淀粉質(zhì)原料酒精的生產(chǎn)技術(shù)淀粉質(zhì)原料酒精的生產(chǎn)技術(shù)〔內(nèi)部資料，請勿外傳〕第一節(jié)淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)概況一.淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的特點原料系承受薯類、糧谷類及野生植物等，在投產(chǎn)前必需先經(jīng)過裂開處理。目前在國內(nèi)尚有一局部產(chǎn)量較小的酒精廠，承受間歇蒸煮，原料不經(jīng)粉碎，就直接將快狀或粒狀原料投入生產(chǎn)，但大局部中等規(guī)模以上的酒精廠，原料多經(jīng)二次粉碎，使原料的受熱面積加大，更有效地到達蒸煮的要求,然后進展中溫、高溫連續(xù)蒸煮。原料必需經(jīng)過蒸煮，在高溫高壓過程中，引起原料細胞的組織裂開，使存在于細胞中的淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖。蒸煮溫度由于原料的品種與規(guī)格不同而有差異，通常為110—145℃，但經(jīng)過粉碎的原料，其蒸煮所須的溫度較低，大約105—130℃。高溫處理除了使淀粉糊化，便于糖化酶的糖化作用外，還可把附著的有害雜菌殺死。淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精，要經(jīng)過糖化作用，把糊化成溶解狀態(tài)的淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖。淀粉懸浮液在糊化和溶解過程中，粘度是不斷變化的，當?shù)矸垲w粒溶解時，粘度漸漸增加，到達最大限度后，隨著溫度的連續(xù)上升，醪液粘度下降。蒸煮過程中原料因受高溫高壓，易產(chǎn)生焦糖。焦糖是不能被發(fā)酵的，還會阻礙酵母的發(fā)酵作用，影響發(fā)酵而降低酒精產(chǎn)量。蒸煮溫度、醪液濃度越高，越簡潔形成焦糖。因此，我國酒精廠對淀粉質(zhì)的原料加水比，一般都承受1∶3—1∶3.5，有時還要稍稀些，這樣便于淀粉出酒率的提高。二.淀粉質(zhì)原料酒精的生產(chǎn)流程此流程主要是說明用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精時，投產(chǎn)前必需先把塊狀或粒狀的原料，粉碎成粉末狀態(tài)后，經(jīng)過高壓蒸煮和糖化作用，然后再進展發(fā)酵，最終經(jīng)蒸餾得到成品酒精，現(xiàn)簡要表達如下：原料粉碎連續(xù)蒸煮的酒精工廠，原料出庫后，先經(jīng)過粉碎，然后在投入生產(chǎn)。幾乎大多數(shù)工廠都承受了錘式粉碎機，把原料打成粉狀。多數(shù)工廠都承受二次粉碎法，先經(jīng)過粗碎，把大快原料初步打碎成小快原料，再經(jīng)過細粉碎機，將小快原料打碎成較細的粉末原料，這樣便于連續(xù)蒸煮,也便于物料的流淌輸送。蒸煮糊化把粉碎后的粉末原料，先行拌水預(yù)熱，使原料升溫，為連續(xù)蒸煮作好預(yù)煮預(yù)備。原料內(nèi)的淀粉顆粒，經(jīng)高壓蒸煮后逐步裂開，趨于溶解狀態(tài)，蒸煮醪液成糊狀。糖化經(jīng)蒸煮糊化后的醪液，通過糖化作用,把原料內(nèi)含有的淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，供酵母菌利用。酵母發(fā)酵酒精發(fā)酵是屬于厭氧性發(fā)酵，在發(fā)酵過程中進展無氧呼吸，在此過程中，發(fā)生著簡單的生物化學(xué)變化，既有糖化醪中淀粉和糊精連續(xù)被糖化酶水解生成糖，也有蛋白質(zhì)在蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。這些物質(zhì)一局部被酵母吸取合成菌體細胞，另一局部則被發(fā)酵，生成CO2。蒸餾提純經(jīng)酵母菌把糖轉(zhuǎn)化成酒精后，在成熟發(fā)酵醪內(nèi)，除含有酒精和大量水格外，還含有固形物和很多雜質(zhì)。蒸餾是把發(fā)酵醪液中含有的酒精提取出來，通過粗餾和精餾，最終取得合格的酒精，同時得到副產(chǎn)物雜醇油，還有大量的酒糟〔也稱廢醪〕從塔底排出。為節(jié)約能源，應(yīng)把酒糟內(nèi)余熱進展充分利用。其次節(jié)原料及其處理一.原料的選擇〔一〕選擇原料的依據(jù)選擇淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精時，從工藝的角度著眼，凡任何含有可發(fā)酵性糖或可變?yōu)榘l(fā)酵糖的原料，都可作為酒精生產(chǎn)的原料。對于工業(yè)上大規(guī)模投入生產(chǎn)的原料，除了要符合工藝上的要求外，還要符合生產(chǎn)治理和經(jīng)濟上的要求，因此，在選擇工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)酒精的原料時，應(yīng)考慮到以下諸條件：因地制宜，就地取材，原料產(chǎn)地離工廠要近，便于運輸，節(jié)約費用。要求原料內(nèi)碳水化合物含量較多，蛋白質(zhì)含量要適當，適合微生物的需要和吸取利用。原料資源要豐富，簡潔收集。由于酒精生產(chǎn)需要大量原料，要保證肯定的庫存量。原料要簡潔貯藏。應(yīng)考慮到穎原料內(nèi)含水份多，不耐久藏，最好選擇經(jīng)枯燥后，含水極少的干原料，易于保藏，不易霉爛。對人的身體無損害，影響發(fā)酵過程的雜質(zhì)含量應(yīng)當極少，或者幾乎不含有。原料價格低廉，可降低產(chǎn)品本錢。此外，還應(yīng)當慎用影響國民溫飽的主要糧食原料。〔二〕原料的種類生產(chǎn)酒精的淀粉原料，一般可分成以下幾類：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、黍和稷等。野生植物橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金剛頭、香符子等。農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物米糠餅、麩皮、高粱糠、淀粉渣等。二.常用原料的化學(xué)組成碳水化合物原料中所含的淀粉，或與淀粉類似的蔗糖、麥芽糖、果糖及葡萄糖等，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養(yǎng)分及能源，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)量有著親熱的關(guān)系。蛋白質(zhì)在酒精生產(chǎn)過程中，原料中的蛋白質(zhì)，是酵母菌生長生殖的重要養(yǎng)分成分，而微生物細胞中，30—50%〔干重〕是蛋白質(zhì)。原料所含蛋白質(zhì)有時不能滿足微生物生長和生殖的要求，則應(yīng)從外界參加氮源。氮源一般包括有機氮源和無機氮源兩種，依據(jù)不同狀況，添加不同種類的氮源。脂肪對發(fā)酵有影響，如高粱糠、米糠等含油脂多，則生酸較快，生酸幅度也較大。一些酒精廠如承受玉米作為原料，總是把玉米胚芽除去。灰分灰分中的磷、硫、鎂、鉀、鈣等是構(gòu)成菌體細胞和輔酶的重要成分，還有調(diào)整滲透壓的作用，是微生物生長不行缺少的，在一般原料中，灰分的含量是足夠的。果膠塊根或塊莖作物的原料〔如甘薯、馬鈴薯、木薯等〕，果膠質(zhì)的含量比糧谷類多好幾倍，它是生成對人體有害的甲醇的主要來源，并對醪液的粘度也有影響。單寧單寧帶有澀味，遇鐵呈藍黑色，能把蛋白質(zhì)凝固。而糖化酶和酵母細胞的主有成分是蛋白質(zhì)，遇到單寧就凝固硬化，失去它應(yīng)有的作用和力量，不能進展正常的糖化發(fā)酵，所以，單寧的存在對酒精的生成是有害的。局部原料中還含有一些有礙發(fā)酵作用的成分，如木薯中的氫氰酸，發(fā)芽馬鈴薯中的紫色龍葵素，野生植物中的各種生物堿等。由于這些阻礙發(fā)酵物質(zhì)的存在，會影響原料的出酒率，但是絕大多數(shù)的有害物質(zhì)，經(jīng)蒸煮和發(fā)酵作用，可被分解或被破壞，也就失掉了它的危害性。三、目前我國各酒精廠常用的原料〔一〕薯類原料1.甘薯甘薯又名為甜薯、紅薯、白薯或番薯。甘薯原料在工藝上的優(yōu)點：首先甘薯的淀粉純度高，其次是甘薯的構(gòu)造松脆，易于蒸煮糊化，為以后的糖化發(fā)酵制造有利條件。此外甘薯中含脂肪及蛋白質(zhì)較少，在發(fā)酵過程中生酸幅度小，降低了對淀粉酶的破壞作用。但缺點是：甘薯中的樹脂會阻礙發(fā)酵作用的，果膠含量較其它原料多一些，所以甲醇的生成量稍大。此外，甘薯產(chǎn)量雖大，但鮮甘薯簡潔腐敗，不好保存。馬鈴薯在馬鈴薯的塊莖中約含有25%左右的干物質(zhì)和75%左右的水分，干物質(zhì)中的主要成分碳水化合物，其含量在20%左右，其次是蛋白質(zhì)、15--25%。木薯木薯的種類較多，一般可分為兩類：苦味木薯又稱毒木薯，莖桿為紅色或淡紅色，產(chǎn)量高，但生長期較長，約為一年半。含氫氰酸較多，但經(jīng)曬干后大局部消逝，作為酒精生產(chǎn)原料，蒸煮時大局部蒸發(fā)出去，所以并不影響發(fā)酵和成品質(zhì)量。甜味木薯又稱無毒木薯，其莖桿為綠色或棕色，生長期約一年，產(chǎn)量較低。木薯塊根的主要化學(xué)成分是碳水化合物，其它成分如蛋白質(zhì)、脂肪等含量都較少。在穎木薯塊根內(nèi)含有27--33%左右的白色淀粉，還含4%左右的蔗糖。根的外表含氫氰酸，對苦木薯而言，含氫氰酸的量更多，但它易于揮發(fā)，經(jīng)過加熱后，其毒性就可完全去除?！捕彻任镌现饕怯衩?、高粱、大麥、大米和小麥等，由于這些原料是人民生活中的主食品，就節(jié)約用糧而言，在酒精工業(yè)生產(chǎn)上，應(yīng)當盡量少用或不用這類原料為佳。玉米的特點是含有豐富的脂肪。所以從玉米胚芽中榨取玉米油，已引起各酒精廠的重視?！踩骋吧参镌先缦鹱?、土茯苓、石蒜、蕨根、葛根、金毛狗脊、菊芋等。四.原料的處理〔一〕原料處理的目的及其粉碎處理目的除去雜質(zhì)。由于含淀粉原料里的雜物，特別是鐵塊，簡潔使粉碎機的篩板磨損，使機器發(fā)生故障。有些雜質(zhì)會在蒸餾塔中沉積下來，使塔板的溢流管發(fā)生堵塞現(xiàn)象，還有些雜質(zhì)會使醪泵、研磨機等設(shè)備的內(nèi)部機械零件遭到損壞，嚴峻影響正常生產(chǎn)。所以在生產(chǎn)前，必需先要經(jīng)過原料處理。對于一些帶殼的原料，如高粱、大麥，在粉碎前，則要求先把皮殼裂開，除去皮殼后再粉碎。假設(shè)不把皮殼原料的外層去掉，有如下幾個缺點：皮殼本身毫無養(yǎng)分價值，對酒精生產(chǎn)的微生物沒有好處，皮殼在醪液中會引起阻礙液體的流淌。皮殼在生產(chǎn)過程中，不發(fā)生變化，而大量皮殼集合起來會占據(jù)肯定的有效容積，無形中降低了設(shè)備的生產(chǎn)力量。醪液糖化后進展發(fā)酵時，皮殼會聚攏在液面上，而引起較厚的醪蓋，醪蓋的形成會阻礙熱量的逸散和CO2的放出，致使液體溫度上升，細菌簡潔生殖，特別是醋酸菌，消滅這些現(xiàn)象，都會對發(fā)酵帶來不利。皮殼會使蒸餾塔及冷卻器等設(shè)備發(fā)生堵塞。皮殼漸多，需要停機清理，會給生產(chǎn)帶來損失。在原料蒸煮前處理好，對提高出酒率，降低本錢，維護設(shè)備等方面收到了成效。原料粉碎粉碎的目的把原料進展粉碎后成為粉末原料，其目的是要增加原料受熱面積，有利于淀粉顆粒的吸水膨漲、糊化，提高熱處理效率，縮短熱處理時間。另外，粉末狀原料加水混合后簡潔流淌輸送。粉碎方法原料粉碎的方法可分為干粉碎和濕粉碎兩種。當承受濕粉碎時，將蒸煮所需的全部水量，和原料一起參加粉碎機中，這種方法可以加工水分較多的原料，原料粉末不會飛揚，削減原料的損失，省去除塵通風(fēng)設(shè)備，但是濕粉碎所得到的粉碎原料，得準時用于生產(chǎn)，不宜貯藏，且耗電量較干粉碎多8--10%，同時錘式粉碎機簡潔產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。目前國內(nèi)大多數(shù)酒精工廠是承受干粉碎方法，而且?guī)缀醵际浅惺芏畏鬯榉?。一般操作是淀粉原料出庫過磅后，就近進展電磁吸鐵，通過機械或風(fēng)力輸送至細碎機進展其次次粉碎，這個過程主要用篩網(wǎng)掌握二級粉碎的粉碎度，一般使用1.5～2.0的篩網(wǎng)。其粉碎設(shè)備，大多承受錘式粉碎機，它的構(gòu)造比較簡潔，更換錘片和篩面操作便利，但運轉(zhuǎn)時震驚聲音較大，假設(shè)轉(zhuǎn)子安裝得平穩(wěn)，則錘片運轉(zhuǎn)也較均衡。這種粉碎機適用于甘薯干塊狀原料和野生植物原料的粉碎，較易把小塊原料錘碎成細粉末，對原料品種變化的適應(yīng)性也較強。提高粉碎機效率的方法，一般有以下常用的幾種：承受密閉循環(huán)法，為了削減磨損，能較快的地把大小不同的物料顆粒分開，將沒有到達規(guī)定的顆粒，與已到達要求的細粉，一起通過篩面，再在粉碎機外部用單獨的篩子，把不合要求的物料分別開來，重心回到粉碎機中進展粉碎。如此密閉循環(huán)，可提高生產(chǎn)力量達45--70%。增加吸風(fēng)裝置，增加吸風(fēng)機后，可以加速粉料離開篩孔，把粉碎機內(nèi)已經(jīng)粉碎好的細粉抽出來，提高了粉碎機的工作效率。據(jù)某廠承受后的閱歷，安裝了旋風(fēng)分別器，可以提高粉碎機的生產(chǎn)力量大約30%左右，而電耗也大為降低。承受鱗狀篩代替平篩。含水分較高的原料，會使粉碎帶來困難，使錘碎機的篩孔被堵塞，粉碎效果顯著降低，電耗也會增大，這時可承受濕式粉碎來解決此問題。錘式粉碎機通常發(fā)生的不正常狀況及其處理措施如下：A.堵塞現(xiàn)象其產(chǎn)生的緣由可能有下面三個：即進料量太多；篩孔堵塞；有異物落入機內(nèi)。通?？沙惺芤韵氯齻€措施來處理：首先是翻開錘碎機，進展疏通；還可以取出篩子，疏通篩眼；或者可以停頓磨粉，取出異物。有雜聲這是由于硬質(zhì)雜物落入錘碎機內(nèi)。一般實行的措施是：停頓錘碎機運轉(zhuǎn)，取出雜物，并檢查篩網(wǎng)是否損壞。粉粒直徑過大，超過規(guī)定范圍,這是應(yīng)為篩子磨損或裂開而引起的，處理的方法是調(diào)換篩子。落料過大,緣由是篩子未裝，或者是篩子脫頭裂口大。實行的措施是停車檢查，裝篩或是換篩?！捕吃系妮斔?.機械的輸送為了物料能起到混合攪拌和輸送作用，固體輸送主要是承受機械輸送。酒精廠內(nèi)固體輸送大多承受皮帶輸送機，斗式提升機和螺旋混合器〔也稱絞龍〕。假設(shè)在絞龍上加蓋鐵板，則在密閉系統(tǒng)內(nèi)進展物料輸送，對粉狀物料而言，可以防止運轉(zhuǎn)時粉塵的飛揚。通常原料預(yù)處理及輸送的生產(chǎn)流程如下：甘薯干出庫→過磅稱重→電磁吸鐵→粗碎→經(jīng)斗式提升機→粗料貯斗→細碎〔承受錘碎機〕→粉料貯斗〔布筒濾塵器〕→螺旋推動輸送機〔絞龍〕→拌水調(diào)和加溫→預(yù)煮此法的特點是承受電磁吸鐵裝置，把原料中所夾著的鐵器之類除去，以免影響下道工序進展。2.氣流輸送又稱風(fēng)送，或稱氣力輸送。它是利用空氣流淌所產(chǎn)生的推動力在管道中輸送的，其簡潔原理是，固體物料在垂直向上的氣流中，受到向下拉的重力F1，和氣流向上推的動力F2，假設(shè)F2大于F1，則氣流向上推動，使物料由低位向高位運送。例如甘薯干的塊狀原料，利用風(fēng)動運送，有引風(fēng)機把甘薯干運進料管，從低位向高位運送上去，而原料中的鐵皮、石塊等雜物，因比重較大，不能為氣流所帶走，而自動掉落在地上。風(fēng)送特別適于輸送散粒狀或塊狀的物料，是一種較好的輸送方式。承受風(fēng)選風(fēng)送，實踐證明，它大大降低了粉碎機錘片和篩面的消耗；改善了粉漿和醪液流送過程中設(shè)備管道的磨損與堵塞；消退了粉碎車間粉塵的飛揚，使勞動條件大為改善；還由于廢除了龐雜的機械提升設(shè)備，便利了車間布置，有利于老廠的改造挖潛；并為整個粉碎過程實現(xiàn)連續(xù)化和自動化供給了有利條件。拌料加水比例是1:2.6--1:4.0，拌料用水分兩局部，一局部用于回收粗碎尾粉，一局部用于回收細碎尾粉，再進入螺旋混合器拌料；另一局部用在拌料罐內(nèi)調(diào)整參加比為1:2.6--1:4.0。料漿品溫掌握在60--65度，在料漿打出前五分鐘參加淀粉酶，添加量為5～10u/g〔淀粉20230〕。但是承受氣流輸送，在粉碎過程中反映出來的缺乏之處就是風(fēng)機噪音大，風(fēng)送運動裝置的動力費用也較大。此外，拌料用水通過洗塵器后，以及加熱升溫，故料溫調(diào)整比較簡單?！踩吃系姆鬯樵戏鬯闀r，應(yīng)留意下面一些工藝要求：1.粉碎比在粉碎過程中，對大塊的原料，不簡潔一次性粉碎到生產(chǎn)所要求的細度，可承受二次粉碎法。一般粗粉碎比為1∶10--15,細粉碎比為1∶30--40。粉碎前最大物料直徑D與粉碎后最大物料直徑d之比，稱之為粉碎比，以XX=D/d粉碎比不能要求過大，否則會導(dǎo)致單位產(chǎn)品電耗增加，單位產(chǎn)品耗電是衡量粉碎效率的主要指標。單位電耗和粉碎機的性能優(yōu)劣大有關(guān)系，而且還受原料的品種、粉碎度和使用維護的技術(shù)水公平影響有關(guān)，假設(shè)其它條件不轉(zhuǎn)變，在一般狀況下，粉碎越細，則需要電耗越大。2.原料粉碎對工藝過程的影響有人曾爭論了粉碎度對谷物漿液預(yù)熱黏度的影響，認為不同粉碎度的原料所配成的漿液在加熱時，粉碎越細，則黏度的增加開頭的越早。粉漿加熱的快慢，對黏度的增加狀況也有很大影響。較粗和較細原料在配成粉漿后，不同加熱速度和添加液化劑狀況對黏度的降低也有影響。在試驗中覺察，細料快速加熱時，黏度很快增加，造成粉漿輸送困難，連續(xù)加熱至肯定溫度，則黏度到達肯定頂峰，此后，假設(shè)溫度再上升時，則黏度反而降低。所以，粗料應(yīng)快速加熱，細料應(yīng)緩慢加熱，而參加液化酶時，不管加熱快慢，其黏度都很低。依據(jù)上述狀況，粉漿預(yù)煮時，加熱的原則為：對較粗的原料可采取快速加熱的方法，來到達預(yù)熱至較高溫度的目的。對于較細的粉料，則應(yīng)實行緩慢加熱的方法.第三節(jié)蒸煮工藝一.蒸煮的目的薯類、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展蒸煮，使植物組織和細胞徹底裂開，原料內(nèi)含的顆粒，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，目的是使它易受糖化酶的作用，把淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖。其次，由于原料外表附著大量的微生物，假設(shè)不將這些微生物殺死，會引起發(fā)酵過程的嚴峻污染，使生產(chǎn)失敗。通過高溫高壓蒸煮后，對原料進展了一次滅菌處理。二.淀粉質(zhì)原料的物理作用1.淀粉質(zhì)原料的物理特征淀粉是由葡萄糖基組成的高分子物質(zhì)，廣泛存在于植物種子〔如玉米、麥、大米、高粱等〕、塊根〔如甘薯、木薯等〕，塊莖〔如馬鈴薯〕里。淀粉是由直鏈淀粉、支鏈淀粉與少量的礦物質(zhì)和脂肪酸等混合形成顆粒狀的淀粉顆粒。淀粉是白色的微小顆粒，不溶于冷水和有機溶劑，顆粒內(nèi)部是很簡單的結(jié)晶組織，在顯微鏡的觀看下，淀粉顆粒呈透亮，具有肯定的外形和大小，不同原料的淀粉具有不同外形和大小。淀粉顆粒的外形可分為圓形、橢圓形和多角形三種。木薯淀粉顆粒大小范圍為5---35微米，平均值為20微米。馬鈴薯淀粉顆粒大小范圍為15---100微米，淀粉卵圓形均有同心環(huán)。甘薯淀粉顆粒大小范圍為10---25微米，呈圓形。大麥淀粉顆粒最小約2微米左右。高粱淀粉顆粒大小為6---29微米，呈多角形。淀粉顆粒具有的抵抗外力作用較強的外膜，其化學(xué)成分與內(nèi)部淀粉一樣，但由于外層水分損失和膠粒構(gòu)造更加嚴密，因而其物理性能和內(nèi)部淀粉不同。甘薯和谷類淀粉的外膜不甚結(jié)實，易受糖化酶作用而分解，馬鈴薯淀粉顆粒的外膜較結(jié)實，不易受糖化酶的作用。淀粉經(jīng)熱水處理分為兩局部：一局部是極易溶于溫水，水溶液黏度較小，而且有不穩(wěn)定，靜置后可析出沉淀的，稱為直鏈淀粉，另一局部是難溶于溫水，只有在加熱條件下，才能溶于水，形成粘滯糊精的，稱為支鏈淀粉。無論支鏈淀粉還是直鏈淀粉，其分子構(gòu)造都是以葡萄糖為根本單位。原料細胞的破壞在蒸煮過程中，在原料預(yù)煮加熱浸泡時，原料開頭吸水膨脹，而且纖維素也膨化，細胞間的物質(zhì)和細胞內(nèi)的物質(zhì)局部溶解，使植物組織的結(jié)實性減弱。在原料蒸煮時，隨著溫度的上升，果膠質(zhì)膨化和溶解，淀粉和多聚戊糖的溶解也開頭猛烈地進展。果膠質(zhì)的溶解對細胞壁的裂開有重要意義。由于細胞壁的強度大為減弱，淀粉便從細胞內(nèi)釋出，直至蒸煮完畢為止。在原料的后熟階段，雖然原料不斷軟化，但大局部仍舊沒有失去原有的狀態(tài)，在蒸煮醪液通過后熟器狹小的出口時，壓力發(fā)生變化，產(chǎn)生蒸氣確實定膨脹，使細胞裂開，植物組織才能完全碎解。為了盡可能使原料細胞完全裂開，而成為均一的醪液，醪液放出的速度應(yīng)當快些。淀粉構(gòu)造及其膨化與糊化過程淀粉是綠色植物進展光合作用的產(chǎn)物，植物把淀粉貯藏在種子或塊根中，作為貯備的養(yǎng)料。谷類植物中含淀粉較多，例如大米中含淀62---72%左右。淀粉在稀酸作用下可發(fā)生水解，生成一系列的產(chǎn)物，首先生成糊精，再經(jīng)麥芽糖而最終得到葡萄糖。糊精是比淀粉分子較小的多糖，能溶于水成為膠體溶液，多用作漿糊。淀粉的顆粒外形依據(jù)來源不同而有差異，但它們都是有直鏈淀粉和支鏈淀粉所組成的，這兩種淀粉都是由葡萄糖單元構(gòu)成，它們的構(gòu)造上差異在于鏈的外形不同。在直鏈淀粉中葡萄糖單元連接成直鏈，稱為直鏈淀粉，而在支鏈淀粉中則由于含有支鏈，稱為支鏈淀粉，在一般淀粉顆粒中直鏈淀粉量較少，約為15---20%左右。無論直鏈淀粉還是支鏈淀粉，受到a-淀粉酶作用，使淀粉糊的黏度很快降低，淀粉液的碘色反響快速失去蘭色，由紫→紅→褐→黃→無色，表現(xiàn)出極強的液化力量，所以，又稱為液化型淀粉酶。淀粉的碘色反響與淀粉分子鏈的長度有關(guān)，鏈長在30個葡萄糖單位以上呈蘭色，30---20個之間是紫色，20---137淀粉是一種親水膠體，當?shù)矸叟c水接觸，水就滲透薄膜而進入到淀粉顆粒里面，淀粉顆粒吸水分后能發(fā)生膨脹現(xiàn)象，使淀粉的巨大分子鏈發(fā)生擴張，因體積膨大，重量增加。膨化作用的第一階段，是原料吸取20---25%的水分后，當溫度生至40℃時，實際上膨化作用的其次階段已開頭，隨著溫度上升而連續(xù)膨化，到溫度升至糊化溫度60---80℃時，淀粉顆粒體積已膨脹到50---100倍，此時，各分子之間的聯(lián)系減弱，使淀粉顆粒之間分開，此現(xiàn)象在工藝上叫做淀粉糊化。淀粉顆粒在冷水或溫水中浸泡后，會略微有些膨脹，這種膨脹是由于少量的水分子進入淀粉顆粒的晶區(qū)引起的，所以淀粉顆粒經(jīng)糊化后，更易被淀粉酶水解，因此在發(fā)酵工業(yè)中用淀粉作原料生產(chǎn)時，往往都需要將淀粉進展蒸煮。直鏈淀粉溶解在熱水中，形成有粘性的糖化液狀態(tài)，當溫度升至100℃時，支鏈淀粉開頭溶解于水，形成格外粘滯的液體，等到溫度連續(xù)上升至135℃以上時，支鏈淀粉溶解的更多。綜合上述狀況，可以看出由于加熱后，使原料中淀粉溶解的過程是：當溫度在糊化溫度下，原料吸水膨脹，淀粉粒開頭解體，當溫度漸漸升到 120℃時，支鏈淀粉開頭溶解，而溫度在120---150℃之間進展高溫高壓蒸煮，則使淀粉連續(xù)溶解，當溫度到達135℃以上時，細胞裂開，淀粉就游離，細胞壁軟化。三、蒸煮過程中原料組分的變化原料在蒸煮過程中不僅發(fā)生淀粉顆粒、植物組織的物理變化，同時原料組分也發(fā)生化學(xué)變化，在酒精生產(chǎn)過程中起著作用。纖維素〔C6H10O5〕n是構(gòu)成植物細胞壁的主要成分，其組成主要有很多失水的葡萄糖組成，在蒸煮過程中不發(fā)生化學(xué)變化，只是在吸水后產(chǎn)生膨脹，在與濃無機酸作用下，才起水解作用而生成葡萄糖。半纖維素在160℃時，纖維素在pH為5.8---6.3的溶液中不發(fā)生化學(xué)變化，而只有半纖維素局部水解。半纖維素的化學(xué)成分是有多聚戊糖和多聚已糖組成，在微酸性狀況下受熱，多聚戊糖分解為木糖和阿拉伯糖，木糖分解為糠醛，多聚已糖將局部解為糊精，這些物質(zhì)都不能被酒精酵母所作用。果膠物質(zhì)是細胞壁組成的一局部，也是細胞間層的填充劑，其化學(xué)成分是由很多鏈狀化合物的半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲脂所組成，里面含有很多甲氧基，在蒸煮時，甲氧基從果膠物質(zhì)中分別出來，生成甲醇。糖分由于原料內(nèi)含有較多的糖分，比較簡潔形成黑色物質(zhì)的焦糖，故酒精廠內(nèi)一般在原料蒸煮時，常承受加水比1∶3---1∶4，這樣，對淀粉利用率，會取得較好的效果。原料蒸煮后，由于糖分分解時會形成著色物質(zhì)，因而蒸煮醪常帶淡褐色，因此可依據(jù)蒸煮醪液的顏色來推斷糊化程度。在蒸煮時，可發(fā)酵性糖，主要是轉(zhuǎn)化糖，其中特別是果糖簡潔損失，同時有一局部淀粉水解為糊精〔高分子產(chǎn)物〕，使損失率增加。蒸煮時可發(fā)酵性糖的損失問題：蒸煮時間與壓力對糖損失的影響，時間延長比壓力增加影響大，例如：壓力由0.392Mpa增至0.49Mpa，既壓力增加25%時，于一樣時間內(nèi)其糖分損失增加8%，而在溫度不變，證煮時間延長25%時，糖分損失增加9%，不僅對糖分是如此，對維生素、氨基酸的破壞，也是這樣。蛋白質(zhì)在蒸煮過程中蛋白質(zhì)的變化狀況如下：溫度上升到 100℃時，可溶性蛋白質(zhì)便削減，當溫度連續(xù)上升，則又重增加，這是由于最初蛋白質(zhì)進展分散作用和變性作用，其后則進展膠溶作用。蒸煮時可溶性氮量是增加的，但蛋白質(zhì)態(tài)氮反而下降，在蒸煮過程中蛋白質(zhì)分子是不行分解的，所以，殘留于液體中的氨基態(tài)氮沒有變化。再一般蒸煮操作中，谷物中的含蛋量有20---25%轉(zhuǎn)移到液體中去。6.脂肪在蒸煮過程中變化是很小的。四、影響糊化率主要的因素影響糊化率的主要因素，約有以下幾點：1.原料的粉碎度一般而言，良好的蒸煮醪液應(yīng)當是淡黃色或淺褐色，較為透亮，不易凝固。蒸煮過老的蒸煮醪，則顏色焦黑帶褐色，而且有苦味和焦味，蒸煮醪太嫩，表現(xiàn)出顏色較淡，混濁不清，簡潔凝固，味甜。但蒸煮醪的顏色深淺與原料的性質(zhì)有關(guān)，不是蒸煮醪的唯一標志，除了蒸煮醪的顏色為檢查質(zhì)量的標準外，還要看醪液中有無未煮透的小粉料顆粒存在。優(yōu)良的蒸煮醪應(yīng)當是用手指壓摸時呈均勻細致，而且有光澤，所以原料的粉碎粒度對糊化率有影響。原則上是粉碎越細越好，但粉碎過細，消耗電力大。淀粉的溶解還受蒸煮過程中的磨擦和放醪等條件影響，因此，粉碎度過細也無必要，酒精工廠一般承受通過1.5---2.0加水比加水量要適當，假設(shè)加水過多，會使粉漿很稀，導(dǎo)致工廠生產(chǎn)力量降低，設(shè)備利用率削減，蒸汽消耗大；反之，加水過小，粉漿會過濃，蒸煮醪粘度大，流淌性差，這樣會簡潔招致局部過熱，形成糖分損失，不利于管道輸送，醪液濃度大也不利于酵母發(fā)酵。目前我國各酒精廠對蒸煮原料的加水比，一般認為：對薯類原料1∶3.0—4.0，錘度為18—20Bx左右，對于玉米原料為1∶2.8---3.0。加水比較大的緣由是：加水多，糖難于焦化，便于增加壓力進展高溫蒸煮，為溶解淀粉制造了條件。此外，加水多，溶液粘度低，對酵母發(fā)酵也有利。預(yù)熱溫度和時間原料先經(jīng)過預(yù)熱，使原料吸水膨脹，可以縮短原料在高溫高壓下的蒸煮時間，并且對熱的利用比較合理。預(yù)熱時水溫要求在65℃左右，不能用溫度較低的水，否則在升溫過程中，由于淀粉酶的活力，而產(chǎn)生多量的糖，造成在蒸煮過程中因高溫而產(chǎn)生的糖分損失。水溫也不能太高，否則當原料與高溫水接觸時，來不及混合均勻，局部原料已糊化而結(jié)塊，造成蒸煮不徹底。蒸煮壓力、溫度與時間壓力、溫度、時間對糊化率的影響很大。蒸煮壓力是確定溫度的指標，淀粉的溶解與蒸煮壓力、時間成正比。但是，蒸煮壓力與時間的關(guān)系是相互有影響的，蒸煮壓力高，淀粉溶解快，這樣，蒸煮時間相應(yīng)就可以縮短。此外，蒸煮時間短，糖的損耗和生成的雜質(zhì)就相應(yīng)削減。五、蒸煮工藝流程〔一〕間歇蒸煮近年來，用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的工廠，大多承受連續(xù)蒸煮工藝，但尚有一局部小型酒精廠和液體白酒廠，還承受間歇蒸煮方法。此法雖有不少缺點，但是所用的設(shè)備比較簡潔，操作簡潔把握。蒸煮設(shè)備通常承受錐形蒸煮鍋〔立式蒸煮鍋〕，其外形和構(gòu)造簡潔。這種形式的蒸煮鍋比較適于對整粒原料的蒸煮，例如甘薯干，甘薯絲，粉碎后的野生植物等。由于這種蒸煮設(shè)備是從錐形底部一點引入蒸氣，并可利用蒸氣循環(huán)攪拌原料，因此蒸煮醪液質(zhì)量很均勻，同時由于下部是錐形，蒸煮醪液排解比較便利。間歇蒸煮工藝⑴間歇加壓蒸煮工藝流程：加水入蒸煮鍋──→投料──→升溫──→蒸煮──→吹醪間歇蒸煮的缺點是間歇蒸煮雖然有使用鋼材少，設(shè)備和操作較簡單的優(yōu)點，但與連續(xù)蒸煮的優(yōu)點相比，存在著較大的缺點，如下所述：⑴高壓蒸煮時間長，蒸汽與原料接觸不均勻，糊化質(zhì)量不夠好。⑵蒸汽消耗大，而且需要量不均衡。⑶關(guān)心操作時間長，設(shè)備利用率低。⑷勞動強度大。⑸設(shè)備占地面積大?！捕车蜏卣糁蟮蜏卣糁蠓ǎ糁鬁囟日莆赵?0℃以下。此法可以節(jié)約蒸氣及冷卻水的用量，只有舊法的一半，而發(fā)酵率則與舊法相像，但簡潔染菌,目前大規(guī)模生產(chǎn)很少使用?！踩尺B續(xù)蒸煮工藝1.鍋式連續(xù)蒸煮所需要的主要設(shè)備是利用工廠原有的間歇蒸煮鍋改造的，改裝時只需要原有蒸煮鍋串聯(lián)起來，再增加預(yù)熱器和后熟器即可。由于它可以充分利用原來的蒸煮鍋，才能到達提高生產(chǎn)效率，節(jié)約蒸氣等連續(xù)蒸煮的優(yōu)點，適合于老廠改造，所以為我國很多工廠所承受。其流程為：原料─→斗式升運機─→料斗─→錘式粉碎機─→螺旋拌料器〔即絞龍〕─→混合桶─→泥漿泵─→蒸煮鍋─→后熟器─→汽液分別器─→真空冷卻器─→糖化鍋鍋式連續(xù)蒸煮是應(yīng)用溫度漸減曲線來進展蒸煮，因此蒸煮質(zhì)量好，糖分損失少。同時，整個操作過程是在體積比較大的連續(xù)罐內(nèi)進展，對于帶有皮殼的原料或纖維等固形物較多的醪液，甚至對捻度稍大些的醪液，也不易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。此外，應(yīng)用此流程可以不需考慮重砌鍋爐房，由于它的后熟時間較長，在蒸煮時不要求過高的蒸汽壓力，因而原有的鍋爐房即可利用。但是，此流程也存在承受的設(shè)備較大，相應(yīng)的廠房也要增大，以及蒸煮過程時間較長等缺點。管式連續(xù)蒸煮管式連續(xù)蒸煮是將淀粉質(zhì)原料在高溫高壓下進展蒸煮，并在管道轉(zhuǎn)彎處產(chǎn)生壓力間歇上升和下降，醪液發(fā)生收縮和膨脹，使原料的植物組織和細胞壁、淀粉顆粒等徹底裂開，產(chǎn)生淀粉糊化和溶解狀態(tài)，而利于酶的作用。原料粉碎后，經(jīng)螺旋拌料器〔絞龍〕，加水〔1∶3.5---1∶4.0〕，混合后流到粉漿罐，內(nèi)有攪拌器進展攪拌，混合的漿料泵送至預(yù)熱鍋中，利用后熟器來的二次廢蒸汽進展加熱預(yù)煮，溫度為75℃，預(yù)煮后的醪液經(jīng)過濾器濾去較大的雜質(zhì)后，再用泥漿泵送到加熱器。進料控制閥主要掌握進料速度，如進料速度過大，則可讓其回流一局部醪液，以保證加熱器的穩(wěn)定操作。單向閥是為了保證加熱器有足夠的壓力和正常的工作。加熱器是三套管式加熱器，為了使醪液在加熱器內(nèi)受熱均勻，并保證蒸汽與送醪互不影響，要求加熱器醪液呈膜狀通過不，所以內(nèi)管與中管之間的環(huán)隙面積，應(yīng)為送醪管的2---3二路進入加熱器中，一路進入加熱器的套管內(nèi)，套管壁上開有很多直徑為3毫米的小孔，穎蒸汽向外噴射，一路進入加熱器的外加套內(nèi)，在器壁上也有很多直徑為3毫米的小孔，蒸汽由小孔向內(nèi)噴射，為蒸煮醪進入套管空間時，被兩路來的蒸汽接觸，然后送入蒸煮管道，蒸汽噴入管內(nèi)速度為40米/秒，管式蒸煮器管道直徑為117毫米，總長78米，直立安裝，在管的接頭處放置35、40、50毫米孔徑的銳孔板，順次排列，粉漿通過銳孔板前后，由于突然的收縮和膨脹，壓力下降，而相應(yīng)的醪液沸點也變更，結(jié)果產(chǎn)生了自蒸覺察象，使醪液在沸騰的狀態(tài)下更好的進展蒸煮，另外，醪液經(jīng)過銳孔板時產(chǎn)生了機械碰撞和銳板邊緣摩擦，有利于淀粉顆粒的裂開，因而增加了蒸煮醪與蒸汽的接觸面積。這種醪液的收縮，膨脹，減壓汽化，沖擊現(xiàn)象，使淀粉軟化，裂開，進展著快速蒸煮，依據(jù)實際測定，醪液通過銳孔板前后溫度差2---3℃，在管道蒸煮器內(nèi)經(jīng)過的時間是3---4分鐘，蒸煮進口壓力為0.637---0.686Mpa，出口壓力在0.294Mpa左右。醪液通過整個蒸煮器的壓力為0.392Mpa左右，蒸煮醪自管式蒸煮器出來以后，經(jīng)過壓力掌握閥底部進入后熟器，醪液漸漸上升，停留50---60分鐘，即完全煮熟。在后熟器內(nèi)裝有浮子式液面掌握器和壓力自動掌握器，以保持液面壓力，使溫度穩(wěn)定，通過頂部蒸汽空間的壓力為 0.147---0.176Mpa，醪液的溫度為126---130℃，后熟器的醪液進入蒸汽分別器是沿切線方向進入。此時壓力降至常壓，因此排出大量二次蒸汽，醪液由下部排出，二次蒸汽送出作預(yù)熱使用。蒸汽分別器的液面也是承受自動掌握的，醪液停留時間為6---8分鐘，溫度約90---100℃，自蒸汽分別出來的醪液流到真空冷卻器，由于真空泵抽空造成負壓，蒸煮醪快速被冷卻到 60---6