【正文】 酶的催化下，生成 3— 磷酸甘油酸。所以，糖蜜酒精發(fā)酵要求發(fā)酵醪 要有適當(dāng)?shù)臐B透壓，才有利于酵母半透性細(xì)胞質(zhì)膜對醪液中 C、 N 源、生長素等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，才能加速細(xì)胞內(nèi)酶系的催化反應(yīng)速度，從而使發(fā)酵率進(jìn)一步提高。 開放式間歇發(fā)酵法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，容易上馬，操作簡便。我國南方小型糖蜜酒精工廠采用此法較普通。 ⑤ 連續(xù)流加發(fā)酵法 連續(xù)流加 發(fā)酵法的特點(diǎn)是把成熟的酒母一次加入發(fā)酵罐中，然后連續(xù)流加基本糖液，連續(xù)流加基本糖液的速度應(yīng)控制，使發(fā)酵糖液的濃度大致相同，這樣可使發(fā)酵時間大大縮短，發(fā)醪中酒精含增高。酒母和基本稀糖液，以一定的速度連續(xù)地流入前兩個發(fā)酵罐，發(fā)酵時醪液從 1 發(fā)酵罐上部沿連通管流入 2 發(fā)酵罐底部，再經(jīng) 2 發(fā)酵罐上部流入 3 發(fā)酵罐底部，這樣順序連續(xù)流動，經(jīng)過一組串聯(lián)的發(fā)酵設(shè)備所連接的空間，酵母完成增殖和發(fā)酵作用的全過程，成熟醪從最后的發(fā)酵罐中連續(xù)排出，送去蒸餾。但應(yīng)該看到多級連續(xù)發(fā)酵經(jīng)常會因雜菌感染，不可能長期維持下去，必須定期更換酵母種子，一般每隔幾天，必要時甚至每隔 7— 8 天各發(fā)酵 罐需要交替排空滅菌再重新接入酵母種子進(jìn)行發(fā)酵 。間歇通氣攪拌對穩(wěn)定和保證較高的比生長速度更為有利。第三與第四兩個發(fā)酵罐之間上部用導(dǎo)管相連，發(fā)酵醪由第四發(fā)酵罐的下部放出，使酵母沉降，便于回收。 多級連續(xù)發(fā)酵法可分為單濃度連續(xù)發(fā)醉法和雙濃度連續(xù)發(fā)酵法兩種。 根據(jù)糖蜜酒精發(fā)酵化學(xué)反應(yīng)式： C12H22O11 十 H2O → 2C6H12O6 2180 C6H12O6 → 2C2H5OH 十 2CO?↑ 246 244 100 公斤蔗糖可生成 公斤轉(zhuǎn)化糖。因此，決不能讓這么多的酒精損失，必須設(shè)法回收。 （ 2）糖液的發(fā)酵 糖液進(jìn)行酒精發(fā)酵所需的酒母，經(jīng)各階段擴(kuò)大培養(yǎng)后，進(jìn)入 酒母 罐，并連續(xù)流進(jìn)稀糖液，開始連續(xù)培養(yǎng)，而成熟的酒母醪則自 酒母 罐底部連續(xù)送入 1 號 主 發(fā)酵罐內(nèi)。為了提高 1主發(fā)酵罐的抗雜菌污染能力， 1主發(fā)酵罐的酒分多控制在 4%~6%（體積分?jǐn)?shù)），因此 1主發(fā)酵罐具有酒母罐和發(fā)酵罐雙重功能。我國南方各省，如 廣東、廣西、福建、四川和臺灣等省均盛產(chǎn)甘蔗，甘蔗糖廠較多。Bx，微酸性，酸度在 10186。 ③貯存罐的位置應(yīng)兼顧運(yùn)輸和生產(chǎn)兩方面，以有利于使用方便。 ⑤稀糖蜜和受 到污染的糖蜜不宜過久貯存，以免造成糖分的過多損失。甜菜糖蜜錘度一般為 75~84186。甘蔗糖蜜中含有較大量的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖。 整個工藝流程包括糖蜜原料及其貯存、稀糖液的制備和處理、糖 蜜酒精酵母及其培養(yǎng)和糖蜜酒精發(fā)酵四個過程。 糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵 是 在一組串聯(lián)的發(fā)酵罐與后發(fā)酵罐內(nèi)完成，擴(kuò)大培養(yǎng)酒母所用稀糖液不斷地定量流入 1 號 主 發(fā)酵罐，主發(fā)酵用的濃糖液也是不斷地定量流入 1 號 主 發(fā)酵罐，與 酒母 罐 送來的酒母醪混合開始發(fā)酵，然后逐個地、自上而下地通過所有的發(fā)酵罐和后發(fā)酵罐，約 36 小時左右，發(fā)酵即告成熟，成熟 醪 自最后一個后發(fā)酵罐底部排出，用成熟醪泵送去蒸餾。酒母擴(kuò)大培養(yǎng)所用的糖蜜自糖蜜高位箱經(jīng)液位調(diào)節(jié)器維持恒壓流入 1 號連續(xù)稀釋器內(nèi)，加入硫酸、磷酸及銨鹽溶液，使糖液達(dá)到一定的酸度和濃度后，送入一組串聯(lián)的酸化罐中進(jìn)行相當(dāng)時間酸化處理后，再酒精回收液 泡沫捕集器 泵 年產(chǎn) 2700 噸 無水 酒精工廠的初步設(shè)計 18 流入 2 號連續(xù)稀釋器內(nèi)，加水進(jìn)行第二次稀釋至所需的濃度后，進(jìn)入 酒母罐內(nèi)。一個年產(chǎn) 3000 噸糖蜜酒精工年產(chǎn) 2700 噸 無水 酒精工廠的初步設(shè)計 16 廠每小時排出 CO?400580 公斤，每年排出 CO? 2736 噸。Bx；雙濃度連續(xù)發(fā)酵法酒母的培養(yǎng)液采用低濃度糖液，濃度為14— 18186。 從發(fā)酵醪分離回收的酵母漿，約為發(fā)酵醪容積的 15％，此酵母漿送至酒母罐，添加濃度 11— 12％稀糖液并添加硫酸，位酸度達(dá) 1— 176。由于回收大量的酵母，在發(fā)酵過程中一開始便有足夠多量的酵母，發(fā)酵特別旺盛，代謝產(chǎn)物酒精立即大量積聚。不同點(diǎn)是：最終發(fā)酵罐成熟醪蒸餾后，立即刷罐滅菌，接入酵母新種，連續(xù)流加基本糖液，其它各發(fā)酵罐依次滅菌接入發(fā)酵醪，以相反的方向連續(xù)流動進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵，這樣尾罐變?yōu)槭坠蓿瑢?shí)現(xiàn)了循環(huán)連續(xù)發(fā)酵法。在間歇分批發(fā)酵過程中，酵母的萌發(fā)期較長，然而在連續(xù)發(fā)酵過程中，酵母的萌發(fā)期的時間取決于主罐中醪液交換的速度和第一次加入酵母的數(shù) 量。采用連續(xù)流加發(fā)酵法，發(fā)酵最 高溫度須控制在 33— 34℃ ，發(fā)酵總時間只有 15— 20 小時，發(fā)酵醪的酒精含量可達(dá) 9％ (容量 )以上 。 ④ 分段添加發(fā)酵法 分段添加發(fā)酵法的特點(diǎn)是將酵母培養(yǎng)階段和發(fā)酵階段明顯地劃分開來，根據(jù)兩者不同的目的要求，采取不同的技術(shù)條件，在發(fā)酵過程中盡可能維持醪液中的糖分一致，使酵母在較穩(wěn)定的情況下發(fā)酵，由于采用分段添加糖液，保持了醒液中較低的糖分和較高的酒精分。 ② 密閉式間歇發(fā)酵 此法的特點(diǎn)是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)入，嫌氣性發(fā)酵條件較好，能防止雜菌感染，發(fā)酵率穩(wěn)定，可以回收 CO?，酒精損失較少。 其它工藝條件也能直接影響發(fā)酵效率，如果調(diào)整適宜的發(fā)酵溫度，發(fā)酵效率也明顯提高。 （ 9） 2— 磷酸甘油酸在烯醇化酶催化下，生成 2— 磷酸烯醇式丙酮酸。 Mg2+作激活劑。由此可見，糖蜜酒精發(fā)酵宜在密閉的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行。 所謂酒精發(fā)酵，就是指發(fā)酵酵中的糖類物質(zhì)，在無氧條件下，受酵母細(xì)胞中酒化酶的作用，產(chǎn)生酒精的全過程。 糖蜜酒精發(fā)酵中酵母的有效酶系 糖蜜酒精發(fā)酵過程中，酵母細(xì)胞中參與酒精發(fā)酵的酶有十多種。細(xì)菌耐酸性差，提高酵母的耐酸性，使之能在酸性環(huán)境下生產(chǎn)、繁殖，對提高酒精發(fā)酵的抗污染能力具有重要意義。成品酒精中易超標(biāo)的指標(biāo)主要是醛、氧化實(shí)驗、硫酸試驗和雜醇油等。 年產(chǎn) 2700 噸 無水 酒精工廠的初步設(shè)計 5 2． 2 糖蜜發(fā)酵的依據(jù) 和機(jī)理 糖蜜酒精發(fā) 酵特點(diǎn) （ 1）糖蜜酒精生產(chǎn)特點(diǎn) ① 糖蜜原料中的糖分以可發(fā)酵糖為主，發(fā)酵速度快，糖蜜中糖分以蔗糖為主，甘蔗糖蜜除蔗糖外還有大量轉(zhuǎn)化糖，只需稀釋，無需糖化即可被酵母利用，發(fā)酵速度快。 主產(chǎn)品：無水酒精 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《 GB/T 67820xx》優(yōu)級純。 （ 3） 通過畢業(yè)設(shè)計加強(qiáng) 對學(xué)生計算、繪圖、編輯設(shè)計文件、使用規(guī)范手冊等最基本的工作實(shí)際能力的培養(yǎng)。 目前， 酒精生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法和生物發(fā)酵法兩種。為了進(jìn)一步提高酒精生產(chǎn)水平，各國工程技術(shù)人員不斷研究新型酒精發(fā)酵方法，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，酒精蒸餾工藝也在不斷改進(jìn)和完善。除了滿足人類對蒸餾酒和化工產(chǎn)品等需要，在 21 實(shí)際它還將是人類可再生能源的主要組成成分。 Alcohol production materials problem。 目前我國酒精工業(yè)發(fā)展迅速，各項生產(chǎn)指標(biāo)已達(dá)國際先進(jìn)水平。 目前 不少國家都在考慮將酒精作為新能源以應(yīng)付“石油危機(jī)”年產(chǎn) 2700 噸 無水 酒精工廠的初步設(shè)計 2 和“能源危機(jī)”，用酒精部分或全部代替汽油作為汽車燃料，不僅可節(jié)約大量的石油，而且可以減少二氧化碳的排放量，緩和溫室效應(yīng) ，所以酒精生產(chǎn)有廣大的供求市場。 原種 擴(kuò) 硫酸 培 營養(yǎng)鹽 酒母 CO? 原糖蜜 稀糖液 稀糖液發(fā)酵 酒精蒸餾 無水酒精 水 圖 流程說明 原糖蜜經(jīng)泵送至高位槽，再經(jīng)計量秤稱重后輸入酸化罐。糖蜜需加水稀釋降低糖度和黏度，加酸調(diào)整 pH，并要選用耐高滲透壓的酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵。其主要優(yōu)點(diǎn)是： ①來源豐富 ②生產(chǎn)工藝、設(shè)備較淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精相對簡單 糖蜜酒精無須粉碎、蒸煮、制曲和糖化過程和相應(yīng)設(shè)備，能耗低，并且原料價格低，生產(chǎn)成本低。可提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。這類酶主要包括己糖激酶、氧化還原酶、烯醇化酶、脫羧酶和異構(gòu)酶、變位酶等。 糖蜜酒精發(fā)酵過程是不需氧的生物化學(xué)氧化過程，其生物氧化自成體系，反應(yīng)過程中生成還原態(tài)的 NADH? ，用于乙醛的還原，而其自身被氧化恢復(fù)成氧化態(tài)的 NAD。 酵母酒精發(fā)酵的 4 個階段 ： ①葡萄糖磷酸化和異構(gòu)化，然后裂解為能轉(zhuǎn)化的兩種磷酸丙糖（甘油醛 3P 和磷酸二羥丙酮）。 （ 4） 1， 6— 二磷酸果糖在醛縮酶的作用下，生成磷酸二羥丙酮和 3—磷酸甘油醛。 （ 12） 乙醛在乙醇脫氫酶的作用下 就生成了酒精。 ① 開放式間歇發(fā)酵法 年產(chǎn) 2700 噸 無水 酒精工廠的初步設(shè)計 10 此法的特點(diǎn)是醪液在敞開的發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，操作是間歇進(jìn)行，發(fā)酵槽一般用水泥制成，也可用鋼板制成，發(fā)酵槽內(nèi)裝有冷卻管和蒸汽管，使用時先用石灰乳、熱水充分洗滌及消毒。 ③ 分割式發(fā)酵法 此法是利用發(fā)酵正常的主發(fā)酵醪，把它抽出一部分 (1／ 3 或 1／ 2)送人第二發(fā)酵罐，作為第二發(fā)酵罐的酒母，兩個發(fā)酵 罐各用稀糖液添加滿，第一個罐讓它發(fā)酵完畢，然后蒸餾，而第二個發(fā)酵罐在進(jìn)入主發(fā)酵期時，又分割出 1／ 3 或 1／ 2 的發(fā)酵醪送入第三個發(fā)酵罐，作為第三個發(fā)酵罐的酒母，再分別添加滿稀搪液，如此依次進(jìn)行下去，分割主發(fā)酵醪進(jìn)行發(fā)酵。為了使酵母很好地增殖，在第一次及第二次添加時，通空氣一小時，而第三次添加時則通氣 1520 分鐘，如果沒有通風(fēng)設(shè)備，添加速度應(yīng)盡量慢。 我國南方利用甘蔗糖蜜與北方利用甜菜糖蜜生產(chǎn)酒精的工廠，大都采用連續(xù)發(fā)酵法。酵母在主罐中積累過程也取決于它的初始含量，在連續(xù)發(fā)酵過程中控制主發(fā)酵罐的酵母數(shù)量甚為重要，需要掌握好發(fā) 酵醪的流加速度，使其交換速度與酵母的生長速度達(dá)到相對平衡。我國一些糖蜜酒精廠，在一組發(fā)酵罐串聯(lián)起來的發(fā)酵系統(tǒng)中第一個罐采用通氣攪拌或間歇通氣攪拌措施，保持足夠和較多量酵母的情況下，通過連續(xù)流加基本稀糖液，使酵母迅速處于對數(shù)生長階段，保持其旺盛的生命力，和提高酵母的比生長速度，是獲得高發(fā)酵率的關(guān)鍵。 回收酵母多級連續(xù)發(fā)酵是在四個一組串聯(lián)的發(fā)酵罐中進(jìn)行，連續(xù)發(fā)酵用糖液濃度為 30— 34％，來自活化罐的成熟酒母及發(fā)酵濃糖液送入第一個發(fā)酵罐的底部，發(fā)酵醪向上升起，沿導(dǎo)管流入第二發(fā)酵罐的底部，依次流入第三個發(fā)酵罐。并且酵母菌的發(fā)酵幾乎不存在適應(yīng)期，糖化醪或糖密一進(jìn)發(fā)酵罐就能進(jìn)行發(fā)酵，使整個生產(chǎn)周期縮短 10— 20 小時，能提高設(shè)備利用率20— 25％ 。 由于糖蜜濃度高、黏度大、灰分多，因此糖蜜酒精發(fā)酵多采用 雙濃度雙流加工藝以解決酵母生長和酒精發(fā)酵最適條件不用的難題。另外，酒精發(fā)酵醪表面的蒸發(fā)也使部分酒精必然隨著 CO?氣體而排出。 營養(yǎng)鹽、硫酸 銨 及過磷酸鈣用 70℃ 熱水溶解并浸出成澄清溶液后， 用營養(yǎng)液泵送入四樓的硫酸高位箱內(nèi)。糖蜜中可發(fā)酵糖占 50%左右，在連續(xù)發(fā)酵時為了保證酵母的繁殖速率，連續(xù)酒精發(fā)酵多采用雙流加工藝，其特色是在酒母罐流加 14~18186。隨著我國制糖工業(yè)的發(fā)展， 糖蜜 的產(chǎn)量日益增加，我國不少糖廠都附設(shè)酒精車間，作為綜合利用糖蜜生產(chǎn)酒精。 （甜菜糖蜜的主要成分見表 23） 甜菜糖蜜與甘蔗糖蜜的主要區(qū)別是甜菜糖蜜中轉(zhuǎn)化糖含量極少，而蔗糖含量 較多， 占絕大部分， 甘蔗糖蜜成微酸性， ， 而甜菜糖蜜則呈微堿性， pH ，甜菜糖蜜中氮素含量 %，甘蔗糖蜜中氮素含量%，雖然甜菜糖蜜的氮素含量比甘蔗糖蜜多，但是占甜菜糖蜜含氮量 50%年產(chǎn) 2700 噸 無水 酒精工廠的初步設(shè)計 20 的甜菜堿很少被酵母消化（在強(qiáng)烈通風(fēng)下僅消化 50%）。Bx） 全糖分 /% 蔗糖 /% 轉(zhuǎn)化糖 /% 純度 /% 非法 酵性糖分 /% 非法酵性糖 /全糖 /% 膠體 /% 酸度 /（ mmol/100g） 硫酸灰分 /% 總氮量 /% 磷酸（ P2O5） / % 年產(chǎn) 2700 噸 無水 酒精工廠的初步設(shè)計 21 表 23 甜菜糖蜜的 主要 成分 產(chǎn)地 項 目 遼 寧 黑龍江 錘度 /（ 186。 由于水泥貯存罐建造和維修費(fèi)用等方面存在很多缺點(diǎn)，因此現(xiàn)