酒精发酵工艺过程-.ppt

淀粉原料酒精淀粉原料酒精发酵酵（Alcohol Fermentation）课程设计产品实例介绍1酒精制造过程原料(淀粉、纤维素)单糖发酵产物酒精水解发酵蒸馏Yeast(Saccharomyces cerevisae)酸解酶解2一、生化机制C6H12O6 2 CH3CH2OH+2 CO2+H2O34有氧呼吸有氧呼吸 指指细胞胞彻底氧化分解有机物，底氧化分解有机物，产生生CO2和水、和水、释放大量能量的放大量能量的过程。主要在程。主要在线粒体内，需要分子粒体内，需要分子氧参加。氧参加。有氧呼吸公式有氧呼吸公式:C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+38ATP 5无氧呼吸无氧呼吸 指指细胞胞对有机物有机物进行的不完全的氧化。行的不完全的氧化。产物是酒物是酒精或乳酸。主要在精或乳酸。主要在线粒体内，不需要分子氧参与。粒体内，不需要分子氧参与。无氧呼吸公式无氧呼吸公式:酒精酒精发酵酵:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量（少）能量（少）乳酸乳酸发酵酵:C6H12O6 2C3H6O3+能量（少）能量（少）无氧呼吸最无氧呼吸最终使生物受到危害，原因是使生物受到危害，原因是 不完全氧化不完全氧化产物的毒性物的毒性能量少能量少 巴斯德效巴斯德效应 加速了加速了对糖的消耗糖的消耗6巴斯德效巴斯德效应（Pasteur effectPasteur effect）巴斯德在研究酵母的酒精巴斯德在研究酵母的酒精发酵酵时发现：厌氧条件下酵氧条件下酵母菌母菌进行酒精行酒精发酵，葡萄糖的消耗速度很快；而在有酵，葡萄糖的消耗速度很快；而在有氧条件下，酵母菌氧条件下，酵母菌进行呼吸作用，糖的消耗速度行呼吸作用，糖的消耗速度较低，低，酒精酒精产量也降低。量也降低。呼吸抑制呼吸抑制发酵作用的酵作用的现象象 巴斯德效巴斯德效应的本的本质是能荷是能荷调节 7能荷（能荷（Energy chargeEnergy charge）细胞中的能量状胞中的能量状态 系系统中只有中只有ATPATP时，ECEC值为1 1；只有；只有AMPAMP时，ECEC值等于等于0 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、酒精生二、酒精生产原料原料 1.淀粉淀粉质原料原料 (1)薯薯类原料：甘薯、木薯和原料：甘薯、木薯和马铃薯等薯等 (2)谷物原料：玉米、高梁、大米和小麦等谷物原料：玉米、高梁、大米和小麦等 2.糖糖类原料原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等糖蜜、甘蔗、甜菜等 3.纤维质原料原料 农作物秸作物秸秆、甘蔗渣、甘蔗渣、废纤维垃圾垃圾 4.其他原料其他原料 亚硫酸硫酸纸浆废液、淀粉渣等液、淀粉渣等 910纤维素生素生产酒精工酒精工艺1112三、酒精三、酒精发酵微生物酵微生物 1.糖化菌糖化菌（将淀粉、将淀粉、纤维素素转化化为糖）糖）曲霉（曲霉（Aspergillus spp.）根霉（根霉（RhizopusRhizopus spp.spp.）2.酒母酒母（将糖将糖转化化为乙醇乙醇）啤酒酵母（啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae）及其及其变种种13四、酒精四、酒精发酵工酵工艺 淀粉淀粉质原料酒精生原料酒精生产的特点的特点 以薯以薯类和谷和谷类等等为原料原料 原料需要蒸煮原料需要蒸煮 淀粉淀粉质原料需要原料需要进行糖化行糖化 14 淀粉淀粉质原料酒精生原料酒精生产工工艺流程流程 大米大米 曲霉菌曲霉菌 麸皮麸皮 淀粉淀粉质原料原料 酵母酵母 米曲霉米曲霉米曲米曲 固体固体试管酵母管酵母 米曲汁米曲汁 米曲汁米曲汁试管培养管培养三角瓶培养三角瓶培养 粉碎粉碎 三角瓶液体酵母三角瓶液体酵母 曲种曲种 蒸煮蒸煮 卡式罐酒母卡式罐酒母 糖化曲液糖化曲液 糖化糖化酒母糖化醪酒母糖化醪小酒母小酒母 发酵酵 大酒母大酒母 蒸蒸馏 酒糟酒糟废液液 酒精酒精 杂醇油醇油15淀粉淀粉颗粒粒淀粉分子淀粉分子可可发酵性糖酵性糖酒精酒精9595乙醇乙醇(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O62nC2H6O+2nCO2+2nATP主要步主要步骤：1.原料粉碎原料粉碎2.蒸煮糊化蒸煮糊化3.曲霉糖化曲霉糖化4.酵母酵母发酵酵5.蒸蒸馏提提纯161.原料原料预处理理（1）除）除杂筛选、风选、磁力除、磁力除铁（2）粉碎）粉碎干法干法、湿法、湿法172.蒸煮蒸煮作用：作用：打破植物打破植物细胞壁的保胞壁的保护作用，使淀粉作用，使淀粉颗粒从粒从细胞胞中游离出来，并中游离出来，并转化化为溶解状溶解状态，便于糖化；，便于糖化；对原料原料灭菌。菌。方法：方法：连续蒸煮蒸煮 18粉碎机分离器风机拌料罐泵蒸煮罐1蒸煮罐2蒸煮罐3汽液分离器原料二次蒸汽糖化蒸汽粉尘水洗193.糖化曲的制糖化曲的制备（1）菌种）菌种 木霉（木霉（Trichoderma spp.）、曲霉（）、曲霉（Aspergillus spp.）根霉（根霉（Rhizopus spp.）、芽）、芽孢杆菌（杆菌（Bacillus spp.）（2）方法）方法 固体曲固体曲 液体曲液体曲204.糖化糖化（1）纤维素的水解素的水解 （2）淀粉的水解）淀粉的水解 21 -淀粉淀粉酶（液化型淀粉（液化型淀粉酶）特点：特点：从淀粉分子内部作用从淀粉分子内部作用-1，4糖苷糖苷键 不作用不作用-1，6糖苷糖苷键及其周及其周围的的-1，4糖苷糖苷键 结果：果：产生麦芽糖、寡糖，使淀粉溶液的粘度下降生麦芽糖、寡糖，使淀粉溶液的粘度下降 22 -淀粉淀粉酶 特点：特点：从非从非还原性末端按双糖原性末端按双糖为单位作用于位作用于-1，4糖苷糖苷键不能作用不能作用-1，6糖苷糖苷键，遇，遇则止止 结果：果：产生麦芽糖与极限糊精生麦芽糖与极限糊精 23 淀粉淀粉1，4葡萄糖苷葡萄糖苷酶（糖化（糖化酶）特点：特点：从非从非还原性末端以葡萄糖原性末端以葡萄糖为单位作用位作用-1，4糖苷糖苷键 能能跃过-1，6糖苷糖苷键继续作用作用-1，4糖苷糖苷键 结果：果：直直链淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖 支支链淀粉淀粉葡萄糖、葡萄糖、-1，6糖苷糖苷键的寡糖的寡糖 24 淀粉淀粉-1，6葡萄糖苷葡萄糖苷酶（异淀粉（异淀粉酶）特点：特点：作用作用-1，6糖苷糖苷键葡萄糖葡萄糖 能水解能水解-淀粉淀粉酶和和-淀粉淀粉酶作用后的作用后的产物物 255.酒母制酒母制备（1）实验室室（营养和无菌要求养和无菌要求较高）高）原菌原菌斜面斜面试管管液体液体试管管三角瓶培养三角瓶培养卡氏罐卡氏罐（2）酒母）酒母车间卡氏罐卡氏罐-小酒母罐小酒母罐-大酒母罐大酒母罐-送送发酵酵车间26菌种储存 酵母菌分离 接种 扩大培养 27菌种培养 卡氏罐接种 286.发酵工酵工艺（1 1）方式：）方式：间歇式、半歇式、半连续式、式、连续式。式。（2 2）过程：程：前前发酵期酵期酒母迅速繁殖，酒母迅速繁殖，10h 10h 主主发酵期酵期乙醇乙醇发酵，酵，12h12h 后后发酵期酵期发酵作用弱，酵作用弱，40h40h 总时间：6072h29发酵的生化酵的生化过程程(1)糖被酵母糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。酵生成酒精和二氧化碳。(2)糖化作用在糖化作用在继续进行。行。(3)糖化醪中的蛋白糖化醪中的蛋白质被蛋白被蛋白酶进一步水解，一步水解，供酵母菌合成菌体供酵母菌合成菌体细胞。胞。30317.蒸蒸馏与精与精馏（1）蒸）蒸馏塔（粗塔（粗馏塔、醪塔）塔、醪塔）粗酒精、酒糟粗酒精、酒糟（2）精）精馏塔塔成品酒精、成品酒精、杂醇油醇油 头级杂质：乙：乙醛、甲醇等（工、甲醇等（工业酒精）酒精）中中间级杂质：异丁酸乙：异丁酸乙酯、异戊酸乙、异戊酸乙酯等等 尾尾级杂质：杂醇油醇油3233固体固体发酵蒸酵蒸馏器器液体液体发酵蒸酵蒸馏器器乙醇精乙醇精馏器器348.综合利用合利用（1）酒糟）酒糟沼气沼气发酵，提取核苷酸，酵，提取核苷酸，饲料料（2）CO2 液体：清凉液体：清凉饮料，料，灭火。固体：冷火。固体：冷冻剂，人工降雨，人工降雨（3）酒精酵母）酒精酵母饲料料（4）杂醇油醇油香料工香料工业35酿造酒的分造酒的分类按按酿造工造工艺分分类：酿造酒、蒸造酒、蒸馏酒、配制酒酒、配制酒 世界六大蒸世界六大蒸馏酒：白酒：白兰地、威士忌、金酒、地、威士忌、金酒、伏特加、朗姆酒和中国白酒。伏特加、朗姆酒和中国白酒。按商按商业习惯分分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、果露酒、果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。酒、其它酒（洋酒）。36世界六大世界六大蒸蒸馏酒酒原料原料中国白酒中国白酒小麦、高梁、玉米等小麦、高梁、玉米等白白兰地酒地酒水果水果威士忌酒威士忌酒预处理理过的谷物的谷物伏特加伏特加任何可任何可发酵的原料，不具有明酵的原料，不具有明显的香气和味道的香气和味道朗姆酒朗姆酒甘蔗甘蔗金酒金酒又称杜松子酒，加入香料又称杜松子酒，加入香料37 思考思考1.1.大曲酒与小曲酒的区大曲酒与小曲酒的区别2.2.白酒生白酒生产与酒精生与酒精生产的区的区别38大曲与小曲的区大曲与小曲的区别大曲大曲小曲小曲高温大曲高温大曲中温大曲中温大曲粮曲，糠曲，粮曲，糠曲，药曲曲原料原料小麦（小麦（100）大麦：豌豆大麦：豌豆3：2米粉，米糠，中草米粉，米糠，中草药形状形状砖块状状颗粒状或粒状或饼状状微生物微生物芽芽孢菌，霉菌，酵母菌，霉菌，酵母 （少）（少）细菌，霉菌，酵母菌，霉菌，酵母根霉，酵母根霉，酵母特点特点液化力、蛋白液化力、蛋白质分解分解力力较高高糖化力、糖化力、发酵力酵力较高高糖化力高，糖化力高，发酵力高酵力高香型香型 酱香（香（浓香）香）清香（清香（浓香）香）米香米香39大曲酒与小曲酒的区别大曲酒大曲酒小曲酒小曲酒原料原料高粱高粱大米，高粱，玉米大米，高粱，玉米用曲量用曲量大大小小淀粉出酒率淀粉出酒率低低高高工工艺固固态（双（双边）发酵酵半固半固态（先糖化后（先糖化后发酵或双酵或双边）发酵酵发酵周期酵周期长短短40白酒生白酒生产与酒精生与酒精生产的区的区别酒精酒精白酒白酒目的目的生生产乙醇，酒精含量乙醇，酒精含量较高高要求色、香、味，酒精含量要求色、香、味，酒精含量较低低原料原料薯干薯干高粱高粱曲曲固体（液体）曲（根霉、曲霉）固体（液体）曲（根霉、曲霉）固体曲（混合菌）固体曲（混合菌）工工艺先糖化，后先糖化，后发酵，周期短酵，周期短边糖化，糖化，边发酵，周期酵，周期长蒸蒸馏头级杂质：甲醇：甲醇尾尾级杂质：杂醇油醇油酒酒头：杂醇油醇油酒尾：甲醇酒尾：甲醇41