1、1淀粉原料酒精发酵淀粉原料酒精发酵（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C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + H2O45有氧呼吸有氧呼吸 指细胞彻底氧化分解有机物，产生指细胞彻底氧化分解有机物，产生CO2和水、和水、释放大量能量的过程。主要在线粒体内，需要分子释放大量能量的过程。主要在线粒体内，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酶酶6CO2+12H2O+
2、38ATP 6无氧呼吸无氧呼吸 指细胞对有机物进行的不完全的氧化。产物是酒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。精或乳酸。主要在线粒体内，不需要分子氧参与。无氧呼吸公式无氧呼吸公式: 酒精发酵酒精发酵: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量（少）能量（少） 乳酸发酵乳酸发酵: C6H12O6 2C3H6O3+能量（少）能量（少）无氧呼吸最终使生物受到危害，原因是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性不完全氧化产物的毒性能量少能量少 巴斯德效应巴斯德效应 加速了对糖的消耗加速了对糖的消耗7巴斯德效应（巴斯德效应（Past
3、eur effectPasteur effect） 巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现：厌氧条件下酵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，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。酒精产量也降低。 呼吸抑制发酵作用的现象呼吸抑制发酵作用的现象 巴斯德效应的本质是能荷调节巴斯德效应的本质是能荷调节 8能荷（能荷（Energy chargeEnergy charge）细胞中的能量状态细胞中的能量状态 系统中只有系统中只有ATPATP
4、时，时，ECEC值为值为1 1；只有；只有AMPAMP时，时，ECEC值等于值等于0 0。 细胞通过改变三者的比例调节其代谢活动能荷调节9二、酒精生产原料二、酒精生产原料 1. 淀粉质原料淀粉质原料 (1)薯类原料：甘薯、木薯和马铃薯等薯类原料：甘薯、木薯和马铃薯等 (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.糖类原料糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等废糖蜜、甘蔗、甜菜等 3.纤维质原料纤维质原料 农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾 4.其他原料其他原料 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等 1011纤维素生产酒精工艺纤维素
5、生产酒精工艺1213三、酒精发酵微生物三、酒精发酵微生物 1. 糖化菌糖化菌（将淀粉、纤维素转化为糖）将淀粉、纤维素转化为糖） 曲霉（曲霉（Aspergillus spp.） 根霉（根霉（RhizopusRhizopus spp. spp.） 2. 酒母酒母（将糖转化为乙醇将糖转化为乙醇） 啤酒酵母（啤酒酵母（SaccharomycesSaccharomyces cerevisiaecerevisiae ） 及其变种及其变种14四、酒精发酵工艺四、酒精发酵工艺 淀粉质原料酒精生产的特点淀粉质原料酒精生产的特点 以薯类和谷类等为原料以薯类和谷类等为原料 原料需要蒸煮原料需要蒸煮 淀粉质原料需要进
6、行糖化淀粉质原料需要进行糖化 15 淀粉质原料酒精生产工艺流程淀粉质原料酒精生产工艺流程 大米大米 曲霉菌曲霉菌 麸皮麸皮 淀粉质原料淀粉质原料 酵母酵母 米曲霉米曲霉米曲米曲 固体试管酵母固体试管酵母 米曲汁米曲汁 米曲汁米曲汁试管培养试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 发酵发酵 大酒母大酒母 蒸馏蒸馏 酒糟废液酒糟废液 酒精酒精 杂醇油杂醇油16淀粉颗粒淀粉颗粒淀粉分子淀粉分子可发酵性糖可发酵性糖酒精酒精9595乙醇乙醇(C6H10O5)n+nH2OnC6
7、H12O62nC2H6O+2nCO2+2nATP主要步骤主要步骤：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. 酵母发酵酵母发酵5. 蒸馏提纯蒸馏提纯171.原料预处理原料预处理（1）除杂）除杂筛选、风选、磁力除铁筛选、风选、磁力除铁（2）粉碎）粉碎干法干法、湿法、湿法182. 蒸煮蒸煮作用：作用：打破植物细胞壁的保护作用，使淀粉颗粒从细胞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；中游离出来，并转化为溶解状态，便于糖化；对原料灭菌。对原料灭菌。方法：方法：连续蒸煮连续蒸煮 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
8、器原料二次蒸汽糖化蒸汽粉尘水洗203.糖化曲的制备糖化曲的制备（1）菌种）菌种 木霉（木霉（Trichoderma spp.）、曲霉（）、曲霉（Aspergillus spp.） 根霉（根霉（Rhizopus spp.）、芽孢杆菌（）、芽孢杆菌（Bacillus spp.）（2）方法）方法 固体曲固体曲 液体曲液体曲214.糖化糖化（1）纤维素的水解）纤维素的水解 （2）淀粉的水解）淀粉的水解 22 -淀粉酶（液化型淀粉酶）淀粉酶（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糖苷键糖苷键 不作用不作用 -1，6糖苷键及其周围的糖苷键及其周围的 -1，4糖苷键糖苷
9、键 结果：结果：产生麦芽糖、寡糖，使淀粉溶液的粘度下降产生麦芽糖、寡糖，使淀粉溶液的粘度下降 23 -淀粉酶淀粉酶 特点：特点：从非还原性末端按双糖为单位作用于从非还原性末端按双糖为单位作用于 -1，4糖苷键糖苷键不能作用不能作用 -1，6糖苷键，遇则止糖苷键，遇则止 结果：结果：产生麦芽糖与极限糊精产生麦芽糖与极限糊精 24 淀粉淀粉1，4葡萄糖苷酶（糖化酶）葡萄糖苷酶（糖化酶） 特点：特点： 从非还原性末端以葡萄糖为单位作用从非还原性末端以葡萄糖为单位作用 -1，4糖苷键糖苷键 能跃过能跃过 -1，6糖苷键继续作用糖苷键继续作用 -1，4糖苷键糖苷键 结果：结果： 直链淀粉直链淀粉葡萄糖葡
10、萄糖 支链淀粉支链淀粉葡萄糖、葡萄糖、 -1，6糖苷键的寡糖糖苷键的寡糖 25 淀粉淀粉-1，6葡萄糖苷酶（异淀粉酶）葡萄糖苷酶（异淀粉酶） 特点：特点： 作用作用 -1，6糖苷键糖苷键葡萄糖葡萄糖 能水解能水解 -淀粉酶和淀粉酶和 -淀粉酶作用后的产物淀粉酶作用后的产物 265.酒母制备酒母制备（1）实验室）实验室（营养和无菌要求较高）（营养和无菌要求较高）原菌原菌斜面试管斜面试管液体试管液体试管三角瓶培养三角瓶培养卡氏罐卡氏罐（2）酒母车间）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-送发酵车间送发酵车间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
11、6.发酵工艺发酵工艺（1 1）方式：）方式：间歇式、半连续式、连续式。间歇式、半连续式、连续式。（2 2）过程：）过程： 前发酵期前发酵期酒母迅速繁殖，酒母迅速繁殖，10h 10h 主发酵期主发酵期乙醇发酵，乙醇发酵，12h12h 后发酵期后发酵期发酵作用弱，发酵作用弱，40h40h 总时间：总时间：6072h30发酵的生化过程发酵的生化过程(1) 糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。(2) 糖化作用在继续进行。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，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。供酵母菌合成菌体细胞。31327.
12、 蒸馏与精馏蒸馏与精馏（1）蒸馏塔（粗馏塔、醪塔）蒸馏塔（粗馏塔、醪塔）粗酒精、酒糟粗酒精、酒糟（2）精馏塔）精馏塔成品酒精、杂醇油成品酒精、杂醇油 头级杂质：乙醛、甲醇等（工业酒精）头级杂质：乙醛、甲醇等（工业酒精） 中间级杂质：异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等中间级杂质：异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等 尾级杂质：杂醇油尾级杂质：杂醇油3334固体发酵蒸馏器固体发酵蒸馏器液体发酵蒸馏器液体发酵蒸馏器乙醇精馏器乙醇精馏器358. 综合利用综合利用（1）酒糟）酒糟沼气发酵，提取核苷酸，饲料沼气发酵，提取核苷酸，饲料（2）CO2 液体：清凉饮料，灭火。固体：冷冻剂，人工降雨液体：清凉饮料，灭火。固体：冷冻剂，人
13、工降雨（3）酒精酵母）酒精酵母饲料饲料（4）杂醇油）杂醇油香料工业香料工业36酿造酒的分类酿造酒的分类按酿造工艺分类：按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、配制酒酿造酒、蒸馏酒、配制酒 世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、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。伏特加、朗姆酒和中国白酒。按商业习惯分类：按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。37世界六大世界六大蒸馏酒蒸馏酒原料原料中国白酒中国白酒小麦、高梁、玉米等小麦、高梁、玉米等白兰地酒白兰地酒水果水果威士忌酒威士忌酒预处理过的谷物预
14、处理过的谷物伏特加伏特加任何可发酵的原料，不具有明显的香气和味道任何可发酵的原料，不具有明显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38 思考思考1. 1.大曲酒与小曲酒的区别大曲酒与小曲酒的区别2. 2.白酒生产与酒精生产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，药曲粮曲，糠曲，药曲原料原料小麦（小麦（100）大麦：豌豆大麦：豌豆3：2米粉，米糠，中草药米粉，米糠，中草药形状形状砖块状砖块状颗粒状或饼状颗粒状或饼状微生物微生物芽孢菌，霉菌，酵母芽孢菌，霉菌，酵母 （
15、少）（少）细菌，霉菌，酵母细菌，霉菌，酵母根霉，酵母根霉，酵母特点特点液化力、蛋白质分解液化力、蛋白质分解力较高力较高糖化力、发酵力较高糖化力、发酵力较高糖化力高，发酵力高糖化力高，发酵力高香型香型 酱香（浓香）酱香（浓香）清香（浓香）清香（浓香）米香米香40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艺工艺固态（双边）发酵固态（双边）发酵半固态（先糖化后发酵或双边）发酵半固态（先糖化后发酵或双边）发酵发酵周期发酵周期长长短短41白酒生产与酒精生产的区别白酒生产与酒精生产的区别酒精酒精白酒白酒目的目的生产乙醇，酒精含量较高生产乙醇，酒精含量较高要求色、香、味，酒精含量较低要求色、香、味，酒精含量较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）工艺工艺先糖化，后发酵，周期短先糖化，后发酵，周期短边糖化，边发酵，周期长边糖化，边发酵，周期长蒸馏蒸馏头级杂质：甲醇头级杂质：甲醇尾级杂质：杂醇油尾级杂质：杂醇油酒头：杂醇油酒头：杂醇油酒尾：甲醇酒尾：甲醇
