第三章 酒精生产工艺学

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第一节 淀粉质原料生产酒精
1.
原料粉碎
2. 蒸煮糊化
3. 曲霉糖化 经蒸煮糊化后的醪液，通过曲霉
菌的淀粉酶进行糖化作用生成可发酵性糖， 供酵母菌利用。
曲霉菌是属于好气性的微生物，故在繁殖和生长过 程中要给以充分得空气，同时，淀粉酶的形成也取 决于所供给的空气量。
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4. 酵母发酵
酒精发酵是属于厌气性发酵，在发酵过程中进行
过程中可分为适应期(也称迟缓期)、旺盛期、静止期
和衰退期四个阶段。 当达到旺盛期时，酵母的增殖能力特别强，酵母 生命活动处于旺盛阶段，醪液中酵母活细胞数也迅速 达最高峰。酒精生产中的酒母扩大培养接种就是控制 在这个时期。
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4．酒母培养温度的控制
酵母菌在适宜生长温度范围内，高温比低温繁殖 稍快。但高温培养酵母易于衰老。酒精生产中酒母培 养温度为28-30℃。由于酵母菌在生长代谢过程中还 要产生一定热量，故应注意加强冷却，以保证酵母菌 健壮生长。
(3)酵母死亡率
用美蓝对酵母细胞进行染色，如果酵母细胞被染成蓝色，说
明此细胞已死亡。正常培养的酒母不应有死亡现象，如果死亡率
在1%以上，应及时查找原因采取措施进行挽救。
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(4)耗糖率 酵母的耗糖率也是观察酒母成熟的指标之一。成熟的酒 母，耗糖率-般要求控制在40一50％。耗糖率太高，说明酵 母培养已经过“老”，反之则“嫩”。 (5)酒精分 成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情况，也 反映酵母成熟程度。如果酒母醪中酒精含量高，说明营养消 耗大，酵母培养过于成熟。此时，应停止酒母培养，否则会 因营养缺乏或酒精含量高抑制酵母生长，造成酵母衰老。成 熟酒母醪中的酒精含量一股为3-4％(容量)。
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5．关于通风培养

酒母糖化醪中含有充足的氧时，酵母菌在吸收营养 后，由于其酒化酶受抑制，主要进行菌体细胞合成， 繁殖酵母细胞。酒母培养的目的是要获得大量酵母 细胞，所以在酒母培养过程中通入适量的无菌空气， 对酵母繁殖是有利的。 酵母菌在无氧条件下培养，主要进行发酵作用，可 使糖分转变为酒精和CO2。酵母菌在有氧条件下进行 酒精发酵时，由于进行了呼吸作用，酒精产量大大 降低，糖的消耗速度在单位时间内也减慢。
(Rasse Ⅱ)、拉斯12号(Rasse Ⅻ)、K字、以及从我
国酒精生产实践中筛选的南阳五号(1300)、南阳混合 (1308)等酵母菌株。
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(二)酒精酵母的特性
1．繁殖速度快 如在麦汁中培养24小时，一个拉斯12号酵母细胞，可
以产生55个子细胞。
2．醪液浓度 一般酒精酵母在含5％(容量)的酒精发酵醪中，其发 酵能力就减弱，当醪液中酒精浓度含量达到12％(容量)时， 则停止发酵。所以生产中常将糖化醪浓度控制在15-18 Bx 之间，发酵成熟醪的酒精含量约为8-9％(容量)。
无氧呼吸，在此过程中，发生着复杂的生物化学变化， 既有糖化醪中淀粉和糊精继续被淀粉酶水解生成糖， 也有蛋白质在曲霉蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。这 些物质一部分被酵母吸收合成菌体细胞，另一部分则 被发酵，生成酒精和CO2。
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5. 蒸馏提纯 经酵母菌把糖转变成酒精后，在成熟发酵醪内， 除含有酒精和大量水分外，还含有固形物和许多 杂质。蒸馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来， 通过粗馏和精馏，最后取得合乎规格的酒精，同 时得到副产物杂醇油，还有大量的酒糟（也称废 醪）排除。
此外，为了确保酵母菌能够顺利的繁殖，还要调节酒 母糖化醪的pH值，以抑制杂菌生长。
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(二)酒母的扩大培养

扩大流程： 原菌→斜面试管→液体试管→三角瓶培
养→卡氏罐
这一阶段的培养，是扩大酒母种子的开始。生 产上希望在这一阶段培养得到细胞健壮，没有杂菌 的种子酵母。因此，无菌条件要求较严，酵母培养 基的营养成分要求也高。
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6.关于防止杂菌污染
酒精生产除了对原始菌种进行定期分离纯化外，
在培养过程中加强无菌管理操作也是十分重要的。
(1) 注意车间环境卫生。
(2) 在使用前，对罐体、管道杀菌，尤其应当注意 对某些管道死角加强杀菌操作。
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第七节
酒精发酵工艺
一、酒精发酵机理 二、酒精发酵工艺 三、影响酒精发酵因素的讨论
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(4)三角瓶培养：接种时，应先用酒精消毒瓶口， 在无菌条件下，将液体试管全部接入小三角瓶，
28-30℃条件下保温培养15-20小时，待液面冒
出大量CO2泡沫，即培养成熟。 （5）卡氏罐培养 卡氏罐培养基可使用酒母糖化 醪，以使酵母逐渐适应大生产培养条件。
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2．酒母罐培养

从卡氏罐以后酒母扩大培养属于酒母车间进行培
养，其流程为：
卡氏罐-→小酒母罐-→大酒母罐-→成熟酒母
送发酵车间
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(1)间歇培养法 此法是分小酒母罐与大酒母罐两个阶段进行培养。 接入已培养成熟的卡氏罐酒母。通无菌空气或用机械搅拌。 控制醪温在28～30℃进行培养．待醪液糖分降低40～45%，
其酒精分含量在3～4%(容量)左右，并且液面有大量CO2冒出，即 培养成熟。
(2)繁殖速度快，具有很强的增殖能力；
(3)耐酒精能力强，能在较高浓度的酒精发酵醪中进行发酵； (4)耐温性能好，能在较高温度下进行繁殖和发酵；
(5)抵抗杂菌能力强；
(6)耐酸能力强； (7)生产性能稳定，变异性小； (8)发酵时产生泡沫少。
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二、酒精生产中常用酵母菌及其特性
酵母菌是一类单细胞微生物，繁殖方式以出芽繁 殖为主。细胞形态以圆形、卵圆形或椭圆形较多。 从分类系统来讲，淀粉质原料酒精发酵常用的菌 种为酵母属中的啤酒酵母及其变种，如拉斯2号

在这一时期，醪液中的糊精继续被糖化酶作用，生成糖
分，但由于温度较低，故糖化作用较为缓慢。

从外观看，由于醪液中酵母数不多，发酵作用不强，酒 精分和CO2产生得很少，所以发酵醪的表面显得比较平静，
糖分消耗也比较馒。
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前发酵阶段时间的长短，与酵母的接种量有关。如果 接种量大，则前发酵期短，反之则长。前发酵延续时 间一般为l0小时左右。
将此培养成熟的小酒母再按入已装好糖化醪的大酒母罐中， 同法于28～30℃继续培养，待大酒母罐中糖分消耗45～50%，液 面冒出大量CO2时，培养即成熟，即可送往发酵车间，做发酵接 种用。
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(2)半连续培养法 半连续培养法也叫循环培养法。
将卡氏罐酒母接入小酒母罐，培养成熟后，分割
出三分之二接入大酒母罐进行培养，余下的三分之一
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(1)原菌 生产中使用的原始菌种应当是经过纯种分离的优
良菌种。保藏时间较长的原菌，在投产前，应接入新鲜 斜面试管进行活化，使酵母菌处于旺盛的生活状态。
(2)斜面试管培养 将活化后的酵母菌在无菌条件下接入新 鲜斜面试管，于28-30℃保温培养2-3天，待斜面上长出 白色菌苔，即培养成熟。
(3)液体试管培养 在无菌条件下，用接种针自斜面试管挑 取一环酵母菌体，接入装有10毫升米曲汁的液体试管， 摇匀后，置28-30℃保温培养24小时左右，待液面冒出大 量CO2，即培养成熟。
酒精生产工艺学
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1．酒精生产原料
(1)薯类原料
(2)谷物原料
甘薯、木薯和马铃薯等。
玉米、高梁、大米和小麦等。
(3)糖类原料
(4)纤维原料 (5)其他原料
废糖蜜、甘蔗、甜菜等。
森林工业和木材加工工业的下脚料、 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等。
农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾和废纸浆等。
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2.淀粉质原料酒精生产的工艺流程
1．碳源
酵母菌在繁殖过程中，吸收的糖分，一方面 用于合成菌体蛋白中的碳架，另一部分转变为酵
母菌的贮藏物质，还释出一定能量，以供合成菌
体物质时的能量消耗。
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2．氮源
酵母菌所需的含氮物质主要也是从淀粉质原
料中获得。但原料中含氮物质往往是大分子的蛋
白质，因此也必须经过蒸煮和曲霉菌中的蛋白酶
水解，生成小分子量的蛋白胨、肽或氨基酸后才 能被酵母所向化。 如果原料中含氮量少时，也可补加无机氮， 供给酵母生长。生产上多采用(NH4)2SO4为补充氮 源。
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第二节 酒母的制备
一、酒精生产对酵母菌的要求 二、酒精生产中常用酵母菌及其特性 三、酵母所需营养物质及其数量 四、酒母培养与扩大培养工艺 五、酒母培养设备结构的特点 六、影响酒母质量主要因素的讨论 七、液体曲酒母的特点 八、酒母培养异常现象与防治措施
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一、酒精生产对酵母菌的要求
(1)含有较强的酒化酶，发酵能力强，而且迅速；
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3．培养温度
拉斯12号酵母繁殖适温为 30-33℃，
最低为5℃，最高为38℃。温度适宜，酵母繁殖
速度加快。温度过高或过低，都影响酵母细胞 的繁殖，甚至引起酵母的衰老或死亡。 4．pH值 酒精酵母可在pH4.0-6.0环境中进行繁
殖，如果醪液的pH值低于3，则酵母的活力大减。
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三、酵母所需营养物质及其数量
再补加新鲜酒母糖化醪连续培养， 培养成熟后再分割，如此反复以上操作。 大酒母培养成熟则可全部送发酵车间做接种用。
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目前多数酒精厂均采用半连续培养酒母的方法。
利用这种方法培养酒母，可以7-10天换一次新种， 如果工厂卫生管理条件较好，可以1-2个月换一次新种， 这样不但省去了繁琐的试验室阶段培养，而且也使酵
2．接种量与培养时间的关系
接种量大，则培养时间可以缩短，酒母成熟快;但 接种量不宜太大。

在酒母培养中，酒母接种量多控制在1:5-l0。接种后的 醪液，经过l0-12小时培养成熟的酒母醪细胞数可达 0.8-1.2亿／毫升以上，此时将成熟的酒母接到下一工 序的醪中。
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3．接种时间的掌握