第二章++淀粉质原料生产酒精概况1

• 马铃薯的优点：生长期短，在日照不足、无霜期 短的地区同样生长良好；淀粉含量高，加工方便，
含氮素等营养成分较甘薯多，对酵母菌种的生长
有利。
• 马铃薯的缺点：种植范围还不够大，每公顷单产
不如甘薯高。
（3）木薯
木薯是酒精工业的良好原料，其所含 的淀粉品质较纯，而且淀粉颗粒大，加工 又方便，生产出来的酒精质量也较高。木
• 硫酸铵含氮量＝2N×100%／（NH4）2SO4 ＝2×14×100%／132=21%
2.2.4 纯碱、NaOH和漂白粉
• 用于清洗发酵罐、粉浆罐、液化罐、换热器、连
通管线等。
• NaOH∶纯碱∶漂白粉∶H2O为1∶7.5∶10∶100
• 纯碱的另一个用途是调整回用清液pH，使其能达
到耐高温α-淀粉酶的最适pH。
思考题
1. 什么叫可发酵性糖? 2. 常用淀粉质原料有哪几类?其组成如何? 3. 酒精的生产原料，其选择依据是什么? 4. 原料中的单宁有什么危害？如何测定原料中单宁的含量？ 怎样除去原料中所含的单宁? 5. 利用甘薯干生产酒精具有什么特点？ 6. 用玉米原料生产酒精有什么特点？ 7. 利用鲜甘薯、鲜土豆生产酒精具有什么特点? 8. 利用木薯原料生产酒精应注意些什么? 9. 利用烂薯干生产酒精易产生哪些不正常的现象?
2.2.1麸皮、豆饼粉、米糠、玉米浆
• 麸皮、豆饼粉、米糠、玉米浆中含有较丰 富的蛋白质、氨基酸和维生素(包括生长 素)，可促进酵母、曲霉菌生长、合成菌体 细胞。
• 另外，麸皮、米糠还具有结构疏松，通风 性能较好，有利于培养酒母和液体曲。所 以它们也是生产中不可缺少的物质。
2.2.2硫酸、磷酸
1、硫酸
d、甘薯的病害很多，主要如黑斑病、软腐病、 青霉病等。
③ 甘薯干
• 一级甘薯干 片大，整齐，均匀，内外都洁白。 • 二级甘薯干 片大，较均匀，外面洁白，内部褐筋。 • 三级甘薯干 片大不整齐，严重霉坏，黄黑色。
（2）马铃薯
作为酒精生产所用的原料，应是淀粉含量较高，而蛋 白质含量较低的工业用马铃薯。
• 注意防止杂菌污染。
（2）高粱
组成： • 水分12g • 蛋白质8.2g • 脂肪2.2g • 碳水化合物78g • 粗纤维0.3g • 灰分0.4g • 硫胺素0.14mg • 核黄素0.07mg • 尼克酸0.6mg • 钙17mg • 磷230mg • 铁5mg • 单宁和色素
2、薯类原料
（1）甘薯
① 甘薯的化学成分
② 甘薯类原料的特点
其优点是： a、甘薯的淀粉纯度高。 b、甘薯的结构松脆，易于蒸煮糊化。 c、甘薯中含脂肪及蛋白质较少，在发酵过程 中生酸幅度小，降低了对淀粉酶的破坏作 用。
甘薯原料的缺点：
a、甘薯中的树脂（地瓜油子）妨碍了发酵作 用，不过数量极微，起不了多大作用。 b、甘薯中果胶含量较其它原料多一些，所以 甲醇的生成量稍大。 c、鲜甘薯容易腐败，不好保存。
（Bx） % % % %
非法酵性糖分 % 非法酵性糖/全糖% 胶体 % 酸度 硫酸灰分 总氮量 % %
（2）甜菜糖蜜
• 甜菜糖蜜为甜菜糖厂的一种副产物。
• 产量约为甜菜的3～4％ • 甜菜的生产在我国以东北、西北、华北地区为主。
甜菜糖蜜的成分
项 目 % % % % % 辽宁 81.60 48.76 48.76 / 59.76 黑龙江 79.6 49.4 49.27 0.13 62.0 锤度 （Bx） 全糖分 蔗糖 转化糖 纯度
例：四川内江糖厂的糖蜜按下列要求分
三级：
• 一级糖蜜：含糖分为58——65％；含微生物
1.0——9.0万个／1克；
• 二级糖蜜：含糖分为52——58％；含微生物
15——50万个／1克；
• 三级糖蜜：含糖分为46——52％；含微生物
100——800万个／1克。
表2-1
项 锤度 全糖分 蔗糖 转化糖 纯度 目
3、野生植物原料
野生植物作为工业方面的原料，可具有下属这些优点：
• 首先是含有大量的淀粉和糖分，用它来代替谷类和薯类原
料制造酒精，可以节约工业用粮；
• 野生植物大多数是自然的生长在山野之间，不需要进行栽 培和管理； • 在许多野生植物中含有生物碱或其它化学成分，是医药工 业和化学工业的原料，可以发展综合利用。
酒精生产常用野生植物资源 • 橡子 • 土茯苓 • 石蒜 • 蕨根 • 葛根 • 金毛狗脊 • 菊芋
4、糖质原料
• 糖蜜是甘蔗或甜菜糖厂的一种副产品，又
称废糖蜜，俗称桔水。
• 从制糖原料来分，糖蜜可分为甘蔗糖蜜和
甜菜糖蜜。
ห้องสมุดไป่ตู้
（1）甘蔗糖蜜
• 甘蔗糖蜜是以甘蔗为原料糖厂的一种副产物。 • 分布：南方各省，如广东、广西、福建、四川 和台湾。 • 产量：原料甘蔗的2.5——3％。 • 外观：棕黄色至黑褐色的均匀浓稠液体，要求 无夹杂物，无异臭味，无发酵迹象。
薯是属于高产作物，容易栽培，荒山野地
里都能生产，在气温平均为26℃的亚热带，
产量较高。其适应性很强，能耐肥、耐瘠、
耐水、耐旱，而且在任何颜色的土壤中均
可以生长栽培。
注意事项
• (1)木薯分苦味木薯和甜味木著两种。在苦味木薯中含有 较多的果胶质和氰化物，它们都是发酵中的有害物，也是 有毒物，影响酒精的质量，因此在利用木薯时，应加强蒸 煮后废气的排放，使这些低沸点的有害物多数从排气管中 排出，除了加强原料的蒸煮外，还应加强蒸馏工段的管理， 防止酒精中甲醇、氰化物含量超过国家卫生标准的限量。 • (2)在使用甜味木薯时，由于甜味木薯中含有1.3-4%蔗糖， 所以，在蒸煮时应注意蒸煮的压力、温度和拌浆时的加水 量，防止蒸煮的过程中产生大虽的焦糖，影响酵母的发酵 和损失原料中的有效成分。
所有等级的糖蜜浓度均不得低于80一90Bx(Bx表示糖浓 度值，称锤度)。比重约为1.41-1.5t／m3(20℃)。
（3）甜高粱
也叫“二代甘蔗”。
每亩甜高粱每天合成的碳水化含物可产3.2
升酒精，而玉米只有1升，小麦为0.5升，
粮用高粱为0.6升。
作为燃料乙醇的一种原料，甜高粱在《可
再生能源发展“十一五”规划》中，被列
磷酸在醪液中与其它物质结合的磷酸盐，是重 要的pH值缓冲剂。
•
•
一般酵母、曲霉菌对磷的需要量大约在0.005 一0.01mol/L之间。生产中其添加量一般控 制为醪液体积的0.03一0.06％。对于含磷较 多的原料，可以不另添加。
2.2.3 尿素、硫酸铵
• 为酵母、曲霉菌在合成菌体时提供氮源，以组成 细胞中的蛋白质。 • 其中尿素中含氮占46％，硫酸铵含氮占21％。 尿素、硫酸铵含氮量计算： • 尿素含氮量＝2N×100%／CO（NH2）2＝ 14×2×100%／60=46%
第2章 原料、水和辅助原料
2.1 酒精生产原料 2.2 辅助原料 2.3 酒精生产用水
2.1 酒精生产的原料
2.1.1 原料的种类
• 谷物原料（玉米、小麦、高粱、水稻）
• 薯类原料（甘薯、木薯、马铃薯）
• 糖质原料（甘蔗、甜菜、糖蜜）
• 纤维素原料。
2.1.2 原料的选择原则
1、淀粉质原料的选择
玉米作为酒精生产原料的优点：
（1）适应性强，产量高；
（2）淀粉含量高； （3）含有丰富的脂肪。从玉米胚芽中榨取玉米油，可提高 酒精厂的经济效益； （4）玉米酒精糟经脱水后，加工成DDGS（全干燥酒精糟）， 有较高的经济价值。
注意事项
• 适当降低原料加水比；
• 适当提高蒸煮温度，延长蒸煮时间；
• 严格控制发酵温度和发酵时间；
为生物液体燃料的第一个来源。
2.2 辅助原料的要求和化学组成
辅助原料是指制造糖化剂和用来补充氮源所
需的原料。 酒精生产中常用的辅助材料有：麸皮、豆饼粉、
米糠、玉米浆、浓硫酸(H2SO4浓度98％、比重1.84)、浓 磷酸(H3PO4浓度85％、比重1.69)、尿素[CO(NH2)2]或硫酸 铵[(NH4)2SO4]等。
PH 胶体
7.4
10.00 7.33
7.4
10.00 10.00
硫酸灰分 % 总氮量 % 磷酸（P2O5）%
2.08
0.029
2.16
0.035
甜菜糖蜜与甘蔗糖蜜的比较：
①转化糖含量：甜菜糖蜜中极少，而蔗糖含量 较多， 占绝大部分。 ②甘蔗糖蜜呈微酸性，pH6.2， 而甜菜糖蜜则 呈微碱性，pH 7.4。 ③甜菜糖蜜中氮素含量1.68～2.3%，甘蔗糖 蜜中氮素含量0.5%。
10. 生产中需要的辅助原料主要有哪些?
11. 酒精生产中为什么需要大量的水？
甘蔗糖蜜的成分
广东 碳酸法 85.78 53.89 33.89 20.00 62.78 5.14 9.55 9.91 10.5 10.28 0.485 亚硫酸法 85.54 50.81 29.77 20.00 59.40 4.57 8.99 11.06 9.5 11.06 0.465 四川 碳酸法 82.00 54.80 35.80 19.00 59.00 5.06 9.23 7.5 10.0 11.1 0.54
1、谷物原料
（1）玉米
（2）高粱
（1）玉米
玉米的化学成分，每100g中应含有下列各种成分：
水 分 6--15 g（代表值12g） 蛋 白 质 8.5 g 脂 肪 4.3 g 碳水化合物 73 g 粗 纤 维 1.3 g 灰 分 1.7 g 胡 萝卜 素 0.06--0.1mg（黄玉米） 0.05mg（白玉米） 核 黄 素 0.10 mg（黄玉米） 0.09mg（白玉米） 硫 胺 酸 0.34 mg（黄玉米） 0.35mg（白玉米） 尼 克 酸 2.3 mg（黄玉米） 2.1mg（白玉米） 抗坏 血酸 0.04 mg 钙 22 mg 磷 210 mg 铁 1.6 mg
① 原料要含有较高的糖，特别是淀粉含量要高，蛋白质含 量要适当，其组成应适合微生物的需要和吸收利用。 ②原料资源要丰富，容易收集。 ③原料含杂质要少，并在生产过程中不产生有害、有毒物质， 对产品影响不大。
④原料含水分要少（13%以下）。
⑤宜选用高质、高产、运输方便的原料。 ⑥尽量采用野生植物原料。
2.1.3 常用原料的基本特性
2.3 酒精生产用水
• 酒精企业用水可分为：锅炉用水（发电、供热）、
酿造用水（包括原料处理用水）、换热器用水、
洗罐用水等4类。
• 锅炉用水：软化水。
• 其他：去离子水。
1、软化水的概念和制备原理
（1）水的硬度
水中所含钙离子、镁离子和水中存在的碳酸根离子、
硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子所形成盐类的浓度称 为水的硬度。 水的硬度分为暂时硬度（也称为碳酸盐硬度，指水 中钙、镁的碳酸氢盐浓度）、永久硬度（也称为非碳酸 盐硬度，指水中钙、镁的硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐等浓 度）和负硬度（含钾、钠的碳酸氢盐浓度），也可以钙 硬和镁硬来分类。
• 主要用于调节各种培养液、糖化醪、发酵醪的pH 值，使pH值控制在酵母菌、曲霉菌生长、繁殖、 代谢所需的范围内，保持适宜的酸度，促使生产 用菌种的良好生长和发酵，抑制生产中有害微生 物--细菌的生长和繁殖。 • 一般情况下，硫酸的添加量大约为原料量的0.05 一0.3％。
2、磷酸
• 磷酸中的磷元素，是酵母菌、曲霉菌的菌体细 胞组成物之一，特别是对腺嘌呤核苷酸的组成， 在细胞中起着传递电子和能量的作用。
（2）软化水 利用钠型阳离子交换树脂除去Ca2+ 、Mg2+后的水称 为软化水。
2、去离子水的概念和制备
去离子水是指已除去悬浮物和胶体物质的水，用氢
型阳离子交换树脂和羟型（氢氧型）阴离子交换树脂的组 合除去水中绝大部分离子的水。
制备的基本原理：离子交换法是用一种离子交换剂和 水中溶解的某些阴、阳离子发生交换反应，借以除去水中 有害离子。在交换反应中，水中离子被离子交换剂吸附， 离子交换剂中的H+和OH-进入水中，从而除去水中存在的 阴、阳两类离子。吸附水中离子的离子交换剂，可通过 HCl、NaOH洗涤再生，反复使用。