酒精的生产

• 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。
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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。因 为目前多数酒精厂酒母培养仍在敞口酒母罐中进行， 因此对车间环境卫生要十分注意。另外，在使用前， 对罐体、管道的杀菌也十分重要，尤其应当注意对某 些管道死角加强杀菌操作。
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（1）纤维素生产酒精工艺
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（2）淀粉质原料酒精生产的工艺流程发酵
1. 原料粉碎 2. 蒸煮糊化 3. 曲霉糖化
经蒸煮糊化后的醪液，通过曲霉菌淀粉酶进行糖化 作用生成可发酵性糖（果糖，葡萄糖，麦芽糖，蔗糖， 麦芽三糖），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。
酶工程
酒精生产的新 技术
生物技术091班 （第六组）
2013年4月12日
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ຫໍສະໝຸດ Baidu 小
组 成
吾斯满江.木沙江（组长） 093135141
阿不都吉力力.沙塔尔 093135101
员
居热提.啊不都玛娜皮 093135123
麦麦提敏.阿卜杜喀迪尔2 093135127
前言
近几年来，随着酒精行业的竞争，各生产厂 家都在不断的完善生产工艺和设备，促使酒精生 产的新工艺、新设备、新技术不断涌现，技术水 平取得了很大提高，酒精生产能耗在不断降低， 产品质量在不断提升，由于我们酒精行业工艺技 术和装备水平的提高，近年来中国的酒精设备也 受到国外青睐，有越来越多国外用户购买我们中 国的酒精成套设备，据统计设备已辐射到20多个 国家。下面我根据个人经验和了解的设备使用情 况向大家作介绍
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。
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。
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五、酒精发酵动态及影响因素
• 一、酒精发酵动态 酒精发酵过程从外观现象可以将其
分为如下三个发酵不同阶段： • 1.前发酵期 • 2.主发酵期 • 3.后发酵期
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二、影响酒精发酵因素的讨论
1．稀释速度
酵母菌在实验室培养阶段一般多采用米曲汁或麦 芽汁来做培养基。
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2．酒母糖化醪的制备
酒母扩大培养至卡氏罐和酒母罐后，采用淀粉质原料来制 做酒母糖化醪。
由于酒母糖化醪主要用来繁殖酵母细胞，所以酒母醪中除 含有一定量的糖分外，还要求含有一定量的氮和无机盐等 其它营养物质，以供酵母菌合成菌体细胞的需要。
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，此时就可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
• 酵母菌在增殖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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2、酒精生产对糖化菌的要求
• 丰富的糖化酶； • 含有一定量的液化酶； • 蛋白酶含量适量； • 不含或少含转移葡萄糖苷酶； • 耐酸； • 抗杂菌； • 易培养； • 易保藏，不易退化，生产性能稳定。
常用的糖化菌：黄曲霉，黑曲霉，泡盛曲霉，毛酶等。
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三、酒母的制备
1、酒精生产对酵母菌的要求
4．PH值 发酵醪的pH值与氧化还原电势有关系，而氧化还原电势又与酵母的 呼吸有直接关系。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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3、酵母所需营养物质及其数量
（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。
的一项指标。如果成熟酒母醪中酸度明显增高，说明酒
母被产酸细菌所污染。酸度增高太多，镜检时又发现有
很多杆状细菌，则不宜做种子用。
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四、影响酒母质量主要因素
1.接种量与成熟酒母细胞数的关系
• 酵母接种量的大小与成熟酒母醪中新增殖酵母细胞数关系不大。
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 • 开始接种时，易导致醪液被杂菌污染。 • 但接种量太大，也会增加扩大培养次数，增加设备投资。 • 在酒母培养中，酒母接种量多控制在1：5—l0。接种后的醪液，
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三、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。
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目录
• 一 、酒精生产工艺 • 二 、糖化 • 三 、酒母的制备 • 四 、酒母培养与扩大培养工艺 • 五 、酒精发酵动态及影响因素
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一、酒精生产工艺
1．酒精生产原料
（1）淀粉质原料：玉米、木薯、糖蜜、小麦等。 （2）纤维质原料：森林工业和木材加工工业的下脚料、农作
物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾和废纸浆等。
2、酒精生产中常用酵母菌及其特性
（1）常用菌种
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 真酵母属中的啤酒酵母及其变种，如拉斯2号 (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。
(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)。
(6)酸度 测定酒母醪中的酸度是观察酒母是否被细菌污染
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成熟酒母质量指标
(1)酵母细胞数 酵母细胞数是观察酵母繁殖能力的一项指标， 也是反映酵母培养成熟的指标。成熟的酒母醪其酵母细 胞数一般为l亿／毫升左右。
(2)出芽率 酵母出芽率是衡量繁殖旺盛与否的一项指标。出 芽率高，说明酵母处于旺盛的生长期。反之，则说明酵 母衰老。成熟酒母出芽率要求在15—30%。
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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
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，通过EMP途径生成酒精和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，
(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”。
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。
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二、糖化
1、糖化剂及糖化菌
• 糖化是淀粉加水分解成甜味产物的过程。是淀粉糖品 制造过程的主要过程。也是食品发酵过程中许多中间 产物的主要过程。
• 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 使酵母在生产条件下进行了驯养，有利于酵母菌的繁 殖和发酵。
一般不需另加。 （4）．维生素
酵母在生长繁殖过程中所需的维生素主要由糖化 醪中获得。
维生素易被高温所破坏，因此，在制备酒母糖化 醪时，不宜采用高温长时间的杀菌，以减少维生素的 损失。
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四、酒母培养与扩大培养工艺
一 、酒母培养基的制备
酒母指含有大量能将糖类发酵成酒精的人工酵母 培养液。
1．实验室阶段培养基的制备
（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、眎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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（3）．无机盐 酵母繁殖过程中需要的无机盐可从原料中获得，
• 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 面接冒种出用大。量CO2时，培养即成熟，即可送往发酵车间，做发酵
(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，余下的三分之一再补加新鲜酒母糖化醪 连续培养。
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。
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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。
(1)含有较强的酒化酶，发酵能力强，而且迅速； (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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用于酒精发酵的细菌主要有：厌氧发酵单胞菌和棕搁 发酵菌。对耐高温的嗜热细菌(40一50℃)和极端嗜热 菌（65℃）的筛选和应用也逐渐受到重视。
用于酒精发酵(纤维素原料)的霉菌有：粗糙脉孢霉、 拟青霉、链孢霉等。假丝酵母可直接发酵木糖为酒精。
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(2)酒精酵母的特性
1．繁殖速度快 如在麦汁小滴培养24小时，一个拉斯12号酵母细胞，可以产 生55个子细胞。
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
（用于实验室麦汁等液体培养的消毒杀菌及啤酒酵母 的定量纯培养 ）
• 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。
• 淀粉糖化的目的，是通过糖化剂中的曲霉菌体里所具 有的各种酶系作用，将淀粉、糊精进行水解。其中所 含的α-淀粉酶(又叫做液化酶)能使淀粉液化，醪液粘 度下降，有利于醪液输送和酵母的发酵，它还能将淀 粉中的直键淀粉最终水解，生成87％的麦芽糖和13％ 的葡萄糖。利用菌种中淀粉-1，4-葡萄糖苷酶(也叫做 糖化酶)，作用于淀粉分子中结合的1，4-糖苷键，从 分子长链的非还原端，一个一个地水解为葡萄糖水子， 虽然它不能切断1，6-键，但是切到分支点时可绕过 1,6-键而将1,4-键水解，水解后的产物几乎全部生成 萄萄糖。