酒精与蒸馏酒工艺学

章节摘录

书摘    一、原料预处理的内容    淀粉质原料在正式进入生产过程前，必需进行预处理，以保证生产的正常进行和提高生产的效益。预处理包括除杂和粉碎两个工序。       (一)原料除杂的必要性        淀粉质原料在收获和干燥的过程中，往往会掺夹进泥土，沙石，纤维质杂物，甚至金属块等杂物。这些杂质如果不在投入生产前予以除去，则将严重影响生产的正常运转。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损坏，造成生产的中断；机械设备的运转部位，如泵的活塞或叶轮部位也会因存在泥沙而加速磨损。纤维质杂物会造成管道和阀门的堵塞：在蒸馏塔板上的沉积会造成塔板和溢流管的堵塞，给生产带来严重的影响和损失。另外，泥沙等杂质的存在也会影响正常的发酵过程。清除杂质，保证生产正常和顺利地进行，这就是除杂的目的。    (二)原料粉碎的必要性        目前，我国绝大多数中型以上的酒精厂都已实现了原料蒸煮过程的连续化。对于连续蒸煮来说，原料必需预先进行粉碎，才能进一步加水制成粉浆，然后再用泵连续均匀地送入连续蒸煮系统。所以，对于连续蒸煮来说，原料粉碎是一个前提。    原料粉碎的另一个目的是通过粉碎，使原料颗粒变小，原料的细胞组织部分破坏，淀粉颗粒部分外泄，在进行水—热处理时，粉碎原料的淀粉颗粒吸水膨胀，使糊化和液化过程进行得比较容易和彻底。所以与整粒或整片原料相比，粉碎原料所需的蒸煮压力和温度都比较低，时间也比较短，从而可以减少蒸汽用量，提高原料蒸煮质量和减少可发酵性物质的损失。        原料粉碎以后，可以加水并制成粉浆，再用泵输送，这将在很大程度上减轻投料时的笨重体力劳动和繁琐的操作过程。所以，我国一些进行间歇蒸煮的小型酒精厂也已经先后实行了原料粉碎。    综上所述，粉碎是一个既符合工艺要求，又符合经济观点的预处理措施，应该在全部酒精厂实行。    (一)无蒸煮工艺的意义    本世纪70年代初发生的石油危机使得原油价格暴涨，严重影响了以原油为主要能源的西方国家经济的发展。西方的各国政府和财团开始意识到以石油作为唯一能源是危险和不可靠的，因为它总有一天会在地球上消失，于是他们大量投资，进行新能源的开发和研究。酒精作为最有希望全部或部分代替石油的候选者之一，得到了各国科学家们的重视。发酵酒精要能成为可再生的能源，尚需解决一系列的问题，而减少酒精生产的能量投入，即降低酒精生产的能量消耗是首先要解决的主要课题。因为，在生产酒精的能量投入大于酒精燃烧的能量产出时，酒精作为能源的意义就变得很小了。    酒精生产过程中，消耗能量最大的两个工序是蒸煮工序和蒸馏工序。所以，酒精生产节约能耗的目标就集中在原料蒸煮和发酵醪的蒸馏上。根据国内的情况，蒸煮工段所消耗的蒸汽占整个生产过程蒸汽消耗的25～30％。如果能采用某种新的生产工艺，将这部分蒸汽消耗全部或大部分节省下来，对减少酒精生产过程的能量投入将起到重要作用。无蒸煮工艺的意义就在于此。     (二)无蒸煮工艺的理论基础；    高压蒸煮的目的是使淀粉彻底糊化、液化，并破坏植物细胞，使蒸煮物料成为均一的糊化醪，为进一步的淀粉转化为糖创造良好的条件。另一个附带的目的是对原料进行一次彻底的灭菌。多年来的生产实践表明，高压蒸煮的原料出酒率比常压蒸煮时要高得多。但是，随着科学技术和生产工艺的进展，无蒸煮工艺已经成为或正在成为可以取高压蒸煮而代之的新工艺。其主要理论基础如下：    (1)本世纪初，制订目前采用的高压蒸煮有关工艺条件和肯定高压蒸煮对常压蒸煮的一系列优点时，采用的原料是整粒不粉碎的。目前的酒精工厂已全部采用粉碎原料，有相当一部分植物细胞已经被破坏，原料的吸水膨胀，糊化、液化的情况与整粒原料有很大的不同，因此，原来针对整粒原料的一系列理论阐述，已不完全适用。        (2)本世纪50年代以前，世界上都采用大麦芽(绿麦芽)作为酒精生产用的糖化剂，麦芽具有的纤维酶系统和果胶酶系统都很微弱。现在采用的糖化酶大部分是属于黑曲糖化酶系统，它除了有高活性的淀粉酶系统外，还具有相当活力的纤维酶和果胶酶系统。这种较全面的酶系统为无蒸煮工艺准备了良好的基础。    (3)黑曲淀粉酶系统是耐酸型淀粉酶，它的适宜作用pH在4．5左右，这就使得可以在实行无蒸煮工艺时，采用调节pH的方法来防止杂菌污染的发生，而不影响正常糖化作用的进行。这一点也是不耐酸型的麦芽淀粉酶所无法与之相比的。    (4)目前，除了淀粉酶系统外，已经有纤维素酶、果胶酶等多种酶制剂成品商品化了，这为无蒸煮工艺的实施提供了物质条件。    (5)高压蒸煮虽然能使淀粉彻底糊化，以利于糖化酶的作用，但是，它同时也会造成原料中可发酵性物质的损失。这种损失随着蒸煮压力和时间的增加而增加。前苏联学者乌斯晋尼可夫对这个问题进行了详细的研究：从前面已讲过的图3—14可见，可发酵性糖的损失随温度的升高和时间的延长而增加。温度130℃，原料颗粒直径为1. 5mm，蒸煮30min，可发酵性物质的损失可达2．6％。我国淀粉原料蒸煮普遍存在温度过高，时间过长的现象，因此，可发酵性物质的损失要大于2．6％。       综上所述，如果我们能充分利用新技术发展为我们创造的各种良好条件，合理地安排无蒸煮工艺，使得因无蒸煮造成的淀粉不彻底糊化的损失降低到等于或低于高压蒸煮造成的可发酵性物质损失，那末，无蒸煮工艺的原料出酒率就不会低于高压蒸煮，无蒸煮新工艺也就有了工业化的可能性。实践已经证明，这一点是能做到的。    当前，世界各国都在广泛开展无蒸煮工艺的研究，其中有些工艺已经在生产上得到应用。为了便于叙述，本书将凡是不采用高压蒸煮的工艺都归纳在无蒸煮工艺之内。根据这一原则，无蒸煮工艺大致可分为生淀粉发酵，低温蒸煮(100~C以下糊化、液化)，挤压膨化和超细磨四类。现分别介绍如下：    三、淀粉酶系统水解淀粉的机制    不同来源淀粉酶系统的组成是不一样的，例如，麦芽淀粉酶系统主要由α—和β—淀粉酶组成，有些谷芽中含有第三种被称为糊精酶的淀粉酶；霉菌来源的淀粉酶系统不含β—淀粉酶，但它含有葡萄糖淀粉酶。现将这些酶对淀粉作用的机制叙述如下；        麦芽的α—淀粉酶随机地分解淀粉大分子的α—1，4-葡萄糖苷键，但主要是作用于中部。作用结果是生成低分子糊精(不被碘染色)，少量的麦芽糖和寡糖，包括带分枝的寡糖。根据α—淀粉酶的作用特性，它被称为内切酶或糊精化酶。        β—淀粉酶从直链或支链淀粉分子的非还原性末端开始作用，一次切割下两个葡萄糖基(麦芽糖)。β—淀粉酶不能绕过支链淀粉的分枝点，因此，它的水解停止在最后第二个α—1，4葡萄糖苷键处(指分枝点前第二个α—1，4键)。水解结果，剩下许多大分子糊精，能被碘染成蓝色。在β-淀粉酶作用下，直链淀粉全部转化为麦芽糖，支链淀粉仅分解50～55％。    在α—淀粉酶和β—淀粉酶的协同作用下，得到的是由麦芽糖、少量葡萄糖和低分子界限糊精组成的糖液混合物。淀粉的全部α—1，6葡萄糖苷键都集中在界限糊精之中。    在细菌和霉菌的淀粉酶系统中没有β—淀粉酶，但含有活性α—淀粉酶，它的蛋白质氨基酸组成和作用特性是与众不同的。例如，在霉菌α—淀粉酶催化作用初期就水解生成大量的葡萄糖和麦芽糖。细菌淀粉酶则具有产糖的和产糊精的两大类，前者水解淀粉可达60％或更多，后者则只能水解30～40％。Bac．subtilis α—淀粉酶水解直链淀粉时，起初生成n＝6的糊精和麦芽糖，最终只是葡萄糖和麦芽糖(1：5．45)；在水解支链淀粉时，开始是n＝6或更大聚合度的糊精，最终是葡萄糖、麦芽糖和带有侧链的糖类。    微生物来源的α—淀粉酶和麦芽的α，β淀粉酶一样，不能作用于淀粉的α—1，6葡萄糖苷键。经Bas．subtilis的α—淀粉酶作用后所剩的界限糊精中，一个α—1，6键要摊到5个葡萄糖基团，而在霉菌。淀粉酶作用时，界限糊精中一个α—1，6键只摊到4个葡萄糖基团。    在麦芽中含有第三种淀粉酶，可称它为糊精酶。它分解界限糊精中的α—1，6葡萄糖苷键。通常称它为界限糊精酶。该酶属于磷化酶类。    细菌Aerobacter aerogenes产生的Pullulanase(支链淀粉酶)能裂解淀粉的α—1，6萄糖苷键。如果往麦芽中添加这种酶，则淀粉可以被完全水解。    霉菌分泌的葡萄糖淀粉酶(Exo—1，4-α-Glucosidase)不仅能分解淀粉中的α—1，4键，而且也能裂解α—1，6键和黑曲糖中的α—1，3键。在该酶的作用下，从直链淀粉和支链淀粉分子的非还原性末端，顺次切下葡萄糖基团，因此，葡萄糖是水解的最终产物。      ……

书籍目录

目录

第一篇 酒精生产工艺

第一章 绪论

第一节 课程的目的与任务

第二节 酒精的用途及其在国民经济中的地位

第三节 酒精生产技术发展史

第四节 我国生产酒精的规格及其生产工艺流程

一、我国生产酒精的规格

二、发酵酒精生产工艺流程

第五节 目前酒精生产存在的主要问题及对策

第二章 原料、水和辅助原材料

第一节 酒精生产原料

一、原料的定义

二、原料选择的原则

三、常用的原料种类

四、常用原料的化学组成

第二节 淀粉质原料

一、薯类原料

二、谷物原料

第三节 糖质原料

一、糖蜜

二、甘蔗

三、甜菜

四、甜高粱

第四节 纤维质原料

一、农作物纤维下脚料

二、森林和木材加工工业的下脚料

三、工厂纤维和半纤维素下脚料

四、城市废纤维垃圾

第五节 其他原料

一、亚硫酸盐废液

二、乳清

三、甘薯淀粉渣和马铃薯淀粉渣

第六节 水

第七节 辅助原材料

一、辅助原料

二、辅助材料

第三章 淀粉质原料酒精生产工艺

第一节 淀粉质原料酒精生产的特点及流程

一、淀粉质原料酒精生产的特点

二、淀粉质原料酒精生产的流程

第二节 原料的预处理和输送

一、原料预处理的内容

二、原料的除杂

三、原料的粉碎

四、原料的输送

五、原料预处理流程

六、原料粉碎度对蒸煮工艺的影响

第三节 原料的水－热处理

一、原料水－热处理的目的

二、原料水－热处理的理论基础

三、高压蒸煮工艺流程

四、无蒸煮工艺的研究和实践

第四节 糖化剂生产

一、糖化剂生产的发展历史

二、淀粉酶系统和与糖化有关酶的性质

三、淀粉酶系统水解淀粉的机制

四、生产上常用的糖化剂生产菌及其酶系特性

五、影响曲霉菌生长和淀粉酶产生的主要因素

六、固体曲生产工艺

七、液体曲生产工艺

第五节 糖化工艺

一、糖化的目的

二、淀粉水解的化学机理

三、糖化醪的碳水化合物组成

四、淀粉的水解动力学

五、影响水解速度的因素

六、糖化过程中物质的变化

七、糖化方法

八、糖化过程的控制

九、糖化工艺的发展趋势

第六节 酒精酵母

一、酵母的一般性质

二、酒精生产对酵母的要求

三、酒精生产中常用的酵母菌株

四、酵母的生长条件

五、生物合成和发酵产品的糖耗

六、酵母的扩大培养

七、酒母的质量指标

八、污染酒母的净化

九、影响酒母质量的主要因素

十、酒母制备工艺展望

第七节 糖化醪的发酵

一、酒精发酵的目的和要求

二、酒精发酵机理

三、酒精发酵工艺

四、酒精发酵设备

五、发酵成熟醪指标

六、影响酒精发酵的因素

七、酒精发酵中常见的杂菌污染的危害及其防止

八、从二氧化碳中回收酒精

九、酒精发酵新技术

第八节 发酵成熟醪的蒸馏和精馏

一、发酵成熟醪的化学组成与杂质的分类

二、酒精蒸馏的基本原理

三、酒精精馏的基本原理

四、酒精蒸馏精馏工艺流程和操作

五、常用的蒸馏精馏塔板

六、酒精的化学处理

七、蒸馏过程中酒精的损失

八、无水酒精的制备

九、节能蒸馏和酒精回收新技术

第九节 淀粉出酒率和淀粉利用率

一、淀粉理论出酒率

二、可发酵性物质和酒精的损失

三 实际出酒率和淀粉利用率

第四章 糖质原料酒精生产工艺

第一节 糖质原料酒精发酵的特点和工艺流程

一、糖蜜酒精发酵的特点

二、糖蜜酒精生产流程

第二节 糖蜜稀糖液的制备

一、糖蜜的稀释

二、糖蜜的酸化

三、营养盐的添加

四、糖蜜的灭菌

五、稀糖液的澄清

六、稀糖液的制备流程

第三节 糖蜜发酵酒母的制备

一、糖蜜发酵对酵母菌种的要求

二、常用的酵母菌种及其特性

三、酒母的制备

第四节 稀糖液的发酵

一、影响发酵产品生成的因素

二、发酵过程的基本模式

三、糖蜜酒精发酵工艺流程

第五节 其他糖质原料的酒精发酵

一、甘蔗直接生产酒精工艺

二、甜菜直接生产酒精工艺

三 乳清生产酒精工艺

第五章 纤维质原料酒精生产工艺

第一节 前言

第二节 纤维质原料的构成和性质

一、纤维素的结构和性质

二、半纤维素的结构和性质

三、木质素的结构和性质

第三节 纤维的预处理

一、物理方法

二、化学方法

三、其他预处理方法

第四节 纤维素酸水解

一、植物纤维酸水解机理

二、浓酸水解

三、稀酸水解

四、序列阶段酸水解

五、影响酸水解的因素

六、稀酸水解的几种常用方法

第五节 纤维素酶水解

一、纤维素酶水解的理论

二、纤维素酶和木聚糖酶生产

第六节 纤维质原料酒精生产工艺流程

一、酸水解酒精生产工艺流程

二、酶水解酒精生产工艺流程

第七节 半纤维素制酒精工艺流程

一、LORRE半纤维素生产酒精流程

二、直接发酵木糖为酒精的研究

第八节 亚硫酸盐纸浆废液生产酒精的工艺流程

一、亚硫酸纸浆废液的组成

二、亚硫酸纸浆废液的前处理

三 亚硫酸纸浆废液的酒精发酵

第六章 副产品的综合利用及污水

第一节 二氧化碳的综合利用

一、酒精发酵气体组成

二、二氧化碳的净化

三、液体二氧化碳生产工艺

四、固体二氧化碳（干冰）生产

五、纯碱和轻质碳酸钙的制造

第二节 杂醇油和醛酯馏分的利用

一、杂醇油的利用

二、醛酯馏分的利用

第三节 淀粉质原料酒糟的综合利用

一、淀粉质原料酒糟的组成

二、酒糟干燥生产饲料

三、酒糟生产菌体蛋白

四、酒糟滤液回用

五、酒糟生产其他发酵产品

六、酒糟的甲烷发酵

七、淀粉质原料酒糟的其他利用

第四节 糖质原料酒糟的综合利用

一、糖蜜酒糟的组成

二、从糖蜜酒精发酵醪中制取面包酵母

三、糖蜜酒糟生产饲料酵母

四、糖蜜酒糟的浓缩和干燥

五、糖蜜酒糟的厌氧发酵

六、酒糟焚烧回收钾盐

七、糖蜜酒糟用作水泥增塑剂

八、糖蜜酒糟的综合利用方案

九、几种糖蜜酒糟处理方案的比较

第五节 酒精工厂污水处理

一、各类污水的性质

二、污水的净化措施

第二篇 蒸馏酒生产工艺

第七章 蒸馏酒的概述

第一节 蒸馏酒的起源

第二节 蒸馏酒的分类

一、蒸馏酒的分类

二、世界蒸馏酒的生产和消费

三 中国白酒的分类

第八章 酒曲生产工艺

第一节 酒曲概述

一、大曲

二、小曲

三、�曲

第二节 大曲的特点和类型

一、大曲的特点

二、大曲的类型

第三节 大曲生产工艺

一、高温大曲生产工艺

二、中温大曲生产工艺

三、偏高温大曲生产工艺

第四节 大曲制备中的微生物消长与分布

一、制曲过程中微生物群类的变化

二、微生物在曲块中的分布

三、大曲贮存中微生物及酶活性变化

四、不同类型大曲的微生物及酶活性状况

第五节 大曲的质量及病害

一、大曲的感官鉴别

二、大曲的化学成分及生化性能

三、大曲的病害及其处理

第六节 大曲生产的进展

一、全年制曲

二、高层制曲

三 架子曲和曲室的自动调节

四、机械压曲

五、强化大曲

第七节 小曲生产工艺

一、小曲微生物及其酶系

二、单一药小曲的生产

三 纯种根霉酵母散曲的生产

第九章 大曲白酒生产工艺

第一节 大曲白酒生产工艺的主要特点和类型

一、大曲白酒生产工艺的主要特点

二、大曲白酒的生产类型

第二节 泸香型大曲白酒生产工艺

一、典型的续渣工艺――老五甑操作法

二、泸香型大曲白酒生产工艺

第三节 汾香型大曲白酒生产工艺

一、汾香型大曲白酒的生产特点

二、汾香型大曲白酒生产工艺

第四节 茅香型大曲白酒生产工艺

一、茅台酒酿造工艺流程

二、工艺说明

第五节 凤香型大曲白酒生产工艺

一、西凤酒的生产特点

二、制曲工艺

三、酿酒工艺

第六节 大曲发酵酒醅微生物的构成及消长

一、大曲发酵酒醅微生物的构成

二、发酵过程中浓香型酒醅微生物的消长

三、微生物消长引起的酒醅理化反应

第七节 曲酒发酵期间风味物质的形成

一、醇类

二、酸类

三、酯类

四、醛类

五、α－联酮

六、芳香族化合物

七、硫化物

第八节 人工老窖

一、老窖的形成

二、窖泥主要微生物及其分布

三、已酸乙酯形成的基本理论

四、人工老窖泥的制作

五、窖泥的退化、保养和强化

第九节 大曲白酒的蒸馏

一、固态蒸馏的基本原理

二、上甑过程中酒精及其他成分的变化

三、接酒过程中馏分的物质变化

四、大曲白酒的蒸馏设备和有关工艺参数

第十节 大曲白酒的老熟勾兑和调味

一、贮存与老熟

二、勾兑

三、调味

第十一节 提高大曲酒质量的工艺措施

一、大曲酒生产的安全度夏

二、回酒发酵和回糟发酵

三、夹泥发酵、加液蒸馏

四、黄水的利用

五、双轮底糟的利用

六 双层蒸馏、两级冷凝

第十章 其他蒸馏酒生产工艺

第一节 小曲白酒生产工艺

一、半固态发酵法生产小曲白酒

二、固态发酵法生产小曲白酒

第二节 大曲小曲串香白酒生产工艺

一、董酒生产工艺流程

二、大曲 小曲制造

三、制酒

第三节 �曲白酒生产工艺

一 生产工艺流程

二、生产工艺

第四节 液态发酵白酒生产工艺

一、液态法白酒与固态法白酒的区别

二、固－液结合法白酒生产

第五节 低度白酒生产工艺

一、白酒降度的意义

二、中国白酒降度出现白浊原因

三、低度白酒制造方法

四 低度白酒制造中的几个问题

第六节 威士忌生产工艺

一、概述

二、威士忌生产原料和酿造水的要求

三、麦芽制造

四、糖化

五、发酵

六、蒸馏

七、贮陈

八、调合

第七节 老姆酒生产工艺

一、原料及其处理

二、酒母

三、发酵

四、蒸馏

五、后熟

六、勾兑

第八节 俄得克酒生产工艺

一、俄得克酒的品种

二、俄得克酒生产工艺

三、俄得克酒生产设备

第十一章 蒸馏酒的风味和化学组成

第一节 蒸馏酒的感官特性

一、外观

二、香味

三、口味

四、体

第二节 蒸馏酒中香味物质化学

一、蒸馏酒中醇类物质和香味

二、蒸馏酒中羰基化合物和香味

三、蒸馏酒中羧酸、酯和香味

四、蒸馏酒中其他香味物质

第三节 蒸馏酒的口味物质

一、蒸馏酒的甜味物质

二、蒸馏酒的酸味物质

三、蒸馏酒的苦味物质

四、蒸馏酒中的咸味物质

五、蒸馏酒中的其他口味物质

一、中国白酒的香味和风味来源

二、中国白酒的香味和口味独特性

主要参考资料

作者简介

内容提要

本书是轻工高等院校工业发酵专业教材委员会组织编写的教学用书，共有酒精生产工艺和蒸馏酒

生产工艺两篇。第一篇分六章，系统地介绍了淀粉质原料、糖质原料、纤维素原料酒精生产的工艺理论、

生产技术、有关设备、综合利用、废液处理和国内外最新科研成果及动向；第二篇分五章，系统地介绍

了固态发酵法、半固态发酵法和液态发酵法生产白酒，国际主要蒸馏酒的生产工艺及蒸馏酒的风味与化

学组成的理论等。

本书用作高等院校工业发酵专业教材，也可供从事酒精与蒸馏酒生产、科研和设计院所的技术人员

以及有关院校的师生参考。

图书封面

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