食用酒精工藝文獻(xiàn)綜述

吉林化工學(xué)院化工與生物技術(shù)學(xué)院文獻(xiàn)綜述食用酒精發(fā)酵液糖化工藝學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 起止日期：2014.4.14?2014.4.28吉林化工學(xué)院JilinInstituteofChemicalTechnology1前言能源是當(dāng)今世界最令人矚目的問(wèn)題之一，目前全世界石油消耗速度以及可開(kāi)發(fā)的原油儲(chǔ)量來(lái)計(jì)算，到21世紀(jì)中期石油資源的供應(yīng)將會(huì)逐漸萎縮因此，許多國(guó)家對(duì)開(kāi)發(fā)新能源的項(xiàng)目十分重視1］。此外，隨著人民的環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，被譽(yù)為可再生綠色能源的燃料酒精，由于其燃燒污染小，容易運(yùn)輸和貯藏在價(jià)格上也可與汽油相競(jìng)爭(zhēng)，因此酒精最有可能成為取代石油的新能源，具有巨大的開(kāi)發(fā)前景酒精是最具有發(fā)展?jié)摿Φ奶娲?，目前世界?/3的酒精被用作燃料3］。剩余1/3被用來(lái)作為醫(yī)務(wù)用品及飲品。高純度食用酒精是我國(guó)配制各種白酒的主要原料。在011年12月份，我國(guó)生產(chǎn)白酒12億升囹。2國(guó)內(nèi)外酒精發(fā)酵工藝現(xiàn)狀2.1我國(guó)發(fā)酵工業(yè)總體情況我國(guó)生物化工行業(yè)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，已有一定基礎(chǔ)。特別是改革開(kāi)放以后，生物化工的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。目前生物化工產(chǎn)品已涉及醫(yī)藥、保健、農(nóng)藥、食品等方面⑸?！笆晃濉逼陂g我國(guó)發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)值比“十五”末增長(zhǎng)58.5%，產(chǎn)品產(chǎn)量增長(zhǎng)102%，出口創(chuàng)匯增長(zhǎng)67.5%。進(jìn)入“十一五”以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的指導(dǎo)下，隨著科技創(chuàng)新和科學(xué)進(jìn)步的推進(jìn)，科技推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化步伐加快，發(fā)酵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品空間進(jìn)一步拓展，產(chǎn)業(yè)鏈不斷延長(zhǎng)。2.2酒精發(fā)酵行業(yè)發(fā)展情況酒精發(fā)酵產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在中國(guó)的酒精發(fā)酵行業(yè)始終服務(wù)于白酒行業(yè)，國(guó)內(nèi)所有發(fā)酵酒精廠(chǎng)均執(zhí)行食用酒精國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)不同等級(jí)的食用酒精，供白酒廠(chǎng)勾兌白酒，因此生產(chǎn)名牌和品牌白酒的省區(qū)，如安 徽、貴州等小型酒精裝置眾多。酒精生產(chǎn)規(guī)模從改革開(kāi)放以后不斷擴(kuò)大， 2010年底全國(guó)共有注冊(cè)大小酒精廠(chǎng)1650家，實(shí)際酒精廠(chǎng)的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)2100家，但是每個(gè)酒精廠(chǎng)的平均生產(chǎn)規(guī)模不到2050t。我國(guó)發(fā)酵酒精生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，玉米原料占 60%以上；薯十原料占30%；糖蜜原料占10%以下。鑒于薯干和糖蜜原料酒精發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的廢糟液難以治理，環(huán)境污染，特別是對(duì)水資源 的污染十分嚴(yán)重，國(guó)家有關(guān)部門(mén)已經(jīng)著手對(duì)發(fā)酵酒精生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提升、工藝技術(shù)改進(jìn)、裝備水平改善的同時(shí)，一些問(wèn)題也隨之而來(lái)［6］。下面就以酒精發(fā)酵為例闡述現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施。酒精發(fā)酵是釀酒工藝的核心工藝之一⑺，酒精發(fā)酵工藝的好壞直接影響了釀酒工業(yè)的質(zhì)量，而現(xiàn)今，我國(guó)的發(fā)酵工業(yè)仍存在一些亟待解決的問(wèn)題。2.3國(guó)外酒精發(fā)酵行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，世界上酒精的年產(chǎn)量迅速增加，鐵表示用發(fā)酵法生產(chǎn)的酒精。1975年世界酒精長(zhǎng)鏈超過(guò)8000kt，其中合成酒精產(chǎn)量為1600kt：1995年世界酒精產(chǎn)量為23500kt,其中合成酒精產(chǎn)量超過(guò)3000kt。從1975年至1995年的20年間，世界酒精產(chǎn)量?jī)粼鼋?倍。酒精產(chǎn)量的迅速增加主要原因是燃料酒精的大規(guī)模使用。目前燃料酒精已經(jīng)占世界酒精總產(chǎn)量的56%，并且還有進(jìn)一步增加的趨勢(shì)。因此自從上個(gè)世加年代世界范圍內(nèi)發(fā)生的第二次石油危機(jī)以來(lái)，世界上很多國(guó)家都通過(guò)立法積極推廣燃料酒精的應(yīng)用，其中美國(guó)和巴西在發(fā)展燃料酒精工業(yè)方面走在了世界的前列。巴西的“酒精汽油計(jì)劃”和美國(guó)的“汽油醇計(jì)劃”，對(duì)0年代中期持續(xù)到90年代末期世界酒精產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，起到了決定性的推動(dòng)作用。目前，全世界酒精年產(chǎn)量3394萬(wàn)噸。其中美國(guó)和巴西的酒精產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的6%。美國(guó)，巴西，中國(guó)，俄羅斯是世界酒精生產(chǎn)大國(guó)。2001年中國(guó)酒精總產(chǎn)量已躍居世界第三位。2.4研究現(xiàn)狀從80年代初期至今已經(jīng)引進(jìn)了十幾套）DGS生產(chǎn)設(shè)備，但引進(jìn)設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高始終困擾著酒精發(fā)酵行業(yè)目前許多引那里，給國(guó)家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由此可見(jiàn)，中國(guó)現(xiàn)有的酒精發(fā)酵行業(yè)急需進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)的更新?lián)Q代。如果將酒精用于汽油燃料的添加劑，將推動(dòng)發(fā)酵酒精進(jìn)入新的發(fā)展階段。我國(guó)現(xiàn)有原油加工能力約為2.57億t,實(shí)際加工為1.7億t,每年消耗汽油4000萬(wàn)t,2005年將達(dá)到4500?4800萬(wàn)t,如按照10%的酒精添加量計(jì)算，燃料酒精年需求量為400萬(wàn)t。對(duì)于燃料酒精的應(yīng)用，在目前的技術(shù)條件下,生產(chǎn)成本較高，大規(guī)模應(yīng)用完全取決于政策和扶持或技術(shù)水平提高后生產(chǎn)成本的大幅降低7］。酒精生產(chǎn)中,各種副產(chǎn)品的提取是一個(gè)重要的技術(shù)工作回收得好，污染減少、產(chǎn)值增加。目前我國(guó)酒精發(fā)酵工業(yè)采JDDGS工藝技術(shù)治理廢糟液，從80年代初期至今已經(jīng)引進(jìn)了十幾套）DGS生產(chǎn)設(shè)備，但引進(jìn)設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高始終困擾著酒精發(fā)酵行業(yè),目前許多引進(jìn)的裝置閑置在那里，給國(guó)家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由此可見(jiàn)，中國(guó)現(xiàn)有的酒精發(fā)酵行業(yè)急需進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)的更新?lián)Q代。如果將酒精用于汽油燃料的添加劑，將推動(dòng)發(fā)酵酒精進(jìn)入新的發(fā)展階段。對(duì)于燃料酒精的應(yīng)用，在目前的技術(shù)條件下,生產(chǎn)成本較高，大規(guī)模應(yīng)用完全取決于政策和扶持或技術(shù)水平提高后生產(chǎn)成本的大幅降低。3酒精發(fā)酵液糖化方法本次設(shè)計(jì)選用原料為玉米，關(guān)于玉米淀粉的糖化方法有很多種，根據(jù)采用的水解催化劑的不同可以分為三種：酸水解法、酶水解法和酸酶結(jié)合水解法。3.1酸水解法酸水解法又稱(chēng)酸糖化法，是一種傳統(tǒng)的水解方法。以（無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。該法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)易、生產(chǎn)周期短、設(shè)備生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于水解反應(yīng)是在高溫、高壓及較高酸濃度條件下進(jìn)行的，因此，該法要求有耐腐蝕、耐高溫、耐高壓的設(shè)備。此外，淀粉在酸水解過(guò)程中所發(fā)生的副反應(yīng)較多，造成葡萄糖量減少以及不可發(fā)酵性糖類(lèi)、色素等物質(zhì)增多。這不僅降低淀粉轉(zhuǎn)化率，而且由于生產(chǎn)的糖液質(zhì)量差，對(duì)而后的發(fā)酵、提取都帶來(lái)不利影響。并且酸水解法對(duì)淀粉原料要求嚴(yán)格，必須是精制淀粉，淀粉顆粒大小要均勻，不宜過(guò)大，否則易造成水解不透徹。淀粉乳濃度也不宜過(guò)高，過(guò)高則淀粉轉(zhuǎn)化率低。因此目前酸解法已逐步被酶解法所取代。3.2酶水解法酶水解法制葡萄糖可分為兩步第一步是利用液化腳化淀粉水解成糊精和低聚糖等，使黏度大為降低，流動(dòng)性增高，所以工業(yè)上稱(chēng)為液化。第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解為葡萄糖，在生產(chǎn)上稱(chēng)為糖化。由于采用了酶液化和酶糖化工藝，故也稱(chēng)為雙酶水解法。酶水解法(雙酶水解法)的優(yōu)點(diǎn)：淀粉水解是在酶的作用下進(jìn)行的，酶解反應(yīng)條件較溫和，因此不需耐高溫、耐高壓、耐酸的設(shè)備。同時(shí)，酶在反應(yīng)過(guò)程中也不產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)，對(duì)設(shè)備要求低，也改善了勞動(dòng)衛(wèi)生條件。微生物酶作用的專(zhuān)一性強(qiáng)，效率高，淀粉水解的副反應(yīng)少，因而水解糖液的純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高，糖液顏色淺，較純凈，無(wú)異味，質(zhì)量高，有利于糖液的充分利用?？稍谳^高淀粉乳濃度下水解，水解糖液的還原糖含量可達(dá)到0%以上。可采用粗原料，省去粗原料加工成精制淀粉的生產(chǎn)過(guò)程，避免淀粉加工中的原料流失，減少糧食消耗。由于微生物酶制劑中菌體細(xì)胞的自溶，使得糖液的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較豐富，簡(jiǎn)化了發(fā)酵培養(yǎng)基。酶水解法(雙酶水解法)的缺點(diǎn)：生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)(一般480；要求的設(shè)備較多，設(shè)備投資大；由于酶本身是蛋白質(zhì)，易造成糖液過(guò)濾困難。但是，隨著酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的提高和酶制劑的大量生產(chǎn)，酶水解法制糖逐漸代替酸法制糖，已成為淀粉水解制糖的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。3.3酸酶結(jié)合水解法酸酶結(jié)合水解法是集酸法和酶法制糖的優(yōu)點(diǎn)而成的生產(chǎn)工藝此法又可分為酸酶水解)法或酶酸(水解法)。(1)酸酶水解法酸酶水解法即先以酸為催化劑將淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶將其水解為葡萄糖的工藝。玉米、小麥等谷類(lèi)淀粉，淀粉顆粒堅(jiān)實(shí)，如果用淀粉酶液化在短時(shí)間內(nèi)往往不徹底。因此，針對(duì)這種情況，采用酸將淀粉水解到一定程度，然后將水解液降溫、中和，再加入糖化酶進(jìn)行糖化。由于糖化是在糖化酶作用下完成的，因此對(duì)液化液要求不高。用酸酶水解淀粉制糖，液化速度快，可采用較高的淀粉乳濃度，提高了生產(chǎn)效率；用酸量較少.產(chǎn)品顏色淺，糖液質(zhì)量高(2)酶酸水解法酶酸水解法是將淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工藝方法。耐于顆粒大小不一的淀粉如碎米淀粉等，如果用酸法水解，則常導(dǎo)致水解不均勻，淀粉糖轉(zhuǎn)化率低。針對(duì)此種情況可先用淀粉酶液化，過(guò)濾除雜后，再用酸法水解成葡萄糖。用酶酸法制糖，能采用粗原料淀粉，減少原料損失，一般可提高原料利用率％左右；生產(chǎn)較易控制，可采用較高的淀粉濃度；生產(chǎn)周期短，提高了生產(chǎn)效率；酸水解可控制稍高，減少了淀粉水解副反應(yīng)的發(fā)生，糖液色澤較淺，質(zhì)量較好?？傊?，采用不同的水解制糖工藝，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。從淀粉水解操作周期來(lái)看，酸水解法最短，雙酶法最長(zhǎng)。但從水解糖液的質(zhì)量及降低糖耗，提高原料利用率方面來(lái)考慮，則是以雙酶水解法最好，其次是酸酶結(jié)合水解法，酸水解法最差。4總結(jié)在國(guó)家政策的引導(dǎo)以及新型科技人才的加入酒精發(fā)酵工業(yè)中的問(wèn)題定能迎刃而解，并帶動(dòng)釀酒工業(yè)迅猛發(fā)展。同樣，整個(gè)發(fā)酵行業(yè)的發(fā)展也會(huì)勢(shì)如破竹。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是在酶工程技術(shù)的帶動(dòng)下，發(fā)酵產(chǎn)于原料和品種逐漸增加，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，現(xiàn)已與造紙、釀酒、制糖和皮革等的行業(yè)建立起技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，這必將為解決發(fā)酵工業(yè)中存在的問(wèn)題提供更多的機(jī)會(huì)，為我國(guó)發(fā)酵工業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。5參考文獻(xiàn)［1］上海食品工業(yè)公司酒精生產(chǎn)技術(shù)［M］江蘇省金壇縣教學(xué)印刷P1986.65-69.⑵謝伯達(dá)探索燃料酒精的開(kāi)發(fā)利用!］福建能源開(kāi)發(fā)與節(jié)約2001(4)：33-34.［3］ 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