2022年2022年酒精生产工艺知识题纲 .pdf

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1、酒精生产工艺知识题纲一、酒精的主要用途和加工方法酒精作为一种重要的基础化工原料，广泛地应用国民经济的许多部门。在食品工业中，酒精是配制各类白酒、果酒等酒类饮品的原料；在化工行业，利用酒精可以加工乙醛、乙醇、冰醋酸、乙醚等化工产品；在医药工业中，用酒精配制消毒剂和提取医药制剂；酒精是一种很好的有机溶剂，可应用在油漆和化妆品生产行业中。随着世界范围的能源危机和环境状况的日益恶化，酒精作为燃料替代品，其潜在的价值不可限量。以发酵法生产的燃料乙醇，具有和矿物燃料相似的燃料性能，但其生产原料为生物源，是一种可再生的能源。燃料酒精具有环保效 应（相对于其它汽油合成物，加 10%酒精的乙醇汽油，可减少污染微

2、粒、一氧化碳和氮化 物的排放量，减少温室效应） ，形成一个稳定的粮食转化市场（能利用不能食用的粮食作原料） ，可解决能源安全问题。目前酒精生产工艺主要有化学合成法和发酵法两大类。 发酵法是世界上酒精生产的主要方法。我们讲的酒精生产工艺就是指发酵法酒精生产工艺。所谓发酵法，就是利用微生物 - 酵母菌在无氧条件下将糖转化为酒精的生产方法。发酵法又分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法三种。目前，固体发酵法和半固体发酵法在我国主要是用于生产白酒。一般产量较小，生产工艺较古老，劳动强度大。而在现代大生产中，都采用液体发酵法生产酒精，它与固体发酵法相比，具有生产成本低、生产周期短、连续化、设备能自动化

3、，大大减轻劳动强度等优点。不论是固体、半固体、液体发酵法，都是利用淀粉作原料，经过微生物发酵转化为糖。再由糖转化为酒精。在转化过程中发生一系列极其复杂的生化反应。在转化时原料中的可溶性淀粉。在糖化酶的作用下，将可溶性淀粉转化为可发酵的糖，再在酒化酶作用下，将糖水解成酒精并放出二氧化碳。发酵法酒精生产的主要化学反应式（C5H10O6）n+nH2O水解nC6H12O6nC6H12O6发酵2C2H5OH+2CO2+热量二、酒精生产的主要原料糖质原料：糖蜜、甜菜、甘蔗等淀粉质原料：(1)、谷物原料：玉米、高粱、小麦、大米、黑麦等。(2)、薯类原料：甘薯、木薯、马铃薯等。纤维质原料：农作物秸秆及下脚料、

4、木材加工下脚料、城市生活垃圾。其它原料：亚硫酸盐废液、乳清等。三、玉米主要化学成分、加工利用及其酒精生产工艺概述在世界人类作物中，玉米的种植面积和总产量仅次于小麦和水稻而居第三位，平均单产则居首位。以北美洲最多，我国玉米的栽种面积和总产量均世界第二位（美国为玉米第一生产大国，年产 2 亿多吨，占世界总产量的 40%多） 。玉米子粒就干玉米而言， 含淀粉 6065%、蛋白质 810%、水份 14%、脂肪 3.54.5%、灰分 1.5%、纤维素 2.5%、半纤维素 5%、糖分 2.5%。玉米的深加工产品主要为：(1)、利用玉米中的淀粉糖化可生产麦芽糖、变性淀粉、名师资料总结 - - -精品资料欢迎

5、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 果葡 糖浆等一系列 淀粉糖制品，利用玉 米中的淀粉经氧化后可生产梨酸 及众多下游产品 ，利用玉米中的淀粉发 酵可生产酒精、 柠檬酸、味精 等。(2)、 利用玉米的玉 米胚中的脂肪 可生产 玉米油(3)、利用玉米皮及 加工副产物生产 蛋白饲料或蛋白纤维饲料。用玉米生产酒 精，从对原料预 处理的角度分为三种方法，即全 粒法、干法、湿 法。全粒法即玉米 粒不经浸润处理 直接经除杂粉碎、拌料，经蒸煮糖化 后，进行发酵，发 酵

6、醪蒸 馏、精馏后， 得到酒精产品， 酒精糟液亦可生产酒精糟干燥蛋 白饲料（DDGS） 。干法是玉米清 理除杂后，预先用水 湿润一下，然后破 碎分筛、脱除的 玉米胚和部分玉 米皮生 产玉米油，副 产玉米胚芽饼、 低脂玉米粉作为酒精生产的原料 。湿法玉米酒精 指的是玉米先进 行浸泡，分离出玉 米胚芽、蛋白质以后 ，用淀粉浆生产 酒精， 得到玉米油， 玉米胚芽饼、玉 米蛋白粉、玉米纤维饲料等产品 。全粒 法没有玉米油 制品，综合效益稍 差，干法玉米油提取率低，淀粉利用 率不高，湿法玉 米油提 取率和淀粉出 酒率均高于干法 ，但能耗和投资均高于干法四、 糊精及其糊化糊精和糊化是 用来衡量原料蒸 煮工艺

7、的技术用语。淀粉在受到加 热、酸或淀粉酶作 用下发 生分解和水解 时，将大分子的淀粉 首先转化成为小分子的中间物质 ，这时的中间小分 子物质 ，人们就把它叫 做糊精。干糊精是 一种黄白色的粉 末，它不溶于酒 精，而易溶于水，溶解在 水中具有很强 的粘性，淀粉质原料 在进行蒸煮时 ，淀 粉分子受热分解 ，首先就生成了 糊精。 这时如果加入 一滴碘时，溶液 就会呈红紫色，而不是象淀粉遇 碘那样呈蓝色。生产上通常把 淀粉质原料在高 温、高压下进行蒸 煮，使淀粉细胞彻底 破裂，淀粉由颗 粒状态 变为液糊状糊 精的过程就叫做 原料的糊化。五、 淀粉的 糖化及其目的淀粉质原料通 过蒸煮以后，把颗粒 状态的

8、淀粉变成了溶解状态的糊 精，这时的糊精还 不能被 酵母直接利用 ，发酵产生酒精 和二氧化碳，还 必须采取添加糖 化剂( 麸曲、液体曲、 糖化酶) 的办法，把醪液中的 淀粉、糊精转化 为可发酵性糖等 物质后，才能 被酵母所利用， 发酵产 生酒精。这个 将可溶性淀粉、 糊精转化为糖的过程，生产中就 叫做糖化。淀粉糖化的目 的，是通过糖化剂 中所具有的酶系 作用，将淀粉、糊精 进行水解。其中 所含的 - 淀粉酶( 又叫做液化酶) 能使淀粉 液化，醪液粘度 下降，有利于醪 液输送和酵母的 发酵， 它还能将淀粉 中的直键淀粉最 终水解，生成 87的麦芽糖和 13的 葡萄糖，生产中 将这一 过程叫做液化

9、。利用糖化剂 淀粉 1，4 葡萄 糖苷酶( 也叫做糖化酶) ，作用于 淀粉分子中结 合的 1，4糖苷 键，从分子长链 的非还原端，一个 一个地水解为葡萄糖水子，虽然它 不能切断 1，6 键，但是 切到分支点时 可绕过 1, 6 键而 将 1, 4 键水解，水解 后的产物几乎全 部生成萄萄糖。生 产中将 这一过程叫做 糖化。总之，液化、糖化的 作用也就是把溶解状态的淀粉、糊 精转化为能够 被酵母利用的可 发酵性 物质(当 然也有不发酵 性物质生成，这主要 是由于转移葡萄糖苷酶等的作用 ) ，降低醪 液的粘 度，有利于酵 母的发酵和酵液 的输送。六、 淀粉液化糖化 过程中的酶1 淀粉-1，4 糊精

10、酶(简称 -淀粉酶 )其作用是将淀粉迅速水 解为糊精及少量 麦芽糖，对淀粉 的作用，可将 长链从内部分裂 成若干 短链的糊精， 所以也称内切淀 粉酶。 -淀粉酶 对直链淀粉(链淀粉)的作用是将淀粉 分子的 -1，4 键任意地、不 规则的分解为若 干短链的糊精 ，糊精继续被水 解，最后反应产 物为 13葡萄糖 及 87麦 芽糖，但是糊精转变为糖的速度 是极缓慢的。 -淀粉酶对支链 淀粉(胶淀粉)的作用，是将支 链淀粉的 -1，4 键任意地、不规则地分解为若 干短链，但不能 分解其 中的 1，6 键而遗留下含 有 1，6 键的糊得(即界限糊精)，最后产物为 麦牙糖及少量界 限糊精 和葡萄糖。 -淀

11、粉酶 是一种耐热，对 酸具有敏感的淀 粉酶，由于该酶 可以使直链淀粉 和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 支链 淀粉迅速分裂 而形成含有 4一 7 个葡萄糖单位 的糊精和含有 1，6 苷 键的界限糊精， 使醪液 黏度迅速下降 ，既所谓液化现 象，故 -淀粉酶亦称液 化酶或糊精化酶 ，但它作用淀 粉后,还原能力上升 很慢。淀粉受到 -淀粉酶 的作用后，遇碘 呈色很快反应 ，如下表现：蓝 紫 红浅红不 显色(即碘原 色

12、)2 淀粉-l，4-葡萄糖苷酶(简称糖化酶 )作用于淀粉的 l，4 键 结合，能从葡萄 糖键的非还原性 末端起将葡萄 糖单位一个一个 的切断 ，因为是从链的一 端逐渐地一个个 地切断为葡萄 糖，所以称为外切淀 粉酶。对支链淀 粉的作 用也是从非还 原性末端-个 个地切断为葡萄 糖，虽然它较慢 切断 1，6 键，但是切割分 支点时 ，可以绕过 1，6 键而将 l，4 键分解。糖化酶作 用淀粉时，还原 糖的增加比 -淀粉酶快，但是 碘色消失得慢 ，淀粉的粘度也 不象 -淀粉酶那 样迅速下降。七、 淀粉液化糖化 的影响因素1糖化 剂的选择与用 量2糖化 温度3、糖化 pH 值4、糖化 时间5、底物

13、浓度八、 酒精发酵的概 念什么叫发酵，所 谓发酵，是指微生 物细胞，在无氧条 件下，进行无氧 呼吸，将吸收的 营养物 质通过细胞内 酶的作用，进行一系 列的生物化学反应，把复杂的有机 物分解为比较简 单的生 化中间产物，同 时放出一定能量 的过程，就叫做发酵。或者简单地说 ，就是在无氧条 件下， 微生物将复杂 的有机物转变为 简单的产物的过程，就叫做发酵 。所谓酒精发酵 ，就 是指发酵酵中的 糖类物质，在无氧 条件下，受酵母 细胞中酒化酶的 作用， 产生酒精的全 过程。酒精的发酵过 程中，酵母菌的发酵 是属于厌气性 发酵，进行着无氧呼 吸，发生着复杂 的生化 反应。从整个发 酵工艺来讲，既有

14、发酵醪中的淀粉、糊精继续被糖化 酶作用，水解生 成糖类 物质的反应， 同时又有发酵醪中的蛋白 质在蛋白酶的作 用下， 水解生成小分子 的蛋白胨、肽和 各种氨基酸的 反应，这些水解产物 一部分被酵母细胞吸收合成菌体 ，另一部分则发酵 生成了 酒精和二氧化 碳，还要产生副 产物杂醇油、甘油等。九、 酒精生 产用酵母菌种的选择选择酒精生产 所用酵母菌大约 有如下几点要求。( 1) 选择具有较强的酒化 酶，发酵能力强 ，繁殖迅速，发 酵速度快，发酵 完全的酵母菌。( 2) 选择耐酒精能力强， 能在含较高酒精 浓度的发酵醪中 正常发酵，不 受抑制的酵母菌 。使之 后发酵完全。( 3) 选择耐热性能好，耐

15、 酸性能强的酵母 菌，使生产能在 较高温度下发 酵正常，而不易 被杂菌 侵入而污染。( 4) 选择抗渗透压性能好， 能在较高糖度的 发酵醪中发酵正 常，使浓醪发 酵成为可能，从 而提高 生产能力，同 时使发酵醪在成 熟时残余糖分少，副产物也少的 酵母菌。( 5) 选择发酵时产生泡沫 少，生产性能稳 定，变异性小、 抗重金属离子 毒性作用强、抗 杂菌能 力强的酵母菌 。( 6) 选择容易培养、保藏 方便的酵母菌。十、 酵母细 胞的结构及其作用酒精发酵所用 的酵母菌，它们属于 典型的真核微 生物，其细胞是由明 显的细胞核、细 胞壁、 细胞膜、细胞 质、内含物、线 粒体、液泡等构成。这些 构成物在酵

16、母 细胞中所起的作 用如下：1细胞壁作用是由 于它具有一定的 弹性和韧性，能起 着保护细胞形态 ，抵防外界的渗 透名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 压力 ，保护细胞膜 等作用。2细胞膜主要作用是有 选择地从培养基 中吸收各种营养 物质，排出代 谢产物，对细胞 的代谢 和生理活性起 作用。3细胞核主要是作为细 胞“信息”控制 的中心和物质代 谢的控制室的 作用，在细胞的 繁殖和 遗传上也起着 “核心”作用。4内含物作

17、 用是当细胞中 暂时缺少磷源、碳 源、能源时，可作 为一定时间内的 补充来源。十一 、酒精发酵工 艺型式根据发酵醪注 入发酵罐的方式 不同，可以将酒精发酵的方式分为间 歇式、半连续式和 连续式 三种。(一)间歇 式发酵法间歇式发酵法就 是指全部发酵过程始终在一个发 酵罐中进行。由 于发酵 罐容量和工艺 操作不同，在间 歇发酵工艺中， 又可分为如下几 种方法：1一次加满 法2分次添加 法3连续添加法4分割 主发酵醪法(二)半连 续发酵法半 连续发酵是指在 主发酵阶段采用连续发酵，而后 发酵则采用间歇 发酵的 方式。在半连续 发酵中，由于醪液 的流加方式不同，又可分为两种：一种是将一组数 个发酵

18、罐连接起来， 使前三个罐保持 连续发酵状态。第二种方法是由 7 8 个罐组成一组罐 ，各罐 用管道从上部 通入下-罐 底部相串连。上 述半连续发酵 方式的优点是省 去了酒母制做 ，但无 菌操作要求高 。(三)连续 发酵淀粉质 原料生产酒精的 连续发酵，在国 内外早有研究，由于杂菌污染问 题没能 很好解决，所以 未能普遍推广和 应用。近年来，由于发酵理论研究有 所进展，尤其是 在淀粉 质原料生产酒 精的过程中采用 了连续蒸煮、连续糖化和液体曲新工 艺，给连续发酵创 造了条 件，因此，连续发 酵引起了人们的 普通重视，也取得了很大成绩。全 封闭自流式连续 发酵” 的新工艺 ，使淀粉质原科 连续发酵

19、法生 产酒精工艺日趋 完善，操作更加 简便，取得了 更显著 的成绩。十二 、 酒精 酵母菌中主要的酶发酵产生酒精 的酵母菌细胞中 主要有蔗糖酶、麦 芽糖酶、肝糖酶、酒 化酶，它们各自 的作用 分别是：蔗 糖酶 能 将发酵醪中的蔗 糖水解生成一分子的葡萄糖和一 分子的果糖。麦芽糖酶能将发酵 醪中的麦芽糖水 解生成二分子的葡萄糖。 肝糖酶能将酵母 细胞内 分子小于支链 淀粉的肝糖分解 为胞内葡萄糖。 酒化酶系指参与糖 转化为酒精的一 系列酶 的总称，它主 要是将发酵醪中 的葡萄糖转化生成酒精和二氧化 碳。十三 、影响发酵效 率的因素1菌种 性能的影响 2 原料的粉碎、蒸煮的影响 3酒母质 量的影响

20、。4发酵醪中 糖度的 影响 5. 发酵醪中 pH值的影响 6发酵温度的影 响 7发酵时间的影 响 8发酵设备 的影响 9杂菌污柒 的影响 由于杂菌的污染 ，可发酵性物质 被杂菌利用， 酵母菌生长受到 抑制， 发酵效率就会 受到严重影响。十四 、酒精的蒸馏蒸馏是利用液 体温合物中各组 分挥发性的不同而分离组分的方 法。在酒精生产中，将 酒精和 其它所有的挥 发性杂质从发酵 成熟醪中分离出来的过程，称为蒸馏 。蒸馏的结果便得 到粗酒 精，所用的设备 称醪塔，也称粗馏 塔。除去粗酒精中杂质，进一步提 高酒精浓度的过 程则称 为精馏。精馏 的结果得到医药 酒精或精馏酒精 ，所用的设备称 为精馏塔。 乙

21、醛、乙 酸乙酯 、乙酸甲酯、甲酸 乙酯在酒精水 溶液中其挥发系 数与精馏系数始 终大于 1，即此类杂 质在气 相中的含量始 终比液相中含量 多。就是说这类杂质在酒精精馏时比 酒精更易挥发。因 此它们 将聚集在精馏 设备的最高层。 生产中利用这一特性来排除它。蒸馏是利用液 体混合物中各组 分挥发性能的不同，进行组分分离的 方法。这是目前世 界酒精 工业从发酵醪 中回收酒精所采 用的唯一方法。在早期的酒精 生产工艺中，从成熟 醪中回收酒精分两步走，其一是将 酒精和所有的挥 发名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整

22、理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 性杂 质从发酵成熟 醪中分离出来的 过程，即蒸馏。蒸馏结 果得到的是粗酒 精和酒糟，其二 是除去 粗酒精中的杂 质，进一步提高浓度 的过程，即精馏，精馏结果得到各 级成品酒精和杂 醇油等 副产品，随差 蒸馏技术的发展 将两个过程简称为蒸馏。十五 、发酵成熟醪 的组成及分类发酵成熟醪含 水 8090%（ w） ，酒精及 挥发性 510%（w）杂 质，干物质 410%，总体 分为挥发性杂 质和不挥发性杂 质。发酵 醪中挥发性杂 质各类很多，已 检出并定性的超 过 70种 ，总量是酒精含 量的 0.50.7%

23、，挥发性杂质根 据其化学性质可 归纳为醇类、醛类、酸类、酯类 四大类。醛类的代表是 乙醛，甲醇类的代 表是甲醇、丙醇和异丁醇、异戊醇等 高级醇，酸类主 要是醋 酸、丁酸、丙 酸等，酯类主要 是乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸甲 酯等。酒精 发酵醪的蒸馏 是以拉乌尔定律 为基础的 （混合溶液中 沸点低的组分在 气相中的含量总 是比液 相中高，反之 亦然） 。 由于成熟醪中各 组分挥发性能的 不同，在蒸馏 过程中，液相组 分和气 相组分是不同 的，而气相中含有较 多的易挥发组 分，液相中含有较多 难挥发的组分 ，经过多 次反复汽化， 冷凝就可以将酒 精增浓和提纯。十六 、挥发系数和 精馏系数汽相中的百分

24、含量与液相中的 百分含量之比值，叫挥发系数。杂质 的挥发系数与 酒精的挥发系数 的比值，叫杂质的 精馏系数。精馏 系数大于 1，则不仅 该杂质 在汽相中的含 量比液相中高，而且 在该条件下挥发性比酒精高，即 它在塔内向上运 动的速 度快于酒精。十七 、酒精一水系 统的恒沸混合物酒精一水溶液 中酒精的挥发性 能随系统中酒精浓度增加而变小 ，当酒 精浓度增加到 97.6%（v）时，挥发系 数等于 1，这时 汽相与液相中 酒精浓度相等。 此时达 到最低恒沸点 ，说明在常压下 采用常规的蒸馏浓度是无法得到 100%纯酒精的。十八 、五塔蒸馏工 艺各塔的功能及 杂质的排除粗馏塔的主要 任务是脱出随发 酵

25、醪液带过来的大部分水，固形物等 重组分杂质，该塔 减压操 作。再沸器的 加热介质为精馏 塔顶酒精蒸汽，使蒸汽消耗大 幅度降低。脱醛塔的主要 作用是除去醛酯 类低沸点杂质及乙酸乙酯等与酒 精难分离的杂质 。 醛酯 类杂质 挥发系数大于 1，所 以比酒精更易挥 发。它们沿塔上 升的速度比酒精 快，而这些杂质 在低酒 精浓度时挥发 性更大，所以加 水稀释后排杂效果更理想。精馏塔的作用 是保证产品的酒 度，并充分提取杂醇油等其它杂质，使 来自脱醛塔的淡 酒在塔 内得到了净化 和浓缩。杂醇油类 杂质具有在酒精 浓度低时挥发系 数大于 1，汽相含量 高于液 相含量，在塔内 运动方向是向上 的；在酒精浓度

26、高时，挥发系数 小于 1，液相含量高 于汽相 含量，运动方 向是向下的；在 酒精浓度 55%（v）时 ，挥发系数接近 1，即在此富集 并提取 。脱甲醇塔是利 用甲醇在酒精浓 度 95%时， 其精馏系数高达 1.92，说 明此时其挥发性 能要比 酒精高近一倍 ，这个特性要求 在高酒精浓度时排除甲醇。回收塔是将各 处排出的杂酒加 以回收，浓缩生产出次级酒精，并最终 提取和分离出副 产品杂 醇油。蒸馏工艺特点 ：差压蒸馏，具 有能耗低、产品质量高、稳定性 好的优点。作业题：酒精 的主要用途发酵 法生产酒精的主 要化学反应式什么 是糊化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 糖化的目的淀粉 酶在液化糖化中 的作用影响 淀粉糖化的因素 有哪些叙述 酒精发酵的概念 和过程酒精 发酵有哪几种工 艺型式酒精 生产对酵母菌有 什么要求多塔 蒸馏工艺中粗馏 塔和脱醛塔的作用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -