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酒精发酵工艺过程_图文

酒精发酵工艺过程_图文

课程设计产品实例介绍 淀粉原料酒精发酵 (Alcohol Fermentation) 1 酒精制造过程 原料(淀粉、纤维素) 酸解 水解 酶解 单糖 Yeast (Saccharomyces cerevisae) 发酵 发酵产物 蒸馏… 酒精 2 一、生化机制 C6H12O6 ? 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + H2O 3 4 有氧呼吸 指细胞彻底氧化分解有机物,产生CO2和 水、释放大量能量的过程。主要在线粒体内,需要 分子氧参加。 有氧呼吸公式: C6H12O6+6H2O+6O2+酶→6CO2+12H2O+38ATP 5 无氧呼吸 指细胞对有机物进行的不完全的氧化。产物 是酒精或乳酸。主要在线粒体内,不需要分子氧参与 。 无氧呼吸公式: 酒精发酵: C6H12O6 乳酸发酵: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量(少) 2C3H6O3+能量(少) 无氧呼吸最终使生物受到危害,原因是 不完全氧化产物的毒性 能量少 巴斯德效应 6 巴斯德效应(Pasteur effect) 巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现:厌氧条件下酵 母菌进行酒精发酵,葡萄糖的消耗速度很快;而在有 氧条件下,酵母菌进行呼吸作用,糖的消耗速度较低 ,酒精产量也降低。 呼吸抑制发酵作用的现象 巴斯德效应的本质是能荷调节 7 能荷(Energy charge)——细胞中的能量状态 系统中只有ATP时,EC值为1;只有AMP时,EC值等于0。 细胞通过改变三者的比例调节其代谢活动——能荷调节 8 二、酒精生产原料 1. 淀粉质原料 (1)薯类原料:甘薯、木薯和马铃薯等 (2)谷物原料:玉米、高梁、大米和小麦等 2.糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等 3.纤维质原料 农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃 圾 4.其他原料 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等 9 10 纤维素生产酒精工艺 11 12 三、酒精发酵微生物 1. 糖化菌(将淀粉、纤维素转化为糖) 曲霉(Aspergillus spp.) 根霉(Rhizopus spp.) 2. 酒母(将糖转化为乙醇) 啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae ) 及其变种 13 四、酒精发酵工艺 淀粉质原料酒精生产的特点 ? 以薯类和谷类等为原料 ? 原料需要蒸煮 ? 淀粉质原料需要进行糖化 14 淀粉质原料酒精生产工艺流程 ? 大米 曲霉菌 麸皮 淀粉质原料 ? ↓ ↓ 米曲霉→米曲 固体试管酵母 ? ↓ ↓ 米曲汁 ? 米曲汁→试管培养→三角瓶培养 粉碎 母 ? ↓ ↓ ↓ ? 卡式罐酒母 曲种 ? ↓ ↓ ↓ ? 化醪→小酒母 糖化曲液 ? ↓ ? 大酒母 ? 酵母 三角瓶液体酵 蒸煮 糖化→酒母糖 ↓ 发酵 15 ↓ 淀粉颗粒→淀粉分子→可发酵性糖→酒精→95%乙醇 (C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6→2nC2H6O+2nCO2+2nATP 主要步骤: 1. 原料粉碎 2. 蒸煮糊化 3. 曲霉糖化 4. 酵母发酵 5. 蒸馏提纯 16 1. 原料预处理 (1)除杂——筛选、风选、磁力除铁 (2)粉碎——干法、湿法 17 2. 蒸煮 作用: ?打破植物细胞壁的保护作用,使淀粉颗粒从细 胞中游离出来,并转化为溶解状态,便于糖化; ?对原料灭菌。 方法:连续蒸煮 18 水洗 粉尘 二次蒸汽 分离 器 拌料罐 蒸煮罐 蒸煮罐 2 蒸煮罐 3 汽液分 离器 1 原料 粉碎机 泵 糖 化 风机 蒸汽 3.糖化曲的制备 (1)菌种 木霉(Trichoderma spp.)、曲霉(Aspergillus spp.) 根霉(Rhizopus spp.)、芽孢杆菌(Bacillus spp. ) (2)方法 固体曲 液体曲 20 4.糖化 (1)纤维素的水解 (2)淀粉的水解 21 可编辑 ?-淀粉酶(液化型淀粉酶) 特点: ? 从淀粉分子内部作用?-1,4糖苷键 ? 不作用?-1,6糖苷键及其周围的?-1,4糖苷键 结果:产生麦芽糖、寡糖,使淀粉溶液的粘度 下降 23 ?-淀粉酶 特点: ? 从非还原性末端按双糖为单位作用于?-1,4糖苷键 ? 不能作用?-1,6糖苷键,遇则止 结果:产生麦芽糖与极限糊精 24 淀粉1,4葡萄糖苷酶(糖化酶) 特点: ? 从非还原性末端以葡萄糖为单位作用?-1,4糖苷 键 ? 能跃过?-1,6糖苷键继续作用?-1,4糖苷键 结果: 直链淀粉——葡萄糖 支链淀粉——葡萄糖、?-1,6糖苷键的寡糖 25 淀粉-1,6葡萄糖苷酶(异淀粉酶) 特点: ? 作用?-1,6糖苷键?葡萄糖 ? 能水解?-淀粉酶和?-淀粉酶作用后的产物 26 5.酒母制备 (1)实验室(营养和无菌要求较高) 原菌→斜面试管→液体试管→三角瓶培养→卡氏罐 (2)酒母车间 卡氏罐-→小酒母罐-→大酒母罐-→送发酵车间 27 菌种储存 接种 酵母菌分离 扩大培养 28 菌种培养 卡氏罐接种 29 6.发酵工艺 (1)方式:间歇式、半连续式、连续式。 (2)过程: 前发酵期——酒母迅速繁殖,10h 主发酵期——乙醇发酵,12h 后发酵期——发酵作用弱,40h 总时间:60~72h 30 发酵的生化过程 (1) 糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。 (2) 糖化作用在继续进行。 (3) 糖化醪中的蛋白质被蛋白酶进一步水解, 供酵母菌合成菌体细胞。 31 32 7. 蒸馏与精馏 (1)蒸馏塔(粗馏塔、醪塔)→粗酒精、酒糟 (2)精馏塔→成品酒精、杂醇油 头级杂质:乙醛、甲醇等(工业酒精) 中间级杂质:异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等 尾级杂质:杂醇油 33 34 固体发酵蒸馏器 液体发酵蒸馏器 乙醇精馏器 35 8. 综合利用 (1)酒糟——沼气发

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