍。
2. 生产中能耗过大,尤其是蒸煮和酒精回收过程能耗高。
3. 原料受土地和水资源限制。
4. 酒糟处理。
每生产1t酒精要产生12t酒糟。
5. 发酵强度问题。
第二节酒精生产原料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、淀粉渣等第三节淀粉质原料酒精生产工艺淀粉原料生产酒精特点:1. 淀粉是以颗粒形式存在于原料细胞中,因此要进行粉碎,破坏植物细胞组织,便于淀粉游离。
2. 用热水处理,使淀粉糊化-液化,并破坏细胞,形成均一醪液,使其成为可发酵性糖。
3. 糊化或液化的淀粉要在催化剂下才能产生酒精。
高压蒸煮工艺类型(一)间歇蒸煮工艺(二)连续蒸煮工艺第四节糖化剂生产淀粉酶系统:1.α-淀粉酶反应:水解多糖的α-1,4糖苷键,且这种多糖必需含有3个以上α-1,4键联结在一起的葡萄糖苷。
2.β-淀粉酶反应:从多糖分子非还原性末端,每隔2个葡萄糖苷切割α-1,4糖苷键,生成麦芽糖。
3.葡萄糖苷酶:反应:从多糖的非还原末端切割α-1,4糖苷键,并生成葡萄糖。
4. 纤维素酶反应:水解纤维素,切割β-1,4糖苷键,生成葡萄糖。
5. 果胶酶反应:随机分解果胶中的1,4-α-D半乳糖苷糖醛酸。
6. β-半乳糖苷酶反应:分解β-半乳糖苷键固体曲质量鉴定:1.外观:菌丝粗壮浓密,无干皮无酸味,具有曲特有的清香。
2.化学鉴定:液化力:1g曲在35℃,每h能液化淀粉的克数。
糖化力:1g曲在35℃,每h能糖化淀粉生成葡萄糖的毫克数。
第五节糖化工艺糖化工艺方法:(一)间歇糖化工艺(二)连续糖化工艺糖化过程的控制:1.糖化温度:一般糖化温度应该比该酶的最适温度略低,对黑曲霉型糖化剂可保持58℃左右。
2.糖化时间:糖化30min时糖化率已经达到47-56%,如时间再延长,不仅糖化量增加慢,且糖化酶失活增加,一些长缩短至10min。
一、生物发酵法酿造酒精1。
1生物发酵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%左右.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);糖质原料(甘蔗、甜菜、糖蜜等);野生植物(橡子仁,土茯苓、蕨根、石蒜等);农产品加工副产品(米糠饼、麸皮、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:红薯化学成分:1.3辅助物料辅助物料包括: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。
0.(2)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,颗粒内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。