1、1 現(xiàn)代酒精工藝學(xué) Modern Ethanol Technology2主要參考教材：新編酒精工藝學(xué)-賈樹彪酒精生產(chǎn)技術(shù)-王傳榮酒精與蒸餾酒工藝學(xué)-章克昌 中國酒精生產(chǎn)與經(jīng)營-朱堅真THE ALCOHOL TEXTBOOK（THE Nottingham University Press） 56考核要求：期末閉卷考試： 70%課堂提問、考核： 10%綜述論文： 20%75篇以上參考文獻(xiàn)，要求1998年以后正規(guī)雜志上發(fā)表的文章，并以上標(biāo)的形式在文中標(biāo)出1。參考文獻(xiàn)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)書寫格式張三，李斯，王二，等.文章名.雜志名， 2005，3（7）：13-16論文圍繞酒精技術(shù)進(jìn)行某一點(diǎn)論述，論述應(yīng)有邏輯性字

2、數(shù)在3000字左右題目自擬，要求為發(fā)表文章的格式8酒精、白酒、與啤酒的區(qū)別1.酒度酒精95%、白酒30-60%、啤酒0.5-5%2.成分酒精最純白酒較復(fù)雜含較多的酸、酯、醛、酮、雜醇油啤酒最復(fù)雜除含上述物質(zhì)外，尚含有氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等。104.顏色啤酒：淡黃綠色透明白酒：無色或微黃透明酒精：無色透明5.用途白酒、啤酒：飲用酒精：飲用，醫(yī)用，輕工業(yè)，燃料等12發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品種類發(fā)酵食品有機(jī)酸氨基酸核酸類物質(zhì)酶制劑醫(yī)藥工業(yè)（抗生素）飼料工業(yè)（單細(xì)胞蛋白)環(huán)境工程（廢物處理）其它 （冶金工業(yè)） Fermentation Industry Fermented FoodsOrganic AcidsA

3、mino AcidsNucleotidesEnzymes Pharmaceutical(Antibiotics)Feedstuff (eg. SCP)Environmental Application (Waste Treatment)Others (eg. Metallurgical industry)14Batch fermentation：一次投料發(fā)酵；流加批量發(fā)酵：即在一次投料發(fā)酵的基礎(chǔ)上，流加一定量的營養(yǎng)，使細(xì)胞進(jìn)一步的生長，或得到更多的代謝產(chǎn)物；Continuous fermentation：不斷地流加營養(yǎng)，并不斷地取出發(fā)酵液。15下游工程-DOWNSTREAM PROCESSES

4、 指從發(fā)酵液中分離和純化產(chǎn)品的技術(shù)包括固液分離技術(shù)（離心分離，過濾分離，沉淀分離等工藝）細(xì)胞破壁技術(shù)（超聲、高壓剪切、滲透壓、表面活性劑和溶壁酶等）蛋白質(zhì)純化技術(shù)（沉淀法、色譜分離法和超濾法等）最后還有產(chǎn)品的包裝處理技術(shù)（真空干燥和冰凍干事燥等）。 16發(fā)酵工業(yè)的特征：1.發(fā)酵原料的選擇和預(yù)處理淀粉質(zhì)原料：corn,rice,barley,malt,wheat糖質(zhì)原料:sugarcane,beet ,saccharine, sorghum下腳料：corn cob,whey,bagasse碳?xì)浠衔?CH4預(yù)處理：172.微生物菌種的選育和擴(kuò)大培養(yǎng)自然界細(xì)菌、真菌、放線菌、酵母的分離方法；常用工

5、業(yè)菌種育種的方法；誘變、原生質(zhì)體融合技術(shù)、基因重組技術(shù)；不同微生物菌種保藏原理、方法及各自的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)。183.發(fā)酵設(shè)備的選擇和工藝條件的控制不同營養(yǎng)因素對微生物生長及代謝的影響;不同用途培養(yǎng)基的確定依據(jù)和方法；不同培養(yǎng)條件對微生物生長及代謝的影響，發(fā)酵條件的確定方法；發(fā)酵終點(diǎn)的判斷原理及方法；工業(yè)微生物菌種培養(yǎng)的類型、主要培養(yǎng)方法及擴(kuò)大的方法。204.發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取離心、沉淀、吸附、蒸餾、萃取、凝膠分離、膜分離、濃縮、結(jié)晶、干燥等5.發(fā)酵廢物的回收和利用(Distillers Dried Grains with Solubles ) DDGS21 INTRODUCTION一、酒精的性質(zhì)分

6、子式為C2H5OH；分子量46.07。 分析純級的無水乙醇是無色透明、易揮發(fā)、具有特殊芳香和強(qiáng)烈刺激味的易燃液體。相對密度0.78934、沸點(diǎn)78.3、閃點(diǎn)為12.8 、凝固-117.3、燃點(diǎn)12，乙醇蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，爆炸極限為3.3%19% v/v。三、酒精的化學(xué)性質(zhì)1、與活潑金屬鉀、鈉反應(yīng)生產(chǎn)醇鹽和氫氣2、與無機(jī)酸或者有機(jī)酸反應(yīng)生成酯3、在濃硫酸作用下發(fā)生脫水反應(yīng)，生成乙烯，而在三氧化二鋁高溫的作用下可逆。4、可以經(jīng)重鉻酸鉀及濃硫酸氧化生成乙醛進(jìn)而生產(chǎn)乙酸。24四、 酒精的主要用途1.燃料酒精 乙醇是燃油氧化處理的增氧劑，使汽油增加內(nèi)氧，燃燒充分，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的目的；乙醇又

7、具有極好的抗爆性能，調(diào)合辛烷值一般都在120以上，可有效提高汽油的抗爆指數(shù)（辛烷值） 一定意義上乙醇是源于太陽能的一種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化能源，是可再生資源。 2650年代末 三精一水式勾兌60年代中期酒精串香二鍋頭酒醅70年代固液勾兌：酒頭、酒尾、酒糟、黃水加酒精90年代：雙優(yōu)路線3.醫(yī)藥化工等方面的用途實驗室以及餐飲業(yè)常用酒精燈、酒精噴燈、固體酒精塊 27消毒、防腐、滅菌試劑 生化制藥中提純酶制劑、DNA、RNA的有效沉淀劑。防凍、降溫介質(zhì)生產(chǎn)乙醛、乙酸、乙醚、聚乙烯、乙二醇、合成橡膠、氯仿、染料、油漆、樹脂及農(nóng)藥等的重要原料之一 大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)食用醋酸的最好原料。 副產(chǎn)物：28優(yōu)質(zhì)顆粒飼料DD

8、GS（全價干酒精糟 Distillers Dried Grains with Solubles）高純度食用級CO2除用做碳酸飲料外，還在保護(hù)焊接、藥物萃取、制冷、溫室生產(chǎn)等方面有很廣的用途；玉米油，玉米胚芽油是優(yōu)質(zhì)保健食品；以玉米、小麥等為原料的大型酒精生產(chǎn)企業(yè)，還可生產(chǎn)玉米淀粉、葡萄糖漿、果葡糖漿、谷朊粉、玉米蛋白等；雜醇油是某些食用香料的主要原料。30自1989年我國安徽特級酒精廠從法國Speichim公司引進(jìn)的六塔差壓蒸餾全套設(shè)備和技術(shù)投產(chǎn)后，使我國酒精質(zhì)量上了一個新臺階。1996年黑龍江華潤酒精有限公司年產(chǎn)24萬優(yōu)質(zhì)食用酒精生產(chǎn)線的投產(chǎn)，標(biāo)志著我國酒精行業(yè)初步完成了引進(jìn)和消化現(xiàn)代國外大

9、型酒精生產(chǎn)技術(shù)。 我國政府在2000年決定將燃料酒精的開發(fā)生產(chǎn)、使用列入第十個五年規(guī)劃 31五、酒精的生產(chǎn)方法及其工藝流程1. 淀粉質(zhì)原料制造酒精322.糖質(zhì)原料（糖蜜）制造酒精 333.纖維質(zhì)原料制造酒精344.亞硫酸鹽紙漿廢液制造酒精5、化學(xué)合成法 化學(xué)合成法是指利用石油或天然氣的裂解氣、工礦企業(yè)的廢氣一起電石等為原料，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成酒精的方法。有乙烯水合法和乙醛加氫法等。 參照酒精生產(chǎn)技術(shù)第四頁36AgaveDistilling system第二章 原料、水和輔助原料一、酒精生產(chǎn)原料谷物原料：玉米、小麥?zhǔn)眍愒希耗臼硖琴|(zhì)原料：甘蔗、糖蜜纖維素原料玉米-占據(jù)原料主導(dǎo)地位玉米是糧食作物中用

10、途最廣、開發(fā)產(chǎn)品最多、用量最大的工業(yè)原料。薯類原料由于收獲期溫度較高，鮮薯含水量高達(dá)75%以上，收獲和收購破傷后非常容易感染雜菌而腐爛，給生產(chǎn)帶來困難，與谷物原料相比使用薯類原料的酒精企業(yè)逐年減少。糖質(zhì)原料在巴西等具獨(dú)特地利的國家有很大優(yōu)勢，甘蔗作為巴西酒精主導(dǎo)原料，成功地解決了綠色、可再生能源問題。39 二、淀粉質(zhì)原料淀粉質(zhì)原料包括玉米、小麥、高粱、水稻和甘薯、木薯、馬鈴薯等。1、玉米玉米（Zea mays L.）由果皮、種皮、糊膠粒層、內(nèi)胚層、內(nèi)胚乳、胚芽、實尖等6個基本部分組成。 玉米的化學(xué)組成水 分蛋 白 質(zhì)脂 肪碳水化合物粗纖維灰分6158.55765731.31.7籽粒部位占全粒量

11、 %化學(xué)組成 %淀粉 糖類蛋白質(zhì)油脂灰分胚 乳81.986.40.649.40.830.31胚 芽11.98.210.818.84.510.1種 皮6.27.30.343.710.00.84 玉米籽粒各部分的主要化學(xué)組成（干基） 玉米胚主要由脂肪和蛋白質(zhì)組成，利于酒精發(fā)酵的原料處理（淀粉與脂肪、蛋白質(zhì)的分離）玉米品種胡蘿卜素核黃素硫胺素尼克酸抗壞血酸鈣磷鐵黃玉米白玉米0.060.10.050.100.090.340.352.32.10.040.0422222102101.61.6玉米籽粒顏色有黃玉米、白玉米兩大類，黃玉米中有的品種淀粉含量可達(dá)73%以上。 玉米作為酒精生產(chǎn)原料優(yōu)勢何在？1、由于

12、玉米品種和栽培技術(shù)的進(jìn)步，我國玉米栽培面積、畝產(chǎn)（目前畝產(chǎn)500600kg）和總產(chǎn)量逐年增長，這對發(fā)展酒精產(chǎn)業(yè)是有利的條件。 2、籽粒結(jié)構(gòu)特殊。玉米胚主要由脂肪和蛋白質(zhì)組成，利于酒精發(fā)酵的原料處理（淀粉與脂肪、蛋白質(zhì)的分離）。433、玉米酒精糟液經(jīng)脫水后，加工成DDGS（Distillers Dried Grains With Solubles，全干燥酒精糟），有較高經(jīng)濟(jì)效益 4、將玉米酒精糟液制成蛋白飼料的同時還可徹底解決糟液的環(huán)境污染問題 2、木薯 木薯是我國生產(chǎn)酒精原料之一，主要產(chǎn)地為廣東、廣西、海南島，其它地方也有種植，但產(chǎn)量不多。 木薯品種很多，大體可分為兩種：苦種木薯和甜種木薯。苦

13、種木薯含淀粉質(zhì)一般比甜種木薯高，這有利于酒精生產(chǎn)，但其氫氰酸含量高于甜種木薯。由于酒精生產(chǎn)過程都在加熱狀態(tài)下進(jìn)行，所以產(chǎn)品中基本不含氫氰酸。木薯淀粉中一般直鏈淀粉占17%，支鏈淀粉占83%。3、水稻水稻、小麥?zhǔn)侵饕膽?zhàn)備儲備糧，也是需要定期更新的陳化糧。從長遠(yuǎn)看，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，可作為生產(chǎn)燃料酒精的目標(biāo)原料。大米的主要化學(xué)成分為碳水化合物85.2%、粗蛋白7.22%、粗脂肪6.9%以及粗纖維0.68%等， 從其化學(xué)組成看，非常適合酒精原料。4647三、糖質(zhì)原料糖蜜是甘蔗或甜菜糖廠制糖過程中的一種副產(chǎn)物，又稱廢糖蜜 甘蔗糖蜜的成分 （%） 項目錘度/Bx全糖分蔗糖純度膠體非發(fā)酵性糖酸度磷酸P

14、2O5轉(zhuǎn)化糖總氮量亞硫酸法碳酸法85.58250.854.829.735.859.45911.17.54.575.069.510.00.590.1220.019.00.460.54項目錘度/Bx全糖分蔗糖純度膠體非發(fā)酵性糖PH磷酸P2O5轉(zhuǎn)化糖總氮量遼寧黑龍江81.679.648.849.448.849.359.862.010.010.0-7.47.40.0290.035-0.132.082.16甜菜糖蜜的成分（%） 48甜高粱又稱糖高粱、蘆粟、甜秫秸、甜稈等，是普通粒用高粱（Sorghum bicolor（L.）Moench）的一個變種。甜高粱是一種高桿作物，其桿中含有很高的糖分，達(dá)10%1

15、2%左右 49四、原料的除雜1、進(jìn)行原料除雜的原因：玉米等谷物原料在收獲脫粒、干燥過程中，很容易混入泥土、小沙石、短繩頭及纖維雜物，甚至鐵釘?shù)冉饘匐s物，這些雜質(zhì)必須除凈，否則會影響生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是在大規(guī)模系統(tǒng)性非常強(qiáng)的超大型酒精企業(yè)其除雜的意義更為重要。2、不徹底除雜引發(fā)的損耗：粉碎機(jī)篩底被打壞泵機(jī)磨損管路堵塞發(fā)酵罐中沉積大量泥沙影響正常發(fā)酵過程螺旋板換熱器內(nèi)的定距柱上纏繞纖維狀物粗餾塔板和溢流管堵塞3、除雜對于DDGS系統(tǒng)的重要性1、砂石造成臥式螺旋卸料機(jī)的螺旋卸料器磨損，極大地降低了臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的處理能力和質(zhì)量，使分離出的糟渣中水分增多，增加下道工序干燥機(jī)的蒸氣消耗，降低了

16、干燥機(jī)的處理能力；2、離心液中固形物的增加，既不利于生產(chǎn)的清液回用拌料，又使蒸發(fā)過程中的蒸發(fā)器容易結(jié)垢，降低蒸發(fā)器的處理能力。4、不徹底除雜實例講解安徽特級酒精廠曾對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的臥式螺旋卸料機(jī)作過大量測試工作。該廠新機(jī)試車時，臥螺機(jī)的分離效果相當(dāng)好，離心液中的固形物僅0.25%。盡管該廠有原料清理設(shè)施，但投產(chǎn)半年后，因臥螺機(jī)的磨損而使液相不溶物增至0.37%。三年后液相不溶物增至1%以上，處理能力和分離質(zhì)量明顯下降，該臥螺機(jī)卸料器即告報廢而用國產(chǎn)件代替了。 我國糧食行業(yè)對清理后的玉米的砂石含量要求低于0.02%一般除雜工作流程為“二篩、一去石、一磁選”。目前實際生產(chǎn)中選用的平面回轉(zhuǎn)篩（噪聲低、運(yùn)

17、行平穩(wěn)、清理效率高、衛(wèi)生條件好）和TCXT系列強(qiáng)力永磁筒是除雜的關(guān)鍵設(shè)備。55五、輔助原料常用的輔助材料主要有：酶制劑、尿素、純堿、活性干酵母、硫酸等。1.酶制劑（Enzyme） 酒精生產(chǎn)中常用酶制劑大多為-耐高溫淀粉酶、高活性糖化酶和酸性蛋白酶。（1）耐高溫-淀粉酶多來源于地衣芽孢桿菌，最適溫度93-97、可耐105，最適pH6.2-6.4，加氯化鈣調(diào)節(jié)鈣離子的濃度為0.01mol/L。-耐高溫淀粉酶是酒精生產(chǎn)液化工序重要的酶制劑，其作用是與液化噴射器協(xié)同完成淀粉液化過程。-耐高溫淀粉酶分液體劑型和固體劑型兩類。大型酒精企業(yè)需選用大包裝液體劑型，優(yōu)點(diǎn)是酶活力高、價格低。57（2）高活性糖化酶

18、高活性糖化酶又稱葡萄糖淀粉酶，學(xué)名為-1,4-葡萄糖水解酶。糖化酶是一種淀粉外切酶，能使淀粉從非還原末端逐一水解-1,4葡萄糖苷鍵，產(chǎn)生葡萄糖，也能緩慢水解-1,6葡萄糖苷鍵，轉(zhuǎn)化成葡萄糖。最適pH范圍為4.04.5，糖化酶最適作用溫度范圍為5860。工業(yè)上多用根霉和黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)。高活性糖化酶功能在于將液化后的短鏈淀粉和糊精徹底水解為葡萄糖。商品劑型有液體和固體兩類，其中液體劑型以其酶活力高、成本低而成為大型企業(yè)的必選劑型。 59（3）酸性蛋白酶酸性蛋白酶是采用黑曲霉3.4310菌株，經(jīng)液體發(fā)酵培養(yǎng)，提取精制而成。它是一種在酸性環(huán)境下（pH2.5-4.0）催化蛋白質(zhì)水解的酶制劑，屬于內(nèi)肽酶

19、，酸性蛋白酶對淀粉質(zhì)的原料顆粒有溶解作用。酒精發(fā)酵生產(chǎn)中添加適量的酸性蛋白酶，可降低醪液黏度，提高酒精產(chǎn)率。酸性蛋白酶在目前的國內(nèi)外酒精生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用廣泛。2.尿素（H2NCONH2）尿素是大型酒精生產(chǎn)中常用的一種酵母菌氮源白色無臭結(jié)晶，含氮量為46.3%，30時溶解度為57.2%。 尿素本是一種高效農(nóng)用氮源，因其純度高、質(zhì)量穩(wěn)定而成為酒精發(fā)酵生產(chǎn)上首選的氮源。隨著對酒精濃醪發(fā)酵技術(shù)認(rèn)識的不斷深入，為酵母菌提供充足的氮源是無可爭議的。3. 純堿（Na2CO3）、NaOH和漂白粉純堿（Na2CO3）、NaOH和漂白粉是發(fā)酵罐、粉漿罐、液化罐、糖化罐、換熱器、連通管線等清洗除菌必不可少的化學(xué)清洗劑和

20、消毒劑。對清洗劑和消毒劑的要求是：有清洗和殺滅微生物的效果，對人體無害、無危險，易溶于水，無腐蝕，貯存穩(wěn)定。NaOH: Na2CO3 :漂白粉:H2O為1:7.5:10:100CIP自控沖洗和化學(xué)滅菌 CIP: clean-in-place system 管路原位清洗系統(tǒng)624.、活性干酵母（Active Dry Yeast ADY）酵母近代擴(kuò)培技術(shù)思想應(yīng)用酵母回用技術(shù)5、硫酸（H2SO4） 硫酸在酒精生產(chǎn)中主要用來調(diào)整醪液的pH 六、酒精生產(chǎn)用水1.用水種類酒精生產(chǎn)的許多工序需要用水：濕法粉碎工藝浸泡玉米用水、干法粉碎玉米粉拌料用水、酵母菌擴(kuò)培用水等，這些用水直接參與發(fā)酵過程，叫做工藝水，用

21、水的質(zhì)量要達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。鍋爐用水應(yīng)符合鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到要求的要進(jìn)行軟化處理。 64換熱器降溫用水、成品、半成品冷卻用水；粉漿罐、液化罐、糖化罐、發(fā)酵罐、蒸餾系統(tǒng)、DDGS生產(chǎn)系統(tǒng)、玉米油生產(chǎn)系統(tǒng)等沖洗用水均要達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 從醪塔排出的液體酒糟，通過分離機(jī)把糟液中的固形物分離出之后，剩余的糟液可以作為拌料用水，稱為清液回用。 除鍋爐用水是軟化水外，釀造用水等均應(yīng)經(jīng)無離子處理才能保證生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)酒精的基本條件65酒精產(chǎn)量T/ h30.0備注： 一次水量為地下水總的取量一次水量789.0循環(huán)水冷水量4150.0噸酒取水量26.3噸酒用水量164.6水重復(fù)利用率%84.0華潤酒精有限公司2002

22、年用水統(tǒng)計數(shù)據(jù)表 66工藝水來源COD（mg/L）SS (mg/L)pH使用方向酒精糟液離心清液30000120003.73.8清液回配、蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)冷凝水26003.04.7清液回配精餾塔廢水28002.93.8水萃取塔、回配、洗罐含雜餾分處理塔廢水170072.54.0洗罐 某大型酒精企業(yè)工藝水質(zhì)量分析和使用方向2、水處理（1）水的硬度 水的硬度一般指水中鈣離子、鎂離子等陽離子的濃度。水的硬度高通常是指水中鈣離子、鎂離子濃度高，若鈣、鎂離子含量高的硬水用于鍋爐，會使鍋爐管道很容易結(jié)垢。（2）水的硬度分類68水質(zhì)類別硬度值堿性離子濃度*較軟水04.001.44軟水4.18.01.452.88

23、中硬水8.112.02.894.32較硬水12.118.04.336.48硬水18.130.06.4910.80極硬水31.010.81 水的硬度分類表 1L水中含10mg CaO或7.19mg MgO為1d（德國標(biāo)準(zhǔn)） （3）軟化水定義：利用鈉型陽離子交換樹脂去除鈣離子、鎂離子后的水。制備原理如下：離子柱的再生10%-15%氯化鈉（工業(yè)級）3、去離子水的概念和設(shè)備（1）去離子水定義：已除去懸浮物和膠體物質(zhì)的水，用氫型陽離子交換樹脂和羥型（氫氧型）陰離子交換樹脂的組合除去水中絕大部分離子的水。 （2）離子交換制備水原理（3）去離子水制備工藝72去離子水制備裝置 （4）樹脂再生通過用酸、堿對樹脂

24、進(jìn)行再生，即解除吸附，使樹脂恢復(fù)離子交換能力。因此，陽、陰樹脂可循環(huán)使用較長時間，有很好的的經(jīng)濟(jì)性。74（5）制備去離子水的主要設(shè)備一般由原水貯水罐、過濾器、離子交換柱、水質(zhì)純度儀、無離子水貯水箱、鹽箱（2個以上）、不銹鋼泵組成。其中過濾器要求：聚丙烯塑料制做；優(yōu)質(zhì)無毒橡膠管；碳鋼或不銹鋼（內(nèi)襯）；徑高比合理；活性碳、無菌用棉花。制作離子交換柱體材質(zhì)要求：聚乙烯塑料制品（耐酸、堿、耐腐蝕）；食用級不銹鋼板（304 B）。（6）樹脂的處理新購陽離子樹脂靜態(tài)處理 用7%HCl浸泡23h；再用自來水漂洗至 pH34（樹脂處理過程中pH測定必須準(zhǔn)確），除去清水；然后用8%NaOH浸泡23h，再用自來水

25、（實驗室用水應(yīng)用蒸餾水或無離子水漂洗，以下同）漂洗至pH89，除去清水備用。新購陰離子樹脂靜態(tài)處理 用8%NaOH浸泡23h，再用自來水漂洗至pH89，除去清水；然后用7%HCl浸泡23h，再用自來水（最好用已再生好的陽離子樹脂柱流出的水）漂洗至pH34，除去清水備用。用過的樹脂常規(guī)處理 用7%HCl沖洗陽離子樹脂（逆向沖洗再生）3060min（要求標(biāo)準(zhǔn)：進(jìn)入的pH和流出的pH一樣）；然后用8%NaOH沖洗陰離子樹脂（逆向沖洗再生）3060min（要求標(biāo)準(zhǔn)：進(jìn)入的pH和流出的pH一樣）；再用自來水沖洗，沖洗后用水浸泡30min以上，可長至15 h。離子交換柱停用一段時間后，再次使用時要放掉一部

26、分積存的水后，經(jīng)測試電阻合格方可作為無離子水使用。測定無離子水電阻常用手持純度儀或電阻表（0.52）104歐姆/cm.）。測定時以正常水流速度為宜。 第三章 淀粉質(zhì)原料糖化工藝淀粉質(zhì)原料糖化實際上是淀粉在淀粉酶、糖化酶的作用下，使淀粉水解成葡萄糖的過程。酵母菌利用葡萄糖作為碳源和能源發(fā)酵成酒精。79一、淀粉的結(jié)構(gòu)1、直鏈淀粉是由許多葡萄糖殘基通過1，4葡萄糖苷鍵連接的無分支的長鏈組成。碘液可使直鏈淀粉變藍(lán)802、支鏈淀粉是由通過1，4葡萄糖苷鍵連接的直鏈部分和由分枝點(diǎn)1，6鍵連接的分枝組成 ，支鏈淀粉變成紫紅色。 3、淀粉顆粒結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)淀粉顆粒呈白色，不溶于冷水和有機(jī)溶劑淀粉顆粒內(nèi)呈復(fù)雜的

27、結(jié)晶組織，不同原料淀粉顆粒的形狀、大小不同 。顆粒大小(m)糊 化 溫 度液 化 溫 度初 始中 點(diǎn)終 結(jié)玉 米52562.067.072.0146151小 麥24558.061.064.0136141馬 鈴薯1510050.063.068.0132木 薯53552.059.064.0大 米3868.074.578.0大 麥54051.557.059.5黑 麥55057.061.070.0121127高 粱52568.073.078.0 不同作物淀粉顆粒大小、糊化和液化溫度（） 83二、淀粉糊化和液化原理 1、基本原理溫度升高，淀粉顆粒中大分子間氫鍵結(jié)合減弱，造成淀粉顆粒部分解體，形成網(wǎng)狀組織

28、，發(fā)生糊化現(xiàn)象。如果溫度繼續(xù)上升并達(dá)到120以上時，升溫能量破壞了水分子和淀粉分子之間的氫鍵，醪液膠體狀態(tài)遭到破壞，黏度下降，即發(fā)生液化現(xiàn)象。2、淀粉的膨脹和溶解（1）膨脹定義：淀粉屬親水膠體，遇水后，水分子在滲透壓作用下，滲入淀粉顆粒內(nèi)部使淀粉分子的體積和重量增加，這種現(xiàn)象稱作膨脹。滲透壓的大小及膨脹程度則隨溫度升高而增加，淀粉顆粒的體積可膨脹到原體積的50100倍。（2）糊化定義：淀粉分子間的結(jié)合削弱，引起淀粉顆粒的部分解體，形成均一的粘稠液體，這種無限膨脹的現(xiàn)象稱為淀粉的糊化，對應(yīng)的溫度稱為糊化溫度。糊化時淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)從有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，支鏈淀粉的大分子組成立體網(wǎng)，網(wǎng)格

29、中充滿著直鏈淀粉溶液和短的支鏈淀粉分子。糊化溫度與淀粉顆粒大小、水中鹽分含量等有關(guān)。由于任何原料的淀粉顆粒大小都不均一，所以糊化溫度應(yīng)該是一個溫度范圍（從糊化開始到結(jié)束）。 863、淀粉糊化醪的“反生”（老化）現(xiàn)象（1）定義：液化了的淀粉醪液在溫度降低時，黏度會逐步增加。降到60時，變得非常黏，到55以下會變成凝膠，時間一長，則會重新產(chǎn)生部分結(jié)晶，這種現(xiàn)象稱為淀粉糊化醪的“反生”。（2）原因：反生現(xiàn)象是由于淀粉分子之間氫鍵的重新形成引起的。(3)解決方法：在傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)中，糊化醪應(yīng)盡快冷卻到6065，并立即與糖化酶混合，進(jìn)行糖化作用，使淀粉變成糖或分子較小的糊精，以防止反生現(xiàn)象發(fā)生。淀粉漿液加

30、熱到3545時，醪液黏度略有下降（圖中a區(qū)域），繼續(xù)升溫，黏度緩慢回升。當(dāng)溫度達(dá)到7585時，醪液黏度急劇上升，到90時達(dá)到頂點(diǎn)（圖中b區(qū)域），再進(jìn)一步提高溫度，黏度又開始迅速降低（圖中c區(qū)域）。由圖可見，b區(qū)域是糊化區(qū)，與圖中1，2相對應(yīng)的t1和t2則是糊化溫度范圍；c區(qū)域為液化區(qū)。三、淀粉的糖化原理淀粉的酶解工藝主要包括淀粉的液化和糖化兩個步驟。液化是利用液化酶使糊化的淀粉粘度降低，并水解成糊精和低聚糖，然后用糖化酶將它們徹底水解成葡萄糖。 1、液化（1）水解作用：淀粉液化是在淀粉酶作用下完成的。淀粉酶能夠水解淀粉分子內(nèi)部的1，4葡萄糖苷鍵，生成糊精及低聚糖。（2）液化定義：隨著淀粉糖苷鍵

31、的斷裂，淀粉鏈逐漸變短，淀粉漿粘度不斷下降，流動性增強(qiáng)，這種現(xiàn)象在發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)上稱為液化。水解得到的主要產(chǎn)物為糊精和少量麥芽糖。 89液化工藝流程華潤酒精有限公司液化工藝流程（3）液化條件先加熱淀粉漿，淀粉顆粒充分吸水膨脹后，使原來排列整齊的淀粉層結(jié)晶結(jié)構(gòu)受到破壞，變成錯綜復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會隨著溫度升高而斷裂，加之淀粉酶的水解作用和現(xiàn)代液化噴射工藝中的機(jī)械剪切作用，淀粉鏈很快被水解為糊精和低聚糖分子。 工業(yè)生產(chǎn)上，為了加速淀粉液化速度，充分發(fā)揮淀粉酶的作用，減少不溶性微粒(一部分已液化的淀粉重新結(jié)合而成的微粒，糖化酶較難與之作用)的產(chǎn)生，多采用較高溫度液化。 (4) 液化程度的控

32、制 淀粉經(jīng)液化，長鏈逐漸變短，大分子量淀粉逐漸減少，粘度下降，流動性增強(qiáng)，給糖化酶作用提供了有利條件。但是，假如讓液化一直進(jìn)行下去，雖然最終水解產(chǎn)物也是葡萄糖和麥芽糖等，但這樣要消耗很多能量（因為淀粉的液化是在較高的溫度下進(jìn)行的），所得的糖液葡萄糖值也低，而且液化時間加長，一部分已液化的淀粉會重新結(jié)合成硬束狀體，使糖化酶難以作用，影響葡萄糖的產(chǎn)率，因此，必須將液化控制得恰到好處。 在正常液化條件下，控制淀粉水解程度在葡萄糖值1020之間較好(即此時保持較多量的糊精及低聚糖，少量的單糖)。 當(dāng)液化溫度較低時，液化程度可偏高些；高溫液化，液化程度可低些。這樣經(jīng)糖化后葡萄糖值較高。液化終點(diǎn)常以碘液顯

33、色控制。 液化到達(dá)終點(diǎn)，酶活力逐漸喪失，為了避免其它酶影響糖化酶的作用，需對液化液進(jìn)行滅酶處理。一般液化結(jié)束，升溫至100保持10min即可，然后降低溫度，供糖化用。 (5) 液化方法噴射液化法 噴射液化的主要設(shè)備液化噴射器 噴射液化法是利用液化噴射器將蒸氣直接噴射入淀粉漿薄層，瞬間達(dá)到淀粉液化所要求的溫度（完成淀粉的糊化、液化）。 （6）液化噴射設(shè)備先用蒸氣將噴射系統(tǒng)預(yù)熱至9095，再用泵將預(yù)熱的淀粉漿送入液化噴射器。蒸氣(壓力達(dá)0.40.6 MPa)連續(xù)射入淀粉漿薄層，由于蒸氣噴射產(chǎn)生的湍流使淀粉受熱快而均勻，黏度下降也快（淀粉理論上的糊化過程極短）。液化醪由液化噴射器下方流出，進(jìn)入液化罐

34、，一般工藝通常在8590保溫45min即完成液化過程。95傳統(tǒng)蒸煮液化加熱裝置 1套管式加熱器； 2柱式氣料混合加熱器； 3噴射式加熱器 961.6其它液化工藝流程97981料液進(jìn)口； 2蒸氣進(jìn)口； 3擴(kuò)散管； 4氣液混合室； 5緩沖管A大氣液混合室液化噴射器； B小氣液混合室液化噴射器； C小氣液混合室液化噴射器（帶緩沖管）2、糖化 （1）糖化是利用糖化酶(也稱葡萄糖淀粉酶)將淀粉液化產(chǎn)物糊精及低聚糖進(jìn)一步水解成葡萄糖的過程 華潤酒精有限公司糖化、酵母擴(kuò)培工藝流程 1回用清夜； 2冷卻水； 3一次蒸氣 （2）糖化酶的水解作用糖化酶能作用于淀粉、糊精、低聚糖等，使糖苷鍵連接的葡萄糖殘基逐個水解

35、分離，產(chǎn)生的葡萄糖為構(gòu)型。由于沒有其它糖產(chǎn)生，故有葡萄糖酶之稱。糖化酶對底物的作用從非還原性末端開始，將1，4鍵和1，6鍵逐一水解。糖化酶水解1，6鍵的速度較慢些。酶作用時糖苷鍵在CO間斷裂。糖化酶也能水解麥芽糖為葡萄糖。三、酶制劑1、耐高溫淀粉酶 （1）性質(zhì)：耐高溫淀粉酶是一種淀粉內(nèi)切酶，能隨機(jī)水解淀粉、可溶性糊精及低聚糖中的1，4葡萄糖苷鍵。該酶可使糊化淀粉的黏度迅速降低，故又稱淀粉液化酶，水解產(chǎn)物有糊精及少量葡萄糖和麥芽糖。103（2）pH對酶活力及酶穩(wěn)定性的影響 耐高溫淀粉酶最適pH范圍為5.57.0，穩(wěn)定pH范圍為5.010.0，有效pH范圍為5.08.0。 pH對耐高溫淀粉酶活力的

36、影響 pH對耐高溫淀粉酶穩(wěn)定性的影響 底物：4.0mg/100mL可溶性淀粉 酶濃度一定時Ca2+濃度：10mg/kg；時間：15min 溫度：25；時間：20h（3）溫度對酶活力及酶穩(wěn)定性的影響 在淀粉的液化噴射過程中，耐高溫淀粉酶在高溫下酶的活力穩(wěn)定，酶的熱穩(wěn)定性也相當(dāng)好，可用于淀粉的間歇液化和連續(xù)液化過程。其最適作用溫度在90以上 。 溫度對耐高溫淀粉酶穩(wěn)定性的影響 溫度對耐高溫淀粉酶穩(wěn)定性的影響底物：4.0mg/100mL可溶性淀粉 酶濃度一定時Ca2+濃度：10mg/kg； pH：6.0 底物：DE值為20%的玉米漿（30%干基） Ca2+濃度：10mg/kg； pH：6.8； 溫度

37、：90 （4）Ca2+濃度對酶穩(wěn)定性的影響 淀粉酶是一種金屬酶，Ca2+對酶的穩(wěn)定性影響很大。Ca2+的存在，可以使細(xì)菌淀粉酶活力的pH范圍擴(kuò)大；不含Ca2+的酶，pH值范圍狹窄。但Ca2+濃度不需要很高。Ca2+濃度較低時，酶穩(wěn)定性很好。Ca2+濃度為5070mg/kg時已足夠。所以，用自來水配料時不需要另外添加Ca2+。2、糖化酶 （1）性質(zhì)：糖化酶是一種淀粉外切酶，能使淀粉從非還原末端逐一水解1，4葡萄糖苷鍵，產(chǎn)生葡萄糖，也能緩慢水解1，6葡萄糖苷鍵，轉(zhuǎn)化成葡萄糖，故又將此酶稱為葡萄糖淀粉酶。 107 pH對糖化酶活力的影響 （2）pH對酶活力及酶穩(wěn)定性的影響 最適pH范圍為4.04.5

38、。 108 pH對糖化酶穩(wěn)定性的影響 109 溫度對糖化酶活力影響 110溫度對糖化酶穩(wěn)定性的影響 111四、淀粉質(zhì)原料及其處理1.原料干粉碎1.1錘式粉碎機(jī)工作原理：錘式破碎機(jī)工作原理：電動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。物料自上部給料口給入機(jī)內(nèi)，受高速運(yùn)動的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨作用而粉碎。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板、粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒級通過篩板排出，大于篩孔尺寸的粗粒級阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，最后通過篩板排出機(jī)外112Hammer mill粉碎粒度： 1/83/16 1131.2輥式粉碎機(jī)工作原理：被破碎物料經(jīng)給料口落入兩輥?zhàn)又g，進(jìn)行擠壓破碎，成品物料自然落下。遇有

39、過硬或不可破碎物時，輥?zhàn)涌蓱{液壓缸或彈簧的作用自動退讓，使輥?zhàn)娱g隙增大，過硬或不可破碎物落下，從而保護(hù)機(jī)器不受損壞。相向轉(zhuǎn)動的兩輥?zhàn)佑幸欢ǖ拈g隙，改變間隙，即可控制產(chǎn)品最大排料粒度。 1141151162.原料濕粉碎117118從技術(shù)思想上看，濕法磨漿、清糖液發(fā)酵是酒精發(fā)酵工藝進(jìn)步的重大目標(biāo)。因為清糖液發(fā)酵周期短，蒸餾工藝也將簡捷。玉米濕法磨漿工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是胚芽分離提取率高，玉米油得率高，副產(chǎn)品總收益率高，但玉米濕法磨漿投資相對較大。3、美國4家酒精企業(yè)糖化工藝分析 1191204個工廠主要共性和個別工藝的差異。調(diào)漿溫度基本相同（60）；分兩次添加-耐高溫淀粉酶；預(yù)液化溫度基本相同8290（

40、D工廠不進(jìn)行預(yù)液化）；噴射液化溫度均為104；均用真空閃蒸降溫技術(shù)回收二次蒸氣以節(jié)約能耗；后液化溫度均在8587.7；有3個工廠沒有傳統(tǒng)的糖化過程，液化醪直接降溫入發(fā)酵罐（使用專用糖化酶）；特別值得注意的是這4家酒精企業(yè)的發(fā)酵溫度均控制在32。 121 國內(nèi)大型酒精企業(yè)與上述相關(guān)工序比較，有較多差異：第一，美國的企業(yè)高溫液化時間不長（104、6min左右）、然后4家企業(yè)均進(jìn)行真空閃蒸降溫，國內(nèi)酒精企業(yè)有的噴射液化溫度不高（95100），也沒有類似美國的預(yù)液化、后液化過程；第二，有3家企業(yè)均取消糖化工序，直接進(jìn)入邊糖化、邊發(fā)酵工序，其益處是工藝簡捷、并避免了60糖化罐中耐高溫產(chǎn)酸雜菌的積存與危害

41、，但糖化酶的質(zhì)量應(yīng)有保證，以便在32達(dá)到逐步糖化的目的。 1224.清液回配工藝（LBW）兩種方式： 酒糟固液分離采用臥式沉降式離心機(jī)，濾液中的固形物含量較低，清液含固形物僅0.252%，屬于清濾液，這對回用非常有利，只是電能消耗比較高。離心后的濾渣含固形物30，濕濾渣再用螺旋擠壓機(jī)擠壓，使濾渣固形物含量達(dá)45，然后送至沸騰干燥器進(jìn)行干燥，即得淺黃色、松散的DDG飼料，清濾液則全部回用（浸泡玉米和調(diào)漿）。1231245. 壓縮氣體在大型酒精發(fā)酵系統(tǒng)中的應(yīng)用在大型酒精發(fā)酵系統(tǒng)中主要可應(yīng)用在調(diào)漿罐、液化罐、糖化罐、酵母菌擴(kuò)培罐和發(fā)酵罐上，作用是可替代機(jī)械攪拌，代替往復(fù)泵、離心泵輸送物料 。1255

42、.1應(yīng)用壓縮空氣工藝上的益處設(shè)備投資比往復(fù)泵、離心泵、機(jī)械攪拌少，并可減少維修工作量和備品備件的儲備，減輕企業(yè)運(yùn)行資金壓力；操作方便容易實現(xiàn)自動控制，壓縮氣體調(diào)節(jié)自如；降低能耗，利用壓縮空氣輸送物料可比用泵輸送物料節(jié)能1/3等的宏觀優(yōu)勢；攪拌效果好：用壓縮空氣攪拌調(diào)漿罐，壓縮空氣從罐底進(jìn)入，罐內(nèi)玉米粉漿液呈沸騰式運(yùn)動狀態(tài)，使淀粉酶能充分均勻地與物料接觸，可最大限度發(fā)揮酶的作用； 126在糖化罐糖化的中后期通入壓縮空氣（經(jīng)除菌的空氣），可增加糖化醪液中的溶解氧，有利于酵母增殖階段對氧的需求；在發(fā)酵中后期適量通入壓縮空氣，壓縮空氣逸出發(fā)酵液面時可帶走部分熱量，減少冷卻降溫的壓力 ；在大型發(fā)酵罐中（

43、300m3以上）應(yīng)用壓縮空氣，可以很好地解決因發(fā)酵罐過大造成醪液沉積形成的滯留物，這些滯留物很容易聚集而染菌 ；127可使發(fā)酵罐底部的載體酵母菌快速游離，并被均勻地分布在發(fā)酵液中；適當(dāng)在酒母罐中應(yīng)用壓縮無菌空氣，可加快酵母菌的增殖速度，消除機(jī)械攪拌的剪切力和易染雜菌的狀況 ；巴斯德效應(yīng)是發(fā)生在糖濃度低于3g/L的情況，當(dāng)糖濃度在（3100）g/L范圍內(nèi)，即使有較多的氧氣存在酒精發(fā)酵仍可正常進(jìn)行 128小型酒精發(fā)酵系統(tǒng)酒母罐有攪拌或無攪拌均可，發(fā)酵罐中的發(fā)酵液靠酵母菌在主發(fā)酵期產(chǎn)生的CO2的翻騰，但發(fā)酵罐達(dá)到200m3以上，特別是500m3以上，相應(yīng)的罐組不通入一定數(shù)量的無菌空氣在技術(shù)上是行不通

44、的 。1295.2 壓縮空氣的除菌技術(shù) 兩級分離、冷卻、加熱的空氣除菌流程粗過濾器壓縮機(jī) 貯罐冷卻器 絲網(wǎng)分離器 過濾器130 高效前置過濾除菌流程 高效前置過濾器壓縮機(jī)貯罐冷卻器 絲網(wǎng)分離器加熱器過濾器 131 取代壓縮空氣除菌裝置的設(shè)計思想是應(yīng)用水過濾器或半固體過濾器。這是壓縮空氣除菌的一個非常有利和簡捷的設(shè)計。132 五、纖維質(zhì)原料處理1.纖維質(zhì)原料利用的重要性到2050年全球石油的供應(yīng)量從25億桶下降到5億桶地球上每年可產(chǎn)生100億t的植物干物質(zhì)，其中一半以上是纖維素和半纖維素農(nóng)業(yè)廢料：秸稈、稻草、玉米芯、甘蔗渣等木材廢料：樹皮、廢屑工業(yè)廢料等1332.纖維素的結(jié)構(gòu)134纖維素分子中的

45、葡萄糖是1-4 苷鍵相結(jié)合纖維素的水解產(chǎn)物是纖維二糖。徹底地水解纖維素的產(chǎn)物是- 葡萄糖。水解纖維素可在酸性液體中進(jìn)行，水解纖維素的專用酶是纖維素酶。纖維素分子是長鏈狀的。這些長鏈通過氫鍵結(jié)合成纖維素束，幾個纖維素束象繩索那樣絞在一起，若干個繩索狀結(jié)構(gòu)的鏈再排列在一起而形成肉眼可見的纖維。1353.纖維素的酸水解3.1濃酸水解10-45條件下，可完全溶于72%的硫酸和42%的鹽酸中，主產(chǎn)物是纖維四糖酸濃度稀釋后，加熱至100-200 ，1-3h，分解成葡萄糖葡萄糖進(jìn)一步水解為羧甲基糠醛戊糖進(jìn)一步水解為糠醛3.2稀酸水解酸濃度為0.3-3%，溫度100-200稀酸低溫水解可使半纖維素較多水解13

46、64.纖維素的酶水解4.1纖維素酶（cellulase)的來源4.1.1來源于微生物其中酶活力較強(qiáng)的菌種為木霉屬（Trichoderma）、曲霉屬（Aspergillus）和青霉屬（Penicillium）Trichoderma reesei 里斯木酶（1982年）Trichoderma virde 綠色木霉4.1.2來源于動物1963年Marshall在蝸牛無菌的肝腺中檢測到了纖維素酶1371998年Smant從兩種線蟲中得到了葡聚糖酶的cDNA；Watanabe得到白蟻葡聚糖酶的cDNA4.2纖維素酶的生產(chǎn)方法纖維素酶的生產(chǎn)有固體發(fā)酵和液體發(fā)酵兩種方法。 以秸稈為原料的固體發(fā)酵法生產(chǎn)的纖維

47、素酶很難提取、精制。目前，我國纖維素酶生產(chǎn)廠家采用直接干燥法粉碎得到固體酶制劑或用水浸泡后壓濾得到液體酶制劑。其產(chǎn)品外觀粗糙且質(zhì)量不穩(wěn)定，發(fā)酵水平不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較低，易污染雜菌，不適于大規(guī)模生產(chǎn)。 138液體發(fā)酵法液體發(fā)酵生產(chǎn)工藝過程是將玉米秸稈粉碎至20目以下進(jìn)行滅菌處理，然后送發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵，同時加入纖維素酶菌種，發(fā)酵時間約為70h，溫度低于60，進(jìn)行通氣攪拌。發(fā)酵完畢后的物料經(jīng)壓濾機(jī)板框過濾、超濾濃縮和噴霧干燥后制得纖維素酶產(chǎn)品。 1394.3纖維素酶的種類纖維素酶是降解纖維素生成葡萄糖的一組酶的總稱，它不是單成分酶，而是由多個酶起協(xié)同作用的多酶體系。C1酶：這是對纖維素最初起作用的酶，

48、它破壞纖維素鏈的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，起水化作用。即C1-酶是作用于不溶性纖維素表面，使結(jié)晶纖維素鏈開裂、長鏈纖維素分子末端部分游離，從而使纖維素鏈易于水化。 140Cx酶：這是作用于經(jīng)C1-酶活化的纖維素、分解-1，4鍵的纖維素酶。主要包括內(nèi)切-1,4-葡聚糖酶和外切-1,4-葡聚糖酶。前者是從高分子聚合物內(nèi)部任意位置切開-1,4鍵，主要生成纖維二糖、纖維三糖等。后者作用于低分子多糖，從非還原性末端游離出葡萄糖。Cb酶（-葡萄糖苷酶）：即將纖維二糖、纖維三糖及其它低分子纖維糊精分解為葡萄糖。 141 4.4.原料預(yù)處理4.4.1物理法4.4.1.1機(jī)械粉碎法一般要求粉碎至40目以下4.4.1.2高溫分解

49、300以上的高溫條件處理后，可用溫和酸水解4.4.2物理化學(xué)法4.4.2.1蒸汽爆裂法160-260（0.69-4.83MPa)處理幾秒或幾分鐘，然后壓力驟降142爆氣過程中添加少量硫酸或二氧化碳效果更好4.4.2.2氨法纖維爆破纖維素在高溫高壓下暴露在液氨狀態(tài)下4.4.2.3二氧化碳爆破法二氧化碳以碳酸的形式進(jìn)行高壓處理4.4.3化學(xué)處理法4.4.3.1臭氧分解法4.4.3.2酸水解4.4.3.3堿處理1432%氫氧化鈉或氨處理4.4.3.4過氧化氫處理2%過氧化氫，30條件下處理8h可獲得比較好的效果4.4.3.5有機(jī)溶劑處理法使用的有機(jī)溶劑包括甲醇、乙醇、丙酮、乙?；叶肌⑷蚀技八臍?/p>

50、化糠基乙醇。有機(jī)酸比如草酸、乙酰水楊酸和水楊酸可作為有機(jī)溶劑法的催化劑。1444.4.4生物預(yù)處理在生物預(yù)處理法中，褐腐菌、白腐菌和軟腐菌等微生物被用來降解木素和半纖維素。褐腐菌主要攻擊纖維素，白腐菌和軟腐菌攻擊纖維素和木素。生物預(yù)處理法中最有效的白腐菌是擔(dān)子菌類。Hatakka（1992）研究了19種白腐菌預(yù)處理麥草效果，發(fā)現(xiàn)在5星期內(nèi)35%的麥草被轉(zhuǎn)化成還原糖1454.5.纖維素酶解的主要影響因素4.5.1反應(yīng)底物 底物的濃度是影響纖維素酶法水解得率和初始速度的主要因素之一。在底物濃度較低時，逐漸增加底物濃度會使水解得率及反應(yīng)速度提高;但是底物濃度較高時，會產(chǎn)生底物抑制作用，反應(yīng)速度顯著降

51、低。4.5.2酶的用量增加纖維素酶的用量，在一定程度上可以提高水解速度及得率，但是會顯著增加成本。146不同微生物組成的纖維素酶混合酶，或纖維素和其它混合酶使用，可顯著提高纖維素酶的轉(zhuǎn)化率。4.5.3終產(chǎn)物對酶活的抑制纖維素酶活性主要受纖維二糖抑制，葡萄糖也有輕微的抑制作用。減少抑制作用的方法，包括提高酶的濃度，通過超濾或者一糖化發(fā)酵一步法(SSF)脫除糖SSF法中纖維素水解或糖化產(chǎn)生的還原糖同步發(fā)酵成乙醇（乳酸等）147 第四章 酒精酵母1.酵母的分類1.1子囊菌綱原子囊亞綱內(nèi)孢霉目酵母科出芽酵母亞科酵母屬1.2酒精酵母的分類1.2.1酒精酵母(S.Cerevisiae )Top Ferme

52、ntation Yeast1.2.2.卡爾酵母(S.Carlsbergensis )Bottom Fermentation Yeast 下面發(fā)酵酵母1482.酒精酵母的絮凝性2.1卡爾酵母(S.Carlsbergensis )可分為三類：2.1.1粉末性酵母發(fā)酵前后酵母大部分分散于發(fā)酵液中2.1.2凝聚性酵母發(fā)酵初期酵母分散；當(dāng)達(dá)到一定發(fā)酵度，酵母開始凝結(jié)沉降，至發(fā)酵結(jié)束酵母細(xì)胞達(dá)0.31106個/ml2.1.3絮凝性酵母介于2.1.1和2.1.2之間，至發(fā)酵結(jié)束酵母細(xì)胞達(dá)23106個/ml1492.2酒精酵母(S.Cerevisiae )2.2.1粉末性酵母類同上面卡爾酵母2.2.2凝聚性酵

53、母發(fā)酵中期形成泡沫頭，發(fā)酵結(jié)束酵母凝結(jié)于容器底部2.2.3絮凝性酵母介于上述二者之間，至發(fā)酵結(jié)束酵母細(xì)胞達(dá)510106個/mL1503. 優(yōu)良酵母的特型3.1形態(tài)學(xué)的要求形狀：橢圓型長軸與短軸之比為1：1.01.5大?。褐行⌒腕w積100160um3；大型176um33.2生理學(xué)的要求應(yīng)選擇繁殖速度快的細(xì)胞，即滯緩期短、世代時間短、溫度適應(yīng)大的酵母增殖倍數(shù)選擇2-3次，細(xì)胞濃度達(dá)4080106個/mL151 152 1534. 酵母菌的繁殖方式4.1無性繁殖4.1.1芽殖芽殖是酵母菌最常見的繁殖方式。在良好的營養(yǎng)和生長條件下，酵母生長迅速，這時，可以看到所有細(xì)胞上都長有芽體，而且在芽體上還可形成

54、新的芽體，所以經(jīng)?？梢砸姷匠蚀貭畹募?xì)胞團(tuán) 1544.1.2裂殖酵母菌的裂殖過程與細(xì)菌的裂殖相似。首先是細(xì)胞伸長，細(xì)胞核分裂為二，然后細(xì)胞中央出現(xiàn)隔膜，將細(xì)胞橫分為兩個大小相等、各具有一個核的子細(xì)胞。 4.2有性繁殖酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式進(jìn)行有性繁殖的。1555.酵母菌的生長條件 5.1溫度酵母菌生存和繁殖的溫度范圍很寬，但其正常的生活和繁殖溫度為2930。在很高或很低的溫度下，酵母的生命活動減弱或停止。酵母發(fā)育的最高溫度為38，最低溫度為5，在50時酵母死亡。 156 溫度（）酒精酵母世代時間（h）卡氏酵母世代時間(h)394.04.8362.01.8331.42.0281.63.

55、7183.23.71011.09.0842.024.0157在淀粉質(zhì)原料酒精發(fā)酵時，溫度應(yīng)保持在3032。在較高的溫度下，野生酵母和細(xì)菌的繁殖速度要比酒精酵母快。在32時，野生酵母的繁殖系數(shù)是酒精酵母的12倍 。5.2 pH值酵母生長的最適pH值為4.85；當(dāng)pH降到4.2以下時，酵母仍能繼續(xù)繁殖，但此時，乳酸菌已停止生長。158酵母菌的這種耐酸性能常用來消除污染醪液中的細(xì)菌，也就是將已經(jīng)被污染的醪液加酸調(diào)節(jié)至pH3.84，并保持一段時間，結(jié)果酵母菌仍能生長并占絕對優(yōu)勢，而細(xì)菌污染則被消除。5.3培養(yǎng)基組成5.3.1碳源酒精酵母可利用各種有機(jī)化合物中的碳，如葡萄糖、甘露糖、半乳糖和D果糖。酒精

56、酵母不能直接發(fā)酵木糖等五碳糖 159在缺乏六碳糖時，酵母也能利用甘油、甘露醇、乙醇或其它醇類，有機(jī)酸（乳酸、醋酸、蘋果酸、檸檬酸）可作為后備碳源。麥芽四糖以上的寡糖、戊糖、異麥芽糖均不發(fā)酵葡萄糖和果糖直接透過酵母細(xì)胞壁被磷酸化蔗糖被酵母細(xì)胞壁產(chǎn)生的水解酶水解成葡萄糖和果糖后進(jìn)入細(xì)胞麥芽糖、麥芽三糖先與酵母細(xì)胞壁的滲透酶結(jié)合進(jìn)入酵母細(xì)胞體內(nèi)，再被水解酶水解進(jìn)入代謝途徑160葡萄糖濃度高于0.2%，存在葡萄糖阻遏效應(yīng)，同樣存在蔗糖阻遏效應(yīng)和麥芽三糖阻遏效應(yīng)（濃度大于1%）存在巴斯德效應(yīng)和反巴斯德效應(yīng)（氧氣濃度0.41.0%）糖的酒精轉(zhuǎn)化率為9596%，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率1.52.5%，酵母自身利用2.0

57、2.5%5.3.2氮源酵母能有效地利用硫酸銨、磷酸銨、尿素和有機(jī)酸胺鹽（醋酸銨、乳酸銨、蘋果酸銨和琥珀酸銨）。 161氨態(tài)氮更容易被酵母利用。5.3.3磷源在無氧條件下，酵母菌主要在發(fā)酵初期利用磷源，這期間它吸收總磷量的80%90。5.4 影響酵母生長的其它因素5.4.1糖化醪的濃度 酵母生長速度與細(xì)胞內(nèi)滲透壓和細(xì)胞外糖化醪滲透壓的壓差有關(guān)，兩者壓差愈大，酵母增殖得愈快。 1625.4.2無機(jī)酸和有機(jī)酸的影響 亞硫酸、亞硝酸、氫氟酸及其鹽類，在濃度很低時會抑制酵母的正常生長。在濃度為0.35%0.6的硫酸溶液中，經(jīng)過15min，所有酵母細(xì)胞都能保持其生命活力 。經(jīng)過24h也只有2的死細(xì)胞。但乳

58、酸菌在0.15的硫酸溶液中，經(jīng)過2h就死亡了，而在0.5的硫酸溶液中，經(jīng)2h全部細(xì)菌均死亡。野生酵母在1.3的硫酸溶液中也只能生存2h。5.4.3糠醛、氨基糖等的影響 當(dāng)醪液中存在糠醛時，出芽的酵母細(xì)胞數(shù)會減少，細(xì)胞也變小。 氨基糖使酵母變成褐色，并促使酵母細(xì)胞死亡 5.4.4鈣、鎂、鐵離子的作用 當(dāng)發(fā)酵醪中鈣、鎂、鐵離子的濃度很高時，酵母細(xì)胞會失去水膜，從而使細(xì)胞表面吸附的離子范圍變小、電荷變少，酵母細(xì)胞則發(fā)生凝聚。1646.酵母擴(kuò)大培養(yǎng)6.1實驗室酵母菌擴(kuò)大培養(yǎng)用于酒精發(fā)酵的酵母菌接種量按目前的技術(shù)要求，約為總發(fā)酵醪液量的10。 原菌斜面菌種液體試管三角瓶培養(yǎng)大三角瓶（或卡氏罐）。165實

59、驗室溶氧控制:實驗室擴(kuò)大培養(yǎng)階段溶氧的控制可采用：三角瓶培養(yǎng)用棉塞，提供氧進(jìn)入的途徑；容器裝液量小于1/2，留下較多的空間氧氣；滅菌后培養(yǎng)基放置23d再接種，最好每天振蕩12次，使培養(yǎng)基吸氧；接種后培養(yǎng)過程中，要定期搖動三角瓶，邊排出CO2，邊使氧氣溶解，一般48h振蕩一次。166一般采用：麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基或肉湯MYPG培養(yǎng)基配制（0.3g/100mL麥芽浸出物，0.3g/100mL酵母浸出物，0.5g/100mL蛋白胨，1.0g /100mL葡萄糖，2g/100mL瓊脂）培養(yǎng)的溫度一般為2830C，培養(yǎng)時間一般為12天。1676.2酒母罐擴(kuò)大培養(yǎng)階段大三角瓶以后的酒母擴(kuò)大培養(yǎng)是在酒母車間的酒

60、母罐中進(jìn)行的，程序是：大三角瓶小酒母罐大酒母罐成熟酒母醪。酒母糖化醪除個別企業(yè)添加一些專用酵母擴(kuò)培營養(yǎng)物質(zhì)外，基本上與發(fā)酵糖化醪相同。酒母糖化醪是用來繁殖酵母細(xì)胞的，所以酒母醪中除應(yīng)含有適當(dāng)數(shù)量的糖分外，還要含有必要的氮素和酵母生長需要的其它營養(yǎng)物質(zhì)，以保證酵母菌正常生長。168為了維持自然純培養(yǎng)，酒母糖化醪中需加酸酸化，所以酒母糖化醪的制備與發(fā)酵用糖化醪的制備略有差別。 6.2.1酒母罐酒母培養(yǎng)罐多為小型錐底圓柱形罐，因其通風(fēng)要求不高，所以徑高比可以取1:1。罐底呈錐形，罐頂多采用平蓋，可以開啟。小酒母罐的封頭采用碟形或錐形，使罐體密封。罐內(nèi)中央有攪拌器，轉(zhuǎn)速100rpmmin。如有無菌空氣