工艺学(上)-绪论

1、生物工艺学生物工艺学 酒精与蒸馏酒工艺学 参考书目：参考书目：酒精与蒸馏酒工艺学玉米酒精生产新技术生料酿酒技术中国酒曲低度白酒生产技术酿酒活性干酵母的生产与应用技术配制酒生产问答现代食品发酵技术课程简介：上篇：酒精工艺学上篇：酒精工艺学下篇：蒸馏酒工艺学下篇：蒸馏酒工艺学绪绪 论论一、课程的目的与任务一、课程的目的与任务酒精与蒸馏酒工艺学是生物工程专业的主要课程之一。目的和任务目的和任务:是使学生在已学过的微生物学、生物化学、化工原理、发酵设备等基础理论的基础上，学习酒精发酵的机理，生产工艺的理论和各种生产工艺流程；明确工艺对设备结构的要求；了解我国酒精生产的实际情况和当前世界酒精工业发展的趋

2、势和研究动向。通过本课程的学习，学生应该能够根据原料的特点及工厂的实际情况，选择合理的工艺流程和工艺条件；能够发现和解决常规酒精生产中的技术问题，维持日常生产的正常运行；应初步具有开发新菌种、新工艺和新技术的科研能力及进行酒精工厂工艺设计的能力。二、课程的基本要求二、课程的基本要求.对酒精及其副产品在经济建设中的重要意义有较深的了解。.掌握酒精生产所需的基本理论、基本知识，培养学生对生产过程中的重要问题进行独立思考和钻研解决能力，以及对生产流程和工艺条件具有分析和选择的能力。.对生产原料的品种、性质和预处理方法有深刻了解，具有选择原料的基本知识。.熟悉生产中所用微生物和酶系的性质和作用，以及生

3、产过程主要物料中的物质变化。.了解酒精生产中的过程操作控制和分析检验方法。.了解副产品的综合利用，工业废水的净化。.对活性干酵母在酒精工业中的应用及发展情况作全面、系统地掌握。三、发展状况三、发展状况 3.1.酒精与蒸馏酒工艺学：酒精与蒸馏酒工艺学：概念：概念：研究利用微生物将不同原料加工成为酒精的过程和方法的科学叫“酒精工艺学酒精工艺学”。原料包括：原料包括： 薯类、谷类、糖蜜及纤维原料等。方法：方法：常规发酵、细菌发酵、固定化细胞生产等。3.2.酒精的用途及其性质酒精的用途及其性质3.2.1酒精广泛地应用于国民经济的许多部门：食品工业食品工业中：化工行业化工行业中：在医药工业和医疗事业医药

4、工业和医疗事业中：在农业生产农业生产中：酒精工业与农业也有十分密切的联系。酒精工业是唯一能利用腐败粮食原料，并将它转化成优质产品的工业部门。酒精生产是农业原料深度加工和综合利用的一条重要途径。染料生产国防工业等其他工业部门也需要大量的酒精。汽油醇作为一种替代燃料已经在推广使用。在汽油中加入5至20%无水酒精而配制的新型燃料叫做汽油醇。酒精还可以作为抗爆剂加到汽油中，以代替四乙基铅，以减轻汽油燃烧废气对空气的污染。3.2.2性质物理性质物理性质：无色透明、易挥发，和水以任意比互溶。爆炸极限3.8-16%。与水混合后体积下降：50ml水+50ml酒精=96.4ml化学性质化学性质：可以氧化得到醛、

5、酸、酯，熔点为-117。生化性质生化性质：具有凝固蛋白质的特性；神经刺激剂和抑制剂；燃料：1g酒精可产生7.1卡热量；3.3质量标准质量标准不管酒精生产所用的原料是什么，我国生产的酒精都要符合国家制定的相应的质量指标，也就是国标。1988年以前，我国使用GB394-81所规定的技术要求1988年原我国轻工业部又颁发了食用酒精国家标准(待定)UDG-GB-88，将食用酒精分为优级和普级。1993年，工业酒精国标GB394-93,将其分为优等品、一等品、合格品和粗酒精。现在使用的标准是食用酒精国家标准GB103432002和无水酒精国家标准GB678-1990.食用酒精国家标准GB10343200

6、2检测项目单位标准规定值特优优普通外观无色透明色度号10气味具有乙醇固有的香味,无异臭乙醇%(体积分数)9695.595硫酸试验号51060氧化试验min403020异丁醇异戊醇mg/L1230正丙醇mg/L235100醛(乙醛计)mg/L1330甲醇mg/L250150酸(乙酸计)mg/L71020不挥发物mg/L102025重金属(Pb计)mg/L13.4.酒精生产技术发展史酒精生产技术发展史历史上，关于蒸馏酒精的最早描述者是12世纪的MappaeClavicula，他在自己的记述中谈到了酒精可以用作燃料和溶剂的情况。18世纪末，世界上首次报道了无水酒精的生产方法。我国是世界上最早发明用曲

7、制酒的国家，应用蒸馏法制造中国白酒也有千余年的历史了。但是真正的工业化酒精生产是在19世纪末开始发展起来的。发酵酒精的生产是和石油工业具有紧密联系的，可以说，石油的价格在一定程度上决定了发酵酒精工业的发展前景。半个多世纪以来，发酵酒精产业经历了几番沉浮，正在向前发展。发酵酒精的发展历程0 0101020203030404050506060707080809090二战期间二战期间1973-1973-198819882003-至2003-至今今石化工业石化工业合成酒精合成酒精发酵酒精发酵酒精我国酒精工业的发展情况我国酒精工业的发展情况我国现代化酒精工业的历史不长，哈尔滨酒精厂是1906年俄国人投资

8、建成的。解放后，50年代初是恢复时期，产量逐步发展。50年代中开始进行技术革新，70年代，我国酒精工业开始采用液体曲，以后又有糖化酶、液化酶间世；80年代中，8085液化和其他低温蒸煮工艺开始在我国酒精工业中得到应用。90年代，耐高温-淀粉酶、高糖化力糖化酶、耐高温酵母、活性干酵母、差压蒸馏和各种酒糟处理新技术也开始应用，同时引进了国外一些酒精联产饲料的成套设备和技术，使我国的酒精生产水平上了一个新台阶。但同世界发展相适应，我国的酒精生产虽然在不断发展，由于原料价格不断上涨，酒精生产也几度陷入低谷，甚至无利润可赚的地步。对酒精工业发展的简单认识对酒精工业发展的简单认识从长远的观点来看发酵酒精生

9、产，应该说其前途是光明的，因为世界上的石油总有一天会枯竭，石油的价格不要太长时间就会回升；生物工艺的发展将使发酵酒精的原料受限制的问题从根本上得到解决，生产成本和能耗也会大幅度地降低，一旦发酵酒精的生产成本能与合成酒精，乃至与汽油相竞争之时，就是发酵酒精第三个大发展时期来到之时。目前，我国经济高速发展，能源情况十分严峻，为此，利用发酵酒精作为代用燃料，迟早会摆上议事日程。我们的任务就是要通过自己的工作来，加快这一时刻的到来。四、目前酒精生产存在的主要问题及对策四、目前酒精生产存在的主要问题及对策4.1问题问题当前的酒精生产普遍存在的问题有以下五方面：（1）发酵酒精的成本过高。（2）生产过程中能

10、耗过大，尤其是蒸煮和酒精回收过程中能耗特别高。（3）生产酒精的原料受到土地和水资源的限制。（4）酒糟处理问题是当前酒精生产面临的又一严重问题。（5）酒精发酵的强度问题。综上所述，当今我国酒精行业面临的最大课题是原料、成本和污染等三个问题。4.2对策对策粗略地可归纳如下：（1）解决发酵酒精原料的根本出路，在于利用纤维原料（包括纤维素和半纤维素）来代替粮食原料。将粮食原料酒精生产与酒糟处理结合起来，使得酒精生产与饲料生产相结合，实现饲料粮先酿酒精，酒糟作饲料的战略目标是部分解决酒精生产原料的有效途径。（2）在节能方面，主要的努力应放在无蒸煮工艺和酒精节能回收技术的研究上，将能量消耗降低50或更多是

11、完全可能的。另外，原料粉碎消耗电力也很大，如何降低粉碎电耗也是应引起重视的问题。（3）高发酵强度酒精发酵新工艺也将会有突破性的进展。4.2对策对策（4）在菌种选育方面，常规的诱变育种技术加上遗传工程技术，将有可能获得能直接发酵生淀粉、纤维素、半纤维素的菌株；纤维素酶高产菌株、耐高温酵母和其他优良的酒精发酵微生物。（5）酒糟处理的指导思想应该是将酒糟当作一个有用的原料来处理，要将生产SCP、燃料、饲料，肥料或其他生物制剂与酒糟的处理结合起来进行或在工艺中消除污染源，最终达到无污染排放。上述种种技术发展方向归结到一点，是使酒精生产能降低成本和加速发展，使它能成为有竞争能力的生物能源。五、酒精的生产

12、方法：五、酒精的生产方法：5.1合成法合成法：（乙烯水合法）间接水合法：方程式：CH2=CH2+H2SO4C2H5OSO3C2H5OH优点：方法简单、容易控制；缺点：腐蚀大，对人身有伤害。直接水合法：方程式：CH2=CH2+H2OC2H5OH优点：简单、腐蚀少、控制工艺简单；缺点：工艺条件要求严格，对原料纯度要求高。5.2发酵法发酵法：主要原料有两种：淀粉质和糖蜜。主要原料有两种：淀粉质和糖蜜。5.2.1淀粉质原料生产酒精大几个阶段：淀粉质原料生产酒精大几个阶段：a.米曲霉阶段（米曲霉阶段（1922-1952）b.黑曲霉阶段（黑曲霉阶段（1952-1965）c.液体曲阶段（液体曲阶段（1965以后）以后） 液体曲的简单表述是液体曲的简单表述是：液体培养基，通风培养曲霉菌，从而得到的含酶培养液。麸曲的缺点：麸曲的缺点：麸皮用量太大，成品与预料之比为7：2，如果大规模生产，麸皮的用量可想而知；劳动强度大，每吨酒精需2-3人从事麸曲操作；麸曲需要大量曲盘及大面