二---糖蜜发酵生产酒精PPT课件.ppt
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1、第二章 糖蜜发酵生产酒精 第一节 概 述 酒精,学名乙醇,分子式C2H5OH。用常压蒸馏方法蒸馏出来的酒精,其最高浓度为95.57(质量分数),其沸点为78.15,1、酒精具有一般醇类的化学性质。2、酒精还具有生物学上和对人体生理上的性质。3、酒精的用途。4、酒精的工业生产方法:包括发酵法和化学合成法两种。1.5、酒精的分类:按国标(GB394-93)可分为四个等级:P8表1-2-1 优等品、一等品、合格品、粗酒精2.3.按用途分类:工业酒精:用作燃料,原料、溶剂 医药酒精:用作防腐,消毒、制药 高纯酒精:勾脱各种饮料酒 精馏酒精:勾脱各种饮料酒 无水酒精:化工原料,含量要求达99.95%以上
2、。4.第二节 酒精发酵的机理 一、糖蜜酒精发酵的微生物 酒精发酵使用的微生物是酵母菌,它是一种兼性厌氧性的微生物,有氧时进行生长、繁殖,缺氧时进行厌氧发酵。酵母菌是一种以单细胞作为生命活动方式的微生物。酵母菌适宜生长的极限温度为045,最适生长温度是2530,最适发酵温度是3034,在60温度下,1015min则死亡。酵母菌适宜生长的极限pH为2.58,最适生长pH值是4.55.5,最适发酵pH是44.5,pH过高或过低都会使酵母的生命活动受到抑制甚至死亡。5.酒精发酵的酵母菌特性要求:(1)发酵能力强,有较强的酶活性(2)繁殖速度快:受温度影响 301hr 203.5hr 109hr (培养
3、繁殖时间)培养时,T,酵母不易衰老(3)耐酒精能力:酒精浓度 3%(抑制开始)6%(抑制作用较明显)8%(影响生长)10%(影响生长和发酵)12%(发酵停止)6.(4)耐酸能力 酵母菌对酸的抵抗能力比乳酸菌强,一般适于偏酸的环境。pH=4.5-5.5(5)耐温能力 对常用的菌种来说,在2834的范围内,温度越高发酵越迅速,在34以上,发酵速度将减慢,温度在40以上时,酵母衰老,难于发酵,且产酸细菌迅速繁殖。若温度低于28,发酵则缓慢,设备利用率低,产量下降。高温地区,应设法选筛适宜高温发酵的酵母菌种(6)耐渗透压性能强。(7)能抗重金属的毒害作用7.目前我国常用于甘蔗糖蜜酒精发酵的酵母菌种有A
4、S.2.1189,AS.2.1190,台湾396号,甘化I号。川345及川102等。这些酵母菌种一般用10Bx麦芽汁固体斜面培养基,接种后,于3032培养48h,然后置于冰箱,在35下冷藏保存。8.二、糖蜜酒精发酵机理 研究以糖蜜为原料的酒精发酵过程,则是研究酵母菌如何首先利用菌体内的蔗糖酶,先将蔗糖水解为可发酵性单糖,然后如何经过酵母菌体活细胞内的酒化酶(参与酒精发酵的各种酶及辅酶的总称)的作用,生成乙醇和二氧化碳,最后通过细胞质膜将这些产物排泄出来的反应过程。9.由葡萄糖发酵生成乙醇和二氧化碳的主反应式(未计算ADP磷酸化的水分子出入在内)为(见11页):上述反应简单地用如下反应式来表示:
5、10.酒精发酵过程的机理实质是酵母菌在酸性缺氧条件下,并且有无机态磷酸及镁离子、钾离子等存在时,分泌出各种酶所引起的一整套酶促过程。其详细反应过程可参看微生物代谢的EMP途径。图1-2-1(12页)11.12.酒精发酵过程主要经历下述四个阶段,共12个步骤:第一阶段:葡萄糖磷酸化,生成活泼的1,6-二磷酸果糖。这个阶段主要是糖的活化。第二阶段:1,6-二磷酸果糖分裂为两分子磷酸 丙 糖。第三阶段:3-磷酸甘油醛经氧化(脱氢作用)并磷酸化,生成1,3-二磷酸甘油酸,然后将高能磷酸键转移给ADP,以产生ATP,再经磷酸基变位和分子内重排后又给出一个高能磷酸键,而后变成丙酮酸。第四阶段:乙醇的生成。
6、在此阶段,酵母菌在无氧条件下,继续将丙酮酸进行降解,产生乙醇。13.上述酒精发酵机理的几点说明:(1)葡萄糖在无氧条件下通过酵母菌进行酒精发酵的全过程必须经过酵母菌体细胞内酶系中的十二种酶分别顺次作用才能完成。(2)整个酒精发酵过程是放能反应过程。在酒精发酵过程中,所放出的能量,部分用于合成ATP(ATP的主要用途是使葡萄糖磷酸化以促进发酵作用),其余的能量则发散为热,导致发酵液温度逐渐升高。因此在发酵工艺管理上必须严格控制温升和调节温度。14.(3)在酒精发酵过程中总是附带产生多种多样的副产物。若改变酒精发酵的条件,发酵反应的方向是可以改变的,产物和副产物也将随之改变。15.第三节 糖蜜酒精
7、发酵一、糖蜜发酵前的处理1稀释 目的:降浓降粘。(因在高浓度高粘度的情况下,酵母菌是难以甚至无法直接利用糖蜜进行有效发酵的)。16.根据生产工艺流程的不同,通常稀释要求的浓度大致如下:(1)单浓度发酵流程 稀糖液浓度控制在2225Bx。17.(2)双浓度发酵流程 酒母用稀糖液浓度控制在1720Bx;发酵用基本稀糖液浓度控制在3639Bx。18.(3)稀释加水量的计算 为了制备一定浓度的稀糖液,以便满足发酵工艺技术条件的要求,糖蜜稀释所需的加水量和糖蜜量通常用以下公式计算:Mc前=Vc后 式中 M糖蜜量(kg)c前稀释前糖蜜浓度(Bx)V 稀释后稀糖液体积(m3)稀释后稀糖液密度(kgm3)c后
8、稀释后稀糖液浓度(Bx)19.所需糖蜜量:Vc后 M=c前稀释时所需加水量:M(c前-c后)W c后20.2澄清 糖蜜澄清处理通常运用加酸酸化、加热灭菌和静置沉淀等多种手段来完成。(1)酸化 甘蔗糖蜜本身为微酸性,而酵母发酵的最适pH为4.04.5,所以工艺上要求糖蜜稀释的同时要加酸酸化。酸化的目的:除可调节适宜发酵的酸度外,还能使部分蔗糖转化为酵母可直接利用的单糖,有利于促进酵母迅速增殖、发酵;可有效地抑制其他杂菌的繁殖;除去杂质。21.方法:可用浓硫酸外或盐酸,加酸量为(密度1.86,66B的工业硫酸)每吨原糖蜜加2.5L3.5L,约为稀糖液量的0.20.3。对于双浓度流程来说,发酵用的基
9、本稀糖液一般不加酸而酒母用稀糖液加酸控制酸度(注)应在67。22.(2)灭菌 糖蜜中常有杂菌,当发酵时,这些杂菌会消耗糖分而降低酒精产率,并会生成其他有害物质而影响酒精质量。方法:A、采用蒸汽加热至8090,维持1h即可达到灭菌的目的。23.B、化学防腐剂,如漂白粉、甲醛、氯化钠、五氯代苯酚钠等。一般按1:10溶化稀释后加入糖蜜中搅拌均匀,静置34h 即可。若用量过多或作用时间过短则残余防腐剂进入发酵工序将会影响酵母生长,繁殖。C、利用噬菌体来防止糖蜜发酵时的杂菌。D、用抗菌素来防止杂菌的。24.(3)静置沉淀 糖蜜中的胶体物质、灰分和其它悬浮物质在加酸、加热后,相当一部分已凝聚或生成不溶性的
10、沉淀物,静置沉降可使固液进一步分离,易于取出清液而除去这些有害杂质。静置沉降的时间一般需要若干小时。25.传统的澄清方法有冷酸通风处理法和热酸处理法。冷酸通风处理(沉淀)法 先将糖蜜稀释至50Bx左右,加人为稀糖液量0.20.3的浓硫酸,酸化的同时可加入0.01高锰酸钾,并通入无菌压缩空气12h,然后静置沉淀取上清液。加入高锰酸钾,可使糖蜜中的亚硫酸盐、亚硝酸盐等氧化,减轻其对酵母的毒害或生成沉淀除去。通风则可驱走如SO2、NO2等有害气体和其他挥发性物质,同时还可增加糖液中的溶氧量,有利于酵母的增殖。此法在广东一些大型糖蜜酒精厂较多采用。26.热酸处理法 先用60温水将糖蜜稀释至5558Bx
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