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一、生物发酵法酿造酒精
由于化学合成法酒精有含有较多杂质等缺陷,其应用受到限制,因此我国酒精生产以发酵法为主,尤其是随着石油储量的锐减,发酵法酒精工业将日趋重要。
我国酒精年产量为300万吨,仅次于
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一、生物发酵法酿造酒精
由于化学合成法酒精有含有较多杂质等缺陷,其应用受到限制,因此我国酒精生产以发酵法为主,尤其是随着石油储量的锐减,发酵法酒精工业将日趋重要。
我国酒精年产量为300万吨,仅次于巴西、美国,列为世界第3位。其中发酵法酒精占绝对优势,80%左右的酒精用淀粉质原料生产、约有10%的酒精用废糖蜜生产、以亚硫酸盐纸浆废液等纤维原料生产的酒精约占2%左右,%左右。
淀粉质原料是生产酒精的主要原料。用于发酵法生产酒精的原料主要有:薯类〔甘薯、马铃薯、木薯、山药等〕;粮谷类〔高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍等〕;糖质原料〔甘蔗、甜菜、糖蜜等〕;野生植物〔橡子仁,土茯苓、蕨根、石蒜等〕;农产品加工副产品〔米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等〕;纤维质原料〔秸秆、甘蔗渣等〕;亚硫酸造纸废液等。
我国大多数工厂是采用红薯和玉米为原料生产酒精。
玉米化学成分:
水分
蛋白质
脂肪
淀粉
粗纤维
灰分
7
8-10
-5
60-65
红薯化学成分:
水分
蛋白质
脂肪
淀粉
粗纤维
灰分
14
9-15
-3
15-30
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辅助物料包括:酵母培养和糖化剂制备所需营养盐,调PH所用酸类、洗涤剂、消毒剂、脱水剂等。酒母,就是将酵母菌扩大培养,获得足够数量酵母菌的酵母培养液,以供酒精发酵之用。
酒精生产用水,按水的用处不同,大体分为以下三种:
〔1〕酿造用水:或称工艺用水,凡制曲时拌料,微生物培养,制曲原料的浸泡、糊化、稀释、设备及工具的清洗等因其与原料、半成品、成品的直接接触,故统称为工艺用水。通常要求具有弱酸性,-。
〔2〕冷却用水:蒸煮醪和糖化醪的冷却,发酵温度的控制,需大量的冷却用水。因其不与物料直接接触,故只需温度较低;硬度适中。为节约用水,冷却水应尽可能予以回收利用。
〔3〕锅炉用水:通常要求无固型悬浮物,总硬度和碱度应尽可能低,PH在25°时高于7,含油量及溶解物等越少越好。
淀粉颗粒呈白色,不溶于冷水和有机溶剂,颗粒部呈复杂的结晶组织。不同的淀粉颗粒具有不同的形状和大小。同一淀粉的颗粒大小也不均匀。淀粉颗粒具有抵抗外力作用较强的外膜,其化学组成与层淀粉一样,但由于水分较少,密度较大,故强度较大。
淀粉分子是由许多葡萄糖基团聚合而成的。根据淀粉分子链构造的不同,淀粉可分成直链和支链淀粉两类。直链淀粉溶解于70-80℃的温水中。支链淀粉具有分支,它不溶解于温水中。
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淀粉在水中加热,即发生膨胀。这时淀粉颗粒好似是一个渗透系统,其中支链淀粉起着半透膜的作用,而渗透压的大小及膨胀程度那么随温度的增高而增高。从40℃开场,膨胀的速度就明显加快。当温度升高到一定数值〔60-80℃〕时,淀粉颗粒的体积膨胀至原来体积的50-100倍时,淀粉分子之间的联系削弱,引起淀粉颗粒的局部解体,形成了均一的粘稠液体。这种无限膨化的现象为淀粉的糊化。与此相应的温度叫做糊化温度。糊化现象发生后,如果温度继续上升,并到达130℃左右时,因为支链淀粉也已几乎全部溶解,网状组织彻底破坏,淀粉溶解变成粘度较低的流动性醪液,这种现象称为淀粉的溶解。
酒精生产工艺示意图如下:
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淀粉质原料在正式进入设备之前,必须进展预处理,以保证生产的正常进展提高生产的效益。预处理包括除杂和粉碎两个工序。
原料除杂:淀粉质原料在收获和枯燥的过程中往往会掺杂进泥土,沙石,纤维质杂物,甚至金属块等杂物。这些杂质如果不在投入生产前予以除去,那么将严重影响生产的正常运转。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损伤,泥沙等杂质的存在也会影响正常的发酵过程。常用的除杂方法有筛选、风送除杂和电磁除铁三种。
原料的粉碎:淀粉是以淀粉颗粒的形式存在于原料的细胞之中,为了使淀粉能最终转化成酒精,首先要创造条件,使淀粉有可能从细胞中游离出来。为此,原料要粉碎,把块状或粒状的原料磨碎成粉末状态。以破坏植物细胞组织,便于淀粉的游离。原料经粉碎后,受热面积可增加,利于淀粉原料的吸水膨化,糊化乃至溶解,为随后的淀粉酶系统作用,并为淀粉转化成可发酵性糖创