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。
淀粉质原料酒精的生产技术(内部资料,请勿外传)第一节淀粉质原料酒精生产概况一.淀粉质原料酒精生产的特点(1)原料系采用薯类、粮谷类及野生植物等,在投产前必须先经过破碎处理。
目前在国内尚有一部分产量较小的酒精厂,采用间歇蒸煮,原料不经粉碎,就直接将快状或粒状原料投入生产,但大部分中等规模以上的酒精厂,原料多经二次粉碎,使原料的受热面积加大,更有效地达到蒸煮的要求,然后进行中温、高温连续蒸煮。
(2)原料必须经过蒸煮,在高温高压过程中,引起原料细胞的组织破裂,使存在于细胞中的淀粉转化为可发酵性糖。
蒸煮温度由于原料的品种与规格不同而有差异,通常为110—145℃,但经过粉碎的原料,其蒸煮所须的温度较低,大约105—130℃。
高温处理除了使淀粉糊化,便于糖化酶的糖化作用外,还可把附着的有害杂菌杀死。
(3)淀粉质原料生产酒精,要经过糖化作用,把糊化成溶解状态的淀粉转化成可发酵性糖。
(4)淀粉悬浮液在糊化和溶解过程中,粘度是不断变化的,当淀粉颗粒溶解时,粘度逐渐增加,达到最大限度后,随着温度的继续上升,醪液粘度下降。
(5)蒸煮过程中原料因受高温高压,易产生焦糖。
焦糖是不能被发酵的,还会阻碍酵母的发酵作用,影响发酵而降低酒精产量。
蒸煮温度、醪液浓度越高,越容易形成焦糖。
因此,我国酒精厂对淀粉质的原料加水比,一般都采用1∶3—1∶3.5,有时还要稍稀些,这样便于淀粉出酒率的提高。
二.淀粉质原料酒精的生产流程此流程主要是说明用淀粉质原料生产酒精时,投产前必须先把块状或粒状的原料,粉碎成粉末状态后,经过高压蒸煮和糖化作用,然后再进行发酵,最后经蒸馏得到成品酒精,现简要叙述如下:1.原料粉碎连续蒸煮的酒精工厂,原料出库后,先经过粉碎,然后在投入生产。
几乎大多数工厂都采用了锤式粉碎机,把原料打成粉状。
多数工厂都采用二次粉碎法,先经过粗碎,把大快原料初步打碎成小快原料,再经过细粉碎机,将小快原料打碎成较细的粉末原料,这样便于连续蒸煮,也便于物料的流动输送。
二、课程内容纲要与各章的基本要求第一篇酒精生产工艺第一章绪论教学目标:掌握我国生产酒精的规格。
了解酒精的用途及其在国民经济中的地位,目前酒精生产存在的主要问题及对策。
教学重点、难点:重点:我国生产酒精的规格。
教学时数:2教学内容:一、酒精的主要性质二、酒精的主要用途三、世界酒精生产概况四、我国酒精行业的基本状况五、酒精国家标准第二章原料、水和辅助材料教学目标:掌握常用的酒精原料特点,理解酒精生产原料的种类和选择原则、水质要求以及辅助材料的使用。
教学重点、难点:重点:淀粉质原料、糖质原料和纤维质原料的特点;酒精原料选择原则。
难点:酒精原料的种类和选择原则。
教学时数:2教学内容:第一节主要原料一、以原料的种类与选择。
二、常用原料的基本特性。
三、淀粉质原料的预处理第二节辅助原料一、制备糖化剂所用的辅助原料二、作为营养盐的辅助原料第三节水一、水在酒精生产中的重要性二、水的杂质成分和常用的水质控制指标三、对各种用水的要求第三章淀粉质原料酒精生产工艺教学目标:理解并掌握原料的预处理和输送,.原料的水热处理,糖化的目的,影响水解速度的因素,糖化过程中物质的变化,糖化方法和糖化过程的控制,酒精生产对酵母的要求,酵母的生长条件,酵母的扩大培养,影响酵母质量的主要因素,酒精发酵的目的和要求,酒精发酵机理,酒精发酵工艺控制,.影响酒精发酵的因素,酒精蒸馏和精馏的工艺流程和操作,淀粉出酒率和淀粉利用率的计算。
了解无蒸煮工艺的研究和实践,糖化剂生产,糖化工艺的发展趋势,酒精发酵新技术。
教学重点、难点:重点:连续蒸煮、连续糖化、连续发酵和连续蒸馏新工艺;蒸煮、糖化、发酵、发酵对酒精产量和质量的影响。
难点:连续蒸煮、连续糖化、连续发酵和连续蒸馏新工艺;蒸煮、糖化、发酵、发酵对酒精产量和质量的影响。
教学时数:16教学内容:第一节淀粉质原料酒精生产的特点及流程一、淀粉质原料酒精生产的特点二、淀粉质原料酒精生产的流程第二节原料的预处理与输送一、原料预处理的内容二、原料的除杂三、原料的粉碎四、原料的输送五、原料预处理流程六、原料粉碎度对蒸煮工艺的影响第三节原料水的热处理一、原料水-热处理的目的二、原料水-热处理的理论基础三、原料水-热处理的流程第四节糖化剂生产一、糖化剂生产的发展史二、糖化酶的种类及其选择三、酒精生产常用糖化菌四、酒精生产常用糖化菌及其酶系特性五、影响曲霉生长和淀粉酶生成的条件六、糖化剂制造的工艺,液体曲制生产工艺。
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1. 原料粉碎。
将玉米粒、大米等淀粉质原料粉碎至粉末状,以增加与酶的接触面积,便于后续酶解过程。
淀粉质原料酒精生产技术淀粉质原料目录绪论第一节淀粉质原料酒精生产概况第二节原料及其处理第三节蒸煮工艺第四节糖化剂生产工艺第五节糖化工艺第六节酒母的制备第七节酒精发酵工艺第八节发酵成熟醪的粗馏与精馏绪论1、酒精与白酒工业在国民经济中的意义酒精与白酒工业和其他轻工业一样,具有投资小、回收期短、资金周转快的特点,在国民经济中起着重要的作用,与人民生活有着密切的关系。
随着现代科学事业的不断发展,酒精的应用范围越来越广泛,它是许多化工产品不可缺少的基本原料。
利用酒精可以制造合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、脂类、环氧乙烷、氯乙醇、二氯乙烷和乙基苯等。
酒精是一种很好的有机溶剂,也可作为洗涤剂和浸出剂。
在医药上酒精可用与灭菌和药剂的调试,高纯度的酒精可用来配制各种饮料酒。
在国外有的工厂用酒精作燃料,取代煤和汽油;有的国家正在使用,用酒精作为燃料的汽车。
随着自然资源开发的日渐减少,酒精作为绿色资源永不腿色,他的用途将更为广泛。
酒精发酵生产的副产物杂醇油,主要含有高级醇和脂类,可用来制造香料、油漆及增塑剂,也可用作有机溶剂。
二氧化碳可制成液体二氧化碳与干冰,液体二氧化碳可用于清凉饮料的制造和消防事业及焊接工业等,固体二氧化碳可作冷冻剂及人工降雨需用的材料。
白酒是一种含有较高酒精浓度的无色透明的饮料酒,使用淀粉质原料或糖质原料经过发酵,蒸馏而制成,根据原料及工艺的不同,具有各自独特的风味。
白酒是广大人民生活的嗜好品,一般人每逢节日,往往以饮酒表示欢庆,消耗量相当大。
他对于井下、森林作业人员、出海渔民和海员来说有是劳动保护的比须品。
白酒还可用来浸泡某些中草药,增强药效。
为了满足人民生活日益提高的需要,白酒生产日益发展,质量不断提高,品种也越来越多样化,产量也逐步增加。
酒精与白酒生产的原料大都直接来自农村,而副产物的酒糟不仅可供作农用肥料,而且是一种富有营养价值的饲料,更可利用酒糟大搞综合利用,这对促进农副业的发展也有重有作用。