酒精发酵工艺

　　酒精发酵工艺 一.糖化醪发酵的目的要求及设备结构特点 (一)发酵的目的要求 淀粉质原料经过蒸煮，使淀粉呈溶解状态，又经过曲霉糖化 酶的作用，部分生成可发酵性 糖，这还不是酒精生产的终 了，在．糖化醪中接入酵母菌；在酵母的作用下，将糖分转 变为酒精和 CO2， 获得了酒精产品， 这才是酒精发酵的目的。 从表面上去观察酒精发酵，其过程十分简单，它只是将糖化 醪打入发酵罐后，接入酒母，就可以进行发酵了。但是，在 酒精发酵过程中却发生着十分复杂的生物化学变化过程：在 这里既有糖化醪中的淀粉和糊精继续被糖化酶水解，生成糖 分的作用(即后糖化作用)，也还有蛋白质在曲霉蛋白酶进一 步水解下生成低分子含氮化合物如是是眎、动胨、肽和氨基 酸的作用。生成的这些物质，有的被酵母吸收利用，合成酵 母菌体细胞，另一部分则被发酵，生成酒精和 CO2 及其它 副产物。 酒精生产，要求用最少的原料来生产尽可能多的酒精产品， 并应尽量减少发酵损失，为了达到这一目的，必须创造如下 有利条件来实现这一目的要求： (1)在发酵前期， 要创造条件， 让酵母菌继续繁殖到一定数量。 (2)使糖化醪中的淀粉和糊精继续被分解， 生成可发酵的糖分。 (3)发酵过程的中期和后期，要创造厌气条件，使酵母在无氧 条件下将糖分发酵生成酒精。 (4)发酵过程中产生的 CO2 应设法排除，并注意加强对随 CO2 逸出时被带走酒精的捕集回收。 (二)发酵设备 酒精发酵的工艺方式不同，发酵设备也赂有差异。从发酵形 式来分，有开放式、半密闭式和密闭式三种。如果从材质上 分，则可分为钢板和水泥制两种。 半密闭式发酵罐多采用钢板制成，罐顶设有顶盖，顶盖上设 有能启闭的人孔。 密闭式发酵罐也用钢板制成，钢板厚度视发酵罐容积不同而 异，一般采用 4 — 8 毫米 厚钢板制成，罐身呈圆柱形，罐 身直径与高之比为 1：1.1；盖及底为圆锥形成碟形；罐内装 冷却蛇管，蛇管数量一般取每立方米发酵醪用不少于 0.25 平方米 的冷却面积。 蛇管可分上下两组安装， 并加以固定。 也有采用在罐顶用淋水管或淋水围板使水沿罐壁流下，达到 冷却发酵醪的目。对于容积较大的发酵罐，这两种冷却形式 可同时采用。对地处南方的酒精厂，因气温较高，故应加强 冷却措施。有的工厂在发酵罐底部设置吹泡器，以便进行搅 拌醪液， 使发酵均匀。 罐顶设有 CO2 排出管和加热蒸汽管、 醪液输入管。但管路设置应尽量简化，做到一管多用，这对 减少管道死角，防止杂菌污染有重要作用。大的发酵罐的顶 端及侧面还应设有人孔，以便于清洗。 水泥酵罐系采用钢筋水泥制成，形状可分为圆形或方形两种。 有的制成密封式， 也可制成敞口式。 因水泥发酵罐有易腐蚀、 逃酒和灭菌不彻底等缺点，所以一般厂多不采用。 五.酒精发酵醪成熟 酒精发酵醪成熟指标的控制是生产中一项重要工作。如果控 制恰到好处，不但可以提高设备利用率，增加酒精产量，而 且可以大大降低原料消耗，提高淀粉出酒率。 发酵醪的成熟虽然与发酵时间、醪液浓度、发酵温度、酵母 接种量和发酵方式等因素有关，但最终主要用表 1-45 所列 的几项指标来控制。 第一节 酒糟的综合利用 综合利用 一、淀粉质原料酒糟的利用 二、糖蜜酒糟的利用 一、淀粉质原料酒糟的利用 1． 酒糟饲料 酒糟是发酵成熟醪蒸馏后的废液， 含水量较大， 在 90 — 98℃ ％左右，干物质含量 2 — 10％左右。例如甘 薯干原料酒糟的组成是水分 97.94％，干物质 2.06％。 酒糟的产量相当大，由于使用原料与生产方法不同而有差异。 一般为酒精产量的 14 — 26 倍，实际生产 1 吨 95 度药用酒 精最高可得 26 吨酒糟。由此可见，回收利用酒糟是很必要 的，也是合理的。 酒糟的干物质成分主要是蛋白质。甘薯干原料酒糟中的粗蛋 白 0.34％，在谷物酒糟中，可溶性氮的含量约为全部氮含量 的 15 — 20％。其余 80 — 85％是处在非可溶性状态。酒糟 的干物质中， 除了蛋白质外， 还含有纤维素、 聚戊搪、 灰分、 脂肪、焦糖、黑色素等物质。酒糟作为饲料营养价值较高， 还在于酒糟中含有丰富的 B 族维生素和生长素等。因此，酒 糟的合理利用首先应该用作家畜饲料。如果将酒糟制成干酒 糟和酒糟浓缩液作为词料，由于运输方便，对发展家畜饲养 业具有重要的意义。此外，酒糟中含有核黄素、硫胺素、烟 碱酸、泛酸、生长素及胆碱等微量成分，与玉米浆的组成很 相似。因此，一些发酵工厂利用酒糟浓缩液代替玉米桨，这 也是节约粮食措施之一。 2．沼气发酵 我国有些酒精工厂利用细菌对酒糟进行沼气发 酵，产生沼气以作燃料，这样每年可为国家节约大量锅炉用 煤。例如我国河南省南阳酉精厂，利用淀粉质原料的酒糟发 酵沼气，一吨酒糟可以发酵生产 23 米 立方的沼气， 1 立 方米 沼气燃烧相当于 0.8 公斤 煤燃烧的热值。且沼气发酵 设备较简单，一般酒精厂是用大容积的酒糟发酵池进行沼气 发酵的。 沼气发酵的工艺条件如下：酒糟的 pH 值调整为 7.8 — 8.9， 要求不能低于 pH7.8。低温发酵温度为 38℃ 以下，中温发 酵温度为 38 — 47℃ ，高温发酵温度为 48 — 55℃ ，通常 发酵最高温度不能超过 56℃ 。接种量为酒糟量的 50％， 发酵 2 — 3 天就产生大量沼气，即可以燃烧，沼气发酵的时 间为 4-5 天，沼气发酵池内压力为 0.294 千帕斯卡。正常发 酵沼气中 CO2 含量占 40％，甲烷气体含量占 60％，沼气发 酵过程发酵醪的挥发酸含量不能超过 3000 ppm，沼气发酵 的上清波，尚可提取维生素 B12，底层糟渣可作肥料，肥效 较高。这样更使酒糟的综合利用进一步做到物尽其用。 3．酒糟生产饲料酵母 利用酒糟生产富含蛋白质和纤维素的 饲料酵母，对发展我国机械化饲养家畜业有着重大意义。酒 糟按它的组成分来说是培养饲料酵母的很好原料，实际生产 用淀粉质原科酒糟培养饲料酵母，每立方米酒糟可得 20 一 22 公斤 绝对干酵母，干饲料酵母含水分 8 — 10％，蛋白质 含量为 50 — 52％，维生素 B 族丰富。 二、糖蜜酒糟的利用 1.糖蜜酒糟提取甘油 甘油是酒精发酵的必然产物， 经常和酒 精一同存在于醪液中。通常每 100 毫升醪液中有 0.5 — 0.6 克 甘油，当醪液蒸馏时，酒精蒸出后甘油则留在酒糟中。 提取甘油的方法如下：糖蜜酒糟应浓缩到干物质含量约为 95％，把浓缩酒糟喷射到真空蒸馏器中，用水蒸气在真空条 件下将甘油蒸馏出，冷凝后再蒸馏提纯及浓缩，即得成品， 用这种方法可提取相当于醪液中酒精重量 5 — 6％的甘油。 2．糖蜜酒精生产白地霉 白地霉(Geotrichum Candidum)是 一种好气性微生物，菌落为白色绒毛状，菌丝体有横隔，液 体培养并至一定程度就分裂成单个或链状的筒状细胞，它含 有较高的蛋白质、脂肪和维生素等，营养丰富。有些白地霉 菌株，经有关单位检定，不含霉菌毒素等有害物质，可利用 糖蜜酒糟进行培养，作为家畜的精饲料，是一种较好的综合 利用途径。 利用糖蜜酒精发酵成熟醪蒸馏后的废糟水，经 沉淀除去灰分等杂质，取清液稀释至适度，这些废糟液中含 有足够的碳、氮、磷等养分，可满足白地霉的生长，又由于 废糟水刚从蒸馏塔出来，不需再灭菌，可直接使用。废糟液 冷却至适温， 便按十倍扩大量接种种母， 控制 pH4.8 — 5.0， 温度 28 — 30℃ ，通风量 1∶1(按醪液量计)。培养至菌丝体 大量增长，即可收获，再行滤去废液，收集菌体，即为含水 饲料产品。