年产4000吨酒精工厂项目设计方案(2)

有机物分解为比较简单的生化中间产物，同时放出一定能量的过程，就叫做发酵。或者简单地说，就是在无氧条件下，微生物将复杂的有机物转变为简单的产物的过程，就叫做发酵。

所谓酒精发酵，就是指发酵酵中的糖类物质，在无氧条件下，受酵母细胞中酒化酶的作用，产生酒精的全过程。

酒精的发酵过程中，酵母菌的发酵是属于厌气性发酵，进行着无氧呼吸，发生着复杂的生化反应。从整个发酵工艺来讲，既有发酵醪中的淀粉、糊精继续被糖化酶作用，水解生成糖类物质的反应，同时又有发酵醪中的蛋白质在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各种氨基酸的反应，这些水解产物一部分被酵母细胞吸收合成菌体，另一部分则发酵生成了酒精和二氧化碳，还要产生副产物杂醇油、甘油等。

糖蜜酒精发酵过程是不需氧的生物化学氧化过程，其生物氧化自成体系，反应过程中生成还原态的NAD·2H，用于乙醛的还原，而其自身被氧化恢复成氧化态的NAD。辅酶上的氧化还原过程，即酒精发酵氢的传递过程。所以酵母进行糖蜜酒精发酵时宜在密闭的发酵罐中进行。

酵母进行糖蜜酒精发酵时，在有氧的情况下，由于进行了呼吸作用，而酒精产量大大降低，糖的消耗速度在单位时间内也减慢。

有氧情况下，为什么糖蜜酒精发酵的发酵率反而减低？从酒精发酵反应式可总结如下：

C6H12O6+2ADP+2H3PO4→2C2H5OH+2ATP+2CO2↑

在酒精发酵过程中，在无氧情况下，一分子葡萄糖经酵母酒化酶系的催化作用最终生成二分子的乙醇，二分子ATP，二分子二氧化碳，同时在酒精发酵中进行底物水平磷酸化，每发酵一分子葡萄糖产生3分子ATP，同时需要用去2分子ADP和2分子磷酸：

2ADP+2Pi→2ATP

在有氧的情况下，进行电子传递磷酸化，每消耗一分子葡萄糖，则产生38个ATP，因此也需要38个分子的ADP和Pi：

38ADP+38 Pi→38ATP

在酵母细胞内，ADP和Pi量是有限的，由于发酵的高速度进行，ADP

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和Pi已经被充分利用了，当有氧的情况下进行了电子传递磷酸化，生成大量的ATP，因而消耗了大量的ADP和Pi，而用来进行发酵的底物磷酸化就会感到不足，从而降低了发酵速度，因此在有氧的情况下，糖蜜酒精发酵的效应反而降低。由此可见，糖蜜酒精发酵宜在密闭的发酵罐内进行。 2.2.4糖蜜酒精发酵机理

酵母进入糖化醪后，糖分被酵母细胞吸收渗入细胞内，经过酵母细胞内糖-酒转化酶系统的作用，最终生成酒精、CO2和能量，其中一部分能量被酵母细胞用作新陈代谢的能源，余下的部分能量和酒精及CO2一起，通过细胞膜排出细胞外。酵母菌就是以这种方式进行糖的酒精发酵的。

酵母酒精发酵的4个阶段：

①葡萄糖磷酸化和异构化，然后裂解为能转化的两种磷酸丙糖（甘油醛-3-P和磷酸二羟丙酮）。

②磷酸丙糖中的甘油醛-3-P的醛基经NAD+氧化成羧基，伴随着Pi的摄取，此反应形成甘油酸-1，3-2P，其能量足以转移Pi到ADP上形成ATP。

③Pi从甘油酸的3位转移到2位，然后脱水形成磷酸烯醇式丙酮酸，它提供足够能量以转移Pi到ADP上。

④丙酮酸脱羧形成乙醛，乙醛为氢受体，其羰基氧化甘油醛-3-P脱氢所生成的NADH（H+），从而再生NAD+，乙醛生成乙醇。

酵母酒精发酵全过程的12步反应：

（1）发酵醪中的葡萄糖，被酵母吸收后，在ATP与己糖激酶的催化下，将葡萄糖变为6—磷酸葡萄糖。Mg2+作激活剂。

（2）转化为6—磷酸葡萄糖后，再经酵母细胞中磷酸己糖异构酶催化下，生成6-磷酸果糖。

（3）6—磷酸果糖在磷酸果糖激酶的催化下，降解成为1，6—二磷酸果糖。

（4）1，6—二磷酸果糖在醛缩酶的作用下，生成磷酸二羟丙酮和3—磷酸甘油醛。

（5）此时的磷酸二羟丙酮，在磷酸丙糖异构酶催化下，又生成3—磷酸甘油醛。

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（6）3—磷酸甘油醛在3—磷酸甘油醛脱氢酶的催化下，生成1，3—二磷酸甘油酸。

（7）1，3—二磷酸甘油酸在磷酸甘油激酶的催化下，生成3—磷酸甘油酸。

（8）3—磷酸甘油酸在磷酸甘油酸变位酶催化下、生成2—磷酸甘油酸。 （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。 （10）2—磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶的催化下、生成烯醇式丙醇酸，由于烯醇式丙酮酸很不稳定，立即就会生成丙酮酸。

（11）丙酮酸在丙酮酸脱氢酶催化下生成乙醛。 （12）乙醛在乙醇脱氢酶的作用下就生成了酒精。 2.2.5提高糖蜜酒精发酵效率的方法

一方面要注意调整酵母的外界环境条件，使外因适于酵母内在规律要求，另一方面驯养和选育耐高渗透压和耐高温的优良酵母菌种，以适于糖蜜酒精发酵。

调整酵母外界环境的渗透压是提高糖蜜酒精发酵效率的关键，酵母细胞内酶系催化效率的提高，依赖于酵母细胞质膜的半渗透作用。所以，糖蜜酒精发酵要求发酵醪要有适当的渗透压，才有利于酵母半透性细胞质膜对醪液中C、N源、生长素等营养物质的吸收利用，才能加速细胞内酶系的催化反应速度，从而使发酵率进一步提高。为了保证酒母细胞质膜半渗透作用的正常进行，对于糖蜜原料，特别是低纯度糖蜜原料，应想办法先除去搪蜜中的焦糖、黑色素、果胶等胶体物质；只有适当降低糖密浓度和粘度才能调整至适宜的渗透压，才能保证酵母细胞质膜半渗透作用的正常进行和提高工作效率。

其它工艺条件也能直接影响发酵效率，如果调整适宜的发酵温度，发酵效率也明显提高。

2．3糖蜜酒精的发酵方法

糖蜜酒精发酵方法很多，基本上可分为间歇法与连续法两大类。 2.3.1间歇发酵法

根据艺和设备不同，间歇发酵法又可分为开放式、密闭式、分割式、

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分段添加和连续流加等发酵方法。 ①开放式间歇发酵法

此法的特点是醪液在敞开的发酵槽内进行发酵，操作是间歇进行，发酵槽一般用水泥制成，也可用钢板制成，发酵槽内装有冷却管和蒸汽管，使用时先用石灰乳、热水充分洗涤及消毒。培养酒母稀糖蜜浓度为12—15％，pH4.0—5.0，接入10％的种子，25—30℃培养至浓度为6—8％时即为成熟洒母。浓度为20％的稀糖液送入发酵槽，同时接入20％的酒母，接种温度随季节而改变，夏季27℃，冬季为32℃，酒母添加后不久就进行前发酵，再约经10小时开始主发酵，温度逐渐上升，这时要注意降温，发酵时间约需30—40小时，成熟醪含酒精6—7％(容量)。

开放式间歇发酵法的优点是设备简单，容易上马，操作简便。缺点是直接与空气接触不利于嫌气性发酵，容易感染杂菌，同时也容易导致酒精挥发损失及CO2无法回收，设备利用率低。 ②密闭式间歇发酵

此法的特点是在密闭的容器内进入，嫌气性发酵条件较好，能防止杂菌感染，发酵率稳定，可以回收CO2，酒精损失较少。

酒母罐预先以100℃空消1小时，送入12—15％的稀糖液后，再加热到100℃，灭菌30分钟，实消后加入浓硫酸调节pH4.5—5.0，然后冷却到30℃时接入种母，培养浓度降至6—8％时即为成熟酒母。

将已杀菌的浓度为20％的稀糖液送入密闭式发酵槽，冷却至80℃时接入10％的酒母，保温30—35℃发酵，发酵时间为30—40小时，成熟醪含酒精6.5—7％(容量），发酵率86—87%。 ③分割式发酵法

此法是利用发酵正常的主发酵醪，把它抽出一部分(1／3或1／2)送人第二发酵罐，作为第二发酵罐的酒母，两个发酵罐各用稀糖液添加满，第一 …… 此处隐藏：2461字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……