第二章++淀粉质原料生产酒精概况1
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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。
五、实验报告
(一)实验结果
1. 详细记录实验过程中各参数及数据。
结果记录如表:
糖化后,加入可乐瓶中的上清:约400ml. 加入400ml蒸馏水。
活化的酵母种液:5ml 2.对实验结果的判断与分析。
○1二氧化碳生成的检验:培养约一星期后,观察瓶中混合液,淀粉大部分沉降在瓶底,上清浓度较稀,靠瓶壁边缘有一连串微小气泡
接种完,擦干瓶外壁,于天平上称量W1=727.5g;培养结束,取出瓶轻轻摇动,使二氧化碳尽量溢出,在同一天平上称量W2=725.0g
计算得:二氧化碳生成量= W1-W2=2.5g
○2酒精生成的检验:打开瓶塞,闻到有明显酒精气味。
取发酵液5ml, 加10%硫酸2ml,加1%K2Cr2O7溶液
10-20滴,颜色由黄色变为黄绿色。
左:蒸馏水5ml,颜色偏黄,透明度高
右:发酵液5ml,黄绿色,与对照管有明显差异
左图:酒精生成的检验结果
(二)思考题
现有3株不同来源的酒精酵母,请设计实验判断哪株酵母发酵酒精能力最强?
答:按实验步骤配制等量的三组醪液,加入等量糖化酶进行糖化作用,将原料中的淀粉转化为可发酵性糖,向三组糖化后的淀粉上清中加入等量3株不同来源的酒精酵母种液,相同条件下培养一段时间,分别测定三组实验产生的CO2的质量,进行比较。
产CO2越多表示发酵酒精能力越强。
(三)注意事项
1. 淀粉糖化过程中,需要不断进行搅拌,直至粘度下降到一定程度,使淀粉完全糖化。
2. 检验酒精生成时需要用到H2SO4,使用时应该注意安全,不要溅到皮肤上。
3. 使用天平测量可乐瓶质质量时,应遵守天平使用规则用镊子夹取砝码。
以免出现误差,导致CO2质量测量不准确。
玉米发酵酒精实验实验目标1)验证经辐照处理后的玉米淀粉内部分子C—H键在结构上有没有遭到电子束打断从而形成葡萄糖或可发酵性还原糖,形成数目多少同正常液化、糖化工艺所形成的发酵前还原糖分子数量进行比较。
验证方式:①将两种不同物料,按照传统工艺,同时进行一组正常的拌料加液化酶、糖化酶之后将糖化后的糖化醪通过斐林试剂热滴定法,进行定时计次检测还原糖数目的多少。
②将两种不同物料,未辐照的物料按照传统工艺去进行拌料、加液化酶、糖化酶。
而辐照过后的物料不加酶制剂直接拌料后搁置。
平行再将辐照过后的物料拌料后仅加糖化酶。
同样时间后的糖化醪,通过斐林试剂热滴定法,进行定时计次检测还原糖数目的多少。
2)酶制剂加载体进行回收的测定,通过将酶制剂中加入载体,将带有载体的糖化酶制剂加入到液糖化工序中,使用后将发酵完成醪液中的载体取出清洗可反复利用。
其载体为合成物据说能够提高糖化过程中糖的产量。
①将未辐照、辐照原料均进行传统工艺的液糖化,加传统液、糖化酶制剂,计时计次测定还原糖数目。
②将未辐照、辐照原料进行传统工艺的液糖化,期间加入新型酶制剂代替传统酶制剂,计时计次测定还原糖数目。
并将发酵成熟醪中的载体进行回收再次投入使用测定循环使用次数。
③将未辐照、辐照原料进行无蒸煮工艺液糖化,其间加入新型酶制剂计时计次测定还原糖数目。
3)酵母的选型:通过酵母的耗糖率、转酒效率、以及发酵过程中数目进行优化选择。
4)验证辐照处理后的物料同未辐照物料进行发酵过程中的对比、及新型发酵工艺的优化选择。
①将两种物料按照传统工艺液糖化后进行发酵,发酵过程中对发酵醪进行酸值、挥发酸、还原糖、总糖、酒精度、酵母数、酵母死亡率进行定时计次进行检测根据检测数据进行判断。
②将两种物料进行无蒸煮液糖化工艺后的糖化醪进行发酵,对发酵过程数据进行定时计次检测根据检测数据进行判断。
③将两种物料分别进行传统液糖化工艺的糖化醪使用新型酶制剂、优化酵母分别进行发酵对发酵过程数据进行定时计次检测并根据数据判断。
目录摘要…………………………………………………………………………………………绪论…………………………………………………………………………………………第一章设计目的任务及标准………………………………………………………………1.1 设计任务的意义………………………………………………………………………1.2设计要求和基本内容…………………………………………………………………1.3设计指导思想…………………………………………………………………………1.4设计依据………………………………………………………………………………1.5可行性报告……………………………………………………………………………第二章淀粉质原料酒精工艺流程设计……………………………………………………2.1淀粉质原料酒精生产的流程…………………………………………………………2.2 预处理…………………………………………………………………………………2.3原料预处理流程………………………………………………………………………2.4糖化工艺的流程………………………………………………………………………2.5糖化醪的发酵…………………………………………………………………………2.6发酵成熟醪的蒸馏和精馏……………………………………………………………2.7醛酯馏分的回用技术…………………………………………………………………2.8蒸馏过程中酒精的损失………………………………………………………………第三章酒精生产的物料衡算……………………………………………………………3.1酒精生产工艺技术指标………………………………………………………………3.2工艺流程图……………………………………………………………………………3.3 原料消耗计算…………………………………………………………………………3.4根据要求实际原料耗算一览表……………………………………………………3.5生产设备相关计算……………………………………………………………………3.6 生产设备一览表………………………………………………………………………3.7 生产布置说明…………………………………………………………………………4.7参考文献………………………………………………………………………………摘要根据要达到5000吨/年的酒精生产水平的要求设计其生产工艺,按照流程进行实验室生产,最后扩大为工业化酒精生产。
玉米淀粉生产酒精的研究作者:孙华来源:《中国化工贸易·中旬刊》2019年第06期摘要:作为我国的主要农作物,玉米在粮食产业中占据着非常关键的位置,玉米淀粉可以用来发酵酒精,不仅能够有效减满足人们对资源的需求,还能减少环境污染现象。
本文就玉米淀粉生产酒精进行研究,以期能够有效降低玉米淀粉生产酒精的成本。
关键词:玉米淀粉;原料多元化;燃料乙醇1 玉米淀粉生产酒精的现状现在我国很多玉米淀粉产业,受到需求下降、产能上升等一系列因素的影响,使其出现严重亏损的情况,其中以东北玉米淀粉加工企业亏损最多。
近年来,我国玉米淀粉产业的开工率逐渐呈现出下降的趋势,很多地区都出现了产能严重过剩的情况,给玉米淀粉生产造成了一定的阻碍。
仅仅2018年我国东北地区玉米淀粉的产能就减少的200万吨左右,这一情况出现的原因,主要是因为我国黄淮地区玉米价格优势更为明显导致的,这一区域的玉米淀粉产能整体呈现上升趋势,玉米淀粉产能约增加270万左右。
下半年,黑龙江等地区的玉米淀粉逐渐增加,这一情况与原有产能重启和新增产能有着非常密切的关系,进一步扩张了我国玉米淀粉的生产规模,但是玉米淀粉的产能却始终处于低迷的状态。
我国广西地区的木薯种植数量正在逐渐减少,这一情况给我国广西玉米淀粉生产酒精企业的进一步发展造成了一定的阻碍,广西玉米淀粉生产酒精企业正在面临着原料价格上涨的问题。
东北地区在进行玉米深加工时,也面临着淀粉销售的问题。
因此,针对这一情况,可以尝试采用玉米淀粉作为酒精生产的原料,既能解决广西地区酒精生产原料短缺的问题,也能解决东北地区玉米淀粉产能过剩的问题。
在对玉米淀粉生产酒精进行研究时,可以发现如果使用纯玉米淀粉生产酒精的话,在进行酒精生产时,生产人员需要对纯玉米淀粉进行发酵处于,采用的发酵方式主要为氮。
除此之外,在利用玉米淀粉生产酒精时,生产人员可以采用玉米清液核对木薯清液的方式作为玉米淀粉生产酒精的氮源,在进行玉米淀粉发酵时,通过中试装置对其进行验证。