酒精與蒸餾酒工藝學(xué)

內(nèi)容概要

本書是輕工高等院校工業(yè)發(fā)酵專業(yè)教材委員會組織編寫的教學(xué)用書。共有酒精生產(chǎn)工藝和蒸餾酒生產(chǎn)工藝兩篇，第一篇分六章，系統(tǒng)地介紹了淀粉質(zhì)原料、糖質(zhì)原料、纖維素原料酒精生產(chǎn)的工藝理論、生產(chǎn)技術(shù)、有關(guān)設(shè)備、綜合利用、廢液處理和國內(nèi)外最新科研成果及動向。第二篇分五章，系統(tǒng)地介紹固態(tài)發(fā)酵法、半固態(tài)發(fā)酵法和液態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)白酒，國際主要蒸餾酒生產(chǎn)及蒸餾酒的風(fēng)味與化學(xué)組成的理論等。    本書用作高等院校工業(yè)發(fā)酵專業(yè)教材，也可供從事酒精與蒸餾酒生產(chǎn)、科研和設(shè)計院所的技術(shù)人員以及有關(guān)院校的師生參考。

書籍目錄

第一篇 酒精生產(chǎn)工藝  第一章 緒論    第一節(jié)  課程的目的與任務(wù)    第二節(jié)  酒精的用途及其在國民經(jīng)濟中的地位    第三節(jié)  酒精生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展史    第四節(jié)  我國生產(chǎn)酒精的規(guī)格及其生產(chǎn)工藝流程  第二章 原料、水和輔助原材料    第一節(jié)  酒精生產(chǎn)原料    第二節(jié)  淀粉質(zhì)原料    第三節(jié)  糖質(zhì)原料    第四節(jié)  纖維質(zhì)原料    第五節(jié)  其他原料    第六節(jié)  水    第七節(jié)  輔助原材料  第三章 淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝    第一節(jié)  淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的特點及流程    第二節(jié)  原料的預(yù)處理和輔送    第三節(jié)  原料的水-熱處理    第四節(jié)  糖化劑生產(chǎn)    第五節(jié)  糖化工藝    第六節(jié)  酒精酵母    第七節(jié)  糖化醪的發(fā)酵    第八節(jié)  發(fā)酵成熟醪    第九節(jié)  常粉出酒率和淀汾利用率  第四章 糖質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝    第一節(jié)  糖質(zhì)原料酒精發(fā)酵的特點和工藝流程    第二節(jié)  糖蜜稀糖液的制備    第三節(jié)  糖蜜發(fā)酵酒毒的制備    第四節(jié)  其他糖質(zhì)原料的酒精發(fā)酵  第五章 纖維質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝    第一節(jié)  前言    第二節(jié)  纖維質(zhì)原料的構(gòu)成和性質(zhì)    第三節(jié)  纖維的預(yù)處理    第四節(jié)  纖維素酸水解    第五節(jié)  纖維素酶水解    第六節(jié)  纖維質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝流程    第七節(jié)  半纖維素制酒精工藝流程    第八節(jié)  亞硫酸鹽紙漿廢液生產(chǎn)酒精的工藝流程  第六章 副產(chǎn)品的綜合利用及污水處理第二篇 蒸餾酒生產(chǎn)工藝  第七章 蒸餾酒的概述   第八章 酒曲生產(chǎn)工藝  第九章 大曲白酒生產(chǎn)工藝  第十章 其他蒸餾酒生產(chǎn)工藝  第十一章 蒸餾酒的風(fēng)味和化學(xué)組成主要參考資料

章節(jié)摘錄

書摘    一、原料預(yù)處理的內(nèi)容    淀粉質(zhì)原料在正式進入生產(chǎn)過程前，必需進行預(yù)處理，以保證生產(chǎn)的正常進行和提高生產(chǎn)的效益。預(yù)處理包括除雜和粉碎兩個工序。       (一)原料除雜的必要性        淀粉質(zhì)原料在收獲和干燥的過程中，往往會摻夾進泥土，沙石，纖維質(zhì)雜物，甚至金屬塊等雜物。這些雜質(zhì)如果不在投入生產(chǎn)前予以除去，則將嚴重影響生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)。石塊和金屬雜質(zhì)會使粉碎機的篩板磨損或損壞，造成生產(chǎn)的中斷；機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)部位，如泵的活塞或葉輪部位也會因存在泥沙而加速磨損。纖維質(zhì)雜物會造成管道和閥門的堵塞：在蒸餾塔板上的沉積會造成塔板和溢流管的堵塞，給生產(chǎn)帶來嚴重的影響和損失。另外，泥沙等雜質(zhì)的存在也會影響正常的發(fā)酵過程。清除雜質(zhì)，保證生產(chǎn)正常和順利地進行，這就是除雜的目的。    (二)原料粉碎的必要性        目前，我國絕大多數(shù)中型以上的酒精廠都已實現(xiàn)了原料蒸煮過程的連續(xù)化。對于連續(xù)蒸煮來說，原料必需預(yù)先進行粉碎，才能進一步加水制成粉漿，然后再用泵連續(xù)均勻地送入連續(xù)蒸煮系統(tǒng)。所以，對于連續(xù)蒸煮來說，原料粉碎是一個前提。    原料粉碎的另一個目的是通過粉碎，使原料顆粒變小，原料的細胞組織部分破壞，淀粉顆粒部分外泄，在進行水—熱處理時，粉碎原料的淀粉顆粒吸水膨脹，使糊化和液化過程進行得比較容易和徹底。所以與整粒或整片原料相比，粉碎原料所需的蒸煮壓力和溫度都比較低，時間也比較短，從而可以減少蒸汽用量，提高原料蒸煮質(zhì)量和減少可發(fā)酵性物質(zhì)的損失。        原料粉碎以后，可以加水并制成粉漿，再用泵輸送，這將在很大程度上減輕投料時的笨重體力勞動和繁瑣的操作過程。所以，我國一些進行間歇蒸煮的小型酒精廠也已經(jīng)先后實行了原料粉碎。    綜上所述，粉碎是一個既符合工藝要求，又符合經(jīng)濟觀點的預(yù)處理措施，應(yīng)該在全部酒精廠實行。    (一)無蒸煮工藝的意義    本世紀70年代初發(fā)生的石油危機使得原油價格暴漲，嚴重影響了以原油為主要能源的西方國家經(jīng)濟的發(fā)展。西方的各國政府和財團開始意識到以石油作為唯一能源是危險和不可靠的，因為它總有一天會在地球上消失，于是他們大量投資，進行新能源的開發(fā)和研究。酒精作為最有希望全部或部分代替石油的候選者之一，得到了各國科學(xué)家們的重視。發(fā)酵酒精要能成為可再生的能源，尚需解決一系列的問題，而減少酒精生產(chǎn)的能量投入，即降低酒精生產(chǎn)的能量消耗是首先要解決的主要課題。因為，在生產(chǎn)酒精的能量投入大于酒精燃燒的能量產(chǎn)出時，酒精作為能源的意義就變得很小了。    酒精生產(chǎn)過程中，消耗能量最大的兩個工序是蒸煮工序和蒸餾工序。所以，酒精生產(chǎn)節(jié)約能耗的目標(biāo)就集中在原料蒸煮和發(fā)酵醪的蒸餾上。根據(jù)國內(nèi)的情況，蒸煮工段所消耗的蒸汽占整個生產(chǎn)過程蒸汽消耗的25～30％。如果能采用某種新的生產(chǎn)工藝，將這部分蒸汽消耗全部或大部分節(jié)省下來，對減少酒精生產(chǎn)過程的能量投入將起到重要作用。無蒸煮工藝的意義就在于此。     (二)無蒸煮工藝的理論基礎(chǔ)；    高壓蒸煮的目的是使淀粉徹底糊化、液化，并破壞植物細胞，使蒸煮物料成為均一的糊化醪，為進一步的淀粉轉(zhuǎn)化為糖創(chuàng)造良好的條件。另一個附帶的目的是對原料進行一次徹底的滅菌。多年來的生產(chǎn)實踐表明，高壓蒸煮的原料出酒率比常壓蒸煮時要高得多。但是，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的進展，無蒸煮工藝已經(jīng)成為或正在成為可以取高壓蒸煮而代之的新工藝。其主要理論基礎(chǔ)如下：    (1)本世紀初，制訂目前采用的高壓蒸煮有關(guān)工藝條件和肯定高壓蒸煮對常壓蒸煮的一系列優(yōu)點時，采用的原料是整粒不粉碎的。目前的酒精工廠已全部采用粉碎原料，有相當(dāng)一部分植物細胞已經(jīng)被破壞，原料的吸水膨脹，糊化、液化的情況與整粒原料有很大的不同，因此，原來針對整粒原料的一系列理論闡述，已不完全適用。        (2)本世紀50年代以前，世界上都采用大麥芽(綠麥芽)作為酒精生產(chǎn)用的糖化劑，麥芽具有的纖維酶系統(tǒng)和果膠酶系統(tǒng)都很微弱。現(xiàn)在采用的糖化酶大部分是屬于黑曲糖化酶系統(tǒng)，它除了有高活性的淀粉酶系統(tǒng)外，還具有相當(dāng)活力的纖維酶和果膠酶系統(tǒng)。這種較全面的酶系統(tǒng)為無蒸煮工藝準備了良好的基礎(chǔ)。    (3)黑曲淀粉酶系統(tǒng)是耐酸型淀粉酶，它的適宜作用pH在4．5左右，這就使得可以在實行無蒸煮工藝時，采用調(diào)節(jié)pH的方法來防止雜菌污染的發(fā)生，而不影響正常糖化作用的進行。這一點也是不耐酸型的麥芽淀粉酶所無法與之相比的。    (4)目前，除了淀粉酶系統(tǒng)外，已經(jīng)有纖維素酶、果膠酶等多種酶制劑成品商品化了，這為無蒸煮工藝的實施提供了物質(zhì)條件。    (5)高壓蒸煮雖然能使淀粉徹底糊化，以利于糖化酶的作用，但是，它同時也會造成原料中可發(fā)酵性物質(zhì)的損失。這種損失隨著蒸煮壓力和時間的增加而增加。前蘇聯(lián)學(xué)者烏斯晉尼可夫?qū)@個問題進行了詳細的研究：從前面已講過的圖3—14可見，可發(fā)酵性糖的損失隨溫度的升高和時間的延長而增加。溫度130℃，原料顆粒直徑為1. 5mm，蒸煮30min，可發(fā)酵性物質(zhì)的損失可達2．6％。我國淀粉原料蒸煮普遍存在溫度過高，時間過長的現(xiàn)象，因此，可發(fā)酵性物質(zhì)的損失要大于2．6％。       綜上所述，如果我們能充分利用新技術(shù)發(fā)展為我們創(chuàng)造的各種良好條件，合理地安排無蒸煮工藝，使得因無蒸煮造成的淀粉不徹底糊化的損失降低到等于或低于高壓蒸煮造成的可發(fā)酵性物質(zhì)損失，那末，無蒸煮工藝的原料出酒率就不會低于高壓蒸煮，無蒸煮新工藝也就有了工業(yè)化的可能性。實踐已經(jīng)證明，這一點是能做到的。    當(dāng)前，世界各國都在廣泛開展無蒸煮工藝的研究，其中有些工藝已經(jīng)在生產(chǎn)上得到應(yīng)用。為了便于敘述，本書將凡是不采用高壓蒸煮的工藝都歸納在無蒸煮工藝之內(nèi)。根據(jù)這一原則，無蒸煮工藝大致可分為生淀粉發(fā)酵，低溫蒸煮(100~C以下糊化、液化)，擠壓膨化和超細磨四類?，F(xiàn)分別介紹如下：    三、淀粉酶系統(tǒng)水解淀粉的機制    不同來源淀粉酶系統(tǒng)的組成是不一樣的，例如，麥芽淀粉酶系統(tǒng)主要由α—和β—淀粉酶組成，有些谷芽中含有第三種被稱為糊精酶的淀粉酶；霉菌來源的淀粉酶系統(tǒng)不含β—淀粉酶，但它含有葡萄糖淀粉酶?，F(xiàn)將這些酶對淀粉作用的機制敘述如下；        麥芽的α—淀粉酶隨機地分解淀粉大分子的α—1，4-葡萄糖苷鍵，但主要是作用于中部。作用結(jié)果是生成低分子糊精(不被碘染色)，少量的麥芽糖和寡糖，包括帶分枝的寡糖。根據(jù)α—淀粉酶的作用特性，它被稱為內(nèi)切酶或糊精化酶。        β—淀粉酶從直鏈或支鏈淀粉分子的非還原性末端開始作用，一次切割下兩個葡萄糖基(麥芽糖)。β—淀粉酶不能繞過支鏈淀粉的分枝點，因此，它的水解停止在最后第二個α—1，4葡萄糖苷鍵處(指分枝點前第二個α—1，4鍵)。水解結(jié)果，剩下許多大分子糊精，能被碘染成藍色。在β-淀粉酶作用下，直鏈淀粉全部轉(zhuǎn)化為麥芽糖，支鏈淀粉僅分解50～55％。    在α—淀粉酶和β—淀粉酶的協(xié)同作用下，得到的是由麥芽糖、少量葡萄糖和低分子界限糊精組成的糖液混合物。淀粉的全部α—1，6葡萄糖苷鍵都集中在界限糊精之中。    在細菌和霉菌的淀粉酶系統(tǒng)中沒有β—淀粉酶，但含有活性α—淀粉酶，它的蛋白質(zhì)氨基酸組成和作用特性是與眾不同的。例如，在霉菌α—淀粉酶催化作用初期就水解生成大量的葡萄糖和麥芽糖。細菌淀粉酶則具有產(chǎn)糖的和產(chǎn)糊精的兩大類，前者水解淀粉可達60％或更多，后者則只能水解30～40％。Bac．subtilis α—淀粉酶水解直鏈淀粉時，起初生成n＝6的糊精和麥芽糖，最終只是葡萄糖和麥芽糖(1：5．45)；在水解支鏈淀粉時，開始是n＝6或更大聚合度的糊精，最終是葡萄糖、麥芽糖和帶有側(cè)鏈的糖類。    微生物來源的α—淀粉酶和麥芽的α，β淀粉酶一樣，不能作用于淀粉的α—1，6葡萄糖苷鍵。經(jīng)Bas．subtilis的α—淀粉酶作用后所剩的界限糊精中，一個α—1，6鍵要攤到5個葡萄糖基團，而在霉菌。淀粉酶作用時，界限糊精中一個α—1，6鍵只攤到4個葡萄糖基團。    在麥芽中含有第三種淀粉酶，可稱它為糊精酶。它分解界限糊精中的α—1，6葡萄糖苷鍵。通常稱它為界限糊精酶。該酶屬于磷化酶類。    細菌Aerobacter aerogenes產(chǎn)生的Pullulanase(支鏈淀粉酶)能裂解淀粉的α—1，6萄糖苷鍵。如果往麥芽中添加這種酶，則淀粉可以被完全水解。    霉菌分泌的葡萄糖淀粉酶(Exo—1，4-α-Glucosidase)不僅能分解淀粉中的α—1，4鍵，而且也能裂解α—1，6鍵和黑曲糖中的α—1，3鍵。在該酶的作用下，從直鏈淀粉和支鏈淀粉分子的非還原性末端，順次切下葡萄糖基團，因此，葡萄糖是水解的最終產(chǎn)物。      ……

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