【文章內(nèi)容簡介】 酒精從細胞膜滲出后很快就滲透到周圍介質(zhì)中去了，因為酒精可以任何比例與水混合。這樣，酵母細胞周圍的酒精濃度并不比醪液中的高。也會在液體中。但是很快就達到飽和狀態(tài)。此后產(chǎn)生的就吸附在細胞表面，直至超過細胞重力的時候，氣泡就帶著細胞上浮，直至氣泡破裂，釋入空中，細胞留在醪中慢慢下沉。由于的上升，帶動了醪液中酵母細胞的上下游動，使酵母細胞更能充分的與醪液中的糖分接觸，發(fā)酵作用更充分和徹底。 在發(fā)酵后期，醪液中的糖分含量降低到一定水平以下，而液體中的已經(jīng)飽和，這時，不再能排除細胞，因而對發(fā)酵形成阻礙。在這種情況下，為了使得以釋放，必須使它和某種表面接觸。與表面接觸后易于釋放的原因在于它的電荷。和其他液體中的氣體一樣是帶負電荷的，當(dāng)它和帶負電的發(fā)酵罐表面接觸時，因為電荷的排斥力，使無法在管壁停留二溢出。所以，容易沿管壁溢出。 隨著的上升，不僅帶動了酵母細胞，也使固形物一起上浮，有時也能使底層的物料持久的浮在醪液表面，這種類型的發(fā)酵稱為被蓋式發(fā)酵。如果發(fā)酵醪較粘稠，氣泡到達頁面后并不破裂，逐漸形成持久不散的泡沫。嚴(yán)重是，泡沫會從罐頂溢出，造成可發(fā)酵性物質(zhì)損失，這種類型的發(fā)酵稱為泡沫型發(fā)酵。被蓋型和泡沫型發(fā)酵都是不理想的發(fā)酵類型。 酒精的發(fā)酵動力學(xué) （1）測定發(fā)酵度數(shù)值的變化。 （2）測定釋放二氧化碳的重量或體積。 （3）按時測定已被發(fā)酵糖的數(shù)量，并以絕對或百分數(shù)來表示。 （1）前發(fā)酵期 由于醪液中酵母細胞密度不高，發(fā)酵作用不強，酒精和二氧化碳生產(chǎn)量很少，所以發(fā)酵醪的表面顯的比較平靜，糖分消耗的比較慢。醪液溫度上升也比較慢。發(fā)酵的溫度一般為2628℃，不要超過30176。C，以免引起酵母早期衰老，表現(xiàn)為主發(fā)酵的過早結(jié)束，造成發(fā)酵不徹底的弊病。而且應(yīng)特別注意防止雜菌污染。一般為10h。 （2）主發(fā)酵期 酵母菌基本停止繁殖而進行酒精發(fā)酵，醪液的糖分迅速下降，酒精含量逐漸增多。從表觀上看，由于產(chǎn)生大量二氧化碳，二氧化碳的釋放帶動醪液上下翻動，并發(fā)出泡沫破裂的響聲。溫度一般控制在3034℃，總時間一般為12h。 （3）后發(fā)酵期醪液中的糖分已大部分被酵母菌所發(fā)酵，但醪液中殘存的糊精等繼續(xù)被淀粉酶系統(tǒng)作用并轉(zhuǎn)化為糖，而酵母則將它轉(zhuǎn)化為酒精，所以過程緩慢，溫度下降。溫度一般在3032℃，總時間一般為40h。 酒精發(fā)酵機制1） 葡萄糖磷酸化，生成活潑的1，6二磷酸果糖。 （1）葡萄糖的磷酸化——6磷酸葡萄糖的生成 （2）6磷酸葡萄糖和6磷酸果糖的互變 （3）6磷酸果糖生成1，6二磷酸果糖2） 1，6磷酸果糖裂解稱為兩個分子的磷酸丙糖。 （1）1，6二磷酸果糖分解生成兩分子三碳糖 （2）磷酸二羥基丙酮與3磷酸甘油醛互變3）3磷酸甘油醛經(jīng)氧化，并磷酸化，生成1，3二磷酸甘油酸然后將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給ADP，以產(chǎn)生ATP，再經(jīng)磷酸基變位，和分子內(nèi)重新排列，再給出一個高能磷酸鍵，而后生成丙酮酸。 （1）3磷酸甘油醛脫氫并磷酸化生成1，3二磷酸甘油酸。 （2）3磷酸甘油酸的生成 （3）3磷酸甘油酸和2磷酸甘油酸的互變 （4）2磷酸烯醇式丙酮酸的生成 （5）丙酮酸的生成 酒精發(fā)酵過程中主要副產(chǎn)品的生成 （1）甘油的生成酵母在一定條件下，可以轉(zhuǎn)化糖分為甘油。但是，在正常酒精發(fā)酵條件下，發(fā)酵醪中只有少量的甘油生成，%。正常的酒精發(fā)酵應(yīng)在酸性情況下進行，以免甘油過多產(chǎn)生，造成酒精出率的降低。 （2）雜醇油的生成在酒精發(fā)酵過程中，由于原料中蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生了氨基酸，后者的氨基酸被酵母菌同化，用作氮源，存下額部分脫羧生成相應(yīng)的醇類，這些醇類就是雜醇油。 （3）琥珀酸的生成 （4）乳酸等有機酸的生成最常見的有機酸，醋酸，和丁酸等。它們分別是由乳酸菌，醋酸菌和丁酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的。 酒精發(fā)酵工藝 （選擇連續(xù)發(fā)酵工藝） 連續(xù)發(fā)酵的控制 （1）稀釋比的確定 （2）滑流和滯留的防止滑留是指后進的醪液先流出。滯留是指先進的醪液后流出去。 （3）污染的防止加酸酸化，預(yù)防性滅菌 （4）二氧化碳氣塞的防止 酒精連續(xù)發(fā)酵工藝流程 （梯形式發(fā)酵罐）梯形式連續(xù)培養(yǎng)法：本方法的微生物培養(yǎng)和發(fā)酵過程是在一組罐內(nèi)進行的，每個罐本身的各種參數(shù)保持基本不變，但罐與罐之間則并不相同，且按一定的規(guī)律形成一個梯度。 發(fā)酵成熟醪的指標(biāo) （1）外觀糖成熟醪用紗布過濾后，直接用糖度計測量所得的數(shù)值叫外觀糖。干物質(zhì)濃度越低，酒精含量越高，糖度計測量得到的數(shù)值越小。 （2）還原糖是取濾布過濾后的發(fā)酵醪液，加熱蒸去所含酒精，并加水恢復(fù)到原來體積后，以測定還原糖的方法測得的數(shù)值。 （3）殘總糖是發(fā)酵醪不經(jīng)過濾，用2%HCL水解轉(zhuǎn)化后測得的糖量，它不僅包括發(fā)酵醪中的具有還原性的糖類，而且還包括未被轉(zhuǎn)化發(fā)酵的淀粉和糊精。 （4）酸度發(fā)酵醪酸度采用滴定法測定。它是判斷發(fā)酵醪是否感染雜菌的可靠指標(biāo)，因為酵母發(fā)酵基本不產(chǎn)生酸，只有雜菌才會產(chǎn)酸。 （5）揮發(fā)酸測定方法是取發(fā)酵醪若干加入適量水后，以蒸餾方法蒸出相當(dāng)于原發(fā)酵醪體積的餾出液，按測定酸度方法測定。 （6）酒精含量用蒸餾方法測定。 影響酒精發(fā)酵的因素 （1）糖化醪的濃度糖化醪濃度高，所得到發(fā)酵醪的酒精含量高，設(shè)備利用率也就提高，水，電，氣等單消耗則相應(yīng)降低，酒精額生產(chǎn)成本就低。 （2）發(fā)酵溫度為了節(jié)約冷卻水用水和保證熱天酒精發(fā)酵的順利進行，國內(nèi)外都在研究耐高溫酵母，在進行高溫酵母酒精發(fā)酵時，要特別注意防止細菌的繁殖，否則難以得到良好的結(jié)果。 (3）發(fā)酵醪酸度 （4）酵母接種和發(fā)酵時間 （5）連續(xù)發(fā)酵稀釋比 酒精發(fā)酵中雜菌污染的危害及其防止 （1）雜菌污染造成的直接損失雜菌消耗糖，造成直接損失。 （2）雜菌污染造成的間接損失雜菌產(chǎn)生的有機酸對酵母的生命活動有明顯的影響。酸度增加對淀粉酶系統(tǒng)活性造成抑制性影響，這只有麥芽作為糖化劑時候才能明顯影響。 （3）雜菌污染的防止提高他們對車間清潔衛(wèi)生和操作規(guī)程中規(guī)定的消毒滅菌工作重要性認識，其次就是健全操作規(guī)定，特別是有管消毒滅菌的條例。9. 發(fā)酵成熟醪的蒸餾和精餾 原理蒸餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)性能的不同，將各組分分離的方法。它就是當(dāng)前全世界酒精工業(yè)從發(fā)酵醪中回收酒精所采用的唯一方法。 發(fā)酵成熟醪的化學(xué)組成 發(fā)酵醪中的干物質(zhì)可分為不溶性懸浮物質(zhì)和可溶性物質(zhì)兩大類。屬于前者的有酵母菌體、皮殼、纖維、不溶性淀粉及其他雜質(zhì)；屬于后者的有未發(fā)酵完的糖、糊精、可溶性蛋白質(zhì)、無機鹽等。此外，甘油、琥珀酸、乳酸等也屬于不揮發(fā)性雜質(zhì)。 酒精蒸餾精餾的工藝流程和操作 以薯干和玉米為原料 薯干原料果膠質(zhì)含量高，而玉米原料蛋白質(zhì)含量高，因此，薯干原料生產(chǎn)酒精時容易導(dǎo)致甲醇含量高，玉米原料生產(chǎn)酒精容易導(dǎo)致雜醇油（如異丙醇、異戊醇等）含量高，根據(jù)這些物質(zhì)的蒸餾特性，甲醇是典型的端級雜質(zhì)，而雜醇油是典型的中級雜質(zhì)，因此甲醇在蒸餾過程中將在蒸餾塔的頂部和底部形成濃度高峰，而雜醇油則在蒸餾塔的中部形成濃度高峰，為了保證普通級食用酒精的質(zhì)量，首先蒸餾工藝必須選擇三塔蒸餾，建議采用粗餾塔—精餾塔—甲醇塔組合，既能保證甲醇的有效去除，也能有效解決雜醇油的問題。當(dāng)然，采用粗餾塔—精餾塔—甲醇塔組合也可以，但必須注意精塔分凝器的面積分配和溫度控制。故此工藝采用三塔流程，三塔流程包括粗流塔，排醛塔和精餾塔三個塔。排醛塔的作用是排除醛脂類頭級雜質(zhì)，由于排醛塔的排除頭級雜質(zhì)是在酒精濃度較低的時候進行的，醛脂類頭級雜質(zhì)的精餾系數(shù)較大，比精餾塔頂部部分離頭級雜質(zhì)的效果好，另外由于進入精餾塔的脫醛酒已經(jīng)含有很少頭級雜質(zhì)，所以成品酒精液層的酒精水蒸汽中頭級雜質(zhì)已經(jīng)相應(yīng)降低，成品酒精的質(zhì)量當(dāng)然就相應(yīng)提高。 三塔流程1）原則流程 （1）直接式流程特點是醪塔的酒精蒸汽直接進入醛塔和精塔，發(fā)酵醪先排醛再進入醪塔。該流程的優(yōu)點是低酒毒條件下排醛，效果好，加熱蒸汽只通如醪塔或精塔底部，醛塔不用直接蒸汽加熱，所以蒸汽消耗較小。 （2）半直接式的特點是發(fā)酵醪先進入醪塔，醪塔蒸汽進入醛塔，脫醛淡化酒進入精塔。 （3）間接式流程的特點是醛塔和精塔都是液相進料。發(fā)酵醪先經(jīng)過醛塔，再進入醪塔。由于發(fā)醪中酒精的濃度低，雜質(zhì)的揮發(fā)系數(shù)大，排醛過程進行得比較完全。 半直接式蒸餾流程消耗熱能雖然比直接式大，但是可以較穩(wěn)定地得到質(zhì)量比較優(yōu)良的成品。 間接式三塔蒸餾流程有優(yōu)良的操作性能。操作穩(wěn)定，控制和調(diào)節(jié)方便，成品質(zhì)量高。 酒精蒸餾精餾裝置的操作 （1）開機前對蒸餾裝置進行必要的試驗在新制蒸餾設(shè)備投產(chǎn)前，在蒸餾裝備局部更新投產(chǎn)時，在大修后開機前，或者原裝置長期閑置沒用，再次啟用前都要對裝置進行水試，汽試和料試。 （2）開機開機操作是指設(shè)備投入正常生產(chǎn)時的一系列啟動裝置的操作程序。包括檢查塔底加熱室液位和塔板上液位或塔板的濕潤狀態(tài)，打開塔頂空氣閥，預(yù)先熱精塔等。 （3）停機當(dāng)裝置要長期停止云裝或要停機進行清理時，應(yīng)以水代醪蒸餾一段時間，以便將塔內(nèi)全部酒精精餾空。 （4）蒸餾操作控制參數(shù) （三塔裝置控制參數(shù)）初餾塔操作參數(shù)，排醛塔操作參數(shù)，精餾塔操作參數(shù)。（5）進醪方式 蒸餾裝置的正常運行要求均勻進醪，必須時對進醪量進行調(diào)節(jié)。 （6）排糟和排廢水為了使得蒸餾裝置能正常運行，蒸餾塔底的酒糟和精餾塔底的廢水一定要能均勻的，自動的排出。 (7) 加熱方式分為直接加熱和間接加熱。直接加熱是通過鼓泡器來完成的。間接加熱器可以是在塔底加熱室中裝蛇管加熱器，也可以是采用塔外熱交換器。（8）醛酯餾分的提取方式及其回用技術(shù)雜醇油的分離雜醇油的分離流程［2］為：精餾塔 液相取油 冷卻 加水稀釋 分層 上層粗雜醇油 鹽析 成品雜醇油 下層談