酒精发酵

糖化力、 糖化力高， 糖化力、发酵力较高 糖化力高，发酵力高 清香（浓香） 清香（浓香） 米香
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大曲酒与小曲酒的区别
大曲酒
原料 用曲量 淀粉出酒率 工艺 发酵周期 高粱 大 低 固态（双边） 固态（双边）发酵 长
小曲酒
大米，高粱， 大米，高粱，玉米 小 高 半固态（先糖化后发酵或双边） 半固态（先糖化后发酵或双边）发酵 短
细胞通过改变三者的比例调节其代谢活动——能荷调节
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二、酒精生产原料
1. 淀粉质原料 (1)薯类原料：甘薯、木薯和马铃薯等 薯类原料：甘薯、 薯类原料 (2)谷物原料：玉米、高梁、大米和小麦等 谷物原料：玉米、高梁、 谷物原料 2.糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等 糖类原料 废糖蜜、甘蔗、 3.纤维质原料 农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾 纤维质原料 农作物秸秆、甘蔗渣、 4.其他原料 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等 其他原料 亚硫酸纸浆废液、
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1. 原料预处理
筛选、 （1）除杂 ）除杂——筛选、风选、磁力除铁 筛选 风选、 干法、 （2）粉碎 ）粉碎——干法、湿法 干法
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2. 蒸煮
作用： 作用： 打破植物细胞壁的保护作用，使淀粉颗粒从细 打破植物细胞壁的保护作用， 胞中游离出来，并转化为溶解状态，便于糖化； 胞中游离出来，并转化为溶解状态，便于糖化； 对原料灭菌。 对原料灭菌。 方法：连续蒸煮 方法：
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无氧呼吸最终使生物受到危害， 无氧呼吸最终使生物受到危害，原因是
巴斯德效应（ effect） 巴斯德效应（Pasteur effect）
巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现： 巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现：厌氧条件下酵 母菌进行酒精发酵，葡萄糖的消耗速度很快； 母菌进行酒精发酵，葡萄糖的消耗速度很快；而在有 氧条件下，酵母菌进行呼吸作用， 氧条件下，酵母菌进行呼吸作用，糖的消耗速度较低 ，酒精产量也降低。 酒精产量也降低。
结果：产生麦芽糖、寡糖，使淀粉溶液的粘度下降 结果：产生麦芽糖、寡糖，
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β-淀粉酶 淀粉酶 特点： 特点：
从非还原性末端按双糖为单位作用于α ， 糖苷键 从非还原性末端按双糖为单位作用于α-1，4糖苷键 不能作用α-1，6糖苷键，遇则止 不能作用α ， 糖苷键， 糖苷键
结果： 结果：产生麦芽糖与极限糊精
呼吸抑制发酵作用的现象
巴斯德效应的本质是能荷调节
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能荷（ charge）——细胞中的能量状态 能荷（Energy charge）——细胞中的能量状态
系统中只有ATP时，EC值为1；只有AMP时，EC值等于0。 系统中只有ATP时 EC值为1 只有AMP时 EC值等于0 ATP 值为 AMP 值等于
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无氧呼吸
指细胞对有机物进行的不完全的氧化。 指细胞对有机物进行的不完全的氧化。产物是酒 精或乳酸。主要在线粒体内，不需要分子氧参与。 精或乳酸。主要在线粒体内，不需要分子氧参与。 无氧呼吸公式: 无氧呼吸公式
酒精发酵: 酒精发酵 C6H12O6 乳酸发酵: C6H12O6 乳酸发酵 2C2H5OH+2CO2+能量（少） 能量（ 能量 2C3H6O3+能量（少） 能量（ 能量 不完全氧化产物的毒性 能量少 巴斯德效应 加速了对糖的消耗
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四、酒精发酵工艺
淀粉质原料酒精生产的特点
以薯类和谷类等为原料 原料需要蒸煮 淀粉质原料需要进行糖化
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淀粉质原料酒精生产工艺流程
• 大米 曲霉菌 麸皮 淀粉质原料 酵母 • ↓ ↓ 米曲霉→米曲 米曲霉 米曲 固体试管酵母 • ↓ ↓ • 米曲汁→试管培养 试管培养→三角瓶培养 米曲汁 试管培养 三角瓶培养 粉碎 三角瓶液体酵母 • ↓ ↓ ↓ • 曲种 蒸煮 卡式罐酒母 • ↓ ↓ ↓ • 糖化→酒母糖化醪 酒母糖化醪→小酒母 糖化曲液 糖化 酒母糖化醪 小酒母 • ↓ ↓ • 发酵 大酒母 • ↓ • 蒸馏 • ↓ • • 酒糟废液 酒精 杂醇油
总时间： 总时间：60~72h
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发酵的生化过程
(1) 糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。 糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳。 (2) 糖化作用在继续进行。 糖化作用在继续进行。 (3) 糖化醪中的蛋白质被蛋白酶进一步水解， 糖化醪中的蛋白质被蛋白酶进一步水解， 供酵母菌合成菌体细胞。 供酵母菌合成菌体细胞。
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世界六大 蒸馏酒 中国白酒 白兰地酒 威士忌酒 伏特加 朗姆酒 金酒
原料 小麦、高梁、 小麦、高梁、玉米等 水果 预处理过的谷物 任何可发酵的原料， 任何可发酵的原料，不具有明显的香气和味道 甘蔗 又称杜松子酒， 又称杜松子酒，加入香料
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思考
1. 大曲酒与小曲酒的区别 2. 白酒生产与酒精生产的区别
Leabharlann Baidu35
酿造酒的分类
按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、 按酿造工艺分类：酿造酒、蒸馏酒、配制酒 世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、 世界六大蒸馏酒：白兰地、威士忌、金酒、 伏特加、朗姆酒和中国白酒。 伏特加、朗姆酒和中国白酒。 按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、 按商业习惯分类：白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、 果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。 果露酒、药酒、其它酒（洋酒）。
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淀粉1， 葡萄糖苷酶 糖化酶） 葡萄糖苷酶（ 淀粉 ，4葡萄糖苷酶（糖化酶） 特点： 特点：
从非还原性末端以葡萄糖为单位作用α ， 糖苷键 从非还原性末端以葡萄糖为单位作用α-1，4糖苷键 能跃过α ， 糖苷键继续作用 ， 糖苷键 糖苷键继续作用α 能跃过α-1，6糖苷键继续作用α-1，4糖苷键
课程设计产品实例介绍
淀粉原料酒精发酵
（Alcohol Fermentation）
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酒精制造过程
原料(淀粉、纤维素)
酸解 酶解
水解 单糖 发酵 发酵产物 蒸馏… 酒精
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Yeast (Saccharomyces cerevisae)
一、生化机制
C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + H2O
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固体发酵蒸馏器
液体发酵蒸馏器
乙醇精馏器
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8. 综合利用
沼气发酵， （1）酒糟 ）酒糟——沼气发酵，提取核苷酸，饲料 沼气发酵 提取核苷酸， （2）CO2—— ）
液体：清凉饮料，灭火。固体：冷冻剂， 液体：清凉饮料，灭火。固体：冷冻剂，人工降雨
（3）酒精酵母 ）酒精酵母——饲料 饲料 （4）杂醇油 ）杂醇油——香料工业 香料工业
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4.糖化 糖化
（1）纤维素的水解 ） （2）淀粉的水解 ）
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淀粉酶（ α-淀粉酶（液化型淀粉酶） 淀粉酶 液化型淀粉酶） 特点： 特点：
从淀粉分子内部作用α ， 糖苷键 从淀粉分子内部作用α-1，4糖苷键 不作用α ， 糖苷键及其周围的 ， 糖苷键 糖苷键及其周围的α 不作用α-1，6糖苷键及其周围的α-1，4糖苷键
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大曲与小曲的区别
大曲
高温大曲
原料 形状 小麦（ ％） 小麦（100％）
小曲
中温大曲 粮曲，糠曲， 粮曲，糠曲，药曲
米粉，米糠， 米粉，米糠，中草药 颗粒状或饼状 根霉， 根霉，酵母
大麦：豌豆＝ ： 大麦：豌豆＝3：2 砖块状
芽孢菌，霉菌， 细菌，霉菌， 微生物 芽孢菌，霉菌，酵母 细菌，霉菌，酵母 （少） 特点 香型 液化力、 液化力、蛋白质分解 力较高 酱香（浓香） 酱香（浓香）
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5.酒母制备 酒母制备
（1）实验室（营养和无菌要求较高） ）实验室（营养和无菌要求较高） 原菌→斜面试管 液体试管 三角瓶培养→卡氏罐 原菌 斜面试管→液体试管 三角瓶培养 卡氏罐 斜面试管 液体试管→三角瓶培养 （2）酒母车间 ） 卡氏罐-→小酒母罐 大酒母罐 送发酵车间 卡氏罐 小酒母罐-→大酒母罐 小酒母罐 大酒母罐-→送发酵车间
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菌种储存
酵母菌分离
接种
扩大培养
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菌种培养
卡氏罐接种
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6.发酵工艺 发酵工艺
（1）方式：间歇式、半连续式、连续式。 方式：间歇式、半连续式、连续式。 （2）过程： 过程： 前发酵期——酒母迅速繁殖，10h 前发酵期——酒母迅速繁殖， ——酒母迅速繁殖 主发酵期——乙醇发酵，12h 主发酵期——乙醇发酵， ——乙醇发酵 后发酵期——发酵作用弱，40h 后发酵期——发酵作用弱， ——发酵作用弱
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7. 蒸馏与精馏
粗酒精、 （1）蒸馏塔（粗馏塔、醪塔）→粗酒精、酒糟 ）蒸馏塔（粗馏塔、醪塔） 粗酒精 （2）精馏塔→成品酒精、杂醇油 ）精馏塔 成品酒精、 成品酒精
头级杂质：乙醛、甲醇等（工业酒精） 头级杂质：乙醛、甲醇等（工业酒精） 中间级杂质：异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等 中间级杂质：异丁酸乙酯、 尾级杂质： 尾级杂质：杂醇油
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白酒生产与酒精生产的区别
酒精
生产乙醇， 目的 生产乙醇，酒精含量较高 原料 薯干 曲 高粱
白酒
要求色、 要求色、香、味，酒精含量较低
固体（液体）曲（根霉、曲霉） 固体曲（混合菌） 固体（液体） 根霉、曲霉） 固体曲（混合菌） 边糖化，边发酵， 边糖化，边发酵，周期长 酒头： 酒头：杂醇油 酒尾： 酒尾：甲醇
结果： 结果：
直链淀粉——葡萄糖 葡萄糖 直链淀粉 支链淀粉——葡萄糖、α-1，6糖苷键的寡糖 葡萄糖、 ， 糖苷键的寡糖 支链淀粉 葡萄糖
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淀粉-1， 葡萄糖苷酶 异淀粉酶） 葡萄糖苷酶（ 淀粉 ，6葡萄糖苷酶（异淀粉酶） 特点： 特点：
作用α ， 糖苷键 糖苷键→ 作用α-1，6糖苷键→葡萄糖 能水解α-淀粉酶和β-淀粉酶作用后的产物 淀粉酶和β 能水解α 淀粉酶和 淀粉酶作用后的产物
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水洗
粉尘
二次蒸汽
分离 器 汽液分 蒸煮罐 蒸煮罐 离器 2 3
拌料罐
蒸煮罐 1
原料 粉碎机 风机 泵 蒸汽 糖 化
3.糖化曲的制备 糖化曲的制备
（1）菌种 ） 木霉（ ）、曲霉 木霉（Trichoderma spp.）、曲霉（Aspergillus spp.） ）、曲霉（ ） 根霉（ ）、芽孢杆菌 根霉（Rhizopus spp.）、芽孢杆菌（Bacillus spp.） ）、芽孢杆菌（ ） （2）方法 ） 固体曲 液体曲
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纤维素生产酒精工艺
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三、酒精发酵微生物
1. 糖化菌（将淀粉、纤维素转化为糖） 将淀粉、纤维素转化为糖）
曲霉（ 曲霉（Aspergillus spp.） ） spp.） 根霉（ 根霉（Rhizopus spp.）
2. 酒母（将糖转化为乙醇） 将糖转化为乙醇）
啤酒酵母（ 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae ） 及其变种
先糖化，后发酵， 工艺 先糖化，后发酵，周期短 蒸馏 头级杂质：甲醇 头级杂质： 尾级杂质： 尾级杂质：杂醇油
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3
4
有氧呼吸
指细胞彻底氧化分解有机物，产生 和水、 指细胞彻底氧化分解有机物，产生CO2和水、 释放大量能量的过程。主要在线粒体内， 释放大量能量的过程。主要在线粒体内，需要分子 氧参加。 氧参加。 有氧呼吸公式: 有氧呼吸公式 C6H12O6+6H2O+6O2＋酶→6CO2+12H2O+38ATP
米曲汁
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淀粉颗粒→淀粉分子→可发酵性糖→酒精→95％ 淀粉颗粒→淀粉分子→可发酵性糖→酒精→95％乙醇 (C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6→2nC2H6O+2nCO2+2nATP 主要步骤： 主要步骤： 1. 原料粉碎 2. 蒸煮糊化 3. 曲霉糖化 4. 酵母发酵 5. 蒸馏提纯