淀粉质原料酒精的生产技术淀粉质原料酒精的生产技术（内部资料，请勿外传）第一节淀粉质原料酒精生产概况一. 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。目前在国内尚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，使原料的受热面积加大， 更有效地达到蒸煮的要求,然后进行中温、高温连续蒸煮。（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110145弋，但经过粉碎的原 料，其蒸煮所须的温度较低，大约105130弋。高温处理除了使淀粉 糊化，便于糖化酶的糖化作用外，还可把附着的有害杂菌杀死。（3）淀粉质原料生产酒精，要经过糖化作用，把糊化成溶解状态 的淀粉转化成可发酵性糖。（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。焦糖是不能被 发酵的，还会阻碍酵母的发酵作用，影响发酵而降低酒精产量。蒸煮 温度、醪液浓度越高，越容易形成焦糖。因此，我国酒精厂对淀粉质 的原料加水比，一般都采用1:31:3.5,有时还要稍稀些，这样便 于淀粉出酒率的提高。二. 淀粉质原料酒精的生产流程此流程主要是说明用淀粉质原料生产酒精时，投产前必须先把块 状或粒状的原料，粉碎成粉末状态后，经过高压蒸煮和糖化作用，然 后再进行发酵，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，把原料打成粉状。多数工 厂都采用二次粉碎法，先经过粗碎，把大快原料初步打碎成小快原料， 再经过细粉碎机，将小快原料打碎成较细的粉末原料，这样便于连续 蒸煮,也便于物料的流动输送。2. 蒸煮糊化把粉碎后的粉末原料，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，趋于溶 解状态，蒸煮醪液成糊状。3. 糖化经蒸煮糊化后的醪液，通过糖化作用 ,把原料内含有的淀粉转化为 可发酵性糖，供酵母菌利用。4. 酵母发酵酒精发酵是属于厌氧性发酵，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 被糖化酶水解生成糖，也有蛋白质在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化成酒精后，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 精提取出来，通过粗馏和精馏，最后取得合格的酒精，同时得到副产 物杂醇油，还有大量的酒糟（也称废醪）从塔底排出。为节约能源， 应把酒糟内余热进行充分利用。第二节原料及其处理一.原料的选择（一）选择原料的依据选择淀粉质原料生产酒精时，从工艺的角度着眼，凡任何含有可 发酵性糖或可变为发酵糖的原料，都可作为酒精生产的原料。对于工业上大规模投入生产的原料，除了要符合工艺上的要求外，还要符合生产管理和经济上的要求，因此，在选择工业上大规模生产酒精的原 料时，应考虑到下列诸条件：（1）因地制宜，就地取材，原料产地离工厂要近，便于运输，节 省费用。（2）要求原料内碳水化合物含量较多，蛋白质含量要适当，适合 微生物的需要和吸收利用。（3）原料资源要丰富，容易收集。由于酒精生产需要大量原料， 要保证一定的库存量。（4）原料要容易贮藏。应考虑到新鲜原料内含水份多，不耐久藏， 最好选择经干燥后，含水极少的干原料，易于保藏，不易霉烂。（5）对人的身体无损害，影响发酵过程的杂质含量应当极少，或 者几乎不含有。（6）原料价格低廉，可降低产品成本。 此外，还应当慎用影响国民温饱的主要粮食原料。（二）原料的种类 生产酒精的淀粉原料，一般可分成下列几类：（1）薯类甘薯、马铃薯、木薯、山药等。（2）粮谷类高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和 稷等。（3）野生植物橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香（4）农产品加工副产物米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等。 二.常用原料的化学组成碳水化合物原料中所含的淀粉，或与淀粉类似的蔗糖、麦芽糖、果糖及葡萄 糖等，这些物质都可以发酵生成酒精，同时也是霉菌和酵母的营养及 能源，原料中含这些物质越多，生成酒精也就越多，所以它和产量有 着密切的关系。蛋白质在酒精生产过程中，原料中的蛋白质，是酵母菌生长繁殖的重要 营养成分，而微生物细胞中， 3050%（干重）是蛋白质。原料所含 蛋白质有时不能满足微生物生长和繁殖的要求，则应从外界加入氮源。 氮源一般包括有机氮源和无机氮源两种，根据不同情况，添加不同种 类的氮源。脂肪对发酵有影响，如高粱糠、米糠等含油脂多，则生酸较快，生酸 幅度也较大。一些酒精厂如采用玉米作为原料，总是把玉米胚芽除去。灰分灰分中的磷、硫、镁、钾、钙等是构成菌体细胞和辅酶的重要成 分，还有调节渗透压的作用，是微生物生长不可缺少的，在一般原料 中，灰分的含量是足够的。果胶块根或块茎作物的原料（如甘薯、马铃薯、木薯等），果胶质的 含量比粮谷类多好几倍，它是生成对人体有害的甲醇的主要来源，并 对醪液的粘度也有影响。单宁单宁带有涩味，遇铁呈蓝黑色，能把蛋白质凝固。而糖化酶和酵 母细胞的主有成分是蛋白质，遇到单宁就凝固硬化，失去它应有的作 用和能力，不能进行正常的糖化发酵，所以，单宁的存在对酒精的生 成是有害的。部分原料中还含有一些有碍发酵作用的成分，如木薯中 的氢氰酸，发芽马铃薯中的紫色龙葵素，野生植物中的各种生物碱等。由于这些妨碍发酵物质的存在，会影响原料的出 酒率，但是绝大多数的有害物质，经蒸煮和发酵作用，可被分解或被 破坏，也就失掉了它的危害性。三、目前我国各酒精厂常用的原料（一）薯类原料1. 甘薯甘薯又名为甜薯、红薯、白薯或番薯。甘薯原料在工艺上的优点： 首先甘薯的淀粉纯度高，其次是甘薯的结构松脆，易于蒸煮糊化，为 以后的糖化发酵创造有利条件。此外甘薯中含脂肪及蛋白质较少，在 发酵过程中生酸幅度小，降低了对淀粉酶的破坏作用。但缺点是：甘 薯中的树脂会妨碍发酵作用的，果胶含量较其它原料多一些，所以甲 醇的生成量稍大。此外，甘薯产量虽大，但鲜甘薯容易腐败，不好保 存。2. 马铃薯在马铃薯的块茎中约含有25%左右的干物质和 75%左右的水分， 干物质中的主要成分碳水化合物，其含量在 20%左右，其次是蛋白质 脂肪、纤维和灰份等。其淀粉的总含量大约为15-25%。3. 木薯木薯的种类较多，一般可分为两类：（1）苦味木薯又称毒木薯，茎杆为红色或淡红色，产量高，但生长期较长，约 为一年半。含氢氰酸较多，但经晒干后大部分消失，作为酒精生产原 料，蒸煮时大部分蒸发出去，所以并不影响发酵和成品质量。（2）甜味木薯又称无毒木薯，其茎杆为绿色或棕色，生长期约一 年，产量较低。木薯块根的主要化学成分是碳水化合物，其它成分如蛋白质、脂 肪等含量都较少。在新鲜木薯块根内含有 27-33%左右的白色淀粉， 还含 4%左右的蔗糖。根的外表含氢氰酸，对苦木薯而言，含氢氰酸的 量更多，但它易于挥发，经过加热后，其毒性就可完全去除。（二）谷物原料主要是玉米、高粱、大麦、大米和小麦等，由于这些原料是人民 生活中的主食品，就节约用粮而言，在酒精工业生产上，应该尽量少 用或不用这类原料为佳。玉米的特点是含有丰富的脂肪。所以从玉米 胚芽中榨取玉米油，已引起各酒精厂的重视。（三）野生植物原料 如橡子、土茯苓、石蒜、蕨根、葛根、金毛狗脊、菊芋等。四. 原料的处理（一）原料处理的目的及其粉碎1. 处理目的 除去杂质。因为含淀粉原料里的杂物，特别是铁块，容易使粉碎 机的筛板磨损，使机器发生故障。有些杂质会在蒸馏塔中沉积下来， 使塔板的溢流管发生堵塞现象，还有些杂质会使醪泵、研磨机等设备 的内部机械零件遭到损坏，严重影响正常生产。所以在生产前，必须 先要经过原料处理。对于一些带壳的原料，如高粱、大麦，在粉碎前，则要求先把皮 壳破碎，除去皮壳后再粉碎。如果不把皮壳原料的外层去掉，有如下 几个缺点：（1）皮壳本身毫无营养价值，对酒精生产的微生物没有好处，皮 壳在醪液中会引起阻碍液体的流动。（2）皮壳在生产过程中，不发生变化，而大量皮壳汇集起来会占 据一定的有效容积，无形中降低了设备的生产能力。（3）醪液糖化后进行发酵时，皮壳会聚集在液面上，而引起较厚 的醪盖，醪盖的形成会妨碍热量的逸散和C02的放出，致使液体温度 升高，细菌容易繁殖，特别是醋酸菌，出现这些现象，都会对发酵带 来不利。（4）皮壳会使蒸馏塔及冷却器等设备发生阻塞。皮壳渐多，需要 停机清理，会给生产带来损失。在原料蒸煮前处理好，对提高出酒率，降低成本，维护设备等方 面收到了成效。2. 原料粉碎（1）粉碎的目的把原料进行粉碎后成为粉末原料，其目的是要增加原料受热面积， 有利于淀粉颗粒的吸水膨涨、糊化，提高热处理效率，缩短热处理时 间。另外，粉末状原料加水混合后容易流动输送。（2）粉碎方法原料粉碎的方法可分为干粉碎和湿粉碎两种。当采用湿粉碎时， 将蒸煮所需的全部水量，和原料一起加入粉碎机中，这种方法可以加 工水分较多的原料，原料粉末不会飞扬，减少原料的损失，省去除尘 通风设备，但是湿粉碎所得到的粉碎原料，得及时用于生产，不宜贮 藏，且耗电量较干粉碎多8-10%，同时锤式粉碎机容易产生堵塞现象 目前国内大多数酒精工厂是采用干粉碎方法，而且几乎都是采用 二次粉碎法。一般操作是淀粉原料出库过磅后，就近进行电磁吸铁，通过机械 或风力输送至细碎机进行第二次粉碎，这个过程主要用筛网控制二级 粉碎的粉碎度，一般使用1.52.0的筛网。其粉碎设备，大多采用锤 式粉碎机，它的结构比较简单，更换锤片和筛面操作方便，但运转时 震动声音较大，如果转子安装得平稳，则锤片运转也较均衡。这种粉 碎机适用于甘薯干块状原料和野生植物原料的粉碎，较易把小块原料 锤碎成细粉末，对原料品种变化的适应性也较强。提高粉碎机效率的方法，一般有下列常用的几种：A. 采用密闭循环法，为了减少磨损，能较快的地把大小不同的物 料颗粒分开，将没有达到规定的颗粒，与已达到要求的细粉，一起通 过筛面，再在粉碎机外部用单独的筛子，把不合要求的物料分离开来， 重心回到粉碎机中进行粉碎。如此密闭循环，可提高生产能力达 45- 70%。B. 增加吸风装置，增加吸风机后，可以加速粉料离开筛孔，把粉 碎机内已经粉碎好的细粉抽出来，提高了粉碎机的工作效率。据某厂 采用后的经验，安装了旋风分离器，可以提高粉碎机的生产能力大约 30%左右，而电耗也大为降低。C. 采用鳞状筛代替平筛。含水分较高的原料，会使粉碎带来困难，使锤碎机的筛孔被堵塞， 粉碎效果显著降低，电耗也会增大，这时可采用湿式粉碎来解决此问 题。锤式粉碎机通常发生的不正常情况及其处理措施如下：A. 堵塞现象其产生的原因可能有下面三个：即进料量太多；筛孔堵塞；有异 物落入机内。通常可采用下列三个措施来处理：首先是打开锤碎机， 进行疏通；还可以取出筛子，疏通筛眼；或者可以停止磨粉，取出异 物。B. 有杂声这是由于硬质杂物落入锤碎机内。一般采取的措施是： 停止锤碎机运转，取出杂物，并检查筛网是否损坏。C. 粉粒直径过大，超过规定范围，这是应为筛子磨损或破裂而引起 的，处理的办法是调换新筛子。