一.淀粉质原料酒精生产的特点
(1)原料系采用薯类、粮谷类及野生植物等,在投产前必须先经过破碎处理。目前在国内上有一部分产量较小的酒精厂,采用间歇蒸煮,原料不经粉碎,就直接将快状或粒状原料投入生产,但大部分中等规模以上的酒精厂,原料多经二次粉碎,然后进行高压连续蒸煮,有利原料的受热面加大,更有效地达到蒸煮的要求。
(2)原料必须经过蒸煮,在高温高压过程中,引起原料细胞的组织破裂,使存在于细胞中的淀粉转化为可发酵性糖。蒸煮温度由于原料的品种与规格不同而有差异,通常为130—150度,但经过粉碎的原料,其蒸煮所须的温度较低,大约120—130度。高温处理除了使淀粉糊化,便于淀粉酶起糖化作用外,还可把附着的有害杂菌杀死。
(3)淀粉质原料生产酒精,要经过加曲糖化作用,把糊化成溶解状态的淀粉转化成可发酵性糖。由于曲的生产方法不同,可分为麸曲糖化法、液曲糖化法、根酶糖化法(阿米罗法)、根酶酒母混合法、麦芽糖化法等。目前在国内是以麸曲糖化法和液曲糖化法为主,在国外使用淀粉质原料生产酒精的方法,大致可分为:
A.麦芽法
以麦芽、黍芽、稷芽作糖化剂。
B.阿米罗法
将根霉或毛霉等霉菌,在糊化醪冷却至30—40度时,接种培养,在霉菌生长过程中转化淀粉成发酵性糖,再加酵母发酵。
C.曲法
以固体曲或液体曲作为糖化剂。
D.酶法
用淀粉酶代替曲。
(4)淀粉悬浮液在糊化和溶解过程中,粘度是不断变化的,当淀粉颗粒溶解时,粘度逐渐增加,达到最大限度后,随着温度的继续上升,醪液粘度下降。
(5)蒸煮过程中原料因受高温高压,易产生焦糖。由于淀粉质原料甘薯内所含的碳水化合物中以淀粉为主,另外还有少量糊精和糖类;而马铃薯中所含的糖主要是堡葡萄糖和果糖,以及少量的蔗糖;在谷粒中则以葡萄糖为主。在蒸煮时,不同的糖分其化学变化也不同。例如糖分回转化,醛糖回变成酮糖(异构化);各种糖分都会焦化,形成焦糖;己糖分解变为羟甲基糠醛,又很容易和新的氨基酸分子起作用而生成黑色素。焦糖是不能被发酵的,还会阻按碍酵母的发酵作用,影响发酵而降低酒精产量。因此,蒸煮是要注意控制适宜的温度和压力。由于形成焦糖的作用,一般在高浓度溶液中比低浓度溶液中容易进行,因而淀粉质原料蒸铸时,如原料内含有较多的糖分,便容易形成黑色物质和焦糖。醪液浓度越高,也越容易形成焦糖。因此,我国个酒精厂对甘薯干的原料加水比,一般都采用1∶3—1∶3.4,有时还要稍稀些,这样便于淀粉率的提高。
二.淀粉质原料酒精生产的工艺流程
此流程主要是说明用淀粉质原料生产酒精时,投产前必须先把快状或粒状的原料,磨碎成粉末状态后,经过高压蒸煮和糖化作用,然后在进行发酵,最后经蒸馏得到成品酒精,现简要叙述如下:
1.原料粉碎
连续蒸煮的酒精工厂,原料出库后,先经过粉碎,然后在投入生产。几乎大多数工厂都采用了锤式粉碎机,把原料磨成粉。很多工厂都采用二次粉碎法,在进入锤碎机前先经过粗碎,把大快原料初步打碎成小快原料,再经过锤碎机,将小快原料打碎成较细的粉末原料,这样便于连续蒸煮。
2.蒸煮糊化
把磨碎后的粉末原料,先行拌水预热,使原料升温,为连续蒸煮作好预煮准备。原料内的淀粉颗粒,经高压蒸煮后逐步破裂,趋与溶解状态,蒸煮醪液成糊状。
3.曲霉糖化
经蒸煮糊化后的醪液,通过曲霉菌的淀粉酶进行糖化作用。曲霉菌生成的淀粉酶,能把原料内含有的淀粉转变为可发酵性糖,供酵母菌利用。曲霉菌是属于好气性的微生物,故在繁殖和生长过程中要给以充分得空气,同时,淀粉酶的形成也取决于所供给的空气量。
4.酵母发酵
酒精发酵是属于厌气性发酵,在发酵过程中进行无氧呼吸,在此过程中,发生着复杂的生物化学变化,既有糖化醪中淀粉和糊精继续被淀粉酶水解生成糖,也有蛋白质在曲霉蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。这些物质一部分被酵母吸收合成菌体细胞,另一部分则被发酵,生成酒精和CO2。
5.蒸馏提纯
经酵母菌把糖转变成酒精后,在成熟发酵醪内,除含有酒精和大量水分外,还含有固形物和许多杂质。蒸馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来,通过粗馏和精馏,最后取得合乎规格的酒精,同时得到副产物杂醇油,还有大量的酒糟(也称废醪)排除。有的工厂把酒糟内的余热,设法取出,充分利用。
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