淀粉质原料酒精生产技术.doc

淀粉质原料酒精生产技术摘要：酒精工业在国民经济中起着重要作用，各种类型的酒精以及酒精发酵生产的副产物都和人们的生活有着密切关系。而淀粉质原料生产酒精，有着原料种类多、分布广、资源丰富，并且设备工艺流程成熟化等特点，是酒精工业中很重要的一项生产技术，有着不可替代的地位。为了统一全国酒精考核标准，在1973年全国酒精会议上确定了两个出酒率，分别是淀粉出酒率和原料出酒率，这对衡量我国酒精的产量起到了规范作用。关键词: 淀粉质原料酒精；工艺流程；原料种类；化学成分；理论计算一、酒精工业在国民经济中的意义酒精与白酒工业和其他轻工业一样，具有投资小、回收期短、资金周转快的特点，在国民经济中起着重要的作用，与人们生活有着密切的关系。酒精发酵生产的副产物杂醇油，主要含有高级醇和脂类，可用来制造香料、油漆及增塑剂，也可用作有机溶剂。二氧化碳可制成液体二氧化碳与干冰，液体二氧化碳可用于清凉饮料的制造和消防事业及焊接工业等，固体二氧化碳可作冷冻剂及人工降雨需用的材料。 蒸馏酒是一种含有较高酒精浓度的无色透明的饮料酒，使用淀粉质原料或糖质原料经过发酵，蒸馏而制成，根据原料及工艺的不同，具有各自独特的风味。是我国传统的蒸馏酒，历史悠久，工艺独特，品种繁多。尤其是兑制酒盛行各国，成为酒类行业的新趋势。新产品的层出不穷，在开辟新原料、代用原料，试制新产品，选育优良菌种，推广新工艺、新设备，实现机械化、连续化、自动化生产和大搞综合利用、环境保护等方面均取得显著的成绩。二、 酒精的种类和工业生产方法（一）酒精的种类我国工业生产的酒精按国家规定分为高纯度酒精、食用酒精和工业酒精等，并由轻工业部和卫生部颁布标准。1.高纯度酒精（GB68778 无水酒精）：酒精浓度不得低于99.5%（容量），是一种严格中性没有杂味的酒精，专供国防工业、电子工业与化学试剂用。2.食用酒精（GB1034389 食用酒精）：酒精浓度不得低于95.0%（容量），杂质含量较少，主要用于食品行业配制饮料酒、医药行业和精细化工行业。3.工业酒精：只要求酒精浓度达到95.0%（容量），无其它要求，主要用于油漆稀释，合成橡胶等工业生产，或作燃料使用。（二）酒精工业的生产方法 酒精工业生产方法分为发酵合成法生产酒精和化学合成法生产酒精两大类。1.发酵法合成法生产酒精：根据原料的不同，又可分为淀粉质原料发酵生产酒精、糖蜜原料发酵生产酒精、亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精。2.化学合成法生产酒精：生产方法又可分为间接水合法和直接水合法两种，目前工业上普遍采用后者。三、淀粉质原料酒精生产技术（一）原辅料的种类和化学组成1.淀粉原料种类（1）薯类：甘薯(又名红薯、地瓜、番薯)、马铃薯(又名土豆、洋芋)、木薯、山药等。（2）粮谷类：高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦等。（3）野生植物：橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子、芭蕉芋等。（4）农产品加工副产物：米糠、米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣、豆饼、酒糟等。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。（1）麸皮是面粉生产过程中的一种副产品。它的淀粉含量少，不能作为制造酒精的主要原料，但是它具有培养霉菌的良好性能，因此，可以作为酒精生产中制造麸曲的主要原料。其用量约为酒精主要原料的6-10%。（2）米糠是淀粉工厂和谷物加工厂的副产物或下脚料，仍含有一定量的淀粉和氮源，可作为制造酒精的辅助原料。米糠是碾米过程中所得到的细糠，其中含有大部分的胚芽，因此含油量较多，根据某厂的综合分析：含油17-20%，水分10.5-13%，粗蛋白15-17%，粗纤维6-8%，无氮抽出物38%，灰分2-9%。酒精生产中采用的是榨过油的米糠饼.除上述麸皮和米糠外，还有一些农产品加工的副产物，含有淀粉和氮源，可作为酒精生产的辅助原料。3.常用原料的化学组成原料所含的化学成分，不仅关系着酒精生产率的高低，同时也影响酒精生产的工艺过程。淀粉质原料化学组成有：碳水化学物、蛋白质、脂肪、果胶、单宁、灰分。部分原料中还含有一些有碍发酵作用的成分，如木薯中的氰酸，发芽马铃薯中的紫色龙葵素，野生植物中的各种生物碱等。由于这些妨碍发酵物质的存在，会影响原料的出酒率，但是绝大多数的有害物质，经蒸煮和发酵作用，可被分解或被坏，也就失掉了它的危害性。表1 常用淀粉质原料化学组成参考表（%含量）原料名称水分粗蛋白粗脂肪粗淀粉灰分大 米 1112780.30.575800.10.5玉 米1213893.54636511.5鲜 木 薯657311.20.40.527300.50.6高 粱1314.5782.32.563640.50.9木 薯 粉1213.522.50.50.670731.51.7小 麦 粉12138111.51.860621.11.5马铃薯70751.11.80.91122511.2石 蒜 头131455.52.72.3505189米 糠 饼13178105625301011橡 子 仁712470.70.950601.33金 刚 头1014340.71.1253023酒 糟3090215110210210麸 皮1314131644.5203056米 糠91371015163540915豆 饼121430356.97303567（二）生产工艺流程水 蒸汽 糖化剂 酒母 成品酒精原料预处理蒸煮糖化发酵蒸馏杂醇油 醛酯馏分 酒糟图1淀粉质原料酒精生产的工艺流程此流程主要是说明用淀粉质原料生产酒精时，投产前必须先把快状或粒状的原料，磨碎成粉末状态后，经过高压蒸煮和糖化作用，然后在进行发酵，最后经蒸馏得到成品酒精，现简要叙述如下：1.原料粉碎连续蒸煮的酒精工厂，原料出库后，先经过粉碎，然后在投入生产。几乎大多数工厂都采用了锤式粉碎机，把原料磨成粉。很多工厂都采用二次粉碎法，在进入锤碎机前先经过粗碎，把大快原料初步打碎成小快原料，再经过锤碎机，将小快原料打碎成较细的粉末原料，这样便于连续蒸煮。原料粉碎的方法可分为干粉碎和湿粉碎两种。当采用湿粉碎时，将蒸煮所需的全部水量，和原料一起加入粉碎机中，这种方法可以加工水分较多的原料，原料粉末不会飞扬，减少原料的损失，省去处尘通风设备，但是湿粉碎所得到的粉碎原料，之能立即及时直接用于生产，不易干贮藏，且耗电量较干粉碎多8-10%，同时锤式粉碎机容易产生堵塞现象。2.蒸煮糊化把磨碎后的粉末原料，先行拌水预热，使原料升温，为连续蒸煮作好预煮准备。原料内的淀粉颗粒，在高温高压蒸煮过程中引起细胞的组织破裂，趋与溶解状态，便于存在于细胞中的淀粉转化为可发酵性糖，蒸煮醪液呈糊状。蒸煮温度由于原料的品种与规格不同而有差异，通常为130150度，但经过粉碎的原料，其蒸煮所须的温度较低，大约120130度。高温处理除了使淀粉糊化，除了便于淀粉酶起糖化作用外，还可把附着的有害杂菌杀死。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。曲霉菌生成的淀粉酶，能把原料内含有的淀粉转变为可发酵性糖，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。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，生成酒精和CO2。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。有的工厂把酒糟内的余热，设法取出，充分利用。四、纯淀粉生产酒精理论计算（一）淀粉水解发酵生成酒精的化学反应方程： (C6H10O5) n十nH2OnC6H22O6n2C2H5OH十n2CO2淀 粉 葡萄糖 酒 精分子量：162.14 180.16 92.141.设100的淀粉100kg，理论上产100的酒精为：xkg则有 x92.14100162.1456.82kg即是100kgl00的淀粉理论上产100酒精约56.82kg。2.100kg100的淀粉理论上产96(容量)的酒精为：56.820.938560.54kg3.100kg100的淀粉理论上产95(容量)的酒精为：56.820.924161.49kg其中0.9241也是95(容量)的酒精折算系数，原理与上相同。（二）淀粉出酒率和淀粉利用率1.理论出酒率淀粉质原料制造酒精是在微生物作用下生成的，其化学反应可用下式表示：162(246)100X根报据上述反应式，可以算出100kg淀粉理论上可产无水酒精的数量为：X56.79（kg）因为各酒精厂平日不生产无水酒精，为了便于比较，往往将其换算为96%(容量)酒精，这样，100kg淀粉理论上可产96%(容量)的酒精量为：56.79/0.938560.51(kg)60.51kg96%(容量)出酒率是表示把所有的糖分都变成了酒精。实际上，由于生产中各种损失，是不能达到这个出酒率的。生产上希望尽可能多的糖分都转变为酒精，尽量减少糖分损失，以提高出酒率。为了解决这个问题，必须了解造成糖分损失的原因，从而加强控制，避免不必要的损失。2.糖分损失的因素造成糖分损失的因素大体上有如下几个方面：（1）原料在粉碎、蒸煮过程中糖分损失约为11.5%。（2）酵母菌繁殖与维持生命活动消耗糖分约1.62。（3）发酵过程中产生了甘油，消耗掉一部分糖分。（4）由于细菌污染，产生乳酸、醋酸等物质消耗糖。（5）酒精挥发损失。（6）由于蒸煮、糖化不彻底，残糖未被发酵造成损失。（7）蒸馏控制不好，从塔顶、塔底跑酒。（8）其它因素如管道、罐体清洗，原料保管运输造成的损失。3. 淀粉利用率为了衡量生产成绩的好坏，用实际出酒率与理论出酒率进行比较，提出了淀粉利用率：淀粉利用率%=实际出酒率100%/理论出酒率淀粉利用率的高低，是考核一个酒精工厂生产和技术管理水平的重要指标，它要求一个企业的生产要把消耗降低到最低水平