《食品班黃金澤》PPT課件.ppt

1、酒精的發(fā)酵,食品1131班黃金澤16,酒精工業(yè)和其他輕工業(yè)一樣，具有投資小、回收期短、資金周轉快的特點，在國民經濟中起著重要的作用，與人民生活有著密切的關系。隨著現(xiàn)代科學事業(yè)的不斷發(fā)展，酒精的應用范圍越來越廣泛，它是許多化工產品不可缺少的基本原料。利用酒精可以制造合成橡膠、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、脂類、環(huán)氧乙烷、氯乙醇、二氯乙烷和乙基苯等。酒精是一種很好的有機溶劑，也可作為洗滌劑和浸出劑。在醫(yī)藥上酒精可用與滅菌和藥劑的調試，高純度的酒精可用來配制各種飲料酒。在國外有的工廠用酒精作燃料，取代煤和汽油；有的國家正在使用，用酒精作為燃料的汽車。隨著自然資源開發(fā)的日漸減少，酒精

2、作為綠色資源永不腿色，他的用途將更為廣泛。,酒精發(fā)酵生產的副產物雜醇油，主要含有高級醇和脂類，可用來制造香料、油漆及增塑劑，也可用作有機溶劑。二氧化碳可制成液體二氧化碳與干冰，液體二氧化碳可用于清涼飲料的制造和消防事業(yè)及焊接工業(yè)等，固體二氧化碳可作冷凍劑及人工降雨需用的材料。,酒精生產是在釀酒的基礎上發(fā)展來的。 我國酒精生產以發(fā)酵法為主，大多數(shù)工廠是采用薯干為原料，而廣東、廣西、福建、四川、臺灣、等省是以甘蔗糖蜜發(fā)酵生產酒精的比例較大，華北、東北地區(qū)則以甜菜糖蜜發(fā)酵生產酒精較多。目前，各地酒精工廠因地制宜，也有利用野生植物淀粉質原料或亞硫酸鹽紙漿廢液和木屑稀酸水解法來生產酒精。我國合成酒精的大

3、規(guī)模生產是以依稀為原料，采用直接法合成酒精。隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展，合成酒精的生產也勢必有較快的發(fā)展。 近年來，隨著酒精質量的不斷提高，各科研部門對酒精工業(yè)進行了一系列的技術改革，無論是在連續(xù)蒸煮、真空冷卻、連續(xù)糖化、液體曲、糖化酶、固體干酵母的使用、連續(xù)發(fā)酵、新型蒸餾塔的應用方面，或是在優(yōu)良菌種選育，工藝與設備的改進，自動控制、綜合利用和環(huán)境保護等方面，都取的了不少的成績。,國外酒精工業(yè)的生產方法，包括發(fā)酵法和化學合成法兩種。近年來，以淀粉質原料發(fā)酵生產酒精逐漸減少，以糖蜜為原料發(fā)酵生產酒精逐漸增加，目前糖蜜酒精產量占世界總產量的40%。隨著石油化工的迅速發(fā)展，用硫酸法、直接水合法以及利用石

4、油裂解產生的乙烯或天然氣直接合成酒精的產量越來越大。但是迄今為止，合成酒精還不能完全取代發(fā)酵發(fā)生產酒精，因為合成酒精往往夾雜異構化高級醇類，對于人的高級神級中樞有麻僻痹作用，不是宜作飲料、食品、醫(yī)藥及香料等用。因此即使是石油化工發(fā)達的國家，發(fā)酵法生產酒精仍然占有一定的比例，美國以淀粉質原料用發(fā)酵法生產的酒精始終保持10%以上，一些農副產品資源豐富的國家，發(fā)酵法仍然是生產酒精的主要方法。,一.酒精的種類和工業(yè)生產的方法 1.酒精的種類我國工業(yè)生產的酒精按國家規(guī)定分為高純度酒精、食用酒精和工業(yè)酒精等，并由輕工業(yè)部和衛(wèi)生部頒布標準。 （1）高純度酒精（GB68778 無水酒精） 酒精濃度不得低于99

5、.5%（容量），是一種嚴格中性沒有雜味的酒精，專供國防工業(yè)、電子工業(yè)與化學試劑用。 （2）食用酒精（GB1034389 食用酒精） 酒精濃度不得低于95.0%（容量），雜質含量較少，主要用于食品行業(yè)配制飲料酒、醫(yī)藥行業(yè)和精細化工行業(yè)。 （3）工業(yè)酒精 只要求酒精濃度達到95.0%（容量），無其它要求，主要用于油漆稀釋，合成橡膠等工業(yè)生產，或作燃料使用。,（2）化學合成法生產酒精 是利用煉焦炭、裂解石油的廢氣為原料，經化學合成反應而制成酒精。生產方法又可分為間接水合法和直接水合法兩種，目前工業(yè)上普遍采用后者。 A.間接水合法又稱硫酸水合法，它的生產過程是將乙烯與硫酸經加成作用生成硫酸氫乙脂，再進

6、行水解，生成乙醇和硫酸。此法的缺點是對設備腐蝕嚴重，酸消耗較多，優(yōu)點是對原料氣體的純度要求不高，設備簡化，易與上馬。 B.直接水合法乙烯與水蒸氣在磷酸催化劑存在下，在高壓高溫下可直接發(fā)生加成反應，生成酒精。此法要求乙烯純度在98%以上的原料氣，需要采用特出的方法分離裂解其中各種組分，對設備、材料都提出了較高的要求，但此法步驟簡單，無腐蝕問題。,2.酒精工業(yè)的生產方法可分為發(fā)酵法和化學合成法兩大類； （1）發(fā)酵法 是利用淀粉質原料或糖質原料，在微生物的作用下生成酒精，根據原料的不同，又可分為： A.淀粉質原料發(fā)酵生產酒精這是我國當前生產酒精的主要方法，它是利用薯類、谷物及野生植物等含淀粉的原料，

7、在微生物的作用下將淀粉水解為葡萄糖，再進一步發(fā)酵生成酒精。 整個生產過程包括原料蒸煮、糖化劑制備、糖化、酒母制備、發(fā)酵及蒸餾等工序。 B.糖蜜原料發(fā)酵生產酒精直接利用糖蜜中的糖分，經過稀釋并添加部分營養(yǎng)鹽，借酒母的作用發(fā)酵生成酒精。 C.亞硫酸鹽紙漿廢液發(fā)酵生產酒精造紙原料經亞硫酸鹽液蒸煮后，廢液中含有六碳糖，這部分糖在酵母作用下可以發(fā)酵生成酒精，主要是工業(yè)酒精。,（2）化學合成法生產酒精 是利用煉焦炭、裂解石油的廢氣為原料，經化學合成反應而制成酒精。生產方法又可分為間接水合法和直接水合法兩種，目前工業(yè)上普遍采用后者。 A.間接水合法又稱硫酸水合法，它的生產過程是將乙烯與硫酸經加成作用生成硫酸

8、氫乙脂，再進行水解，生成乙醇和硫酸。此法的缺點是對設備腐蝕嚴重，酸消耗較多，優(yōu)點是對原料氣體的純度要求不高，設備簡化，易與上馬。 B.直接水合法乙烯與水蒸氣在磷酸催化劑存在下，在高壓高溫下可直接發(fā)生加成反應，生成酒精。此法要求乙烯純度在98%以上的原料氣，需要采用特出的方法分離裂解其中各種組分，對設備、材料都提出了較高的要求，但此法步驟簡單，無腐蝕問題。,（2）化學合成法生產酒精 是利用煉焦炭、裂解石油的廢氣為原料，經化學合成反應而制成酒精。生產方法又可分為間接水合法和直接水合法兩種，目前工業(yè)上普遍采用后者。 A.間接水合法又稱硫酸水合法，它的生產過程是將乙烯與硫酸經加成作用生成硫酸氫乙脂，再

9、進行水解，生成乙醇和硫酸。此法的缺點是對設備腐蝕嚴重，酸消耗較多，優(yōu)點是對原料氣體的純度要求不高，設備簡化，易與上馬。 B.直接水合法乙烯與水蒸氣在磷酸催化劑存在下，在高壓高溫下可直接發(fā)生加成反應，生成酒精。此法要求乙烯純度在98%以上的原料氣，需要采用特出的方法分離裂解其中各種組分，對設備、材料都提出了較高的要求，但此法步驟簡單，無腐蝕問題。,一.淀粉質原料酒精生產的特點 （1）原料系采用薯類、糧谷類及野生植物等，在投產前必須先經過破碎處理。目前在國內上有一部分產量較小的酒精廠，采用間歇蒸煮，原料不經粉碎，就直接將快狀或粒狀原料投入生產，但大部分中等規(guī)模以上的酒精廠，原料多經二次粉碎，然后進

10、行高壓連續(xù)蒸煮，有利原料的受熱面加大，更有效地達到蒸煮的要求。 （2）原料必須經過蒸煮，在高溫高壓過程中，引起原料細胞的組織破裂，使存在于細胞中的淀粉轉化為可發(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130150度，但經過粉碎的原料，其蒸煮所須的溫度較低，大約120130度。高溫處理除了使淀粉糊化，便于淀粉酶起糖化作用外，還可把附著的有害雜菌殺死。,（3）淀粉質原料生產酒精，要經過加曲糖化作用，把糊化成溶解狀態(tài)的淀粉轉化成可發(fā)酵性糖。由于曲的生產方法不同，可分為麩曲糖化法、液曲糖化法、根酶糖化法（阿米羅法）、根酶酒母混合法、麥芽糖化法等。目前在國內是以麩曲糖化法和液曲糖化法為主

11、，在國外使用淀粉質原料生產酒精的方法，大致可分為： A.麥芽法 以麥芽、黍芽、稷芽作糖化劑。 B.阿米羅法將根霉或毛霉等霉菌，在糊化醪冷卻至3040度時，接種培養(yǎng)，在霉菌生長過程中轉化淀粉成發(fā)酵性糖，再加酵母發(fā)酵。 C.曲法 以固體曲或液體曲作為糖化劑。 D.酶法 用淀粉酶代替曲。,（4）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，粘度逐漸增加，達到最大限度后，隨著溫度的繼續(xù)上升，醪液粘度下降。 （5）蒸煮過程中原料因受高溫高壓，易產生焦糖。由于淀粉質原料甘薯內所含的碳水化合物中以淀粉為主，另外還有少量糊精和糖類；而馬鈴薯中所含的糖主要是堡葡萄糖和果糖，以及少量的蔗糖；在

12、谷粒中則以葡萄糖為主。在蒸煮時，不同的糖分其化學變化也不同。例如糖分回轉化，醛糖回變成酮糖（異構化）；各種糖分都會焦化，形成焦糖；己糖分解變?yōu)榱u甲基糠醛，又很容易和新的氨基酸分子起作用而生成黑色素。,焦糖是不能被發(fā)酵的，還會阻按礙酵母的發(fā)酵作用，影響發(fā)酵而降低酒精產量。因此，蒸煮是要注意控制適宜的溫度和壓力。由于形成焦糖的作用，一般在高濃度溶液中比低濃度溶液中容易進行，因而淀粉質原料蒸鑄時，如原料內含有較多的糖分，便容易形成黑色物質和焦糖。醪液濃度越高，也越容易形成焦糖。因此，我國個酒精廠對甘薯干的原料加水比，一般都采用1313.4，有時還要稍稀些，這樣便于淀粉率的提高。,淀粉質原料酒精生產的

13、工藝流程,此流程主要是說明用淀粉質原料生產酒精時，投產前必須先把快狀或粒狀的原料，磨碎成粉末狀態(tài)后，經過高壓蒸煮和糖化作用，然后在進行發(fā)酵，最后經蒸餾得到成品酒精，現(xiàn)簡要敘述如下： 1.原料粉碎連續(xù)蒸煮的酒精工廠，原料出庫后，先經過粉碎，然后在投入生產。幾乎大多數(shù)工廠都采用了錘式粉碎機，把原料磨成粉。很多工廠都采用二次粉碎法，在進入錘碎機前先經過粗碎，把大快原料初步打碎成小快原料，再經過錘碎機，將小快原料打碎成較細的粉末原料，這樣便于連續(xù)蒸煮。 2.蒸煮糊化把磨碎后的粉末原料，先行拌水預熱，使原料升溫，為連續(xù)蒸煮作好預煮準備。原料內的淀粉顆粒，經高壓蒸煮后逐步破裂，趨與溶解狀態(tài)，蒸煮醪液成糊狀

14、。,3.曲霉糖化經蒸煮糊化后的醪液，通過曲霉菌的淀粉酶進行糖化作用。曲霉菌生成的淀粉酶，能把原料內含有的淀粉轉變?yōu)榭砂l(fā)酵性糖，供酵母菌利用。曲霉菌是屬于好氣性的微生物，故在繁殖和生長過程中要給以充分得空氣，同時，淀粉酶的形成也取決于所供給的空氣量。 4.酵母發(fā)酵酒精發(fā)酵是屬于厭氣性發(fā)酵，在發(fā)酵過程中進行無氧呼吸，在此過程中，發(fā)生著復雜的生物化學變化，既有糖化醪中淀粉和糊精繼續(xù)被淀粉酶水解生成糖，也有蛋白質在曲霉蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。這些物質一部分被酵母吸收合成菌體細胞，另一部分則被發(fā)酵，生成酒精和CO2。,5.蒸餾提純 經酵母菌把糖轉變成酒精后，在成熟發(fā)酵醪內，除含有酒精和大量水分外，還

15、含有固形物和許多雜質。蒸餾是把發(fā)酵醪液中含有的酒精提純出來，通過粗餾和精餾，最后取得合乎規(guī)格的酒精，同時得到副產物雜醇油，還有大量的酒糟（也稱廢醪）排除。有的工廠把酒糟內的余熱，設法取出，充分利用。,原料所含的化學成分，不僅關系著酒精生產率的高低，同時也影響酒精生產的工藝過程。常用原料中主要的化學成分如下： 碳水化學物 原料中所含的淀粉，或與淀粉類似的菊糖、蔗糖、麥芽糖、果糖及葡萄糖等，這些物質都可以發(fā)酵生成酒精，同時也是霉菌和酵母的營養(yǎng)及能源，原料中含這些物質越多，生成酒精也就越多，所以它和產量有著密切的關系。碳水化合物中的五碳糖多存在于原料的皮層，如麩皮、高粱糠，谷糠、花生殼等都含有很多，它不但影響淀粉數(shù)字偏高，發(fā)酵中也易生成有害的糠醛。纖維素雖屬于碳水化合物，但不被淀粉水解，只起填充作用，對于發(fā)酵沒有什么直接影響。,蛋白質 原料含有的蛋白質，在酒精生產過成中，經曲霉菌的蛋白酶水解后，可為霉菌和酵母菌生長繁殖的重要營養(yǎng)成分，而微生物細胞中，3050%（干重）是蛋白質。一般的說，當培養(yǎng)基內氮的含量適當，則曲霉菌絲生長旺盛，酶的含量也較高。有些原料所含蛋白質有時不能滿足微生物生長和繁殖的要求，則應從外界加入氮源。蛋源一般包括有機