酒精发酵工艺过程.ppt

1,淀粉原料酒精发酵,（Alcohol Fermentation）,课程设计产品实例介绍,2,酒精制造过程,原料(淀粉、纤维素),单糖,发酵产物,酒精,水解,发酵,蒸馏,Yeast (Saccharomyces cerevisae),酸解 酶解,3,一、生化机制,C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + H2O,4,5,有氧呼吸 指细胞彻底氧化分解有机物，产生CO2和水、释放大量能量的过程。主要在线粒体内，需要分子氧参加。 有氧呼吸公式: C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+38ATP,6,无氧呼吸 指细胞对有机物进行的不完全的氧化。产物是酒精或乳酸。主要在线粒体内，不需要分子氧参与。 无氧呼吸公式: 酒精发酵: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量（少） 乳酸发酵: C6H12O6 2C3H6O3+能量（少） 无氧呼吸最终使生物受到危害，原因是 不完全氧化产物的毒性 能量少 巴斯德效应 加速了对糖的消耗,7,巴斯德效应（Pasteur effect）,巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现：厌氧条件下酵母菌进行酒精发酵，葡萄糖的消耗速度很快；而在有氧条件下，酵母菌进行呼吸作用，糖的消耗速度较低，酒精产量也降低。,呼吸抑制发酵作用的现象,巴斯德效应的本质是能荷调节,8,能荷（Energy charge）细胞中的能量状态,系统中只有ATP时，EC值为1；只有AMP时，EC值等于0。,细胞通过改变三者的比例调节其代谢活动能荷调节,9,二、酒精生产原料,1. 淀粉质原料 (1)薯类原料：甘薯、木薯和马铃薯等 (2)谷物原料：玉米、高梁、大米和小麦等 2.糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等 3.纤维质原料 农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾 4.其他原料 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等,10,11,纤维素生产酒精工艺,12,13,三、酒精发酵微生物 1. 糖化菌（将淀粉、纤维素转化为糖） 曲霉（Aspergillus spp.） 根霉（Rhizopus spp.） 2. 酒母（将糖转化为乙醇） 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae ） 及其变种,14,四、酒精发酵工艺 淀粉质原料酒精生产的特点 以薯类和谷类等为原料 原料需要蒸煮 淀粉质原料需要进行糖化,15,淀粉质原料酒精生产工艺流程,大米 曲霉菌 麸皮 淀粉质原料 酵母 米曲霉米曲 固体试管酵母 米曲汁 米曲汁试管培养三角瓶培养 粉碎 三角瓶液体酵母 曲种 蒸煮 卡式罐酒母 糖化曲液 糖化酒母糖化醪小酒母 发酵 大酒母 蒸馏 酒糟废液 酒精 杂醇油,16,淀粉颗粒淀粉分子可发酵性糖酒精95乙醇 (C6H10O5)n+nH2OnC6H12O62nC2H6O+2nCO2+2nATP,主要步骤： 1. 原料粉碎 2. 蒸煮糊化 3. 曲霉糖化 4. 酵母发酵 5. 蒸馏提纯,17,原料预处理 （1）除杂筛选、风选、磁力除铁 （2）粉碎干法、湿法,18,2. 蒸煮 作用： 打破植物细胞壁的保护作用，使淀粉颗粒从细胞中游离出来，并转化为溶解状态，便于糖化； 对原料灭菌。 方法：连续蒸煮,粉碎机,分离 器,风机,拌料罐,泵,蒸煮罐 1,蒸煮罐 2,蒸煮罐 3,汽液分 离器,原料,二次蒸汽,糖 化,蒸汽,粉尘,水洗,20,3.糖化曲的制备 （1）菌种 木霉（Trichoderma spp.）、曲霉（Aspergillus spp.） 根霉（Rhizopus spp.）、芽孢杆菌（Bacillus spp.） （2）方法 固体曲 液体曲,21,4.糖化 （1）纤维素的水解 （2）淀粉的水解,22,-淀粉酶（液化型淀粉酶） 特点： 从淀粉分子内部作用-1，4糖苷键 不作用-1，6糖苷键及其周围的-1，4糖苷键 结果：产生麦芽糖、寡糖，使淀粉溶液的粘度下降,23,-淀粉酶 特点： 从非还原性末端按双糖为单位作用于-1，4糖苷键 不能作用-1，6糖苷键，遇则止 结果：产生麦芽糖与极限糊精,24,淀粉1，4葡萄糖苷酶（糖化酶） 特点： 从非还原性末端以葡萄糖为单位作用-1，4糖苷键 能跃过-1，6糖苷键继续作用-1，4糖苷键 结果： 直链淀粉葡萄糖 支链淀粉葡萄糖、-1，6糖苷键的寡糖,25,淀粉-1，6葡萄糖苷酶（异淀粉酶） 特点： 作用-1，6糖苷键葡萄糖 能水解-淀粉酶和-淀粉酶作用后的产物,26,5.酒母制备 （1）实验室（营养和无菌要求较高） 原菌斜面试管液体试管三角瓶培养卡氏罐 （2）酒母车间 卡氏罐-小酒母罐-大酒母罐-送发酵车间,27,菌种储存,酵母菌分离,接种,扩大培养,28,菌种培养,卡氏罐接种,29,6.发酵工艺 （1）方式：间歇式、半连续式、连续式。 （2）过程： 前发酵期酒母迅速繁殖，10h 主发酵期乙醇发酵，12h 后发酵期发酵作用弱，40h 总时间：6072h,30,发酵的生化过程 (1) 糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。 (2) 糖化作用在继续进行。 (3) 糖化醪中的蛋白质被蛋白酶进一步水解，供酵母菌合成菌体细胞。,31,32,7. 蒸馏与精馏 （1）蒸馏塔（粗馏塔、醪塔）粗酒精、酒糟 （2）精馏塔成品酒精、杂醇油 头级杂质：乙醛、甲醇等（工业酒精） 中间级杂质：异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等 尾级杂质：杂醇油,33,34,固体发酵蒸馏器,液体发酵蒸馏器,乙醇精馏器,35,8. 综合利用 （1）酒糟沼气发酵，提取核苷酸，饲料 （2）CO2 液体：清凉饮料，灭火。固体：冷冻剂，人工降雨 （3）酒精酵母饲料 （4）杂醇油香料工业,36,酿造酒的分类 按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、配制酒 世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、伏特加、朗姆酒和中国白酒。 按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。,37,38,思考 大曲酒与小曲酒的区别 白酒生产与酒精生产的区别,39,大曲与小曲的区别,40,大曲酒与小曲酒的区别,41,白酒生产与酒精生产的区别,