1、,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,1,淀粉原料酒精发酵,(,Alcohol Fermentation,),课程设计产品实例介绍,2,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,3,一、生化机制,C,6,H,12,O,6,2 CH,3,CH,2,OH+2 CO
2、,2,+H,2,O,4,5,有氧呼吸,指细胞彻底氧化分解有机物,产生,CO,2,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,:,C,6,H,12,O,6,+6H,2,O+6O,2,酶,6CO,2,+12H,2,O+38ATP,6,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,:C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH+2CO,2,+,能量(少),乳酸发酵,:C,6,H,12,O,6,2C,3,H,6,O,3,+,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
3、性,能量少 巴斯德效应,加速了对糖的消耗,7,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,8,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,9,二、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:
4、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,10,11,纤维素生产酒精工艺,12,13,三、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,14,四、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,15,淀粉质原料酒精生产
5、工艺流程,大米 曲霉菌 麸皮 淀粉质原料 酵母,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 三角瓶液体酵母,曲种 蒸煮 卡式罐酒母,糖化曲液 糖化酒母糖化醪小酒母,发酵 大酒母,蒸馏,酒糟废液 酒精 杂醇油,16,淀粉颗粒,淀粉分子可发酵性糖酒精,95,乙醇,(C,6,H,10,O,5,),n,+nH,2,OnC,6,H,12,O,6,2n,C,2,H,6,O+2nCO,2,+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,17,原料预处理,(,1,)除杂,筛选、风选、磁力除铁,(,2,)粉碎,干法,、湿法,18,
6、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,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,20,3.,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,21,4.,糖化,(,1,)纤维素的水解,(,2,)淀粉的水解,22,-,淀粉酶(液化
7、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
8、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,酵母菌分离,接种,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:,6072h,30,发酵的生化过程,(1),糖被酵母发酵生成酒精和二
9、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,沼气发酵,提取核苷酸,饲料,(,2,),CO,2,液体:清凉饮料,灭火。固体:冷冻剂,人工降雨,(,3,)酒精酵母,饲料,(,4,)杂醇油,香料工业,36,酿造酒的分类,按酿造工艺分类:,酿造酒、
10、蒸馏酒、配制酒,世界六大蒸馏酒:白兰地、威士忌、金酒、伏特加、朗姆酒和中国白酒。,按商业习惯分类:,白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、果露酒、药酒、其它酒(洋酒)。,37,世界六大蒸馏酒,原料,中国白酒,小麦、高梁、玉米等,白兰地酒,水果,威士忌酒,预处理过的谷物,伏特加,任何可发酵的原料,不具有明显的香气和味道,朗姆酒,甘蔗,金酒,又称杜松子酒,加入香料,38,思考,大曲酒与小曲酒的区别,白酒生产与酒精生产的区别,39,大曲与小曲的区别,大曲,小曲,高温大曲,中温大曲,粮曲,糠曲,药曲,原料,小麦(,100,),大麦:豌豆,3,:,2,米粉,米糠,中草药,形状,砖块状,颗粒状或饼状,微生物,芽孢菌,
11、霉菌,酵母,(少),细菌,霉菌,酵母,根霉,酵母,特点,液化力、蛋白质分解力较高,糖化力、发酵力较高,糖化力高,发酵力高,香型,酱香(浓香),清香(浓香),米香,40,大曲酒与小曲酒的区别,大曲酒,小曲酒,原料,高粱,大米,高粱,玉米,用曲量,大,小,淀粉出酒率,低,高,工艺,固态(双边)发酵,半固态(先糖化后发酵或双边)发酵,发酵周期,长,短,41,白酒生产与酒精生产的区别,酒精,白酒,目的,生产乙醇,酒精含量较高,要求色、香、味,酒精含量较低,原料,薯干,高粱,曲,固体(液体)曲(根霉、曲霉),固体曲(混合菌),工艺,先糖化,后发酵,周期短,边糖化,边发酵,周期长,蒸馏,头级杂质:甲醇,尾级杂质:杂醇油,酒头:杂醇油,酒尾:甲醇,
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