1、以木薯為原料的酒精釀造工藝木薯具有良好的加工性能，也不與糧食作物爭地，是一種有很大開展?jié)摿Φ木凭a(chǎn)再 生資源，將其應用到發(fā)酵工業(yè)，具有廣闊的開展前景。據(jù)相關資料顯示廣西的木薯產(chǎn)量較 大，全國 60%的木薯淀粉是由廣西生產(chǎn)，廣西對于生產(chǎn)木薯酒精具有獨特的優(yōu)勢。以木薯 為原料進行酒精發(fā)酵的工藝較成熟。本文簡述了木薯原料預處理、液化、酶糖化、發(fā)酵酒 精生產(chǎn)工藝。 木薯是熱帶和亞熱帶廣泛種植的糧食和經(jīng)濟作物，適應性很強，耐旱、耐 瘠、耐水，對土地的質(zhì)量要求不高，是可在任何土質(zhì)中生長的作物。我國南方盛產(chǎn)木薯， 產(chǎn)量高，淀粉含量高。木薯的塊根淀粉含量達 25%-30%左右，木薯干淀粉含量達 70%左右，

2、 是被譽為“淀粉之王。木薯已被世界公認是具有很大開展?jié)摿Α⒑苡星巴镜木凭a(chǎn)的可 再生資源。近年來，隨著木薯原料用于生產(chǎn)酒精漸漸收到人民的重視，國內(nèi)外學者都致力 于木薯生產(chǎn)酒精工藝的研究。下面就木薯原料預處理、液化、酶糖化、發(fā)酵酒精生產(chǎn)工藝 這四個方面進行簡單的介紹。一、原料的預處理原料在進行正式生產(chǎn)之前，必須預處理，以保證生產(chǎn)的正常進行和提高生產(chǎn)的效益，預處 理包括除雜和粉碎兩個工序。 木薯在收獲和枯燥過程中，經(jīng)常會慘夾進泥土、沙石、粗 纖維，金屬雜質(zhì)等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)如果沒有在正式投入生產(chǎn)之前去除，將嚴重影響生產(chǎn)的 正常進行。石塊和金屬雜質(zhì)會使粉碎機的篩板磨損或損壞，造成生產(chǎn)的中斷；機械設備

3、運 轉(zhuǎn)部位，會因泥沙的存在而加速磨損，泥沙等雜質(zhì)也會影響正常的發(fā)酵過程。所以用木薯 原料生產(chǎn)酒精前，必須進行除雜，以保證生產(chǎn)的正常進行和提高生產(chǎn)的效益。2 、原料的粉碎 木薯原料粉碎可以使原料的顆粒變小，原料的細胞組織局部破壞，淀粉 顆粒局部外泄，增加原理的外表積，在進行水熱處理時，加快原料的吸水速度，降低水熱 處理的溫度，節(jié)約水熱處理蒸汽；有利于a -淀粉酶與原料中淀粉分子的充分接觸，促使其 水解徹底，速度加快，提高淀粉的轉(zhuǎn)化率；有利于物料在生產(chǎn)過程中的輸送。酒精生產(chǎn)原 料的粉碎按帶水與否分為：干式粉碎和濕式粉碎，實際生產(chǎn)中多采用干式粉碎。國內(nèi)酒精 生產(chǎn)原料粉碎設備主要是錘片式粉碎機，合理的

4、干式粉碎應采用粗碎和細碎兩級工藝，在 進入錘碎機前先經(jīng)過粗碎，把大塊原理啊初步打碎成小塊原料，在經(jīng)過錘碎機，將小塊原 料打碎成較細的粉末原料。濕式粉碎是指粉碎時將攪拌用水和原料一起加到粉碎機中去進 行粉碎。二、液化木薯淀粉中含直鏈淀粉 17%，支鏈淀粉 83%，淀粉漿的液化是將淀粉鏈打斷，淀粉的網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)被破壞，從而使淀粉漿的粘度降低，使淀粉水解為糖和糊精。傳統(tǒng)的液化工藝采用高溫 高壓蒸煮法。原料和水混勻后，于130C下進行高溫高壓處理。隨著酶工程的開展，傳統(tǒng)的高溫高壓蒸煮逐漸被取代，液化可分為有蒸煮方式和無蒸煮方式，現(xiàn)在的有蒸煮液化方 式與傳統(tǒng)的高溫高壓蒸煮液化方式有著本質(zhì)的區(qū)別，它是建立在

5、酶制劑技術(shù)上的一種液化 方式。液化過程中廣泛使用液化酶a -淀粉酶對原料進行液化處理。根據(jù)蒸煮溫度和加 酶品種的不同，目前的有蒸煮液化處理方式分為三種，高溫蒸煮、中溫蒸煮和低溫蒸煮， 高溫蒸煮會造成原料中可發(fā)酵性物質(zhì)損失，且平安性差：中溫蒸煮不易染菌，但冷卻設備 投資大，耐高溫酶價格高，酒精本錢高：低溫蒸煮節(jié)約蒸汽和冷卻水效果顯著，可發(fā)酵性 物質(zhì)損失少，但糊化、糖化不徹底，易染菌，發(fā)酵升酸高。無蒸煮方式又稱為生料發(fā)酵工 工藝，但凡完全排除對淀粉質(zhì)原理啊進行預處理的酒精生產(chǎn)工藝屬于無蒸煮方式。但是， 目前生料發(fā)酵中液化，糖化效果你有蒸煮方式要低。三、糖化糖化是將短的淀粉鏈即糊精轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，

6、 糖化分前糖化階段和后糖化階段， 因為糖 化過程的時間限制，不可能將全部的淀粉轉(zhuǎn)化為糖，所以在發(fā)酵過程中還存在糖化過程， 稱后糖化。糖化是一個復雜的生物化學過程，受糖化酶添加量、時間、溫度等多種因素的 影響。糖化酶在木薯酒精發(fā)酵中有很大作用，它將木薯中的淀粉分解成可發(fā)酵性糖，以利 于酵母酒精的發(fā)酵。糖化酶的用量對酒精發(fā)酵有很大的影響，糖化酶的用量過少，會造成 發(fā)酵不徹底；糖化酶太多，那么增加了生產(chǎn)的本錢。糖化的效果不僅取決于糖化酶的添加量， 而且與糖化時間有很大的關系，糖化時間缺乏，造成糖化不完全，不利于提高原料的出酒 率；糖化時間過長，會延長生長周期，降低設備使用率。糖化的溫度上下對糖化也有

7、一定 的影響。酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，反響溫度高于適宜溫度時，酶蛋白會逐漸產(chǎn)生變性而作 用減弱，甚至喪失其催化活性，溫度低于適宜溫度容易染菌，所以糖化的溫度的控制是非 常重要的。 從歷年來，木薯酒精發(fā)酵的研究資料來看， 糖化酶的添加量一般控制在 100-200 卩/g原料，糖化階段的溫度在58-62 C,糖化時間控制在30-60min。四、木薯原料發(fā)酵生成乙醇目前木薯酒精發(fā)酵工藝主要有分別水解發(fā)酵工藝， 同步水解發(fā)酵工藝， 固定化細胞發(fā)酵工 藝，生淀粉發(fā)酵工藝等。 1 、分別水解發(fā)酵工藝 (SHF) SHF 法的工藝特點是糖化和發(fā)酵 分別在不同的反響器中進行。當前，木薯原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精普遍采用的

8、是SHF模式，SHF模式發(fā)酵速度較慢，一方面是由于發(fā)酵初期高的葡萄糖濃度對酵母發(fā)酵產(chǎn)生抑制，另一方 面即使SHF模式中也存在后糖化過程，酵母自身不能利用淀粉，發(fā)酵結(jié)束除了取決于酵母 利用葡萄糖的速度，還取決于發(fā)酵后期糖化酶的后糖化速度。SHF模式中，糖化后高的葡萄糖對糖化酶的抑制使其活性下降較快，造成后糖化作用弱，發(fā)酵時間延長。 2 、同步水 解發(fā)酵工藝 同步水解發(fā)酵工藝即同步糖化發(fā)酵法。 20 世紀 70 年代，一些學者子研究纖 維素發(fā)酵轉(zhuǎn)化乙醇的過程中，為了防止糖積累和最終產(chǎn)物抑制，從而提高纖維素酶的催化 水解效率，提出了同步糖化發(fā)酵(SSF)模式，受到了廣泛的重視，各國學者進行了大量研

9、究。采用SSF模式發(fā)酵淀粉原料生產(chǎn)酒精，省略了糖化工段，能耗降低；糖化和發(fā)酵在同 一個反響器中進行，省了局部設備投資；另外糖化和發(fā)酵同時進行，糖化生產(chǎn)的葡萄糖已 經(jīng)生產(chǎn)就被酵母利用，解除了產(chǎn)物抑制，保持了糖化酶的活性，有利于防止染菌。劉振等 對木薯干原料同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的個影響條件進行研究，得出最優(yōu)的工藝條件：原料 粉碎粒度0.45mm加水比2.8,100 C下蒸煮300min,a -淀粉酶、糖化酶的添加量分別為10、180u/g, 30E x下發(fā)酵48h。并與普通的先糖化后發(fā)酵生產(chǎn)模式進行比照，認為 SSF具 有工藝簡單、能耗低、發(fā)酵迅速、醪液酒精度高等眾多優(yōu)點,但同時糖化發(fā)酵法存在糖化

10、 和發(fā)酵溫度不協(xié)調(diào)等缺點。 3 、固定化細胞發(fā)酵工藝 固定化細胞發(fā)酵具有能使發(fā)酵罐內(nèi) 細胞濃度提高，細胞可連續(xù)使用，使最終發(fā)酵液酒精濃度得以提高。在游離發(fā)酵過程中， 酵母隨著醪液流出，造成酵母細胞迅速降低，發(fā)髻哦啊速度變慢。人們從固定化酶技術(shù)得 到啟發(fā)，使酵母一直停留在發(fā)酵罐中，保持高的反響速度。常用的方法有吸附、包埋、交 聯(lián)等，可用的固定載體多種多樣，常用的載體有海藻酸鈉、卡拉膠、多孔玻璃等。4 、生淀粉發(fā)酵工藝 生料釀酒就是指釀酒原料不用蒸煮， 糊化直接將生料淀粉進行糖化和發(fā)酵， 生料發(fā)酵在釀酒上已得到廣泛應用，生產(chǎn)實踐說明，與傳統(tǒng)的釀酒方法相比：能耗低，生 料釀酒可節(jié)約 50%;本錢低，降低本錢 37%;改善勞動條件，降低勞動強度 30%左右：出酒率 高，能提高出酒率 20%-30%，酒質(zhì)好等優(yōu)點，但以生料發(fā)酵在木薯酒精生產(chǎn)中的研究比擬 少見。 隨著地球上的化石能源儲量的不斷減少，能源緊缺問題日趨嚴重。為了人類的健 康和可持續(xù)開展，很