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正文內(nèi)容

淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)技術(shù)(編輯修改稿)

2024-12-13 18:55 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 毫克(黃玉米) (白玉米) 抗壞 血酸 毫克 鈣 22 毫克 磷 210 毫克 鐵 毫克 每百克玉米的發(fā)熱量為 。 玉米的特點是含有豐富的脂肪。脂肪主要集中在胚芽中,胚芽的干物質(zhì)中含脂肪 3040%,它屬于半干性植物油,大約有 72%的液態(tài)脂肪酸和 28%的固態(tài)脂肪酸組成。所以從玉米胚芽中榨取玉米油,已引起各酒精廠的重視。 一般黃色玉米的淀粉含量較白色玉米為高,作為生產(chǎn)酒精的原料是含淀粉越多越好。玉米淀粉主要集中在胚乳內(nèi),呈玻璃質(zhì)的組織狀態(tài),不要求含有較高數(shù)量的蛋白質(zhì)。玉米的淀粉顆粒呈不規(guī)則形態(tài),堆積非常緊密,在顯微鏡下觀察,其硬脂淀粉的顆粒出現(xiàn)多邊形的角狀突起,而軟脂淀粉的顆粒呈不規(guī)則的主體,角度 微作鈍圓。在每一淀粉顆粒的中間表現(xiàn)出不同程度向心集中的裂紋和溝紋,淀粉排列的層次也不清楚。玉米淀粉的大小為直徑 10— 20微米。玉米子實中含有淀粉、糊精、蔗糖、葡萄糖等,故為飲料酒精的良好原料,但從廣積糧和節(jié)約用糧的觀點來看,玉米不應(yīng)作為一般工業(yè)酒精的主要原料,必須考慮代用原料和非糧食原料來生產(chǎn)酒精。 又名紅高粱。高粱的種類甚多,按高粱穗的外觀色澤,可以分為白高粱、紅高粱、 黃高粱等,按品種和性質(zhì)可分為粘高粱和粳高粱。原粒高粱的內(nèi)容物,大部分為淀粉顆粒外面包有一層由蛋白質(zhì)和脂肪所構(gòu)成的膠粒層。粘質(zhì)高 粱適于制造酒精。高粱胚乳的組成分可分為角質(zhì)、玻璃質(zhì)、膠質(zhì)、粘質(zhì)等,胚乳中主要為淀粉,其次為少量脂肪和蛋白質(zhì)等。淀粉顆粒呈多角形,中心有核點,最大的淀粉顆粒直徑為 30微米。每百克高粱中的可是部分含有: 水分 12克 蛋白質(zhì) 脂肪 碳水化合物 78克 粗纖維 灰分 硫胺素 核黃素 尼克酸 鈣 17毫克 磷 230毫克 鐵 5毫克 每百克高粱米的發(fā)熱量為 。 高粱中還含有單寧和色素,大部分集中在種皮上,對于酒精發(fā)酵有阻礙作用。高粱中含有單寧量 約 3%,這個數(shù)量就會對酒精發(fā)酵起不良的惡劣影響,它可以使發(fā)酵過程酸度上升,以致阻礙酵母的生命活動。此外,從東北紅高粱中分離出來的高粱紅色素( C16H12O5)和紅梁苞穎色素,對發(fā)酵均會發(fā)生不良影響。因此,用高粱為原料生產(chǎn)酒精是時,應(yīng)適當(dāng)延長蒸煮時間,盡量把這些有害物質(zhì)除去為佳。 高粱單寧可分為兩部分,一部分不溶于溫水,其元素組成為碳 %,氫 %,另一部分可溶于溫水,其元素組成為碳 %,氫 %。這兩部分單寧的不同性質(zhì),列表如下: 從試驗中了解,不溶性單寧比可溶性單寧危害為大,用混合原料發(fā)酵時,可以沖淡單寧的危害,這樣對發(fā)酵有利。一般情況下,在酒精生產(chǎn)時,如果采用含有單寧酶的黑曲為糖化劑,可減少單寧對酵母的不良影響。另外,高粱皮含有多量單寧,不宜用來培養(yǎng)曲菌,或作為麩曲制造的原料。 如果在特定的條件之下,考慮以糧食原料生產(chǎn)酒精時,在谷類原料中 根據(jù)產(chǎn)量和成分來看,以玉米為較好,因為玉米的畝產(chǎn)量 和淀粉含量都比較高。但是和薯類原料相比,玉米仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上薯類原料。 在谷物原料中除玉米、高粱外,尚有大米、小米、大麥、小麥、燕麥、黑麥等原料,茲將它們的化學(xué)成分列于下: 在燕麥的碳水化合物中,包括淀粉、纖維素、聚戊糖及一些可溶性糖分。淀粉含量 2540%,淀粉顆粒呈細(xì)小的菱形,直徑 311微米。成熟的燕麥顆粒含糖相 當(dāng)多,占干物重的 — %,蔗糖主要集中在胚中,燕麥的含蛋物質(zhì)中純蛋白質(zhì)占 99— 95%,燕麥和玉米一樣,含脂肪較多,約占麥粒重量的 3— 10%。故如用燕麥生產(chǎn)酒精時,可預(yù)先由其中抽出脂肪或者由酒糟中抽出脂肪,燕麥中含磷相當(dāng)多,大部分為有機形式存在,約占麥粒重的 — %。上表介紹的這些谷類原料,有大米、小米(粟)、大麥、小麥、黑麥等,有的因產(chǎn)量少,有的由于食用價值高,故在我國很少用作酒精原料。 (三)野生植物原料 近幾年來,我國各地的許多酒精工廠加強了對工業(yè)用糧的控制,利用野生植物來部分代替糧 食原料制造酒精。這是發(fā)展我國酒精工業(yè)的一個途徑。 我國地大物博,山地面積比重很大,野生植物的資源豐富,分布面積亦廣,特別是在山區(qū)和林區(qū),遍地都有可以用類制造酒精的野生植物。 野生植物作為工業(yè)方面的原料,可具有下屬這些優(yōu)點:首先是含有大量的淀粉和糖分,用它來代替谷類和薯類原料制造酒精,可以節(jié)約工業(yè)用糧;而且野生植物大多數(shù)是自然的生長在山野之間,不許要進行栽培和管理,只要利用農(nóng)閑時采集,可以增加副業(yè)收入;另外在許多野生植物中含有生物堿或其它化學(xué)成分,是醫(yī)藥工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的原料。所以,除了淀粉成分用來制造酒精外, 還可以提取其它有效成分,發(fā)展綜合利用。 全國各地酒精廠所用的野生植物很多,茲將常用的一些簡略分述如下: 是橡樹生產(chǎn)的果實,又名麻櫟、榨樹。橡子在每年九、十月間成熟,為黃色或棕色的堅果,形似卵形或球形,大約內(nèi)含 50%左右的淀粉,我國農(nóng)民經(jīng)常采集橡子做成 “ 粉皮 ” ,借以佐餐。 1956年開始,在我國就有酒精廠利用橡子來制造酒精。橡子隨著產(chǎn)地、氣候、品種的不同,其化學(xué)組成有很大的差異,除含有淀粉 5060%外,粗蛋白 %,脂肪 %,單寧 24%。橡子含有單寧和戊糖,對銅鹽有還原能力, 橡子雖然含有單寧,但可用含單寧分解酶的黑曲霉糖化劑以分解單寧,還可以添加含有蛋白質(zhì)較多的原料,使單寧結(jié)合而沉淀,這樣,就可以順利地進行酒精發(fā)酵,所以,橡子是酒精工業(yè)的一種良好的代用原料。 一般來講,野生植物往往含單寧較多,而單寧對制造酒精是有害的,能促使淀粉糖化和發(fā)酵的酶類結(jié)合而沉淀,另外,對酵母有抑制作用,因而降低出酒率。 在工業(yè)生產(chǎn)上除去單寧的方法有以下幾種措施: ( 1)利用含有單寧的原料時,可使用對單寧分解能力較強的曲霉菌。黑曲霉對單寧的分解能力比黃曲霉與根酶強,尤其是 力較強,適宜于高粱、橡子原料制造酒精。 ( 2)如果能提高酶液的含蛋白質(zhì)量,則發(fā)酵現(xiàn)象及好轉(zhuǎn),這是由于糖液內(nèi)蛋白質(zhì)增加,相應(yīng)地減少了單寧和酶的結(jié)合。所以,一般要求曲子和酒母的用量略為多些,酒母糖液的含氮量高些,效果較好。 ( 3)對于含單寧多的物質(zhì),也可以采用加溫水浸泡,除去單寧。用 6570度水浸泡,能通過 40目篩子的橡子粉,經(jīng)過 12 小時,可使單寧含量由 56%下降到 %左右,不過,這樣會增加原料在浸泡時糖分的損失。 ( 4)橡子的外殼含單寧較多,宜在投產(chǎn)前予以除去。 ( 5)延長蒸煮時間或采用混合原料沖 淡發(fā)酵醪,均可降低單寧的含量,利于發(fā)酵。 又名冷飯頭,金剛根等,在我國廣東、臺灣,西南等地山野之間均有生長,淀粉含量在 60%左右。從色澤來看,土茯苓可以分為紅、白兩種,紅色土茯苓內(nèi)含單寧和色素的量較多,白色土茯苓內(nèi)含淀粉較多。茲將化學(xué)成分列于下: 土茯苓除用來制造酒精外,還可以作為藥材之用。 又 名毒蒜,烏蒜,蟑螂花等,多生長于堤塘、墳地等樹陰間,我國各地均有。它有地下球形鱗莖,好似水仙,外皮為灰黑色。其化學(xué)成分含有蛋白質(zhì) %,灰分 %,纖維 %,淀粉 40%和少量的生物堿(石蒜堿、去痰堿和類石蒜堿等),由于石蒜對人體有毒,過去一直未加利用,直到 1958年湖南將石蒜加工成石蒜粉代替面粉漿紗和制漿糊。無錫輕工業(yè)學(xué)院于1958年曾經(jīng)利用石蒜粉試制酒精,為了填補其氮源,添加少量米糠和麩皮,結(jié)果順利地能夠進行酒精發(fā)酵,酒精產(chǎn)率可達到淀粉理論出酒率的 80%以上。石蒜的組織松脆,纖維含量少,很易粉 碎和蒸煮,是一種良好的代用原料,此外石蒜堿提純后可作貴重的藥劑;其次開展綜合利用,先自石蒜中提取石蒜堿,然后在做酒精,則更能提高其經(jīng)濟價值。 其嫩葉及根莖中含有淀粉,可以作為食用,也可用作酒精原料,其淀粉含量隨著品種而不同。對新鮮蕨根進行了分析,測知其水分為 56%,粗淀粉為 20%,還原糖為 %,一般的干蕨根含淀粉為 40%左右。 在我國南方各省的山區(qū)里都有生長,可分為粉葛和苦葛兩種,粉葛的根含有豐富的淀粉和糖分(鮮粉葛含淀粉高達 37%,平均含有 1925%,還原糖 %),葉中 含有腺嘌呤、天冬酰胺和谷氨酸等,可供食用??喔鸬牡矸酆枯^低,為 89%,并且含有較多的纖維和膠汁等,蒸煮后的粘性很大,故起用作為生產(chǎn)酒精的原料時,必須預(yù)先加以處理。葛根除可用來做酒精和食用外,其藤莖可作藤制品,纖維可用作葛布,這類野生植物經(jīng)濟價值較高。 又名金毛獅子,大多生長于山間陰地,在其根莖部位有黃色絨毛,形如狗的脊骨。其淀粉含量在 40%以上,還含有粗蛋白、粗纖維、灰分等,并含有 %的單寧。 在地下生長的塊莖,容易栽培,一年種植后可年年收獲,可以連收 45年。由于其外形 似姜,故又名洋姜、鬼子姜。它的收量大,單位面積產(chǎn)量較高,對病害的抵抗力也較強,在我國西南地區(qū)一帶,野生的菊芋較多。在菊芋的塊莖中含有多量的菊芋粉和少量的果糖,所含氮素中有 98%是可溶性氮,其中有 60%為氨基酸。產(chǎn)量相當(dāng)于馬鈴薯,但其所施加的肥料只需要馬鈴薯的四分之一,生產(chǎn)費用低廉。菊芋很健壯,對于風(fēng)害、冷凍、病害的抵抗力都很強,并且,不論酸性地、堿性地、山地、水洼地都可以種植培育,我國有許多地區(qū)是適宜栽培菊芋的。湖北省某酒精廠曾把菊芋加糠曲,每 100公斤原料產(chǎn) 50度白酒 6公斤左右,故菊芋是我國制酒工業(yè)上很有 前途和發(fā)展的原料。 菊芋中含有菊糖,也叫土木香粉,是果聚糖膠。制酒時可以將菊芋粉碎,取一小部分(不蒸煮)加曲混合,在 5060度糖化 2小時,利用菊芋本身的糖化酶(菊糖酶),將菊糖水解變成果糖,在加酵母菌發(fā)酵,最好是將菊芋蒸煮后,加入黑曲進行糖化,并添加酵母菌發(fā)酵,因為黑曲霉含有菊糖酶,適合菊芋生產(chǎn)。 又名地貢子,是多年生草本植物,地下莖細(xì)長,頂端呈紡錘形,長約 米,外皮黑褐色,有細(xì)長棕毛,質(zhì)硬,味苦澀,內(nèi)含 1%的揮發(fā)油(香苻烯 32%,香苻醇 49%)。各地均有出產(chǎn),在田頭、坡地山區(qū)極 易生長,我國湖北省和云南、貴州一帶產(chǎn)的是帶毛香附子,朝鮮進口的是去毛香附子,顆粒大而圓,肉褐色,淀粉含量較高,用野生植物香附子作為酒精生產(chǎn)的原料時,可先用蒸餾法提取香附子油(約 5%),以回收副產(chǎn)品,提高酒精產(chǎn)量和得率?,F(xiàn)把一部分野生植物的化學(xué)成分列于下表: 三 .輔助原料的要求和化學(xué)組成 輔助原料是指制造糖化劑和用來補充 氮源所需的原料。 是面粉生產(chǎn)過程中的一種副產(chǎn)品。它的淀粉含量少,不能作為制造酒精的主要原料,但是它具有培養(yǎng)霉菌的良好性能,因此,可以作為酒精生產(chǎn)中制造麩曲的主要原料。其用量約為酒精主要原料的 610%,麩皮的化學(xué)成分如下所示: 麩皮中維生素、鈣及鐵的含量如下: 硫胺素(維生素)平均含量 /克 核黃 素(維生素)平均含量 /克 尼克酸(維生素) /克 鈣(灰分中) % 鐵(灰分中) % 此外,麩皮中還含有淀粉酶,氧化酶,過氧化酶及過氧化氫酶等。 是淀粉工廠和谷物加工廠的副產(chǎn)物或下腳料,仍含有一定量的淀粉和氮源,可作為制造酒精的輔助原料。米糠是碾米過程中所得到的細(xì)糠,其中含有大部分的胚芽,因此,含油量較多,根據(jù)某廠的綜合分析:含油 1720%,水分 %,粗蛋白 1517%,粗纖維 68%,無氮抽出物 38%,灰分 29%。酒精生產(chǎn)中采用的 是榨過油的米糠餅。 除上述麩皮和米糠外,還有一些農(nóng)產(chǎn)品加工的副產(chǎn)物,含有淀粉和氮源,可作為酒精生產(chǎn)的輔助原料,它們的化學(xué)成分如下表: 四 .原料處理 (一)原料處理的目的及其粉碎 酒精工廠在進行生產(chǎn)前,必須先將原料中混雜的小鐵釘、雜草、泥快和石頭等雜質(zhì)除去。因為含淀粉原料大都是植物的塊根和快莖,當(dāng)從土壤收割起 來時,由于收集不夠注意,往往混有沙土、雜物,甚至金屬等夾雜物,這些雜物特別是鐵片、石子等,容易使粉碎機的篩板磨損,使機器發(fā)生故障,機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)部位由于磨損而壞掉。有些雜質(zhì)會在蒸餾塔中沉積下來,使塔板的溢流管發(fā)生堵塞現(xiàn)象,還有些雜質(zhì)會使醪泵、研磨機等設(shè)備的內(nèi)部機械零件遭到損壞,嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。有時遇有大量或大快的夾雜物時,甚至?xí)氯y門、管路和泵,使生產(chǎn)停頓。此外,雜質(zhì)存在也會對生產(chǎn)中的反應(yīng)過程產(chǎn)生不良影響。所以在生產(chǎn)前,必須先要經(jīng)過原料處理。 對于一些帶殼的原料,如高粱、大麥,在粉碎前,則要求先把皮殼破 碎,除去皮殼后在形粉碎。如果不把皮殼原料的外層去掉,有如下幾個缺點 : ( 1)皮殼本身毫無營養(yǎng)價值,對酒精生產(chǎn)的微生物沒有好處,皮殼在醪液中會引起阻礙液體的流動。 ( 2)皮殼在生產(chǎn)過程中,不發(fā)生變化,而大量皮殼匯集起來會占據(jù)一定的有效容積,無形中降低了設(shè)備的生產(chǎn)能力。 ( 3)醪液糖化后進行發(fā)酵時,皮殼會聚集在液面上,而引起較厚的醪蓋,醪蓋的形成會妨礙熱量的逸散和 CO2的放出,致使液體溫度升高,細(xì)菌容易繁殖,特別是醋酸菌,出現(xiàn)這些現(xiàn)象,都會對發(fā)酵帶來不利。 ( 4)皮殼會使蒸餾塔及冷卻器等設(shè)備發(fā)生阻塞。皮殼漸多 ,需要停機清理,會給生產(chǎn)帶來損失。 鑒于上述這些缺點,一般對于帶皮殼的原料,處理過程要先行破碎,脫去皮殼。 在間歇蒸煮的小型酒精廠里,由于生產(chǎn)規(guī)模小,耗用的原料少,僅用人工清除原料中的夾雜物后,便可直接投蒸煮鍋進行生產(chǎn)。目前,國內(nèi)各酒精工廠,為了達到原料處理的要求,采取了一系列的措施,盡量把鐵釘、石塊、布屑等雜物,在原料蒸煮前處理好,對提高出酒率,降低成本,維護設(shè)備等方面收到了成效。 ( 1)粉碎的目的 在酒精生產(chǎn)中,如果采用間歇蒸煮的方法,一
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