1、酒精生產工藝學1酒精生產原料 (1)薯類原料 甘薯、木薯和馬鈴薯等。 (2)谷物原料 玉米、高梁、大米和小麥等。 (3)糖類原料 廢糖蜜、甘蔗、甜菜等。 (4)野生植物原料 椽子仁、土茯苓、楝樹果等。 (5)纖維原料 森林工業和木材加工工業的下腳料、農作物秸稈、甘蔗渣、廢纖維垃圾和廢紙漿等。 (6)其他原料 亞硫酸紙漿廢液、淀粉渣等。 纖維素生產酒精工藝 2.淀粉質原料酒精生產的工藝流程淀粉質原料酒精生產的工藝流程 1.原料粉碎 2.蒸煮糊化 3.曲霉糖化 經蒸煮糊化后的醪液，通過曲霉菌的淀粉酶進行糖化作用生成可發酵性糖，供酵母菌利用。 曲霉菌是屬于好氣性的微生物，故在繁殖和生長過程中要給以充

2、分得空氣，同時，淀粉酶的形成也取決于所供給的空氣量。 4.酵母發酵 酒精發酵是屬于厭氣性發酵，在發酵過程中進行無氧呼吸，在此過程中，發生著復雜的生物化學變化，既有糖化醪中淀粉和糊精繼續被淀粉酶水解生成糖，也有蛋白質在曲霉蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。這些物質一部分被酵母吸收合成菌體細胞，另一部分則被發酵，生成酒精和co2。 5.蒸餾提純 經酵母菌把糖轉變成酒精后，在成熟發酵醪內，除含有酒精和大量水分外，還含有固形物和許多雜質。蒸餾是把發酵醪液中含有的酒精提純出來，通過粗餾和精餾，最后取得合乎規格的酒精，同時得到副產物雜醇油，還有大量的酒糟（也稱廢醪）排除。第二節 酒母的制備 一、酒精生產對酵母菌

3、的要求 二、酒精生產中常用酵母菌及其特性 三、酵母所需營養物質及其數量 四、酒母培養與擴大培養工藝 五、酒母培養設備結構的特點 六、影響酒母質量主要因素的討論 七、液體曲酒母的特點 八.酒母培養異常現象與防治措施一、酒精生產對酵母菌的要求一、酒精生產對酵母菌的要求 (1)含有較強的酒化酶，發酵能力強，而且迅速；(2)繁殖速度快，具有很強的增殖能力；(3)耐酒精能力強，能在較高濃度的酒精發酵醪中進行發酵；(4)耐溫性能好，能在較高溫度下進行繁殖和發酵；(5)抵抗雜菌能力強；(6)耐酸能力強；(7)生產性能穩定，變異性小；(8)發酵時產生泡沫少。 二、酒精生產中常用酵母菌及其特性二、酒精生產中常用

4、酵母菌及其特性 酵母菌是一類單細胞微生物，繁殖方式以出芽繁殖為主。細胞形態以圓形、卵圓形或橢圓形較多。 從分類系統來講，淀粉質原料酒精發酵常用的菌種為真酵母屬中的啤酒酵母啤酒酵母(sdcchcromyce scereuisiae)及其變種，如拉斯2號 (rasse )、拉斯12號(rasse )、k字、以及從我國酒精生產實踐中篩選的南陽五號(1300)、南陽混合(1308)等酵母菌株。 用于酒精發酵的細菌主要有：厭氧發酵單胞菌和棕擱發酵菌。對耐高溫的嗜熱細菌(40一50)和極端嗜熱菌（65）的篩選和應用也逐漸受到重視。 用于酒精發酵(纖維素原料)的霉菌有：粗糙脈孢霉、擬青霉、鏈孢霉等。假絲酵母

5、可直接發酵木糖為酒精。(二二)酒精酵母的特性酒精酵母的特性 1繁殖速度快 如在麥汁小滴培養24小時，一個拉斯12號酵母細胞，可以產生55個子細胞。2醪液濃度 一般酒精酵母在含5(容量)的酒精發酵醪中，其發酵能力就減弱，當醪液中酒精濃度含量達到12(容量)時，則停止發酵。所以生產中常將糖化醪濃度控制在1518bx之間，發酵成熟醪的酒精含量約為89(容量)。 3培養溫度 拉斯12號酵母繁殖適溫為3033，最低為5，最高為38。溫度適宜，酵母繁殖速度加快。溫度過高或過低，都影響酵母細胞的繁殖，甚至引起酵母的衰老或死亡。 4ph值 發酵醪的ph值與氧化還原電勢有關系，而氧化還原電勢又與酵母的呼吸有直接

6、關系。酒精酵母可在ph4.06.0環境中進行繁殖，如果醪液的ph值低于3，則酵母的活力大減。三、酵母所需營養物質及其數量三、酵母所需營養物質及其數量 1碳源碳源 酵母菌在繁殖過程中，吸收的糖分，一方面用于合成菌體蛋白中的碳架，另一部分轉變為酵母菌的貯藏物質，還釋出一定能量，以供合成菌體物質時的能量消耗。 2氮源氮源 酵母菌所需的含氮物質主要也是從淀粉質原料中獲得。但原料中含氮物質往往是大分子的蛋白質，因此也必須經過蒸煮和曲霉菌中的蛋白酶水解，生成小分子量的蛋白胨、眎或氨基酸后才能被酵母所向化。 如果原料中含氮量少時，也可補加無機氮，供給酵母生長。生產上多采用(nh4)2so4為補充氮源。 3無

7、機鹽無機鹽 酵母繁殖過程中需要的無機鹽可從原料中獲得，一般不需另加。 4維生素維生素 酵母在生長繁殖過程中所需的維生素主要由糖化醪中獲得。 維生素易被高溫所破壞，因此，在制備酒母糖化醪時，不宜采用高溫長時間的殺菌，以減少維生素的損失。 四、酒母培養與擴大培養工藝四、酒母培養與擴大培養工藝 (一)酒母培養基的制備 (二)酒母的擴大培養 (一一)酒母培養基的制備酒母培養基的制備 1試驗室階段培養基的制備 酵母菌在試驗室培養階段一般多采用米曲汁或麥芽汁來做培養基。2酒母糖化醪的制備 酒母擴大培養至卡氏罐和酒母罐后，采用淀粉質原料來制做酒母糖化醪。 由于酒母糖化醪主要用來繁殖酵母細胞，所以酒母醪中除含

8、有一定量的糖分外，還要求含有一定量的氮和無機鹽等其它營養物質，以供酵母菌合成菌體細胞的需要。 此外，為了確保酵母菌能夠順利的繁殖，還要調節酒母糖化醪的ph值，以抑制雜菌生長。(二二)酒母的擴大培養酒母的擴大培養 擴大流程： 原菌斜面試管液體試管三角瓶培養卡氏罐 這一階段的培養，是擴大酒母種子的開始。生產上希望在這一階段培養得到細胞健壯，沒有雜菌的種子酵母。因此，無菌條件要求較嚴，酵母培養基的營養成分要求也高。 (1)原菌 生產中使用的原始菌種應當是經過純種分離的優良菌種。保藏時間較長的原菌，在投產前，應接入新鮮斜面試管進行活化，以便使酵母菌處于旺盛的生活狀態。(2)斜面試管培養 將活化后的酵母

9、菌在無菌條件下接入新鮮斜面試管，于28-30保溫培養34天，待斜面上長出白色菌苔，即培養成熟。(3)液體試管培養 在無菌條件下，用接種針自斜面試管挑取一環酵母菌體，接入裝有10毫升米曲汁的液體試管，搖勻后，置2830保溫培養24小時左右，待液面冒出大量co2，即培養成熟。 (4)三角瓶培養：接種時，應先用酒精消毒瓶口，在無菌條件下，將液體試管全部接入小三角瓶，2830條件下保溫培養1520小時，待液面冒出大量co2泡沫，即培養成熟。 （5）卡氏罐培養 卡氏罐培養基可使用酒母糖化醪，以使酵母逐漸適應大生產培養條件。卡氏罐用的糖化醪應單獨殺菌后備用，如果工廠衛生管理條件較好，也可不殺菌。 2酒母罐

10、培養 從卡氏罐以后酒母擴大培養屬于酒母車間進行培養，其流程為： 卡氏罐-小酒母罐-大酒母罐-成熟酒母送發酵車間 (1)間歇培養法 此法是分小酒母罐與大酒母罐兩個階段進行培養。 接入已培養成熟的卡氏罐酒母。通無菌空氣或用機械攪拌。 控制醪溫在2830進行培養待醪液糖分降低4045%，其酒精分含量在34%(容量)左右，并且液面有大量co2冒出，即培養成熟。 將此培養成熟的小酒母再按入已裝好糖化醪的大酒母罐中，同法于2830繼續培養，待大酒母罐中糖分消耗4550%，液面冒出大量co2時，培養即成熟，即可送往發酵車間，做發酵接種用。(2)半連續培養法 半連續培養法也叫循環培養法。 將卡氏罐酒母接入小酒

11、母罐，培養成熟后，分割出三分之二接入大酒母罐進行培養，余下的三分之一再補加新鮮酒母糖化醪連續培養， 培養成熟后再分割，如此反復以上操作。 大酒母培養成熟則可全部送發酵車間做接種用。 目前多數酒精廠均采用半連續培養酒母的方法。 利用這種方法培養酒母，可以710天換一次新種，如果工廠衛生管理條件較好，可以12個月換一次新種，這樣不但省去了繁瑣的試驗室階段培養，而且也使酵母在生產條件下進行了馴養，有利于酵母菌的繁殖和發酵。 3成熟酒母質量指標 (1)酵母細胞數 酵母細胞數是觀察酵母繁殖能力的一項指標，也是反映酵母培養成熟的指標。成熟的酒母醪其酵母細胞數一般為l億毫升左右。(2)出芽率 酵母出芽率是衡

12、量繁殖旺盛與否的一項指標。出芽率高，說明酵母處于旺盛的生長期。反之，則說明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在1530%。 (3)酵母死亡率 用美藍對酵母細胞進行染色，如果酵母細胞被染成藍色，說明此細胞已死亡。正常培養的酒母不應有死亡現象，如果死亡率在1%以上，應及時查找原因采取措施進行挽救。(4)耗糖率 酵母的耗糖率也是觀察酒母成熟的指標之一。成熟的酒母，耗糖率-般要求控制在40一50。耗糖率太高，說明酵母培養已經過“老”，反之則“嫩”。 (5)酒精分 成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情況，也反映酵母成熟程度。如果酒母醪中酒精含量高，說明營養消耗大，酵母培養過于成熟。此時，應停止酒母培養，

13、否則會因營養缺乏或酒精含量高抑制酵母生長，造成酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股為34(容量)。 (6)酸度 測定酒母醪中的酸度是觀察酒母是否被細菌污染的一項指標。如果成熟酒母醪中酸度明顯增高，說明酒母被產酸細菌所污染。酸度增高太多，鏡檢時又發現有很多桿狀細菌，則不宜做種子用。 五、影響酒母質量主要因素五、影響酒母質量主要因素 1.接種量與成熟酒母細胞數的關系接種量與成熟酒母細胞數的關系 酵母接種量的大小與成熟酒母醪中新增殖酵母細胞數關系不大。 2接種量與培養時間的關系接種量與培養時間的關系 接種量大，則培養時間可以縮短，酒母成熟快 開始接種時，易導致醪液被雜菌污染。 但接種量太大，也會增加

14、擴大培養次數，增加設備投資。 在酒母培養中，酒母接種量多控制在1：5l0。接種后的醪液，經過l012小時培養成熟的酒母醪細胞數可達0.81.2億毫升以上，此時就可將成熟的酒母接到下一工序的醪中。3接種時間的掌握接種時間的掌握 從酵母茵繁殖規律曲線可以知道，酵母菌在增殖過程中可分為適應期(也稱遲緩期)、旺盛期、靜止期和衰退期四個階段。 當達到旺盛期時，酵母的增殖能力特別強，酵母生命活動處于旺盛階段，醪液中酵母活細胞數也迅速達最高峰。酒精生產中的酒母擴大培養接種就是控制在這個時期。 4酒母培養溫度的控制酒母培養溫度的控制 酵母菌在適宜生長溫度范圍內，高溫比低溫繁殖稍快。但高溫培養酵母易于衰老。酒精

15、生產中酒母培養溫度為2830。由于酵母菌在生長代謝過程中還要產生一定熱量，故應注意加強冷卻，以保證酵母菌健壯生長。5關于通風培養關于通風培養 酒母糖化醪中含有充足的氧時，酵母菌在吸收營養后，由于其酒化酶受抑制，主要進行菌體細胞合成，繁殖酵母細胞。酒母培養的目的是要獲得大量酵母細胞，所以在酒母培養過程中通入適量的無菌空氣，對酵母繁殖是有利的。 酵母菌在無氧條件下培養，主要進行發酵作用，可使糖分轉變為酒精和co2。酵母菌在有氧條件下進行酒精發酵時，由于進行了呼吸作用，酒精產量大大降低，糖的消耗速度在單位時間內也減慢。6.關于防止雜菌污染 酒精生產除了對原始菌種進行定期分離純化外，在培養過程中加強無

16、菌管理操作也是十分重要的。因為目前多數酒精廠酒母培養仍在敞口酒母罐中進行，因此對車間環境衛生要十分注意。另外，在使用前，對罐體、管道的殺菌也十分重要，尤其應當注意對某些管道死角加強殺菌操作。 第七節 酒精發酵工藝 一、糖化醪發酵的目的要求及設備結構特點二、酒精發酵機理三、酒精發酵工藝四、影響酒精發酵因素的討論五、酒精發酵醪成熟六、酒精生產異常發酵、雜菌污染及防治辦法七、從co2中回收酒精八、淀粉出酒率和淀粉利用率(一一)酒精發酵的基本理論酒精發酵的基本理論 酒精發酵作用，是酵母菌把可發酵性的糖，經過細胞內酒化酶的作用，生成了酒精與co2，然后通過細胞膜將這些產物排出體外 酒精是可以任何比例與水

17、混合的，所以由酵母體內排出的酒精便溶于周圍的醪液中。 （二）酒精發酵動態（二）酒精發酵動態 酒精發酵過程從外觀現象可以將其分為如下三個發酵不同階段： 1.前發酵期 2.主發酵期 3.后發酵期 1.前發酵期 在酒母與糖化醪加入發酵罐后，醪液中的酵母細胞數還不多，由于醪液中含有少量的溶解氧和充足的營養物質，所以酵母菌仍能迅速地進行繁殖，使發酵醪中酵母細胞繁殖到一定數量。 在這一時期，醪液中的糊精繼續被糖化酶作用，生成糖分，但由于溫度較低，故糖化作用較為緩慢。 從外觀看，由于醪液中酵母數不多，發酵作用不強，酒精分和co2產生得很少，所以發酵醪的表面顯得比較平靜，糖分消耗也比較饅。 前發酵階段時間的長

18、短，與酵母的接種量有關。如果接種量大，則前發酵期短，反之則長。前發酵延續時間一般為l0小時左右。 由于前發酵期間酵母數量不多，發酵作用不強，所以醪液溫度上升不快。醪液溫度控制，在接種時為2628，前發酵期溫度一般不超過30。如果溫度太高，會造成酵母早期衰老，如果溫度過低，又會使酵母生長緩慢。 前發酵期間應十分注意防止雜菌污染，因為此時期酵母數量少，易被雜菌抑制，故應加強衛生管理。 2主發酵期 酵母細胞已大量形成，醪液中酵母細胞數可達1億毫升以上。 由于發酵醪中的氧氣也已消耗完畢，酵母菌基本上停止繁殖而主要進行酒精發酵作用。 醪液中糖分迅速下降，酒精分逐漸增多。 因為發酵作用的增強，醪液中產生了

19、大量的co2。隨著co2的逸出，可以產生很強的co2泡沫響聲。 發酵醪的溫度此時上升也很快。生產上應加強這一階段的溫度控制。根據酵母菌的性能，主發酵溫度最好能控制在3034 主發酵時間長短，取決于醪液中營養狀況，如果發酵醪中糖分含量高，主發酵時間長，反之則短。主發酵時間一能為12小時左右。 3后發酵期 醪液中的糖分大部分已被酵母菌消耗掉，醪液中尚殘存部分糊精繼續被曲作用，生成葡萄糖。由于這一作用進行的極為緩饅，生成的糖分很少，所以發酵作用也十分緩慢。因此，這一階段發酵醪中酒精和co2產生得也少。 后發酵階段，因為發酵作用減弱，所以產生的熱量也減少，發酵醪的溫度逐漸下降。此時醪液溫度應控制在30

20、32左右。如果醪液溫度太低，糖化酶的作用就會減弱，糖化緩慢，發酵時間就會延長，這樣也會影響淀粉出酒率。 淀粉質原料生產酒精的后發酵階段一般約需40小時左右才能完成。 影響發酵時間的因素 整個發酵過程的時間長短，受糖化劑的種類、酵母菌的性能、酵母接種量等因素的影響， 與接種、發酵方式和發酵溫度的控制有關。一般講，接種和發酵溫度高，則發酵時間短，反之則長。 另外，由于連續發酵一開始即處于主發酵狀態，發酵時省去了前發酵期，所以一般較間歇發酵時間為短。發酵總時間一般多控制在6072小時左右。 (三三)酒精發酵工藝酒精發酵工藝 根據發酵醪注入發酵罐的方式不同，可以將酒精發酵的方式分為間歇式、半連續式和連

21、續式三種。 (一一)間歇式發酵法間歇式發酵法 (二二)半連續發酵法半連續發酵法 (三三)連續發酵連續發酵四、影響酒精發酵因素的討論四、影響酒精發酵因素的討論 1稀釋速度 在間歇發酵中，糖化醪要求自接種后8-10小時內加完，這樣可以有較長的后發酵時間，將糊精徹底水解發酵。 酵母的繁殖速度取決于發酵醪營養物質濃度，而營養物質的含量又取決于進料和出料速度。所以，控制進料速度，就可以控制酵母細胞數和營養成分。 2發酵醪ph值的控制。降低發酵醪中的ph值，是防止雜菌污染的有效措施之一。由于連續發酵無菌條件要求較嚴，其ph控制在4.0一4.5為宜。間歇發酵ph值可控制在4.7-5.0。在上述ph值范圍內，