酒精生产无蒸煮工艺.doc

酒精生产无蒸煮工艺摘要利用玉米粉为原料的小型酒精无蒸煮工艺技术，虽然我国早在20世纪80年代后期就进行过研究。但到90年代中期才得到广泛推广，由于它省去了传统酿酒的蒸煮，摊凉等工序，能降低能耗约30%，节约场地等设备，降低酿酒成本，且出酒率还能有所提高，特别是其副产物酒糟可作为优质的蛋白饲料，可以显著提高酿酒企业的综合效益，所以今年来这一技术在广大农村得到了较大的发展。介绍了小型作坊酒精生产的无蒸煮工艺原理，和操作方法，并通过正交试验的优化研究，找出影响出酒率的关键因素，试验结果表明：在发酵中使用糖化酶0.6+0.6g;蛋白酶0.1g,酶母1.2g,纤维素酶6g和酒精出率最高。关键字无蒸煮工艺，优化试验，酒精出率。主要程序一 小型酒精无蒸煮工艺的机理小型酒精无蒸煮工艺就是微生物直接利用生淀粉进行生长繁殖，代谢生产酒精的过程，这种无蒸煮原料酿酒技术和关键在于生淀粉的糖化，此糖化过程不仅要有高转化率的糖化酶，而且要有能直接利用生淀粉进行糖化的酶类。为了提高原料的利用率，糖化过程中可加入少量的纤维素酶分解纤维素，提高葡萄糖的生率。二 小型酒精无蒸煮工艺流程与操作方法（一）工艺流程原料玉米粉，调浆，糖化与发酵，蒸馏，基础酒。此工艺特别：操作方便，参数易于控制，适宜于作坊式工作。（二）操作方法1器具的清洗，发酵操作前后所用器具均应用自来水清洗干净，以减少细菌的污染。2.计量原料，称取200g无霉烂变质过40目筛的玉米为原料，玉米颗粒大，会延长发酵周期，辅料也计量加入。3.调浆：所用水应符合饮用水标准，加入少量按料水比为1:3确定。4糖化与发酵：温度控制在25摄氏度到30摄氏度，应做到前缓，中紧，后缓落。夏季加强痛风降温，冬季做好保温工作。5蒸馏;蒸馏在1000毫升蒸馏瓶中进行，装料系数小于70%，火势两头急，中间缓，即大火升温，缓火蒸酒大火追尾。蒸馏时控制冷凝水进水量，使流出酒温度在30%以下，先流出4-5毫升酒样为酒头，中镏酒的酒度控制在20摄氏度以上，20摄氏度以下的酒尾加入下一蒸馏瓶中再次蒸馏，蒸馏过程中药防止充瓶，暴沸，糊瓶等现象的发生。三 酒精配方的确定于实验结果酒曲的质量对原料利用率，出酒率及经济效率具有很大影响，对此我们在实验中，用正交实验对酒曲进行了优化设计。经过正交试验方案测定，对发酵成熟的醪液进行蒸馏。得出各因素对酒精生产率的影响。最佳理论配比为：A2,B2,C3,D2.四 发酵的目的要求淀粉质原料经过蒸煮，使淀粉呈溶解状态，又经过曲霉糖化酶的作用，部分生成可发酵性糖，这还不是酒精生产的终了，在糖化酶中接入酶目菌，在酶母的作用下，将糖分转变为酒精和二氧化碳，获得了酒精产品，这才使酒精发酵的目的。从表面上去观察酒精发酵，其过程十分简单，它只是将糖化醪打入发酵了。但是，在酒精发酵过程中却发生着复杂的生物和化学变化过程，在这里既有糖化醪中的淀粉和糊精继续被糖化酶水解，生成糖分的作用也还有蛋白质在曲霉蛋白酶进一步水解下生成低分子合氮化合物，如是是标，动胨，肽和氨基酸的作用。生成的这些物质，有的被酵母吸收利用，合成酵母菌体细胞，另一部分，则被发酵，生成酒精和二氧化碳及其它副产物。酒精生产要求用最少的原料来生产尽可能多的酒精产品，并应尽量减少发酵损失，为了达到这一目的，必须创造一些必要的条件。五 浓缩大豆蛋白质的前景展望无论是发达国家还是发展中国家，浓缩大豆蛋白的市场正在以15%的速度稳步增长，并且预计还将进一步加快增长。其中花式组织浓缩大豆蛋白质所占有的市场份额正在变得越来越大，导致对素蛋白，特别是浓缩大豆蛋白的需求量迅速增长的主要因素是政府政策和法规的变化，消费者趋向素食主义的潮流，公众对疯牛病的担忧，奶蛋白和其它蛋白价格的不断上涨等。10年以后，每年用各种用途的浓缩大豆蛋白消费量，预计将可能会迅速增长至100万吨。当然这种预测真正实现还取决于好几个因素，例如，生产资金的筹划，技术和知识的转让，食品加工业的发展速度，政府的金融政策，消费者对配制食品的接受程度，当地奶蛋白和其它性蛋白的供应情况等。在用含水酒精冲洗方法生产浓缩大豆蛋白的过程中（即大豆糖浆，大豆苷和共轭形状的染料木黄酮）以及其它大豆 植物，化学物质。大豆糖浆可能会成为浓缩大豆蛋白生产商的重要收入来源之一。目前，已经有些厂家开始利用大豆糖浆，主要用于生产异黄酮。大豆植物化学物质具有替代用于治疗多中疾病的常规药品的巨大市场潜力，其产量预计将会迅速增长。六 传统的发酵法生产酒精传统的发酵法生产酒精，是原料经过蒸煮糊化后，加淀粉酶，进行浓化，糖化，再用酶母转化为酒精。随着世界“能源危机”的加剧，利用生淀粉直接发酵 生产酒精，一成为国外节能研究中心的课题，因为蒸煮淀粉原料所耗用的能量约占酒精生产全部的能量的十倍。生料之所以比较难于直接糖化，一方面是生淀粉坚硬的细胞壁，细胞膜没有被破坏；另一方面是生淀粉分子非常规则的排列，形成了极高的结晶化，即我们常说的目一淀粉，而原料经过蒸煮，生产淀粉惊加热原侧有杀菌作用，为顺利的朴化发酵奠定了基础。由于箱物不同，其生淀粉构造也不同，因而对于酶的分解特随之不同。一般各类淀粉比块根的甘薯，马铃薯淀粉更易分解，国外关于生淀粉发酵的研究发现。无蒸煮技术生产酒精是近年来酒精生产的重大突破，已经引起整个酒精工业界的极大关注。这项技术的工业应用是对酒精的一次革命，是酒精工业发展史上的一个里程碑。所谓无蒸煮发酵工艺生产酒精，就是原料部经过加热蒸煮，也不需要先进液化，糖化，分解成单糖。而是将玉米等粉碎成所要求的粒度，直接加30摄氏度到2摄氏度的冰水罐，接入发酵剂进行发酵，发酵管和管道也不需要灭菌，操作工艺较传统发酵工艺简单。目前这项技术尚没有统一的叫法，有的叫做生料酿酒技术，也有的叫做生淀粉发酵酒精或谷物发酵酒精等。广义的无蒸煮工艺包括生淀粉发酵，低温蒸煮，膨化技术，中温蒸煮四大类。七 酒精生产无蒸煮工艺与节约能源传统的发酵法生产酒精，是原料经过蒸煮糊化后，加淀粉酶（曲子或酶制剂）进行液化，糖化，再用酶母转化为酒精。随着世界“能源危机”的加剧，利用生淀粉直接发酵生产酒精，已成为国外节能研究的中心课题，因为蒸煮淀粉原料所耗用的能量，约占酒精生产全部能量的1|3。前言：无蒸煮技术生产酒精是近年来酒精生产技术的重大突破，已经引起整个酒精工业界的极大关注。这项技术的工业应用是对酒精工业的一次革命，是酒精工业发展史上的一个里程碑。所谓无蒸煮发酵工艺生产酒精，就是原料不经过加热蒸煮，也不需要先进行液化、糖化、分解成单糖。而是将玉米等粉碎成所要求的粒度（或制成粉浆）直接加30-32的水入罐，接入发酵剂（曲种）进行发酵，发酵管和管道也不需要灭菌，操作工艺较传统发酵工艺简单。目前这项技术尚没有统一的叫法，有的叫做生料酿酒技术，也有的叫做生淀粉发酵酒精或生谷物发酵酒精等。广义的无蒸煮工艺包括生淀粉发酵、低温蒸煮、膨化技术、中温蒸煮四大类。生淀粉发酵是淀粉原料不经过热处理的酒精生产工艺；低温蒸煮工艺是蒸煮温度在100一下的蒸煮工艺，其中包括9095的糊化液化工艺和8085的糊化液化工艺；膨化技术分为气流膨化和挤压膨化两类，其主要原理是通过物理挤压和气流膨化代替传统的高温处理方法，是淀粉颗粒在高压作用下瞬间膨化，以促使植物细胞的破裂。中温蒸煮是介于高温和低温蒸煮之间的蒸煮新工艺，它借助耐高温的-淀粉酶的耐热性能，在100的条件下将原料中淀粉迅速液化和糊化，同时对原料也进行灭菌作用，从而达到蒸煮的目的百度资料我国传统的酿酒技术，历来是采用先将生原料蒸煮糊化，再进行糖化发酵的方法。其中蒸煮糊化阶段所耗去的人力、煤、电等费用，在整个酒成本中占的比例相当大，因此实现无蒸煮酿酒，便成为人们多少年来追求的目标，而实现这一目标的关键是生淀粉糖化发酵剂的研制。国外早在20世纪40年代就进行了研究，1981年日本以玉米为原料的无蒸煮发酵技术达到工业化水平。我国生料发酵研究起步较晚，但发展较快，目前已在无蒸煮酒精发酵工艺，以玉米、高粱、大米为原料生料发酵酿制白酒、黄酒等方面取得了可喜成果，并得以推广使用，经济效益显著。生淀粉糖化机理由于酵母不能直接利用淀粉发酵成酒，因此生料酿酒技术的核心是生淀粉颗粒的水解糖化。天然淀粉因具有微晶结构，对在冷水中的溶解、溶胀以及淀粉酶的作用具有抗性。蒸煮的目的就是在加热条件下，促使淀粉分子的螺旋型结构链拉长切断，破坏淀粉分子间的氢键，使淀粉容易接受酶的作用，从而水解淀粉。曾有报道，米曲霉的浸出液可使小麦、玉米的生淀粉转化为可发酵性糖，揭示了生淀粉酿酒的可能性。认为这类浸出液中的糖化酶有一定的生淀粉亲和力位置的存在，在淀粉本身具有的吸附力的双重作用下，将生淀粉水解成葡萄糖。进一步研究认为那些容易被生淀粉吸附的糖化酶，其水解生淀粉的能力就强，据此有人经过分离测定，指出只有含有葡萄糖淀粉酶GAI酶系才具有更强的生淀粉糖化能力。能够产生较强糖化生淀粉酶系的菌制有：黑曲霉、根霉、泡盛酒曲霉、机囊拟内孢霉、米曲霉、罗尔优格菌以及枯草杆菌、芽孢杆菌等。影响生淀粉糖化速率的因素原料：由于各原料中淀粉组成的成分不同，其生淀粉的糖化速率也是不同的，含直链淀粉较多的淀粉，水解较容易，根据测定，各种原料生淀粉被糖化的速度依次为：大米小麦玉米木薯甘薯马铃薯。即谷类生淀粉大于块茎类生淀粉。淀粉的吸附作用：酶对生淀粉的糖化作用，首先表现在酶被生淀粉所吸附，试验证明，同一种原料的淀粉，对不同来源的淀粉酶，其吸附率存在着较大的差别，吸附率愈高，其糖化生淀粉的能力就愈强，据此我们可以通过测定吸附率的大小来选育糖化生淀粉的菌种。葡萄糖淀粉酶系的组成：前已指出，不同来源的微生物所产葡萄糖淀粉酶系是不同的，含有较高GAI的淀粉酶系才具有较强的水解生淀粉的能力。黑曲霉属的淀粉酶水解生淀粉的能力比米曲霉的淀粉酶强；但如将这二种酶混合共同对生淀粉水解，则比任何单一酶都高，这一结果表明酶之间有相互促进作用。实际上由淀粉水解成葡萄糖，是一个复杂的有机催化过程，需要有多种酶系共同参与，协同作用完成；如糖化酶与液化酶混合作用时，其水解能力可以提高近3倍；又如极毛杆菌异淀粉酶对黑曲霉糖化淀粉酶的水解能力有促进作用。温度、pH值、醪液浓度：温度、pH值对淀粉酶的糖化水解能力有很大影响，一般糖化温度为2535，pH值3545；醪液的浓度与糖化酶对生淀粉的作用成反比，生产中淀粉浓度应控制在2025。生淀粉糖化发酵剂的研制研制生淀粉糖化发酵剂的组成，有以下几种形式：酶制剂与活性干酵母组成：酶制剂的作用主要是作为生料的糖化水解，如果酶制剂中只有一种糖化酶，那么这种生淀粉糖化发酵剂的组成就比较简便，这是一种最简单的形式，成本也较低，但由于缺乏其他糖化酶系的协同作用，其口感香气淡酒，酒体质量差，同时原料出酒率也较低。由于酿酒过程是一个由多种微生物酶系参与完成的复杂的有机生化过程，作为生淀粉的糖化剂应是一种具多功能的复合酶。这种复合酶的组成，除葡萄糖淀粉酶外，还有酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等，这些由多种酶成分组成的复合酶，可以起到协同促进作用。活性干酵母包括酒精酵母、生香酵母等，主要是起发酵作用，同时合成多种香味成分，提高成品酒的质量。由多菌种培养的活性菌种组成：这是综合利用多种微生物产生的多种酶的方法，将能产生多种复杂酶系的微生物，如黑曲霉、根霉、红曲霉、酒精酵母、生香酵母，应用纯培养技术，分别培养并制成活性干细胞或微生物粗酶制剂，然后再按一定比例混合配制成生料糖化发酵制剂。该方法技术要求较高，要分别培养多种微生物菌种，工艺过程繁复，但酿造的成品酒质量较好，如能达到一定的生产规模，则相对成本也较低。多酶系与多菌种组成：这是一种含有多种微生物多种复合酶组成的剂型。在多酶系中主要包括糖化酶、液化酶、酸性蛋白酶、纤维素酶等；多菌种中除酿酒酵母、生香酵母外，还添加根霉、红曲等，集多菌种和酶于一体。在组成比例上，葡萄糖淀粉酶占70，其他酶占10，活性干酵母占10，其他活性菌占10。这样可以保证足够的生淀粉糖化酶和酵母数，促进糖化发酵过程的进行，适应酿酒生产工艺的要求，是目前较为理想的一种生料糖化发酵剂。发展前景纵观我国酿酒生产的发展历史，都是以改进糖化发酵剂为动力的，从原始时代的谷物发芽、生霉的天然酒曲、演进到现在的纯培养人工制曲，每项技术改进都极大的提高了酿酒科技水平。现在依据酿酒微生物特点，发挥现代生物工程的技术优势，以简便实用高效为主要目的研制的生淀粉糖化发酵剂，对进一步推动酿酒业的发展，也产生了深远的影响。从目前推广应用情况看，我国已有多家从事生产生料酒曲的专业厂，生料酿酒的产量已有20多万吨。就发酵产率而言已超过了熟料，例如以大米为例，生料发酵原料出酒率（以50度白酒计）为8558，而熟料为8468；淀粉出酒率，生料为12088，熟料为11960。成品酒质量，结合各项增香调香措施，能达到国家规定的各项卫生、理化标准。在降低生产成本方面，生料酿酒省工省时、省煤省电，所取得的经济效益是不言而喻的。据某厂测算，生料酿制白酒，吨酒用煤降低50，吨酒用电降低20，劳动条件降低4050，综合成本降低1015。显然，生料酿酒作为一项新技术，还有某些不足之处，表现在生淀粉糖化酶、活性干酵母的用量大，成品酒的风格和口感与熟料酒相比有一定的差距，尚不能应用于品牌酒的酿造。今后应加强生料酒曲的多功能菌种和复合酶系的研究，选育出性能更好的能产生高活性生淀粉糖化酶的复合酶系，同时赋予酿物良好的香气，提高成品酒的品质实现无蒸煮酿酒的关键研制生淀粉糖化发酵剂我国传统的酿酒技术，历来是采用先将生原料蒸煮糊化，再进行糖化发酵的方法。其中蒸煮糊化阶段所耗去的人力、煤、电等费用，在整个酒成本中占的比例相当大，因此实现无蒸煮酿酒，便成为人们多少年来追求的目标，而实现这一目标的关键是生淀粉糖化发酵剂的研制。国外早在20世纪40年代就进行了研究，1981年日本以玉米为原料的无蒸煮发酵技术达到工业化水平。我国生料发酵研究起步较晚，但发展较快，目前已在无蒸煮酒精发酵工艺，以玉米、高粱、大米为原料生料发酵酿制白酒、黄酒等方面取得了可喜成果，并得以推广使用，经济效益显著。生淀粉糖化机理由于酵母不能直接利用淀粉发酵成酒，因此生料酿酒技术的核心是生淀粉颗粒的水解糖化。天然淀粉因具有微晶结构，对在冷水中的溶解、溶胀以及淀粉酶的作用具有抗性。蒸煮的目的就是在加热条件下，促使淀粉分子的螺旋型结构链拉长切断，破坏淀粉分子间的氢键，使淀粉容易接受酶的作用，从而水解淀粉。曾有报道，米曲霉的浸出液可使小麦、玉米的生淀粉转化为可发酵性糖，揭示了生淀粉酿酒的可能性。认为这类浸出液中的糖化酶有一定的生淀粉亲和力位置的存在，在淀粉本身具有的吸附力的双重作用下，将生淀粉水解成葡萄糖。进一步研究认为那些容易被生淀粉吸附的糖化酶，其水解生淀粉的能力就强，据此有人经过分离测定，指出只有含有葡萄糖淀粉酶GAI酶系才具有更强的生淀粉糖化能力。能够产生较强糖化生淀粉酶系的菌制有：黑曲霉、根霉、泡盛酒曲霉、机囊拟内孢霉、米曲霉、罗尔优格菌以及枯草杆菌、芽孢杆菌等。影响生淀粉糖化速率的因素原料：由于各原料中淀粉组成的成分不同，其生淀粉的糖化速率也是不同的，含直链淀粉较多的淀粉，水解较容易，根据测定，各种原料生淀粉被糖化的速度依次为：大米小麦玉米木薯甘薯马铃薯。即谷类生淀粉大于块茎类生淀粉。淀粉的吸附作用：酶对生淀粉的糖化作用，首先表现在酶被生淀粉所吸附，试验证明，同一种原料的淀粉，对不同来源的淀粉酶，其吸附率存在着较大的差别，吸附率愈高，其糖化生淀粉的能力就愈强，据此我们可以通过测定吸附率的大小来选育糖化生淀粉的菌种。葡萄糖淀粉酶系的组成：前已指出，不同来源的微生物所产葡萄糖淀粉酶系是不同的，含有较高GAI的淀粉酶系才具有较强的水解生淀粉的能力。黑曲霉属的淀粉酶水解生淀粉的能力比米曲霉的淀粉酶强；但如将这二种酶混合共同对生淀粉水解，则比任何单一酶都高，这一结果表明酶之间有相互促进作用。实际上由淀粉水解成葡萄糖，是一个复杂的有机催化过程，需要有多种酶系共同参与，协同作用完成；如糖化酶与液化酶混合作用时，其水解能力可以提高近3倍；又如极毛杆菌异淀粉酶对黑曲霉糖化淀粉酶的水解能力有促进作用。温度、pH值、醪液浓度：温度、pH值对淀粉酶的糖化水解能力有很大影响，一般糖化温度为2535，pH值3545；醪液的浓度与糖化酶对生淀粉的作用成反比，生产中淀粉浓度应控制在2025。生淀粉糖化发酵剂的研制研制生淀粉糖化发酵剂的组成，有以下几种形式：酶制剂与活性干酵母组成：酶制剂的作用主要是作为生料的糖化水解，如果酶制剂中只有一种糖化酶，那么这种生淀粉糖化发酵剂的组成就比较简便，这是一种最简单的形式，成本也较低，但由于缺乏其他糖化酶系的协同作用，其口感香气淡酒，酒体质量差，同时原料出酒率也较低。由于酿酒过程是一个由多种微生物酶系参与完成的复杂的有机生化过程，作为生淀粉的糖化剂应是一种具多功能的复合酶。这种复合酶的组成，除葡萄糖淀粉酶外，还有酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等，这些由多种酶成分组成的复合酶，可以起到协同促进作用。活性干酵母包括酒精酵母、生香酵母等，主要是起发酵作用，同时合成多种香味成分，提高成品酒的质量。由多菌种培养的活性菌种组成：这是综合利用多种微生物产生的多种酶的方法，将能产生多种复杂酶系的微生物，如黑曲霉、根霉、红曲霉、酒精酵母、生香酵母，应用纯培养技术，分别培养并制成活性干细胞或微生物粗酶制剂，然后再按一定比例混合配制成生料糖化发酵制剂。该方法技术要求较高，要分别培养多种微生物菌种