酒精生產(chǎn)工藝酒精生產(chǎn)工藝酒精生產(chǎn)工藝酒精生產(chǎn)工藝編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:酒精生產(chǎn)工藝概述酒精生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展史酒精生產(chǎn)是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，我國勞動人民早在4000多年前就會釀酒。但是由于當(dāng)時的生產(chǎn)技術(shù)水平和認(rèn)識水平的局限性，使酒精生產(chǎn)受到限制。直到1902年，我國酒精工業(yè)才開始起步。當(dāng)時在福建省建立了一間以甘薯干為原料的生產(chǎn)酒精工廠。到了1934年。中國酒精廠在上海建成，該廠主要以甘蔗糖蜜和甘薯干為原料生產(chǎn)酒精。新中國成立后，我國酒精工業(yè)不論產(chǎn)量，質(zhì)量以及生產(chǎn)技術(shù)均有突飛猛進的發(fā)展。淀粉岀酒率提高了50%以上，在生產(chǎn)上大力推廣新工藝，新技術(shù)和新設(shè)備，并培養(yǎng)了大批酒精生產(chǎn)的專業(yè)人才。目前國內(nèi)大型酒精廠酒精年產(chǎn)量均在萬噸以上。許多廠家生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)酒精已遠銷國外，經(jīng)濟效益十分顯著。酒精工業(yè)的發(fā)展趨勢我國酒精生產(chǎn)以發(fā)酵法為主，大多數(shù)工廠是采用薯干和玉米為原料。為了進一步提高酒精生產(chǎn)水平，各國的工程技術(shù)人員都在研究新型的酒精發(fā)酵方法，如目前已在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的固定化細(xì)胞酒精發(fā)酵法，耐高溫活性干酵母發(fā)酵法等新的發(fā)酵工藝。在設(shè)備方面也有不少新型生物反應(yīng)器出現(xiàn)，如單罐連續(xù)攪拌反應(yīng)器、酵母回用連續(xù)攪拌反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、細(xì)胞固定化反應(yīng)器等。酒精蒸餾工藝也在不斷改進和完善。進一步改造了蒸餾塔板結(jié)構(gòu)，并研究新的蒸餾工藝。目前研究較多的蒸餾工藝有高效節(jié)能的差壓式蒸餾，膜分離酒精等。隨著乙醇傳感器和微機控制系統(tǒng)的應(yīng)用，酒精工業(yè)的生產(chǎn)水平將有新的突破。第二節(jié)原料及其處理一原料選擇（一）選擇原料的依據(jù)1.淀粉質(zhì)原料的選擇原料資源要豐富，容易收集。酒精生產(chǎn)需要大量原料，要有一定的庫存量。原料要容易貯藏。水分高的原料不易貯藏，含水量低于13%為宜。原料含雜質(zhì)要少，并在生產(chǎn)中不產(chǎn)生有害、有毒物質(zhì)。原料價格低廉，可降低產(chǎn)品成本。盡量采用野生植物原料。糖質(zhì)原料的選擇糖質(zhì)原料主要指糖蜜。根據(jù)糖蜜的含糖糖量分為三個等級：一級糖蜜：含全糖(總糖）高于50%，不溶物和膠體物質(zhì)等雜質(zhì)含量較少；二級糖蜜：含全糖45%~50%;三級糖蜜：含全糖低于45%。所有等級糖蜜濃度均不得低于80`~900,相對密度為~（20℃）。原料的種類用于生產(chǎn)酒精的淀粉原料主要有：薯類（甘薯、馬鈴薯、木薯、山藥等）；糧谷類（高粱、玉米、大米、谷子、大麥、小麥、燕麥、黍等）；糖質(zhì)原料（甘蔗、甜菜、糖蜜等）；野生植物（橡子仁，土茯苓、蕨根、石蒜等）；農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)品（米糠餅、麩皮、高粱糠、淀粉渣等）；纖維質(zhì)原料（秸稈、甘蔗渣等）等。常用原料的化學(xué)組成原料中所含的化學(xué)成分，直接影響著酒精生產(chǎn)率的高低，也關(guān)系到生產(chǎn)工藝流程和工藝條件的確定。常用原料的幾種主要化學(xué)成分及其對酒精生產(chǎn)的影響大致如下。糖類葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖等，這些物質(zhì)都可以發(fā)酵生成酒精，同時也是霉菌和酵母的營養(yǎng)及能源，原料中含這些物質(zhì)越多，生成酒精也就越多，所以它和產(chǎn)量有著密切的關(guān)系。蛋白質(zhì)在酒精生產(chǎn)中，原料所含的蛋白質(zhì)的主要作用是經(jīng)蛋白酶降解后作為生產(chǎn)菌種所必需的氮源，而參與菌體細(xì)胞的合成，因此其含量以滿足菌體正常生長繁殖為宜。無機鹽及生長素其功能是作為酶活性基的組成部分或調(diào)解酶的活性。生產(chǎn)原料中無機鹽和生長素的含量均足夠滿足微生物的生長和代謝。脂肪脂肪對發(fā)酵有影響，如玉米、高粱糠、米糠等油脂較多，則生酸較快。一些酒精廠如采用玉米作為原料，總是先把玉米胚芽除去。單寧單寧具有澀味和收斂性，遇鐵呈藍黑色，有凝固蛋白質(zhì)的作用。而糖化酶和酵母細(xì)胞的主要成分是蛋白質(zhì)，遇到單寧會凝固硬化。目前我國各酒精廠常用的原料，約有如下幾種。薯類原料甘薯甘薯又名紅薯、甜薯、山芋、地瓜、番薯、紅苕等。在江蘇、浙江和安徽一帶叫山芋，在河北、山東叫地瓜，在四川、湖北則叫紅苕。甘薯在我國分布較廣，除西藏和東北的部分地區(qū)以外，其他各省均有種植。在酒精生產(chǎn)中，甘薯原料的岀酒率較高。優(yōu)點是原料來源廣，成本較低，淀粉質(zhì)含量高，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)疏松，易于蒸煮糊化，為糖化發(fā)酵創(chuàng)造條件；脂肪、蛋白質(zhì)較少，發(fā)酵過程中生酸幅度小，減少對淀粉酶的破壞。馬鈴薯馬鈴薯是培養(yǎng)微生物的較理想的天然培養(yǎng)基，原因是它含有豐富的無機鹽及維生素等營養(yǎng)成分。木薯木薯是多年生植物，呈灌木狀，根粗而長，盛產(chǎn)于我國南方的廣東、廣西、福建、臺灣等地。酒精生產(chǎn)用的是木薯的塊根。木薯塊根的主要化學(xué)成分是碳水化合物，其他成分如蛋白質(zhì)、脂肪等含量都較少。谷類原料玉米又名玉蜀黍苞、米、珍珠米、苞谷、棒子等。高粱又名紅粱、蘆粟、蜀黍等。高粱在我國釀造工業(yè)中主要用于釀造白酒，很少用于生產(chǎn)酒精。此外，還有大麥、大米、粟谷等。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)品，又稱廢糖蜜。根據(jù)制糖原料，可將糖蜜分為甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。甘蔗糖蜜甘蔗糖蜜是甘蔗糖廠的副產(chǎn)物，產(chǎn)于我國南方地區(qū)。甘蔗糖蜜外觀為棕黃至黑褐色的濃稠液體，微酸性，pH在左右。甘蔗糖蜜的產(chǎn)量約為原料甘蔗的%~3%。甘蔗糖蜜用于生產(chǎn)酒精時應(yīng)無夾雜物，無異味，無發(fā)酵現(xiàn)象。甜菜糖蜜甜菜糖蜜為甜菜糖廠的一種副產(chǎn)物，產(chǎn)量為甜菜的3%~4%，甜菜的生產(chǎn)在我國以東北、西北、華北地區(qū)為主。甜菜糖蜜與甘蔗糖蜜的主要區(qū)別：一是甜菜糖蜜中轉(zhuǎn)化糖含量極少，而蔗糖含量較多，而甘蔗糖蜜中蔗糖和轉(zhuǎn)化糖均較多，全糖兩者較接近；二是甘蔗糖蜜呈微酸性，而甜菜糖蜜則成微堿性；三是甜菜糖蜜中氮素含量比甘蔗糖蜜多，達%~%，但甜菜糖蜜中占3總含氮量50%左右的甜菜堿很難被酵母消化。輔助原料輔助原料是指糖化劑時用來補充氮源所需的原料，主要有麩皮、米糠、玉米粉等富含碳源和氮源的物質(zhì)。三原料處理原料的的除雜淀粉原料中最常見的雜質(zhì)有泥沙、石塊和金屬雜質(zhì)三大類。常用的除雜方法有篩選、風(fēng)送除雜和電磁除鐵三種。原料的粉碎在酒精生產(chǎn)過程中，淀粉原料都應(yīng)進行粉碎處理。投產(chǎn)前先把塊狀或粒裝的原料磨碎成粉末狀態(tài)。原料經(jīng)粉碎后，受熱面積可增加，利于淀粉原料的吸水膨化糊化，從而提高熱處理效率。原料粉碎的方法原料粉碎方法有干法和濕法粉碎兩種。干法粉碎干法粉碎多采用粗碎和細(xì)碎兩級粉碎工藝。原料過磅稱重后，進入輸送帶，電磁除鐵后進行粗碎（原料顆粒應(yīng)通過6~10mm的篩孔）。常用的設(shè)備是軸向滾筒式粗碎機和錘式粉碎機。粗碎后的物料在送去進行細(xì)粉碎（原料顆粒應(yīng)通過。~的篩孔）。濕式粉碎。粉碎時將攪拌用水與原料一起加到粉碎機種進行粉碎。兩種粉碎方法的比較無論是干法或濕法粉碎，都具有各自獨特的特點。原料的輸送酒精廠采用的原料輸送方法有機械輸送，氣流輸送和混合輸送3種。機械輸送原料或粉料的輸送靠機械構(gòu)件來完成。常用的輸送機械有皮帶輸送器、螺旋輸送器和斗氏提升機3種。前兩種常用于水平輸送，后一種用于垂直輸送。氣流輸送氣流輸送俗稱風(fēng)送，是利用氣流在管子中輸送物料?；旌陷斔痛炙楹蟮脑陷斔陀脵C械輸送，細(xì)碎后粉料輸送用氣流輸送。蒸煮薯類谷類野生植物等淀粉質(zhì)原料，吸水后在高溫高壓條件下進行蒸煮，使植物組織和細(xì)胞徹底破裂，由于吸水膨脹而破壞，使淀粉由顆粒變成溶解狀態(tài)的糊液，目的是使它易受淀粉酶的作用，把淀粉水解成可發(fā)酵性糖。其次，由于原料表面附著大量的微生物，如果不將這些微生物殺死，會引起發(fā)酵過程的嚴(yán)重污染，使生產(chǎn)失敗。通過高溫高壓蒸煮后，對原料進行了滅菌作用。二蒸煮過程中的物理化學(xué)變化淀粉的膨化與糊化淀粉的膨化當(dāng)?shù)矸叟c水接觸，水分酒滲入淀粉顆粒內(nèi)部，使淀粉的巨大分子鏈發(fā)生擴展，因而體積膨大，質(zhì)量增加，這種現(xiàn)象稱之為膨化。淀粉的糊化淀粉顆粒發(fā)生膨化時，隨著溫度升高，顆粒滲透壓逐漸增大，膨脹程度逐漸增高，當(dāng)溫度升到某一特定溫度，顆粒的體積膨脹到原體積的50~100倍時，淀粉粒發(fā)生破裂，造成黏度迅速增大，體積也隨之迅速變大，此現(xiàn)象稱為淀粉的糊化，糊化過程的起始溫度則為該原料淀粉的糊化溫度。糊化的結(jié)果是引起醪液黏度的大幅度上升，從而形成一種均一的黏稠液體。淀粉發(fā)生膨化與糊化必須滿足3個條件：一是一定量水分子的參與；二是一定的溫度；三是一定時間。糊化溫度與淀粉粒大小有關(guān)系，一般的說，淀粉粒越大，糊化越容易，糊化溫度越低。如薯類淀粉粒越大，故糊化溫度較低，馬鈴薯為55~65℃，甘薯和木薯為55~70℃，而谷類淀粉粒較小，故糊化溫度也較高，小麥為64~71℃，玉米65~73℃。3.淀粉液化糊化現(xiàn)象發(fā)生后，如果溫度繼續(xù)上升，達到130℃左右時，大量的支鏈淀粉也會完全溶解，至此，淀粉顆粒的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被徹底破壞，醪液的膠體性質(zhì)受到破壞，淀粉溶液也隨之變成了黏度較低的流動性醪液，這種現(xiàn)象稱為液化。馬鈴薯、小麥和玉米支鏈淀粉完全液化的溫度為132℃、136~141℃和146~151℃。植物組織和細(xì)胞的變化在蒸煮過程中植物組織和細(xì)胞的變化過程如下：預(yù)煮在加溫水投料浸泡和預(yù)煮時，原料吸水膨化，此時不僅淀粉膨化，纖維素也膨化，細(xì)胞間的物質(zhì)（主要是果膠質(zhì)）和細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)部分溶解，是，使植物組織的堅固性減弱。為下一步蒸煮創(chuàng)造良好的條件。蒸煮在原料蒸煮過程中，當(dāng)溫度升高至120~135℃時，最初20~25min內(nèi)，果膠質(zhì)的溶解便可完成，淀粉和多聚戊糖的溶解也開始劇烈地進行。果膠質(zhì)的溶解對細(xì)胞壁的破裂有重要意義。此后，當(dāng)溫度升高至145~150℃時，由于細(xì)胞壁的強度大為削弱，淀粉便從細(xì)胞內(nèi)釋出，直至蒸煮完畢為止。后熟在原料的蒸煮階段，雖然原料不斷軟化，植物組織和細(xì)胞也有部分裂解，但大部分仍未失去原有的形態(tài)，只有經(jīng)過一定時間的后熟，在吹醪時即醪液在蒸煮罐內(nèi)吹出時，由于醪液通過蒸煮鍋噴出口的狹縫，壓力發(fā)生變化，產(chǎn)生蒸汽的絕熱膨脹，使細(xì)胞破裂，植物組織才能完全碎解。為了盡可能使原料細(xì)胞完全破裂而成為均一的醪液，在吹醪時醪液放出的速度應(yīng)當(dāng)快些。但是如果吹醪速度太快，則醪液容易從糖化鍋或后熟器中噴出。蒸煮過程中原料各組分的化學(xué)變化煮過程中不僅發(fā)生淀粉顆粒，植物組織的物理變化，同時原料各組織也發(fā)生化學(xué)變化，對酒精生產(chǎn)過程有著一定的影響。纖維素纖維素是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分，在蒸煮過程中只是吸水膨脹，不發(fā)生化學(xué)變化。半纖維素由于多聚戊糖和少量的多聚己糖組成，在蒸煮過程中發(fā)生部分溶解和水解，生成糊精和木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、糖醛等產(chǎn)物。果膠物質(zhì)果膠物質(zhì)是細(xì)胞壁組成的一部分，也是細(xì)胞間層的填充劑，是由半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲酯組成的鏈狀化合物。在蒸煮過程中果膠質(zhì)強烈的分解，并生成甲醇和果膠酸。成量因原料品種、蒸煮壓力不同而有所差別。薯類原料比谷類原料含果膠質(zhì)多，生成的甲醇量也就多。蒸煮壓力越高，生成的甲醇量越多。甲醇是一種有毒的揮發(fā)性雜質(zhì)，也是成品酒精的主要雜質(zhì)。淀粉淀粉在蒸煮過程中，通常發(fā)生兩大類變化，一是物理變化，即淀粉的膨化與糊化；二是化學(xué)變化，即在高溫作用下，淀粉發(fā)生的水解變化。淀粉質(zhì)原料本身富含淀粉酶系統(tǒng)，在預(yù)煮（50~60℃)時，淀粉酶會分解部分淀粉生成糖和糊精，將造成好、可發(fā)酵性糖的損失。糖分糖分主要是指單糖和低聚糖。不同的糖分，在蒸煮過程中的化學(xué)變化也不同，主要變化是黑色素和焦糖的形成。黑色素的形成。在蒸煮過程中，己糖脫水變成羥甲基糠醛，羥甲基糠醛很不穩(wěn)定，會繼續(xù)分解，生成糖尾酸（左旋糖酸）和甲酸。部分羥甲基糖醛經(jīng)縮合生成黑色素，部分羥甲基糖醛和醪液中的氨基酸發(fā)生縮合反應(yīng)生成氨基糖，造成糖和氨基酸的損失。氨基糖也稱為類黑精，是一種紅褐色無定性物質(zhì)。黑色素積累的速度與還原糖及氨基酸的濃度成正比，為了抑制黑色素形成，在原料蒸煮時，可采用較大的加水比。焦糖的形成。當(dāng)溫度達到糖的熔點（185℃）時糖分會失水生成黑色無定形產(chǎn)物，即焦糖。焦糖的生成不但會使可發(fā)酵性糖損失，還會影響后面的酒精發(fā)酵。在蒸煮中，局部過熱容易形成焦糖，焦糖化一般發(fā)生在蒸煮鍋死角或鍋壁上局部過熱處。原料蒸煮后，由于糖分分解時會形成著色物質(zhì)，因而良好的蒸煮醪應(yīng)該是淡黃色或淺褐色，可根據(jù)蒸煮醪液的顏色來判斷糊化程度。含氮物質(zhì)主要是指蛋白質(zhì)，其變化情況如下:溫度升高到100℃時，蛋白質(zhì)發(fā)生凝固和部分變性作用，使蒸煮醪中的可溶性含氮物質(zhì)含量下降；但當(dāng)溫度升至140~158℃時，蛋白質(zhì)發(fā)生膠溶作用，可溶性含氮物質(zhì)含量將增加。蛋白質(zhì)在蒸煮過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減少。脂肪在蒸煮過程中變化甚小。三蒸煮工藝流程用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的工廠，多數(shù)采用連續(xù)蒸煮工藝，只有少部分小型酒精廠和白酒廠，還采用間歇蒸煮工藝，下面分別加以介紹。間歇蒸煮法間歇蒸煮法常用的蒸煮設(shè)備是立式錐形蒸煮鍋，其外形和結(jié)構(gòu)簡單。間歇蒸煮工藝流程目前我國酒精廠間歇蒸煮的方法基本上有兩種，一種是加壓間歇蒸煮，一種是添加細(xì)菌淀粉酶液化后低壓或常壓間歇蒸煮、加壓間歇蒸煮是原料經(jīng)人工或運輸機械送到蒸煮車間，經(jīng)除雜后進入拌料罐，加溫水拌料，并維持一定時間，然后送入蒸煮鍋中，通入直接蒸汽將醪液加熱到預(yù)定蒸煮壓力，維持一定的蒸煮時間，蒸煮時間結(jié)束后，進行吹醪。操作工藝流程如下：溫水蒸汽↓↓原料→除雜→粉碎→拌料→泵→蒸煮→成熟蒸煮醪送入糖化鍋加水蒸煮整粒原粒時，水溫要求在80~90℃，尤其是蒸煮含有淀粉酶的甘薯干，更不能用低溫水。蒸煮粉狀原料時，水溫不宜過高，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，一般為：粉狀原料為1:至1:；薯干為1：至1:；谷物原料為1:至1：投料。蒸煮整粒原料時，投完粒即加蓋進汽，或者在投料過程中同時通入少量蒸汽，起攪拌作用。蒸煮粉狀原料時，可先在拌料桶內(nèi)將粉料加水調(diào)成粉漿后在送入蒸煮罐；或向罐內(nèi)直接投料，邊投料，邊通入壓縮空氣攪拌，以防結(jié)塊，影響蒸煮質(zhì)量。投料時間因罐的容量大小和投料方法不同而有差異，通常在15~20min。升溫（生壓)。投料畢，即關(guān)閉加料蓋，通入蒸汽，同時打開排氣閥，驅(qū)除罐內(nèi)冷空氣，以防罐內(nèi)冷空氣存在而產(chǎn)生“冷壓”，影響壓力表所指示的數(shù)值，不能反反映罐內(nèi)的真實溫度，造成原料蒸煮不透。正確排出“冷壓”的方法是：通入蒸汽加熱時，打開排氣閥，直到排出的氣體發(fā)白（水蒸氣），并保持2~3min，而后再關(guān)閉排氣閥，升溫時間一般40~50min。蒸煮（定壓）。料液升到規(guī)定壓力后，保持此壓力維持一定的時間。使原料達到徹底糊化的操作，工廠常稱之為定壓。定壓后，通入鍋內(nèi)的蒸汽已經(jīng)很少，鍋內(nèi)熱力分布不均勻，易造成下部原料局部受熱而焦化，上部原料受熱不足而蒸煮不透。另外，料液翻動不好，原料與罐壁及其相互之間撞擊摩擦輕緩，則導(dǎo)致原料的植物組織和淀粉粒不易破裂。為了使原料受熱均勻和徹底糊化，采用循環(huán)汽的辦法來攪拌罐內(nèi)的料液。一般每隔10~15min循環(huán)換汽一次，每次維持3~5min，直至蒸煮完畢為止。循環(huán)換氣后使罐內(nèi)達到原規(guī)定壓力。循環(huán)換汽和穩(wěn)壓操作，是保證蒸煮醪液質(zhì)量的兩個重要條件。吹醪。蒸煮完畢的醪液，利用蒸煮罐內(nèi)的壓力從蒸煮鍋排出，并送入糖化鍋內(nèi)。吹醪時間視蒸煮罐容量的大小而定，不得少于10~15min。此法蒸汽耗量較多，但蒸煮醪液質(zhì)量較好，故廣泛應(yīng)用于酒精生產(chǎn)中。加淀粉酶低壓或常壓間歇蒸煮法此法是先加細(xì)菌淀粉酶液化后，在進行加壓蒸煮。方法是先粉碎原料，按照規(guī)定的加水比放到混合池拌勻，調(diào)整溫度至50~60℃，加入細(xì)菌淀粉酶，攪拌均勻，細(xì)菌淀粉酶的用量為5~10μg/g原料，加石灰水調(diào)整~，送入蒸煮鍋，通入壓縮空氣進行攪拌，并通蒸汽升溫至88~93℃，保持1h，取樣化驗（碘反應(yīng)呈紅色），達到標(biāo)準(zhǔn)的液化程度，繼續(xù)升溫至115~130℃，保持，經(jīng)滅酶后即可吹醪送至糖化鍋。這樣，蒸煮壓力可以降低，蒸煮時間也可以縮短。采用原料不同，淀粉酶的用量不同。例如薯類粉狀原料，淀粉酶用量可少些，谷類原料和野生植物原料，淀粉酶用量則要適當(dāng)加大些。最好先將淀粉酶加水浸漬~1h后，再用。連續(xù)蒸煮法淀粉質(zhì)原料的連續(xù)蒸煮，是一項重大技術(shù)革新。根據(jù)蒸煮設(shè)備的類型，可分為罐式連續(xù)蒸煮、柱式連續(xù)蒸煮和管道式連續(xù)蒸煮3種方法。罐（鍋）式連續(xù)蒸煮最初是將酒精工廠原有的間歇式蒸煮罐經(jīng)改裝后幾個罐串聯(lián)起來，并增加一個預(yù)煮鍋和一個汽液分離器而投入酒精生產(chǎn)的。原料經(jīng)斗式提升機1運送到貯料斗2，再經(jīng)錘式粉碎機3粉碎后，進入粉料貯斗4中，由此經(jīng)螺旋輸送器5，邊加水邊進料與攪拌桶6中，在攪拌狀態(tài)下，通入二次蒸汽，加熱至預(yù)定的預(yù)煮溫度，并維持一段時間（預(yù)煮時間），為了確保連續(xù)蒸煮，生產(chǎn)常設(shè)兩個預(yù)煮攪拌桶。之后泵入蒸煮鍋組中進行蒸煮，通常預(yù)煮醪從鍋底進入鍋內(nèi)，與對面鍋底噴入的加熱蒸汽混合，并加熱到蒸煮溫度。蒸煮醪從蒸煮鍋8中流出，依次進入各蒸煮鍋中。從最后一蒸煮鍋中出來的蒸煮醪以切線方向進入汽液分離器9中，產(chǎn)生的二次蒸汽從氣液分離器頂部導(dǎo)出，用于預(yù)煮醪升溫之用，蒸煮成熟醪從底部引出送入糖化車間。蒸煮新工藝因傳統(tǒng)的酒精生產(chǎn)均需要經(jīng)過130—150℃的高溫蒸煮，能耗藥占整個酒精生產(chǎn)總能耗的30%。因此，10多年來，有不少研究者首先從節(jié)約蒸煮工序的能耗著手進行了試驗，其中比較成功并以被工業(yè)生產(chǎn)采用的石低溫蒸煮法和無蒸煮法的酒精發(fā)酵技術(shù)。1.低溫蒸煮法采用高于淀粉糊化溫度，但不高于100℃，另加α—淀粉酶作為液化劑是低溫蒸煮工藝的特點。根據(jù)醪液加溫的高低，該工藝主要分為下列兩種形式：（1）90—95℃糊化液工藝。這種方法是德國和美國合作開發(fā)的簡稱LBW工藝，整粒玉米先用離心方法分離的熱酒糟清夜在90—95℃下浸漬，使玉米吸水軟化，并完成玉米糊化作用，再用均質(zhì)機加耐高溫α-淀粉酶進行二次濕磨。可節(jié)約蒸汽85%以上。采用此工藝處理甘薯原料較少。（2)80—85℃糊化液工藝。對薯類原料而言。該工藝的流程如下：甘薯干→粉碎→拌碎→加α-淀粉酶→加溫至80—85℃糊化液化→冷卻至62℃→加酸調(diào)節(jié)→糖化（30min)→冷卻至27—28℃。無蒸煮工藝近年來酒精生產(chǎn)的各個部門都在進行淀粉原料的無蒸煮工藝的研究，并取得了一定成效。本文僅以研究較多的玉米粉的無蒸煮工藝為例：玉米原料→粉碎→調(diào)漿→糖化(加糖化劑）→發(fā)酵（加防腐劑、酒母）→蒸餾→成品該工藝所采用的工藝條件為粉碎粒度~，原料加水比控制在1:至1:，生玉米粉糖化酶用量為每克原料50單位，酵母細(xì)胞數(shù)控制在每毫升10~10個。在30℃發(fā)酵約100h，發(fā)酵成熟醪酒精的體積分?jǐn)?shù)達%~%。上述蒸煮新工藝，在節(jié)能方面尤其獨特的優(yōu)勢，但至今為止，國內(nèi)外真正在工藝生產(chǎn)上采用的還不多，原因是發(fā)酵時間長，糖化酶用量大，污染危險性較大等。但從發(fā)展趨勢看，蒸煮新工藝還是很有前途的。糖化一、糖化的目的淀粉質(zhì)原料蒸煮以后得到的蒸煮液，或者無蒸煮工藝的醪液中，淀粉變成了糊精，糊精不能直接被酵母菌利用發(fā)酵生成酒精。糊化醪在發(fā)酵前必須加入一定數(shù)量的糖化劑（麩曲、液體曲、糖化酶），使淀粉、糊精水解生成為酵母能發(fā)酵的糖類。淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪@一過程，稱為糖化。糖化后的醪液稱為糖化醪。糖化的目的是將淀粉水解成可發(fā)酵性糖。在糖化工序內(nèi)不可能將全部淀粉都轉(zhuǎn)化為糖，相當(dāng)一部分淀粉和糊精要在發(fā)酵過程中進一步酶水解，并生成可發(fā)酵性糖。后面這個過程早在酒精生成上稱為“后糖化”，而前面的糖化工序則稱為“前糖化”或簡稱“糖化”。二淀粉水解的基本原理淀粉質(zhì)原料的糖化過程，就是把淀粉轉(zhuǎn)變成葡萄糖。在進行糖化的過程中，往往需要酸或酶作為糖化劑，因此工業(yè)上常采用的方法有酸法糖化和酶法糖化。酸解法酸解法又稱酸糖化法，它是以酸（無機酸或有機酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。酶解法酶解法是用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖。酶解法制葡萄糖可分為兩步：第一步是α-淀粉酶將淀粉液轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，這個過程稱為“液化”。第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程。在生產(chǎn)上稱為“糖化”。淀粉的“液化”和“糖化”都是在微生物酶的作用下進行的，故也稱為雙酶水解法。酸酶結(jié)合法酸酶結(jié)合水解法是集酸法及酶法制糖的優(yōu)點而形成的生產(chǎn)工藝。根據(jù)原料淀粉性質(zhì)又可分為酸酶水解法和酶酸水解法?；^程物質(zhì)變化淀粉在糖化劑中的液化酶和糖化型淀粉酶共同作用下，一部分淀粉被水解為小分子糊精，進而水解為可發(fā)酵性糖。含氮物質(zhì)在糖化過程中，醪液中的蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下水解成胨、多肽和氨基酸等，所以糖化時醪液中氨基態(tài)氮的含量增加~倍。果膠物質(zhì)和半纖維素微生物糖化劑中除了淀粉酶系統(tǒng)外，也含有一定量的果膠酶和半纖維素酶，在糖化過程中，醪液中的果膠質(zhì)和半纖維素會有不同程度的水解，并生成相應(yīng)的水解產(chǎn)物。含磷化合物在磷酸酯酶的作用下，磷從有機化合物中被釋放出來，這對酵母的生長和發(fā)酵都有重要的意義。四糖化工藝糖化的基本工藝流程：蒸煮醪冷卻至糖化溫度→加糖化劑使蒸煮醪化液→淀粉糖化→物料巴氏滅菌→糖化醪冷卻到發(fā)酵溫度→用泵將醪液送往發(fā)酵或酒母車間目前我國酒精生成中糖化主要采用兩種工藝方法：間歇糖化工藝和連續(xù)糖化工藝。連續(xù)糖化工藝連續(xù)糖化法是連續(xù)地將蒸煮醪冷卻到糖化溫度送至糖化鍋內(nèi)進行糖化，然后又連續(xù)泵送糖化醪經(jīng)冷卻至發(fā)酵溫度后送入發(fā)酵罐。連續(xù)糖化工藝目前采用的有兩種形式，主要差異是糖化前的冷卻設(shè)備不同，一種是采用將蒸煮醪直接在糖化鍋內(nèi)冷卻，另一種是采用真空冷卻。混合冷卻連續(xù)糖化法利用原有的糖化罐，先把罐中約2/3的糖化醪冷卻至60℃左右，然后加入溫度為85~100℃的蒸煮醪，并通過糖化鍋內(nèi)冷卻裝置進行冷卻。同時加入糖化劑并開動攪拌，使其混合均勻，按規(guī)定的工藝條件進行連續(xù)糖化。該工藝所用設(shè)備簡單，工藝操作不復(fù)雜，但有時冷卻時間長，糖化溫度不好控制。真空冷卻連續(xù)糖化法該法是蒸煮醪在進入糖化鍋前，將蒸煮醪在真空冷卻器中瞬時冷卻至規(guī)定的糖化溫度（58~60℃），然后加入糖化劑，在糖化鍋中進行糖化，糖化時間約30min。糖化完成后，經(jīng)噴淋冷卻器將糖化醪冷卻至發(fā)酵溫度（28~30℃），然后送往至發(fā)酵車間。糖化工藝的發(fā)展趨勢國內(nèi)外對糖化劑和糖化工藝的改革和研究方向如下：糖化劑方面的研究①提高現(xiàn)有菌種的產(chǎn)酶活力。②開發(fā)和研究其他糖化劑菌種；我國目前用的菌種局限于黑曲霉一種，國外用的泡盛曲霉、擬內(nèi)孢酶，根酶等菌種都有開發(fā)的潛力。降低糖化劑的生產(chǎn)成本。開發(fā)研究連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)糖化酶和改進固體曲培養(yǎng)技術(shù)。糖化工藝的改革對糖化工藝本身來說，糖化水解多少為宜，不同株的糖化溫度多高為好，糖化劑用量的綜合經(jīng)濟效益等方面都應(yīng)該有進一步的理論和實踐闡明。第五節(jié)發(fā)酵一發(fā)酵機理酒精發(fā)酵動態(tài)酒精發(fā)酵過程以外觀現(xiàn)象可以將其分為如下3個發(fā)酵不同階段：前期發(fā)酵在酒母與糖化醪加入發(fā)酵罐后，酵母細(xì)胞利用醪液中溶解的少量的氧和營養(yǎng)物質(zhì)，迅速的進行繁殖，并達到一定的數(shù)量。同時，醪液中的糊精繼續(xù)被糖化酶作用生成糖分。醪液溫度控制，接種時為26~28℃，前發(fā)酵期溫度不超過30℃。前發(fā)酵時間的長短取決于酵母的接種量及種酵母的菌齡，一般為6~8h。主發(fā)酵期醪液中酵母細(xì)胞數(shù)達每毫升1億個以上，酵母菌因氧氣已消耗基本上停止繁殖，主要進行酒精發(fā)酵作用。此階段，醪液中糖分迅速下降，酒精逐漸增多，并產(chǎn)生大量二氧化碳。發(fā)酵溫度應(yīng)控制在30~34℃。時間為10~14h。后發(fā)酵期醪液中的糖分大部分已被酵母菌消耗掉，其中殘存的糊精會繼續(xù)被淀粉酶水解為糖，此水解作用的速度緩慢，發(fā)酵作用也十分緩慢。此時醪液溫度應(yīng)控制在30~32℃。后發(fā)酵一般約需60~72h左右。酒精發(fā)酵機制在酒精發(fā)酵過程中主要經(jīng)過下述4個階段第一階段葡萄糖磷酸化生成1,6-二磷酸果糖第二階段1,6-二磷酸果糖分解生成兩個分子的磷酸丙糖第三階段3-磷酸甘油醛經(jīng)氧化磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸，在生成丙酮酸。第四階段酵母菌在無氧條件下，將丙酮酸繼續(xù)降解，生成乙醇。酒精發(fā)酵的目的和要求目的淀粉質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理、蒸煮和糖化等作用，大部分淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖。可發(fā)酵性糖在酵母菌的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭投趸迹@得酒精產(chǎn)品。要求酒精生產(chǎn)要求用最少原料來生產(chǎn)盡可能多的酒精產(chǎn)品，并盡量減少發(fā)酵損失，為達到此目的，必須創(chuàng)造如下有利條件：在發(fā)酵前期，要創(chuàng)造條件，讓酵母菌繁殖到一定數(shù)量。保持一定量的糖化酶活力，保證后糖化作用繼續(xù)進行，使糖化醪中的淀粉和糊精繼續(xù)被分解，生成可發(fā)酵性糖。發(fā)酵過程的中、后期，創(chuàng)造厭氧條件，使酵母在無氧條件下將糖分變成酒精。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳應(yīng)設(shè)法排除，并注意回收二氧化碳逸出時夾帶的酒精。二酒精發(fā)酵工藝根據(jù)發(fā)酵醪注入發(fā)酵罐的方式不同，可將酒精發(fā)酵的方式分為間歇式、半連續(xù)式、連續(xù)式3種。間歇式發(fā)酵法指全部發(fā)酵過程始終在一個發(fā)酵罐中進行。根據(jù)發(fā)酵罐容量和糖化醪流加方式等工藝操作的不同，間歇式發(fā)酵可分為如下幾種方法：一次加滿法一次加滿法是將糖化醪冷卻到27~30℃后，接入糖化醪量10%的酒母，混合均勻后，經(jīng)60~72h發(fā)酵即成熟，發(fā)酵溫度控制在32~34℃.此法適用于糖化鍋和發(fā)酵罐容積相等的小型酒精工廠，優(yōu)點是操作簡便，易于管理。缺點是酒母用量大。分次添加法生產(chǎn)時，糖化醪分幾批加入發(fā)酵罐（分2~4次）。先打入發(fā)酵罐容積，1/3左右的糖化醪，接入8%~10%酒母進行發(fā)酵，再隔2~3h后，加第二次糖化醪，在重復(fù)操作一次，直至加到發(fā)酵罐容積的90%為止。每個發(fā)酵罐加滿的時間不應(yīng)超過10h。此法適用于糖化鍋容量小，而發(fā)酵罐容量大的工廠。分割式發(fā)酵法此法是將處在旺盛主發(fā)酵階段的第1個發(fā)酵罐發(fā)酵醪分出1/3~1/2至第2個發(fā)酵罐，然后量罐同時加滿新鮮糖化醪，繼續(xù)發(fā)酵。第1罐任其發(fā)酵完畢，送去蒸餾。而當(dāng)?shù)?個罐進