新疆农业大学《酶与酶工程》专题讨论综述题目: 酒精生产工艺姓名:学院:班级:学号:成绩：2013 年4月酒精生产工艺摘要我国酒精生产以发酵法为主，大多数工厂是采用薯干和玉米为原料。
为了进一步提高酒精生产水平，各国的工程技术人员都在研究新型的酒精发酵方法，如目前已在工业生产上应用的固定化细胞酒精发酵法，耐高温活性干酵母发酵法等新的发酵工艺。
在设备方面也有不少新型生物反应器出现，如单罐连续搅拌反应器、酵母回用连续搅拌反应器、塔式反应器、细胞固定化反应器等。
酒精蒸馏工艺也在不断改进和完善。
进一步改造了蒸馏塔板结构，并研究新的蒸馏工艺。
目前研究较多的蒸馏工艺有高效节能的差压式蒸馏，膜分离酒精等。
随着乙醇传感器和微机控制系统的应用，酒精工业的生产水平将有新的突破。
关键词：霉菌，废糖蜜，糊化，醪液。
原料及其处理1.淀粉质原料的选择（1）原料资源要丰富，容易收集。
酒精生产需要大量原料，要有一定的库存量。
（2）原料要容易贮藏。
水分高的原料不易贮藏，含水量低于13%为宜。
（3）原料含杂质要少，并在生产中不产生有害、有毒物质。
（4）原料价格低廉，可降低产品成本。
尽量采用野生植物原料。
2.糖质原料的选择糖质原料主要指糖蜜。
根据糖蜜的含糖糖量分为三个等级：一级糖蜜：含全糖(总糖）高于50%，不溶物和胶体物质等杂质含量较少；二级糖蜜：含全糖45%~50%;三级糖蜜：含全糖低于45%。
所有等级糖蜜浓度均不得低于80`~900 ,相对密度为1.41~1.50（20℃）。
原料的种类用于生产酒精的淀粉原料主要有：薯类；粮谷类；糖质原料；野生植物；农产品加工副产品；纤维质原料。
常用原料的化学组成1.糖类葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖等，这些物质都可以发酵生成酒精，同时也是霉菌和酵母的营养及能源，原料中含这些物质越多，生成酒精也就越多，所以它和产量有着密切的关系。
2.蛋白质在酒精生产中，原料所含的蛋白质的主要作用是经蛋白酶降解后作为生产菌种所必需的氮源，而参与菌体细胞的合成，因此其含量以满足菌体正常生长繁殖为宜。
3.无机盐及生长素其功能是作为酶活性基的组成部分或调解酶的活性。
生产原料中无机盐和生长素的含量均足够满足微生物的生长和代谢。
4.脂肪脂肪对发酵有影响，如玉米、高粱糠、米糠等油脂较多，则生酸较快。
一些酒精厂如采用玉米作为原料，总是先把玉米胚芽除去。
5.单宁单宁具有涩味和收敛性，遇铁呈蓝黑色，有凝固蛋白质的作用。
而糖化酶和酵母细胞的主要成分是蛋白质，遇到单宁会凝固硬化。
原料的输送酒精厂采用的原料输送方法有机械输送，气流输送和混合输送3种。
1.机械输送原料或粉料的输送靠机械构件来完成。
常用的输送机械有皮带输送器、螺旋输送器和斗氏提升机3种。
前两种常用于水平输送，后一种用于垂直输送。
2.气流输送气流输送俗称风送，是利用气流在管子中输送物料。
3.混合输送粗碎后的原料输送用机械输送，细碎后粉料输送用气流输送。
蒸煮薯类谷类野生植物等淀粉质原料，吸水后在高温高压条件下进行蒸煮，使植物组织和细胞彻底破裂，由于吸水膨胀而破坏，使淀粉由颗粒变成溶解状态的糊液，目的是使它易受淀粉酶的作用，把淀粉水解成可发酵性糖。
其次，由于原料表面附着大量的微生物，如果不将这些微生物杀死，会引起发酵过程的严重污染，使生产失败。
通过高温高压蒸煮后，对原料进行了灭菌作用。
蒸煮过程中的物理化学变化（一）淀粉的膨化与糊化1.淀粉的膨化当淀粉与水接触，水分酒渗入淀粉颗粒内部，使淀粉的巨大分子链发生扩展，因而体积膨大，质量增加，这种现象称之为膨化。
2.淀粉的糊化淀粉颗粒发生膨化时，随着温度升高，颗粒渗透压逐渐增大，膨胀程度逐渐增高，当温度升到某一特定温度，颗粒的体积膨胀到原体积的50~100倍时，淀粉粒发生破裂，造成黏度迅速增大，体积也随之迅速变大，此现象称为淀粉的糊化，糊化过程的起始温度则为该原料淀粉的糊化温度。
淀粉发生膨化与糊化必须满足3个条件：一是一定量水分子的参与；二是一定的温度；三是一定时间。
糊化温度与淀粉粒大小有关系，一般的说，淀粉粒越大，糊化越容易，糊化温度越低。
3.淀粉液化糊化现象发生后，如果温度继续上升，达到130℃左右时，大量的支链淀粉也会完全溶解，至此，淀粉颗粒的网状结构被彻底破坏，醪液的胶体性质受到破坏，淀粉溶液也随之变成了黏度较低的流动性醪液，这种现象称为液化。
（二）植物组织和细胞的变化在蒸煮过程中植物组织和细胞的变化过程如下：1.预煮在加温水投料浸泡和预煮时，原料吸水膨化，此时不仅淀粉膨化，纤维素也膨化，细胞间的物质（主要是果胶质）和细胞内的物质部分溶解，是，使植物组织的坚固性减弱。
2.蒸煮在原料蒸煮过程中，当温度升高至120~135℃时，最初20~25min内，果胶质的溶解便可完成，淀粉和多聚戊糖的溶解也开始剧烈地进行。
果胶质的溶解对细胞壁的破裂有重要意义。
此后，当温度升高至145~150℃时，由于细胞壁的强度大为削弱，淀粉便从细胞内释出，直至蒸煮完毕为止。
3.后熟在原料的蒸煮阶段，虽然原料不断软化，植物组织和细胞也有部分裂解，但大部分仍未失去原有的形态，只有经过一定时间的后熟，在吹醪时即醪液在蒸煮罐内吹出时，由于醪液通过蒸煮锅喷出口的狭缝，压力发生变化，产生蒸汽的绝热膨胀，使细胞破裂，植物组织才能完全碎解。
（三）蒸煮过程中原料各组分的化学变化1.纤维素纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，在蒸煮过程中只是吸水膨胀，不发生化学变化。
2.半纤维素由于多聚戊糖和少量的多聚己糖组成，在蒸煮过程中发生部分溶解和水解，生成糊精和木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、糖醛等产物。
3.果胶物质果胶物质是细胞壁组成的一部分，也是细胞间层的填充剂，是由半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲酯组成的链状化合物。
在蒸煮过程中果胶质强烈的分解，并生成甲醇和果胶酸。
4.淀粉淀粉在蒸煮过程中，通常发生两大类变化，一是物理变化，即淀粉的膨化与糊化；二是化学变化，即在高温作用下，淀粉发生的水解变化。
5.糖分糖分主要是指单糖和低聚糖。
不同的糖分，在蒸煮过程中的化学变化也不同，主要变化是黑色素和焦糖的形成。
6.含氮物质主要是指蛋白质，其变化情况如下:温度升高到100℃时，蛋白质发生凝固和部分变性作用，使蒸煮醪中的可溶性含氮物质含量下降；但当温度升至140~158℃时，蛋白质发生胶溶作用，可溶性含氮物质含量将增加。
蛋白质在蒸煮过程中是不能被分解的，故氨基氮并未增加，反而因生成黑色素而减少。
7.脂肪在蒸煮过程中变化甚小。
蒸煮工艺流程用淀粉质原料生产酒精的工厂，多数采用连续蒸煮工艺，只有少部分小型酒精厂和白酒厂，还采用间歇蒸煮工艺，下面分别加以介绍。
（一）间歇蒸煮法1.间歇蒸煮工艺流程目前我国酒精厂间歇蒸煮的方法基本上有两种，一种是加压间歇蒸煮，一种是添加细菌淀粉酶液化后低压或常压间歇蒸煮、2.加压间歇蒸煮是原料经人工或运输机械送到蒸煮车间，经除杂后进入拌料罐，加温水拌料，并维持一定时间，然后送入蒸煮锅中，通入直接蒸汽将醪液加热到预定蒸煮压力，维持一定的蒸煮时间，蒸煮时间结束后，进行吹醪。
操作工艺流程如下：温水蒸汽↓↓原料→除杂→粉碎→拌料→泵→蒸煮→成熟蒸煮醪送入糖化锅（1）加水蒸煮整粒原粒时，水温要求在80~90℃，尤其是蒸煮含有淀粉酶的甘薯干，更不能用低温水。
蒸煮粉状原料时，水温不宜过高，一般要求在50~55℃。
原料加水比因原料不同和粉碎度不同而不同，一般为：粉状原料为1:3.4至1:4.0；薯干为1：3.0至1:4.0；谷物原料为1:2.8至1：3.0（2）投料。
蒸煮整粒原料时，投完粒即加盖进汽，或者在投料过程中同时通入少量蒸汽，起搅拌作用。
投料时间因罐的容量大小和投料方法不同而有差异，通常在15~20min。
（3）升温（生压)。
投料毕，即关闭加料盖，通入蒸汽，同时打开排气阀，驱除罐内冷空气，以防罐内冷空气存在而产生“冷压”，影响压力表所指示的数值，不能反反映罐内的真实温度，造成原料蒸煮不透。
正确排出“冷压”的方法是：通入蒸汽加热时，打开排气阀，直到排出的气体发白（水蒸气），并保持2~3min，而后再关闭排气阀，升温时间一般40~50min。
（4）蒸煮（定压）。
料液升到规定压力后，保持此压力维持一定的时间。
使原料达到彻底糊化的操作，工厂常称之为定压。
（5）吹醪。
蒸煮完毕的醪液，利用蒸煮罐内的压力从蒸煮锅排出，并送入糖化锅内。
吹醪时间视蒸煮罐容量的大小而定，不得少于10~15min。
2.加淀粉酶低压或常压间歇蒸煮法此法是先加细菌淀粉酶液化后，在进行加压蒸煮。
方法是先粉碎原料，按照规定的加水比放到混合池拌匀，调整温度至50~60℃，加入细菌淀粉酶，搅拌均匀，细菌淀粉酶的用量为5~10μg/g原料，加石灰水调整pH6.9~7.1，送入蒸煮锅，通入压缩空气进行搅拌，并通蒸汽升温至88~93℃，保持1h，取样化验（碘反应呈红色），达到标准的液化程度，继续升温至115~130℃，保持0.5h，经灭酶后即可吹醪送至糖化锅。
这样，蒸煮压力可以降低，蒸煮时间也可以缩短。
蒸煮新工艺因传统的酒精生产均需要经过130—150℃的高温蒸煮，能耗药占整个酒精生产总能耗的30%。
因此，10多年来，有不少研究者首先从节约蒸煮工序的能耗着手进行了试验，其中比较成功并以被工业生产采用的石低温蒸煮法和无蒸煮法的酒精发酵技术。
1.低温蒸煮法采用高于淀粉糊化温度，但不高于100℃，另加α—淀粉酶作为液化剂是低温蒸煮工艺的特点。
根据醪液加温的高低，该工艺主要分为下列两种形式：（1）90—95℃糊化液工艺。
这种方法是德国和美国合作开发的简称LBW工艺，整粒玉米先用离心方法分离的热酒糟清夜在90—95℃下浸渍，使玉米吸水软化，并完成玉米糊化作用，再用均质机加耐高温α-淀粉酶进行二次湿磨。
可节约蒸汽85%以上。
采用此工艺处理甘薯原料较少。
（2)80—85℃糊化液工艺。
对薯类原料而言。
该工艺的流程如下：甘薯干→粉碎→拌碎→加α-淀粉酶→加温至80—85℃糊化液化→冷却至62℃→加酸调节ph4.6→糖化（30min)→冷却至27—28℃。
2.无蒸煮工艺近年来酒精生产的各个部门都在进行淀粉原料的无蒸煮工艺的研究，并取得了一定成效。
本文仅以研究较多的玉米粉的无蒸煮工艺为例：玉米原料→粉碎→调浆→糖化(加糖化剂）→发酵（加防腐剂、酒母）→蒸馏→成品糖化一、糖化的目的淀粉质原料蒸煮以后得到的蒸煮液，或者无蒸煮工艺的醪液中，淀粉变成了糊精，糊精不能直接被酵母菌利用发酵生成酒精。
糊化醪在发酵前必须加入一定数量的糖化剂（麸曲、液体曲、糖化酶），使淀粉、糊精水解生成为酵母能发酵的糖类。
淀粉转变为糖的这一过程，称为糖化。
糖化后的醪液称为糖化醪。
糖化的目的是将淀粉水解成可发酵性糖。
在糖化工序内不可能将全部淀粉都转化为糖，相当一部分淀粉和糊精要在发酵过程中进一步酶水解，并生成可发酵性糖。
