玉米高浓度酒精发酵工艺优化
- 格式:pdf
- 大小:252.37 KB
- 文档页数:2
玉米酿酒的原理
玉米酿酒是一种将玉米经过发酵和蒸馏制成酒精的过程。
其原理基于酵母对玉米中的淀粉进行发酵,将其转化为酒精和二氧化碳的能力。
首先,将玉米破碎成粉末状,使淀粉颗粒暴露在外,然后加入水和酵母。
酵母是一种单细胞真菌,它在缺氧环境下能够利用玉米中的淀粉产生能量,并将其转化为酒精和二氧化碳。
在发酵过程中,酵母通过分解淀粉分子产生酒精和二氧化碳,同时释放出能量。
随着发酵的进行,酵母会不断消耗玉米中的淀粉,并产生越来越多的酒精。
一般而言,发酵过程需要几天至几周的时间,取决于发酵温度和酵母的活跃程度。
完成发酵后,得到的混合物称为"原酒"。
原酒中含有酒精、水和其他杂质。
为了提高酒精的纯度,需要进行蒸馏。
蒸馏是通过加热原酒,使其蒸发并在冷凝器中冷却凝结的过程。
由于酒精的沸点较低,它会最先蒸发并冷凝,从而得到高度纯净的酒精。
最后,经过多次蒸馏和精炼的酒精被称为"白酒"。
白酒通常需要经过陈酿,以提高其口感和风味。
总之,玉米酿酒的原理是利用酵母对玉米中的淀粉进行发酵,将其转化为酒精和二氧化碳的过程。
通过蒸馏和精炼,可以得到高度纯净的酒精。
探讨玉米酒精浓醪发酵工艺董克芝摘要:酒精浓醪发酵技术是一项极具前景的技术,该项技术的实施不需要对现有设备进行大的改造,而且还能显著提升企业的经济效益。
通过应用该项技术在一定程度上解决了我国发酵水平低的问题,同时在节水、节能、提高设备利用率以及减轻环境污染等方面具有极大优势。
关键词:玉米;酒精;浓醪发酵引言酒精浓醪发酵工艺是一项极具前景的技术。
利用此项技术可以有效减少废物的排放并且提高原料的利用率。
除此之外,该项技术还具有原料上的优势。
随着科技的不断发展,该项技术也越来越成熟,使用玉米作为原料进行酒精浓醪发酵已经较为普遍。
近年来,我国玉米产量大幅度提升,玉米酒精的产量也获得显著提升。
本文将对玉米酒精浓醪发酵技术进行详细探究。
1我国酒精行业存在的主要技术问题1.1发酵浓度偏低尽管经过几十年的努力,我国酒精工厂的发酵醪酒精含量己经增加到10%左右,但与国外发酵醪的浓度普遍在13%以上还有很大的差距。
发酵浓度低不仅影响了设备的使用效率,而且增加了蒸馏和蒸煮的能耗,在DDGS回收时处理量也大大增加。
1.2酒精糟液的污染问题酒精行业是造成我国环境污染的主要源头之一,每生产1t酒精产生12~15t的酒糟;一个年产80kt的酒精工厂每年产生的污染物质相当于一个140万人口的城市排放的全部生活污水负荷。
而且酒精工厂废水的BOD和COD的指标都很高,直接排放会造成严重的环境污染。
有效地解决酒精糟的利用问题不仅关系到环境保护,而且直接关系到酒精企业的经济效益。
1.3能耗高酒精生产是一项高能耗的产业,尤其是蒸煮和蒸馏两个环节,其能耗非常大。
为有效降低生产成本,必须尽可能地减少能耗,同时提高设备的利用率。
除此之外,由于很多工厂的发酵温度低,需要更多的能量将糖化醪冷却,发酵过程的冷却消耗能量和冷却水用量很大,这也是产生能耗的一方面因素。
1.4原料利用率低对谷物原料来说,通过蒸煮和糖化工段的加工只利用了绝大部分的淀粉,还有一部分淀粉由于其被纤维素以及蛋白质包围,无法水解,而纤维素和蛋白质更是白白从系统内通过,而未得到充分的利用。
发酵工艺条件的优化发酵优化对于搞发酵的工作者而言是非常必需的,下面结合其他战友的一些经验之谈引出此专题,希望大家踊跃讨论,以其提高发酵水平和解决实际问题。
发酵工艺的优化在发酵行业起到很大的作用,尤其是在发酵生产中,它是提高发酵指标的一项非常,有用的技术手段.同时也是搞发酵行业的人的必备知识要求之一,借此我想通过和大家交流共同提高发酵方面的知识水平.发酵工艺优化方法与思路:发酵工艺优化的方法有很多,它们之间不是孤立的,而是相互联系的。
在一种发酵中,往往是多种优化方法的结合,其目的就是发酵是细胞大规模培养技术中最早被人们认识和利用的。
发酵技术在医药、轻工、食品、农业、环保等领域的广泛应用,使这一技术在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。
为了提高发酵生产水平,人们首先考虑的是菌种的选育或基因工程的构建。
而实际上,发酵工艺的优化,包括生物反应器中的工程问题,也同样非常重要。
发酵环境条件的优化是发酵过程中最基本的要求,也是最重要、最难掌握的技术指标。
温度、pH值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等的优化控制,依据不同的发酵而有所不同。
同时,微生物在生长的不同阶段、生产目的代谢产物的不同时期,对环境条件可能会有不同的要求。
因此,应该在生物反应器内,使温度、pH值、溶氧、搅拌转速等不断变换,始终为其提供最佳的环境条件,以提高目的产物的得率,在发酵放大实验中,一般都很注重寻找最佳的培养基配方和最佳的温度、pH值、溶氧等参数,但往往忽视了细胞代谢流的变化。
例如:在溶解氧浓度的测量与控制时,关心的是最佳氧浓度或其临界值,而不注意细胞代谢时的摄氧率;用氨水调节pH值时,关心的是最佳pH值,却不注意添加氨水时的动态变化及其与其他发酵过程的参数的关系,而这些变化对细胞的生长代谢却非常重要。
注意:大家可以从以下各个方面进行交流.尽量能够分类进行叙述,我总结了以下几累,也不是很全,当然从其他的方面进行交流也可以,但是希望你注明附加说明谢谢大家的参与一 . 好氧发酵1. PH工艺的优化2. 溶氧工艺的优化3.原材料工艺的优化4.消毒(灭菌)工艺的优化5.菌种制备工艺的优化6.小试到中试,中试到生产等扩大实验的工艺优化7.成本工艺优化8.种子罐工艺的优化9.发酵罐工艺参数控制的优化10.仪表控制的工艺优化11.环境的工艺优化12.染菌处理的工艺优化13.紧急情况处理的工艺优化(停电\停水\停气\停汽等)14.补料工艺的优化15.倒种工艺的优化16发酵设备的工艺优化17.其他的工艺优化二 . 厌氧工艺的优化三.固体发酵的工艺优化四 .其他1. PH工艺的优化A.配料中的PH很重要,其中有配前PH,配后PH,消前PH,消后PH,接种前PH,工艺控制PH等,配前PH,配后PH,可以用来检测原材料的质量,初步估计配料的情况,如果出了错误,有时候可以从PH中的变化看出来,能够减少错误的发生.B.另外,每次有新的配方我们总是要用PH方法检测其中的每种原材料是否会和其他的发生反应,可以互相两两混合,检测PH的变化,也可以用来作为配微量元素的检测.C.消前PH可以用来减少消毒过程对培养基的破坏,因为培养基在消毒中会有PH的变化,在不同的PH条件下对培养基破坏也不一样,因此可以在消毒的时候选择合适的PH,消毒完后可以调节过来,这样一来可以对PH 敏感的一些原材料减少破坏,这种方法在生产中已经取得了初步的成绩,提高了指标.D.工艺控制的PH,在发酵的产抗期间,通过在不同的发酵时间调整不同的PH,可以减少杂质的产生,同时还可以缓解溶氧,比如在头孢发酵中,通过在后期调整PH可以减少DCPC的含量,给提取工序带来很大的好处,E.补料罐通过PH的调节可以更好的通过流加物料而不影响发酵.(部分发酵在不同时期的PH有所不同,所以通过补料罐的调整可以对发酵指标有所提高)F.发酵过程中的PH调节可以通过各种方法,不一定要添加氨水和氢氧化钠,可以添加玉米桨等其他的物料来进行调节.G.控制放罐时的PH可以对后面的过滤有所影响,所以一定要控制好放罐前的PHH.绘制种子瓶和种子罐以及发酵罐等整个发酵过程的PH生长曲线,可以用来参考控制工艺,检测无菌情况的发生.A. 华东理工大学的张嗣良提出了“以细胞代谢流分析与控制为核心的发酵工程学”的观点。
关于玉米原料超高浓度酒精发酵探讨摘要:从现阶段发展而言,玉米原料化工方面的研究相对较少,因此在玉米生产酒精的传统工艺中出现了诸多问题,在工业转化过程中,缺乏相应的成熟技术支持。
为此,必须采取一些有效措施进行改进,提升酒精发酵的效果。
关键词:玉米原料;超高浓度;酒精发酵由于石油危机而造成的国家能源安全、农民收入和环境等问题而使得生物酒精的生产日益受到重视,近几年发展较快,中国已成为世界上第三大生物酒精生产国。
现在工业上的生物酒精绝大部分属第一代燃料乙醇,即用淀粉质原料来生产川。
据酿酒协会酒精分会的统计,2004年我国酒精生产玉米原料占50.3%,经过近几年的发展,玉米现在已经占到65%。
适度发展玉米燃料乙醇有益于粮食供需平衡,依然可以起到玉米供需平衡蓄水池的作用。
同时玉米也是深加工链条最长、产品系列最丰富的粮食品种,因此相对于其他淀粉质原料,玉米酒精发酵的研究意义更大。
高浓度酒精发酵工艺具有高发酵率、高转化率、低残糖和节约能源等特点,可大幅度增加产量,显著提高经济效益。
据相关公司的生产实践表明,按年产6万t酒精计算,实施浓醪发酵后年节约一次水12万t,吨酒精节电62.5°,吨酒精节约煤160kg,年节约资金675万元,减排废水15万t因此,酒精浓醪发酵是发酵酒精工艺的重大技术进步,已经成为酒精行业清洁生产重点推广的技术之一。
中国开展生料酿酒研究始于20世纪70年代。
以节能、减排、高出酒率、高浓度发酵为特点的无蒸煮生料发酵工艺是燃料乙醇生产技术的未来发展方向。
近期的研究增多,商业化过程进展也加快。
但相对而言,生料超高浓度酒精发酵的研究并不多。
若采取传统的蒸煮工艺进行超高浓度酒精发酵,由于黏度问题,在配料浓度很高的情况下,会造成液化非常不彻底,并且浓醪的换热和输送在工厂会变得异常困难,同时也影响发酵体系的传质,而使过程效率降低;即便不考虑黏度问题,在这种条件下往往需要特别的耐高糖度、耐高酒度的酵母。
玉米秸秆发酵生产酒精的研究一、引言在当前环境保护和可再生能源的重要性日益凸显的背景下,利用农业废弃物进行生物发酵生产酒精成为一种具有潜力的技术。
玉米秸秆是一种常见的农业废弃物,其丰富的碳水化合物成分让其成为一种理想的原料来生产酒精。
本文将探讨玉米秸秆发酵生产酒精的研究现状、方法、优势以及未来发展方向。
二、玉米秸秆发酵生产酒精的方法1. 原料准备玉米秸秆作为主要原料,需要经过破碎、水浸泡等处理,以提高其表面秸秆秸外的表面秸秆秸曝露面积,有利于后续的酶解和发酵过程。
2. 酶解过程将处理好的玉米秸秆进行酶解,主要通过添加纤维降解酶来分解玉米秸秆中的纤维素和半纤维素等多糖物质,释放出葡萄糖等单糖。
3. 发酵生产酒精在酶解后,将释放出的单糖溶液用酿酒酵母等微生物菌种进行发酵,产生酒精和二氧化碳。
发酵过程中需要控制好温度、pH值等参数。
三、玉米秸秆发酵生产酒精的优势1.环保:利用玉米秸秆等农业废弃物进行生产,能减少焚烧等对环境的污染。
2.资源综合利用:将废弃物转化为有价值的产品,实现资源的循环利用。
3.降低生产成本:玉米秸秆等废弃物作为原料成本低廉,有助于降低生产成本。
4.可持续发展:利用农业废弃物生产酒精符合可持续发展的理念,有助于实现能源的可持续供应。
四、未来发展方向1.工艺优化:不断优化酶解和发酵工艺,提高生产效率和产量。
2.副产物利用:研究开发玉米秸秆发酵过程中的副产物的综合利用价值。
3.工业化规模化:进一步探索工业化规模化生产的可行性和优化方案。
4.技术创新:结合生物技术等新技术手段,推动玉米秸秆发酵生产酒精技术的创新发展。
五、结论玉米秸秆发酵生产酒精是一种有潜力的技术路线,具有环保、资源综合利用、降低生产成本等优势,未来的发展潜力广阔。
通过持续的研究和创新,玉米秸秆生产酒精技术将在可再生能源领域发挥更加重要的作用。
以上是关于玉米秸秆发酵生产酒精的研究文档,希望对您有所帮助。
玉米高浓度酒精发酵工艺优化摘要:我国各种类型的农作物产量每年都有创新高的趋势,其中玉米更是产量可观,而玉米除了有一定的食用价值,在化妆品行业、酒厂行业中也都一直广受人们的欢迎。
相关研究人员根据玉米中胚乳中含有大量淀粉这一理论依据,采用一定的先进提取技术将其提取出来,并利用酵母菌的分解作用将淀粉分解,最终可获取分解产物中的酒精。
而近年来,技术人员开始专攻于这种提取酒精的工艺的优化方案,使原本的提取工艺在利用一定数量的玉米原料的基础上获取更大产量、更高浓度的酒精,以投入酒厂中酒类的生产输出及其他更广泛的用途。
关键词:玉米;高浓度发酵;优化引文:现如今人们环保意识的广泛增强,而现如今许多易消耗的能源物质在数量上也开始变得稀有,因此人们开始寻找相关可替代品,以节省部分能源物质的利用和消耗数量,经研究发现,酒精就是相对不错的选择。
另外,在酒厂等其他生产行业中,酒精的可利用度也十分之大。
这一现实就要求相关研究人员在酒精提取的整个技术流程中,不断追求优化和创新,以最小的成本消耗获取更大产量及纯度的酒精。
因此,加强酒精产量和优化其生产方式这一研究项目开始被各个研究组织重视。
本文以玉米为原料,着重对其酒精发酵工艺优化方案进行探讨。
一、根据发酵醪注入发酵罐的方式区分的发酵方法(一)间歇式发酵法这种发酵方法将所有的发酵工艺流程集中在同一个发酵罐中完成,因此在操作过程中的难度及可操控度相对较低,更加便于工作人员的监督管理,这也就意味着这种方式所出现的失误相对较少。
但也正是这个原因,操作流程中的部分细节性问题得不到更好的处理和解决,因此,这种发酵方法被采用的范围相对较窄。
(二)连续式发酵法这种发酵方法的特点主要表现在其在培养微生物的后期,连续性将培养液添加入发酵罐。
此方法对发酵过程中的环境条件要求较低,整个工艺流程中温度等外部条件无特殊变化,且相关的工艺流程手段数量相对减少,可在短时间内提升工作效率,且在人力成本、资源成本等方面有着更大程度的节省。
玉米高浓度酒精发酵工艺优化
发表时间:2019-05-27T17:18:45.423Z 来源:《中国经济社会论坛》学术版2018年第10期作者:李杰[导读] 现如今人们环保意识的广泛增强,而现如今许多易消耗的能源物质在数量上也开始变得稀有,因此人们开始寻找相关可替代品,以节省部分能源物质的利用和消耗数量,经研究发现,酒精就是相对不错的选择。
李杰
国投生物能源(海伦)有限公司黑龙江省海伦市 152300摘要:我国各种类型的农作物产量每年都有创新高的趋势,其中玉米更是产量可观,而玉米除了有一定的食用价值,在化妆品行业、酒厂行业中也都一直广受人们的欢迎。
相关研究人员根据玉米中胚乳中含有大量淀粉这一理论依据,采用一定的先进提取技术将其提取出来,并利用酵母菌的分解作用将淀粉分解,最终可获取分解产物中的酒精。
而近年来,技术人员开始专攻于这种提取酒精的工艺的优化方
案,使原本的提取工艺在利用一定数量的玉米原料的基础上获取更大产量、更高浓度的酒精,以投入酒厂中酒类的生产输出及其他更广泛的用途。
关键词:玉米;高浓度发酵;优化
引文:现如今人们环保意识的广泛增强,而现如今许多易消耗的能源物质在数量上也开始变得稀有,因此人们开始寻找相关可替代品,以节省部分能源物质的利用和消耗数量,经研究发现,酒精就是相对不错的选择。
另外,在酒厂等其他生产行业中,酒精的可利用度也十分之大。
这一现实就要求相关研究人员在酒精提取的整个技术流程中,不断追求优化和创新,以最小的成本消耗获取更大产量及纯度的酒精。
因此,加强酒精产量和优化其生产方式这一研究项目开始被各个研究组织重视。
本文以玉米为原料,着重对其酒精发酵工艺优化方案进行探讨。
一、根据发酵醪注入发酵罐的方式区分的发酵方法
(一)间歇式发酵法
这种发酵方法将所有的发酵工艺流程集中在同一个发酵罐中完成,因此在操作过程中的难度及可操控度相对较低,更加便于工作人员的监督管理,这也就意味着这种方式所出现的失误相对较少。
但也正是这个原因,操作流程中的部分细节性问题得不到更好的处理和解决,因此,这种发酵方法被采用的范围相对较窄。
(二)连续式发酵法
这种发酵方法的特点主要表现在其在培养微生物的后期,连续性将培养液添加入发酵罐。
此方法对发酵过程中的环境条件要求较低,整个工艺流程中温度等外部条件无特殊变化,且相关的工艺流程手段数量相对减少,可在短时间内提升工作效率,且在人力成本、资源成本等方面有着更大程度的节省。
(三)半连续发酵法
这一发酵方法结合了上述两类方法,在主次发酵阶段分别使用连续式发酵法和间歇式发酵法。
发酵法复杂结合意味着这种方式的酒精发酵工艺流程中无菌性不能得到足够的保证,因此选择这种方式的工作人员需要在这个问题上加以重视。
但是,值得一提的是,续发酵法提升了发酵设备的工作效率,缩短了整体工艺流程所花费的时间,更适于大量的发酵工作。
二、玉米高浓度酒精发酵工艺相关优化策略
(一)酵母细胞的种类、数量提升技术酵母细胞质量的优劣直接决定着酒精发酵技术最终的结果,其中,酵母细胞的数量和种类在一定程度上增加和优化有利于增加酒精提取的纯度和浓度。
因此,这方面的优化工作是技术人员在提升玉米高浓度酒精发酵工艺的工作中首先需要解决的基本问题。
在选择酵母细胞种类的工作中,相关技术人员需要根据酵母细胞的作用规律,选择更适宜于酒精发酵环境的菌种,所选军中不仅耐酸耐碱耐高温,还需能与玉米胚乳的淀粉成分良好反应,这就要求选择菌种的工作人员充分了解各类菌种的特性。
另外,在提升酵母细胞的数量的工作上,可以从人工投入的酵母菌株着手,利用其在植物体内繁殖生长的特性,将母体酵母细胞的质量加以改善,利用使其在短时间内大量繁殖的相关技术,提高其繁殖速度,从而提升在一定时间内的酵母细胞的整体数量。
因此,可在投入酵母菌时加入营养液,选择适合玉米发展情况的数量及类型,从而缩短酵母菌株的生长繁殖时间,达到技术优化目的。
这一策略不仅要求技术人员在菌株营养液的加入量及加入周期上有一定的数据计算能力,还需精通其理论知识,并能了解营养液的基本性质和应用方法。
(二)发酵过程中的温度、PH等环境条件玉米高浓度酒精发酵工艺的效率提升有赖于其连续发酵技术的广泛使用,但是大量的酵母菌颗粒在一定程度上会对这一技术起到抑制作用。
由于酵母菌对环境酸碱度的敏感性很强,因此,精确地控制发酵过程中的PH度在保证酒精发酵流程的高效率进展是一项亟需发展的技术,工作人员可利用部分不影响酵母菌生存的酸碱剂对发酵过程中的PH进行调整,这也要求技术人员对各类酸碱剂的性质种类有深刻的研究了解。
另外,在控制发酵过程中的温度时,需要工作人员以对酵母菌的生存情况的定期观察为依据,确定酵母菌株的的最适繁殖温度,并考虑各方面环境因素对温度的影响,预备好相关解决方案以面对突发状况,维持酵母菌生存环境的最佳温度,一次提升酒精发酵效率,扩大酒精的发酵产量及纯度。
(三)发酵罐的冷却、通气与搅拌工艺发酵罐有关的一系列操作在发酵技术中起着基础性的作用,冷却发酵罐的技术在协助发酵产热的冷却过程中至关重要,可在一定程度上节约建筑成本及冷却水的利用量。
其中细节性的问题需要技术人员重点把握,建筑地点选取需要露天以达到快速散热的效果,而在其材质选取上则需耐受高低温,以便操作。
而发酵罐的通气与搅拌,重在完成酵母菌株的激活和充分混合工作,可引入一系列技术类器械进行操作,在尽量使酵母菌株得到最大程度的通风处理的同时,提升酵母菌与氧气混合度,从而提升其发酵率,并保证更大产量的发酵菌株参与酒精的发酵工艺流程。
三、玉米高浓度酒精发酵工艺优化策略的预期结果
经过玉米高浓度酒精发酵工艺优化工作的研究和试验后,相关的优化工作需得到大幅度提升,从酒精发酵工艺最初的酵母菌种选择,到发酵流程的相关技术性操作,研究人员经过学习了解相关理论知识的前提下,同时结合高浓度酒精发酵技术中的对于环境等外在因素的适应情况,对症下药,在技术、原产料等方面加以纠正和改善,维持酒精发酵工作流程的顺利进行的同时加强对细节性问题的重视和解决探究,能基本上在保证酒精发酵工作质量的,提取更高浓度、更大产量的酒精,完成对于稀缺能源物质替换和满足社会对于酒精需求的基本任务。
四、结束语
以上,在探讨关于高浓度酒精的发酵工艺优化策略的过程中,对整个工艺流程中的细节问题提出了很高的要求。
在提升高浓度酒精发酵工艺的质量时,不仅要注意发酵过程中对于温度、湿度、酸碱度等一系列环境适宜程度的考虑,还对技术人员在发酵技术中的熟练度,以及对菌株、原料的了解程度提出了一定的要求。
另外,相关研究人员在各方面均需注重理论联系实际,以数据和现实情况相结合为最终参考,完成玉米高浓度酒精发酵工艺的优化任务。
参考文献:
[1]王秋峰. 高效产酒酵母的分析与应用研究[D].浙江大学,2017.
[2]李勇. 混合原料高浓度酒精发酵工艺优化[D].浙江大学,2017.
[3]王秋峰,杜风光,刘钺,乔建援,李勇,王方方,刘燕.采用响应面法优化高浓度发酵探究[J].酿酒科技,2016(09):86-88.。