第四章 酒精发酵
第四章 酒精发酵
? 一、酒精发酵原料
? 二、与酒清发酵有关的微生物
? 三、酒精发酵生化机制
? 四、酒精发酵工艺
? 五、酒精蒸馏与精馏
一、酒精发酵原料
(一 )淀粉质原料
淀粉质原料是生产酒精的主要原
料。我国发酵酒精的 80%是用淀粉质
原料生产的，其中以甘薯干等薯类
为原料的约占 45%，玉米等谷物为原
料的约占 35%。
?1.薯类原料 薯类原料包括甘薯、木
薯和马铃薯等
(一 )淀粉质原料
? 淀粉质原料是生产酒精的主要原料。
我国发酵酒精的 80%是用淀粉质原料生
产的，其中以甘薯干等薯类为原料的约
占 45%，玉米等谷物为原料的约占 35%。
? 1.薯类原料 薯类原料包括甘薯、木薯和
马铃薯等
1.薯类原料
? 甘薯北方俗称红薯、地瓜，南方称为
山芋，蕃薯。新鲜甘薯可能直接作酒精
生产原料，但一般将鲜甘薯制成薯干，
这样便于保存并能供工厂全年使用。甘
薯中固形物的主要成分是淀粉，还含有
少量的糖类和蛋白质。甘薯干及鲜甘薯
是一种良好的酒精生产原料，为我国大
多数工厂所采用，是我国生产酒精的主
要薯类原料。
2.谷物原料 (粮食原料 )
? 谷物原料包括玉米, 小麦, 高梁, 大米等 。
谷物原料也是很好的酒精生产原料 。 国际
上最常用的谷物原料是玉米和小麦 。 我国
由于人多地少, 粮食珍贵, 以往除玉米外,
其他粮食一般较少用于生产酒精, 只有当
其他原料不足, 或谷物受潮发热霉变的情
况下才用谷物原料 。 随着我国粮食生产的
发展, 用于酒精生产的谷物数量会增加 。
(二 )糖质原料
? 常用的糖质原料有糖蜜, 甘蔗, 甜菜
和甜高梁等 。
? 糖蜜又称废糖蜜, 它是干蔗或甜菜糖
厂制糖过程中形成的一种副产物, 分别
称为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜, 其产量分别
为加工甘蔗和甜菜间的 30%左右和 3.5%～
5%。 糖蜜含糖量较高, 一级甘蔗糖蜜含
糖分 50%以上, 甜菜糖蜜含糖量 50%左右,
所含主要成分为蔗糖 。
(二 )糖质原料
? 甘蔗是一种良好的制糖原料 。 20世纪 70
年代起, 国外开始直接利用甘蔗生产酒
精, 即利用甘蔗压榨或萃取后的蔗汁进
行酒精发酵 。 甘蔗法中可发酵固形物包
括蔗糖, 淀粉及其他碳水化合物 。
? 甜菜和甘蔗一样是主要的制糖原料。国
外 (如前苏联和东欧诸国 )有用过剩的甜
菜或受冻、变质的甜菜生产酒精。甜菜
所含主要糖分是蔗糖。此外还含少量其
他碳水合物和果胶质。
(二 )糖质原料
? 甜高粱是一种高秆作物，起源于美国。其
秆中含糖分 10%～ 12%，所结的高粱米富含
淀粉，均可用于发酵酒精，是具有潜在发
展前途的糖质原料。
? 糖质原料生产酒精工序简单, 成本比较低,
是酒精发酵的理想原料, 只是制糖和其他
发酵工业也都需要糖质原料, 能用到酒精
生产上的不太多, 特别是我国糖质原料用
于酒精生产较为有限 。
(三 )纤维质原料
? 纤维类物质是自然界中的可再生资源 。
其含量十分丰富 。 天然纤维原料由纤维
素, 半纤维素和木质素三大成分组成,
它们均较难被降解, 长期以来人们都在
研究如何利用纤维质原料来生产酒精及
其他化工产品 。 近年来, 纤维素和半纤
维素生产酒精的研究有了突破性的进展,
纤维素和半纤维已成为很有潜力的酒精
生产原料 。
(三 )纤维质原料
? 可用于酒精生产的纤维质原料包括农作
物纤维质下脚料 (稻草, 麦草, 玉米秆,
玉米芯, 花生壳, 稻壳, 棉籽壳等 ),森
林和木材加工工业的下脚料 (树枝, 木屑
等 ),工厂纤维素和半纤维素下脚料 (甘
蔗渣, 废甜菜丝, 废纸浆等 )及城市废纤
维垃圾等四类 。 用纤维质原料发酵酒精
目前尚不盛行 。
(四 )其他原料
? 主要指亚硫酸盐纸浆废液、甘
薯和马铃薯淀粉渣、各种野生植
物和乳清等。用这些原料生产酒
精目前还不多见。
二、与酒清发酵有关的微生物
? (一 )糖化菌
? 用淀粉质原料生产酒精时, 在进行乙醇
发酵之前, 一定要先将淀粉全部或部分
转化成葡萄糖等可发酵性糖, 这种淀粉
转化为糖的过程称为糖化, 所用催化剂
称为糖化剂 。 糖化剂可以是由微生物制
成的糖化曲 (包括固体曲和液体曲 ),也
可以是商品酶制剂 。 无机酸也可以起糖
化剂作用, 但酒精生产中一般不采用酸
糖化
(一 )糖化菌
? 能产生淀粉酶类水解淀粉的微生物种类很多, 但
它们不是都能作为糖化菌用于生产糖化曲, 在实
际生产中主要用的是曲霉和根霉 。
? 历史上曾用过的曲霉包括黑曲霉, 白曲霉, 黄曲
霉, 米曲霉等, 黑曲霉群中以宇佐美氏曲霉
(Aspergillus usamii),泡盛曲霉 (Asp.awamori)和
甘薯曲霉 (Asp.batatae)应用最广 。 白曲霉以河内
白曲霉, 轻研二号最为著名 。 酒精和白酒生产中,
不断更新菌种, 是改进生产, 提高淀粉利用率的
有效途径之一 。 我国的糖化菌种经历了从米曲霉
到黄曲霉, 进而发展到用黑曲霉的过程
(一 )糖化菌
? 我国 20世纪 70年代选育出黑曲霉新菌株
As.3.4309(UV-11),该菌株性能优良, 目
前的过程 。 我国很多酒精厂和酶制剂厂都
以该菌种生产麸曲, 液体曲以及糖化酶等,
新的糖化菌株也都是 As.3.4309的变异菌株 。
? 根霉和毛霉也是常用的糖化菌 。 著名的阿
米诺法, 即是以根霉作糖化菌的酒精生产
方法 。 著名的根霉菌有东京根霉 (又叫河内
根霉 )(R.tonkinensis), 鲁 氏 毛 霉
(M.rouxii)和爪哇根霉 (R.javanicus)等 。
(二 )酒精发酵微生物
? 许多微生物都能利用已糖化进行酒精发酵，但在
实际生产中用于酒精发酵的几乎全是酒精酵母，俗称
酒母。利用淀粉质原料的酒母在分类上叫啤酒酵母
(Saccharomyces cerevisiae)，是属于子囊菌亚门酵母
属的一种单细胞微生物。该种酵母菌繁殖速度快，发
酵能力即产酒精能力强，并具有较强的耐酒精能力。
常用的酵母的菌株有南阳酵母 (1300及 1308)、拉斯 2
号酵母 (Rasse Ⅱ )、拉斯 12号酵母 (Rasse ⅪⅠ ),K字
酵母,M酵母 (Hefe M)、日本发研 1号、卡尔斯伯酵母
等。利用糖质原料的酒母除啤酒酵母外，还有粟酒裂
殖酵母 (Schizosaccharomyces pombe)和克鲁维酵母
(Kluyveromyces.sp)等
(二 )酒精发酵微生物
? 除上述酵母菌外, 一些细菌如森奈假单
胞菌 (Ps.Lindneri) 和 嗜 糖 假 单 胞 菌
(Ps.saccharophila),可以利用葡萄糖
进行发酵生产乙醇 。 总状毛霉深层培养
时也要产生乙醇 。 利用细菌发酵酒精早
在 80年代初就引起了注意, 但此方法还
未达到工业化, 其中有许多问题有待研
究 。
三、酒精发酵生化机制
? 不同生产原料, 酒精发酵生化过程不同 。
对糖质原料, 可直接利用酵母将糖转化
成乙醇 。 对于淀粉质和纤维质原料, 首
先要进行淀粉和纤维质的水解 （ 糖化 ）,
再由酒精发酵菌将糖发酵成乙醇 。
1,淀粉质和纤维质原料的水解
? 淀粉持原料的水解
? ⑴ 淀粉分子 淀粉是多糖中最易分解的一种, 由许
多葡萄糖基团聚合而成 。 天然淀粉具有直链淀粉和
支链淀粉两种结构, 它们在性质和结构上有差异 。
? 直链淀粉是 α -D葡萄糖通过 α － 1,4糖苷键连接而
成的聚合物 。 一般认为, 直链淀粉的聚合度在
200～ 1000范围内, 分子量 32400～ 162000,近来发
现聚合度更高的直链淀粉 。 天然直链淀粉分子卷曲
成螺旋形, 螺旋的每一圈含有 6个葡萄糖残基 。 直
链淀粉水溶解于 70～ 80℃ 的温水,遇碘呈深蓝色 。
在大多数植物淀粉中, 直链淀粉含量为 20％ ～ 29％,
25％ 和 24％ 。
1,淀粉质和纤维质原料的水解
1,淀粉质和纤维质原料的水解
? 支链淀粉是 α － D葡萄糖通过 α － 1，
4糖苷键及 α － 1,6糖苷键（在分支点上）
连接而成的聚合物。其分子较直接淀粉
的大，分子量可达 107，分支点之间平均
有 5～ 8个葡萄糖苷键。支链淀粉各个分
支卷曲成螺旋状，整个分子近似球形。
支链淀粉不溶解于温水,遇碘呈蓝紫。
1,淀粉质和纤维质原料的水解
1,淀粉质和纤维质原料的水解
?⑵ 淀粉的糊化, 液化
淀粉在水中经加热会吸收一部分水而
发生溶胀 。 如果继续加热至一定温度
（ 一般 60～ 80℃ ）,淀粉粒即发生破裂,
造成黏度迅速增大,体积也随之迅速变
大,这种现象称为淀粉的糊化,经糊化的
淀粉称为 α -淀粉,
1,淀粉质和纤维质原料的水解
? 不同种类淀粉糊化温度有所不同,
苷薯, 马铃薯, 玉米和小麦淀粉的
糊化温度分别为 70～ 76℃, 59～
67℃, 64～ 72℃ 和 65～ 68℃ 。 发生
糊化现象称为淀粉的溶解, 或称为
液化 。 马铃薯, 小麦和玉米支链淀
粉完全液化的温度为 132℃, 70～
80℃, 136～ 141℃ 和 146～ 151℃ 。
⑶ 淀粉水解
? 淀粉水解又称糖化, 通过添加酶制剂或糖化曲来完
成 。 糖化曲中含有的并起作用的淀粉酶类包括 α -
淀粉酶, β -淀粉酶, 葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶
（ 脱支酶 ） 。
α -淀粉酶能从分子内部切开 α -1,4糖苷键，但
不能水解 α -1,6糖苷键及靠近 α -1,6糖苷键的几
个 α -1,4糖苷键。当 α -淀粉酶作用于淀粉糊时，
能使其黏度迅速下降，故又称液化酶。直链淀粉经
该酶水解的最终产物为葡萄糖和麦芽糖，支链淀粉
的水解产物除葡萄糖、麦芽糖外，还有具有 α -1，
6键的极限糊精和含有 4个或更多葡萄糖残基的带键
的低聚糖。
⑶ 淀粉水解
? β -葡萄糖淀粉酶能从淀粉的非还原末端
逐个切下麦芽糖单位, 但不能水解 α -1，
6糖苷键, 也不能越过 α -1,6糖苷键水
解 α -1,4糖苷键, 所以该酶水解支链淀
粉时留下分子量较大的极限糊精 。
? 葡萄糖淀粉酶能从淀粉的非还原末端逐
个切下葡萄糖, 它既能水解 α -1,6糖苷
键, 又能水解 α -1,4糖苷键 。 由于形成
的产物几乎都是葡萄糖, 因此该酶又称
为糖化酶 。
⑶ 淀粉水解
? 异淀粉酶专一水解 α -1,6糖苷键, 因此能
切开支链淀粉的分支 。
? 总之, 淀粉在以上几类酶的共同作用下被
彻底水解成葡萄糖和麦芽糖 。 麦芽糖可在
麦芽糖酶的作用下进一步生成葡萄糖 。
? 另外, 在糖化曲中除含有淀粉酶类外, 还
含有一些蛋白酶等, 后者在糖化过程中能
将蛋白质水解成胨, 多肽和氨基酸等 。
2.纤维质原料的水解
? ⑴ 纤维素, 半纤维素和木质素
纤维素是由葡萄糖通过 β -1,4糖苷
键连接而成的聚合物, 是一种结构上无
分枝, 分子量很大, 性质稳定的多糖 。
其分子量可达几十万, 甚至几百万 。 纤
维素是构成植物细胞壁的主要成分, 稻
麦秸秆, 木材, 玉米芯的纤维素含量分
别为 40％ ～ 50％, 40％ ～ 50％, 53％ 。
在植物细胞壁中, 纤维素总是和半纤维
素, 木质素等伴生在一起 。
2.纤维质原料的水解
半纤维素是一大类结构不同的多聚糖的统称。
构成半纤维素的成分有 D-葡萄糖,D-甘露糖和
D-半乳糖等己糖，及 D-木糖,L-阿拉伯糖等戊
糖以及糖醛酸等。常见的半纤维素分子有,D-
木聚糖,L-阿拉伯聚糖 -D-木聚糖,L-阿拉伯聚
糖 -D-半乳聚糖,L— 阿拉伯聚糖 -D-葡萄糖醛酸
-D-木聚糖,D-半乳聚糖 -D-葡聚糖 -D-甘露聚糖
等。这些多聚糖的聚合度 (DP)为 60～ 200，直链
或分枝。半纤维素与纤维素不同，它很容易水
解，但由于它们总是交杂在一起，只有当纤维
素也被水解时，才可能全部被水解。
2.纤维质原料的水解
? 本质素是由苯基丙烷结构单元通过碳 -碳
键连接而成的具有三维空间结构的高分
子聚合物 。 在用酸对纤维进行分级水解
时, 最后剩下的 20％ ～ 30％ 的非溶性残
余物即为木质素, 其性质极为稳定 。 木
质素在纤维素周围形成保护层, 使后者
的水解变得很困难 。
2.纤维质原料的水解
? ⑵ 纤维素的水解
根据采用的方法不同可将纤维素的水解法
分成三种, 即稀酸水解法, 浓酸水解法
和酶水解法 。
? 纤维素酸水解所用的酸为硫酸, 盐酸和
氢氟酸等强酸 。 水解反应式为：
? (C6H1005)n十 nH20→nC 6H1206
2.纤维质原料的水解
无机强酸催化纤维素分解的机理是：
酸在水中解离产生 H+,H+与水构成不稳定
的水合氢
? 离子 H3O+，当 H3O+与纤维素链上的 β -1，
4糖苷键接触时,H30+将 1个氢离子交给该
糖苷键上的氧，使它变成不稳定的四价氧。
当氧键断裂时，与水反应生成两个羟基，
并重新放出 H+。 H+可再次参与催化水解
反应。溶液中 H+浓度越高，水解速度越快
2.纤维质原料的水解
? 酶水解采用的酶是纤维素酶, 它是一种复
合酶类, 故又称纤维素酶复合物 。 已知纤维
素酶复合物由 C1和 Cx组成 。 天然纤维素的分
解过程是：纤维素先被 Cl酶降解为较低分子
化合物, 同时具有水合性, 其次由所谓 Cx的
几种酶作用形成纤维二糖 。 纤维二糖再由纤
维二糖酶 (β -葡萄糖苷酶 )水解成葡萄糖 。
? 由于纤维素的性能稳定,无论用酸水解还是
用酶水解, 都存在水解速度慢,糖得率低的
问题, 这是影响纤维素科学利用的难题之一,
(二 )酵母菌的乙醇发酵
? 酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙
醇, 其生化过程主要由两个阶段组成 。
第一阶段己糖通过糖酵解途径 (EMP途径 )
分解成丙酮酸 。 第二阶段丙酮酸由脱羧
酶催化生成乙醛和二氧化碳, 乙醛进一
步被还原成乙醇, 整个过程由图 5-3所示 。
葡萄糖发酵成乙醇的总反应式为：
C6H12O6→ 2C2H5OH+2CO2+能量
(二 )酵母菌的乙醇发酵
(二 )酵母菌的乙醇发酵
? 发酵过程中除主要生成乙醇外，还生成少量的其
他副产物，包括甘油、有机酸（主要是琥珀酸）、
杂醇油（高级醇）、醛类、酯类等，理论上 1mol
葡萄糖可产生 2mol乙醇；即 180克葡萄糖产生 92克
乙醇，的率为 51.5%，可是实际得率没有这么高。
因酵母菌体的积累约需 2% 的葡萄糖，另外 2%的
葡萄糖用于形成甘油,0.5%用于形成有机酸，
0.2%用于形成杂醇油。因此实际上只有约 47％的
葡萄糖转化成乙醇。乙醇发酵中大部分能量仍储
存于乙醇之中，所释放的 226kJ自由能中除 67kJ(29
％ )用于形成 ATP外，其余能量以热的形式散发
?酒清发酵由于所用原料不同, 采用
的工艺也不相同 。 下面扼要介绍淀
粉质原料, 糖质原料酒精发酵工艺
过程 。
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
? 淀粉质原料生产酒精分为原料预处理, 原
料蒸煮, 糖化剂制备, 糖化, 酒母制备, 乙
醇发酵和蒸馏等工艺, 工艺流程如下图,
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
?1.原料预处理
?2.蒸料
? 3.糖化曲制备
? 4.糖化
? 5.酒母制备
? 6.乙醇发酵
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
?1.原料预处理
? (1)原料的除杂 原料诈先要通过振
荡筛, 吸铁器等将其中的混杂的小
铁钉, 泥块, 杂草, 石块等杂质除
去 。
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
? 2)原料的粉碎 粉碎的目的主要是增加原
料受热面积,有利于淀粉颗粒的吸水膨胀,糊
化,缩短后续热处理时间,提高热处理效率,另
外,粉末原料加水混合后容易流动输运,原料
粉碎的方法要分为干粉碎和湿粉碎两种,目前
国内大多采用于粉碎法, 设备大多采用锤式
粉碎机,采用粗碎和细碎两级粉碎工艺, 经细
粉碎后颗粒一般小于 2.0mm。 湿粉碎时,将蒸
煮所需水量和原料一起加入粉碎机中,原料粉
末不飞扬,省去除尘通风设备,但粉碎后的粉
料不能储存,宜立即用于生产 。
2.蒸料
? 淀粉质原料吸水后在高温高压下蒸煮,
可以破坏植物组织和细胞, 使淀粉彻底
糊化, 液化, 使蒸煮物料成为均一的糊
化醪, 为进一步的淀粉转化为糖创造良
好的条件；其次蒸料还有灭菌的作用 。
2.蒸料
? 蒸煮工艺看, 20世纪 50年代前期我国酒
精厂大多采用整粒原料间歇蒸煮工艺 。
为了提高蒸煮醪质量和减轻劳动强度,
目前我国各酒精厂广泛采用连续蒸煮的
工艺, 方法有多种, 常用有罐式 (锅式 )
连续蒸煮, 管道式连续蒸煮, 塔式 (柱式 )
连续蒸煮等三种方法 。
? 罐式连续蒸煮工艺流程简图如图 5-6所示，
2.蒸料
2.蒸料
? 采用工艺条件见表 5-1
? 蒸料需要消耗蒸汽这一能源, 根据国内
的情况, 蒸煮工段所消耗的蒸汽占整个
生产过程蒸汽消耗的 25%～ 30%。 为了节
约能源, 人们正在探索其他工艺, 如无
蒸煮的生淀粉 (生料 )发酵工艺, 低温
(100℃ 以内 )蒸煮工艺膨化工艺和超细磨
工艺等, 其中有些工艺已经在生产中得
到应用 。
2.蒸料
3.糖化曲制备
? 3.
? 糖化曲分成固体曲和液体曲两种, 用麸皮为主要
原料制成的固体曲叫麸曲, 采用液体深层通风培
养的称为液体曲 。
? (1)固体曲的生产 固体曲生产方法有多种，最早
采用的是曲盘制曲，后来发展为帘子制曲,20世
纪 60年代以后又逐步采用机械通风制曲方法。机
械通风制曲工艺包括三角瓶种曲培养、帘子种曲
制备和机械通风制曲等几个工段，流程如图 5-7所
示。
3.糖化曲制备
3.糖化曲制备
? 制曲过程实际上是将糖化菌扩大培养, 并
让糖化菌产生高活力的, 质量合格的各种
淀粉酶等酶类的过程 。 为此, 需要提供让
糖化菌生长和产酶的合适原料, 水分, 温
度和通气条件等 。 三角瓶种曲培养阶段先
保温 31～ 32培养 16～ 18h,然后扣瓶并继
续培养 3～ 4d,所得种曲要求孢子肥大整
齐, 稠密
3.糖化曲制备
? 。 帘子种曲制备阶段, 在接种之后, 培
养前期 (前 16h)室温保持 30～ 31℃, 品温
控制不超过 34～ 36℃ ；培养中期 (16～
32h)品温控制 36～ 37.5℃ ；培养后期
(32～ 48h),前 8h内品温控制在 37～ 38℃,
后 8h最高不超过 39℃ 。 机械通风制曲阶
段, 一般培养时间为 24～ 32h,培养前期
即制曲箱 (图 5-8)
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
? 10h以内控制最高不超过 34℃ ；培养中期
(11～ 20h)，
? 菌丝大量形成, 并释放出大量热量, 应
通风控制品温不超过 40～ 42℃ ；培养后
期 (26～ 30h)
? 将品温保持 37～ 39℃ 。所得固体曲要求
菌丝粗壮浓密，具特有的清香，无异味，
无孢子生成。
3.糖化曲制备
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
? (2)液体曲生产 液体曲生产工艺过程
包括种子制备, 液体曲发酵和无菌空气
制备三部分, 其工艺流程如图 5-9所示 。
? 种子罐接种糖化菌孢子悬浮液后, 32℃
通风培养 36h左右接入培养罐, 在培养罐
内培养 48h左右即得成熟液体曲 。
3.糖化曲制备
4.糖化
? 糖化方法分成间歇糖化和连续糖化两类。
(1)间歇糖化工艺
间歇糖化在糖化锅 (图 5-10)图见第 132
面内进行。蒸煮醪放入并冷却到 61～
62℃ 时，加入糖化剂，搅拌均匀后静止
糖化 30min，再冷却至 30℃ 后供发酵用。
4.糖化
4.糖化
? (2)连续糖化工艺 根据蒸煮醪冷却
(前冷却 )和糖化醪液冷却 (后冷却 )的方
法不同, 可将连续糖化工艺分成混合冷
却连续糖化, 真空冷却连续糖化和三级
真空冷却连续糖化三大类, 所控制的工
艺参数与间歇糖化工艺的相似 。
5.酒母制备
? 酒母制备过程是酒母扩大培养过程, 分
为实验室扩大培养和酒母罐扩大培养两阶
段, 其流程见图 5-11所示 。 整个酒母扩大
培养过程控制的温度均为 28～ 30℃ 。 所得
酒母应细胞健壮, 整齐, 出芽率高
(15%～ 30%),没有杂菌污染 。
5.酒母制备
6.乙醇发酵
? 糖化醪送入发酵罐 (图 5-12),接入酒母
后, 即可始乙醇发酵 。 发酵工艺有间歇
发酵, 半连续式发酵和连续式发酵三类 。
乙醇发酵过程可分为前发酵期, 主发酵
期和后发酵期三个阶段 。 前发酵期一般
为前 10h左右, 在酒母与糖化醪加入发酵
罐后, 醪液中的酵母开始数量还不多,
由于醪液中的酵母开始数量还不进行繁
殖 。
6.乙醇发酵
6.乙醇发酵
? 在前发酵期阶段，发酵作用不强，酒精
和三氧化碳产生得少，糖分消耗得比较
慢，发酵醪表面显得比较平静。前发酵
期一般控制发酵温度不超过 30℃ 。主发
酵期为前发酵期之后的 12h左右，在此阶
段酵母细胞已大理形成，每毫升醪液中
酵母数可达 1亿以上，酵母菌基本上停止
繁殖而主要进行乙醇发酵作用。使糖分
迅速下降，酒精量逐渐 增多,醪液中产
生大量的二氧化碳，有很强的二氧化碳
泡沫响声。
6.乙醇发酵
? 此期间发酵醪温度上升也快, 生产上应
加强温度控制, 最好将温度控制在 30～
34℃ 。 经主发酵期, 醪液的糖分大部分
已被耗掉, 发酵进入后发酵期 。 在后发
酵期阶段, 发酵作用弱, 产生热量也省,
发酵醪温度逐渐下降, 应控制发酵温度
在 30～ 32℃ 。 后发酵一般需要约 40h才能
完成, 总发酵时间一般控制 60～ 72h。 一
般工艺工厂糖化醪浓度为 16～ 18Bx,发
酵成熟醪的乙醇含量为 6%～ 10%(V/V)
(二 )糖质原料酒精发酵工艺
? 糖质原料制酒精不必进行糖化及之前的工艺
操作, 工艺过程较为简单 。 下面以糖蜜例扼
要说明 。
? 糖蜜酒精发酵工艺过程包括前处理, 酒母制
备, 乙醇发酵和蒸馏四个工序 。
括的内容有：将糖蜜稀释至糖浓度为 12%～
18%(依不同的发酵工艺而异 )。 糖蜜中常缺
乏酵母必需的营养物质, 需要添加一些氮源,
营养盐 (如硫酸铵, 硫酸镁, 磷酸盐等 )以及
生长素 (如酵母菌自溶物 )等 。
(二 )糖质原料酒精发酵工艺
? 一般来说, 用甘蔗糖蜜的要添加硫酸铵
0.1%～ 0.12%,硫酸镁 0.04%～ 0.05%及适量的
酵母自溶液等；用甜菜糖蜜的要添加过磷酸
钙约 1%,有时还要加少量的硫酸铵, 在前处
理中还需要加酸, 所用的酸一般为硫酸, 现
在也有用盐酸的 。 加酸将发酵稀糖液的 PH调
至 4.0～ 4.5,这样能起到防止发酵过程中杂
菌繁殖等作用 。
? 乙酵发酵所用工艺主要是间歇法和连续法,
糖蜜经上述前处理后, 接入酒母, 于 30～
35℃ 发酵, 成熟醪酒精度为 6%～ 9%(V/V)。
五、酒精蒸馏与精馏
? 发酵成熟醪中除含酒精外，还含其他
杂质，需要进行蒸馏及精馏才能得到酒
精成品。经过蒸馏可得到粗酒精和酒精，
所用设备为醪塔，又称蒸馏塔、粗馏塔，
粗酒精再经精馏即可得到各级成品酒精
和杂醇油等副产物，所用设备为精馏塔
(一 )发酵成熟醪的组成及其分离
? 发酵成熟醪的成分随原料的种类, 加式
方示, 菌种性能不同而不同, 分成不挥
发性成分和挥发性成分两大类 。
? 不挥发性成分包括甘油, 琥珀酸, 乳酸,
脂肪酸, 无机盐, 酵母菌体, 不发酵性
及未发酵完完的糖, 皮壳, 纤维等 。 这
些成分易与酒精等挥发性成分分离, 在
精馏中它们和大部分水一起进入精馏塔 。
挥发性杂质共有 50多种, 分成醇类, 醛
类, 酸类和酯类等四大类 。
(一 )发酵成熟醪的组成及其分离
? 在精馏中，沸点比酒精低的杂质先被蒸
馏出，称为中间杂质，包括乙醛、乙酸
乙酯和甲酸甲酯等；有些杂质沸点高的
杂质出现在蒸馏酒尾中，呈油状浮在液
面，称为尾级杂质，又称杂醇油
(二 )
? 酒精蒸馏有单塔, 两塔, 三塔和多塔蒸
馏等多种蒸馏工艺 。
? 单塔蒸馏的适用于对成品质量与浓度要
求不高的工厂, 国外常用于生产浓度为
88%(V/V)的粗酒精, 我国一岙不采用此
(二 )酒精蒸馏与精馏工艺
? 双塔蒸馏的蒸馏和精馏两个过程分别在粗馏
塔和精馏塔内进行根据进料方工的浊分为气
相进料塔和液相进料塔两种型式，氯相进料
两塔蒸馏工艺流程图见 5-13。在该流程,头
级杂质出现在冷凝器 6的 冷凝液中，此馏分
被称为工业酒精，不凝结氯体和一部分醛类
从排醛管排入大气尾级杂质即杂醇油通常从
进料层往上第 2～ 4块塔板液相取出。成品酒
精从精馏塔顶部第 4～ 6块塔板上液相取出，
经冷却器冷却后，通过检酒器进入成品桶
第四章 酒精发酵
? 一、酒精发酵原料
? 二、与酒清发酵有关的微生物
? 三、酒精发酵生化机制
? 四、酒精发酵工艺
? 五、酒精蒸馏与精馏
一、酒精发酵原料
(一 )淀粉质原料
淀粉质原料是生产酒精的主要原
料。我国发酵酒精的 80%是用淀粉质
原料生产的，其中以甘薯干等薯类
为原料的约占 45%，玉米等谷物为原
料的约占 35%。
?1.薯类原料 薯类原料包括甘薯、木
薯和马铃薯等
(一 )淀粉质原料
? 淀粉质原料是生产酒精的主要原料。
我国发酵酒精的 80%是用淀粉质原料生
产的，其中以甘薯干等薯类为原料的约
占 45%，玉米等谷物为原料的约占 35%。
? 1.薯类原料 薯类原料包括甘薯、木薯和
马铃薯等
1.薯类原料
? 甘薯北方俗称红薯、地瓜，南方称为
山芋，蕃薯。新鲜甘薯可能直接作酒精
生产原料，但一般将鲜甘薯制成薯干，
这样便于保存并能供工厂全年使用。甘
薯中固形物的主要成分是淀粉，还含有
少量的糖类和蛋白质。甘薯干及鲜甘薯
是一种良好的酒精生产原料，为我国大
多数工厂所采用，是我国生产酒精的主
要薯类原料。
2.谷物原料 (粮食原料 )
? 谷物原料包括玉米, 小麦, 高梁, 大米等 。
谷物原料也是很好的酒精生产原料 。 国际
上最常用的谷物原料是玉米和小麦 。 我国
由于人多地少, 粮食珍贵, 以往除玉米外,
其他粮食一般较少用于生产酒精, 只有当
其他原料不足, 或谷物受潮发热霉变的情
况下才用谷物原料 。 随着我国粮食生产的
发展, 用于酒精生产的谷物数量会增加 。
(二 )糖质原料
? 常用的糖质原料有糖蜜, 甘蔗, 甜菜
和甜高梁等 。
? 糖蜜又称废糖蜜, 它是干蔗或甜菜糖
厂制糖过程中形成的一种副产物, 分别
称为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜, 其产量分别
为加工甘蔗和甜菜间的 30%左右和 3.5%～
5%。 糖蜜含糖量较高, 一级甘蔗糖蜜含
糖分 50%以上, 甜菜糖蜜含糖量 50%左右,
所含主要成分为蔗糖 。
(二 )糖质原料
? 甘蔗是一种良好的制糖原料 。 20世纪 70
年代起, 国外开始直接利用甘蔗生产酒
精, 即利用甘蔗压榨或萃取后的蔗汁进
行酒精发酵 。 甘蔗法中可发酵固形物包
括蔗糖, 淀粉及其他碳水化合物 。
? 甜菜和甘蔗一样是主要的制糖原料。国
外 (如前苏联和东欧诸国 )有用过剩的甜
菜或受冻、变质的甜菜生产酒精。甜菜
所含主要糖分是蔗糖。此外还含少量其
他碳水合物和果胶质。
(二 )糖质原料
? 甜高粱是一种高秆作物，起源于美国。其
秆中含糖分 10%～ 12%，所结的高粱米富含
淀粉，均可用于发酵酒精，是具有潜在发
展前途的糖质原料。
? 糖质原料生产酒精工序简单, 成本比较低,
是酒精发酵的理想原料, 只是制糖和其他
发酵工业也都需要糖质原料, 能用到酒精
生产上的不太多, 特别是我国糖质原料用
于酒精生产较为有限 。
(三 )纤维质原料
? 纤维类物质是自然界中的可再生资源 。
其含量十分丰富 。 天然纤维原料由纤维
素, 半纤维素和木质素三大成分组成,
它们均较难被降解, 长期以来人们都在
研究如何利用纤维质原料来生产酒精及
其他化工产品 。 近年来, 纤维素和半纤
维素生产酒精的研究有了突破性的进展,
纤维素和半纤维已成为很有潜力的酒精
生产原料 。
(三 )纤维质原料
? 可用于酒精生产的纤维质原料包括农作
物纤维质下脚料 (稻草, 麦草, 玉米秆,
玉米芯, 花生壳, 稻壳, 棉籽壳等 ),森
林和木材加工工业的下脚料 (树枝, 木屑
等 ),工厂纤维素和半纤维素下脚料 (甘
蔗渣, 废甜菜丝, 废纸浆等 )及城市废纤
维垃圾等四类 。 用纤维质原料发酵酒精
目前尚不盛行 。
(四 )其他原料
? 主要指亚硫酸盐纸浆废液、甘
薯和马铃薯淀粉渣、各种野生植
物和乳清等。用这些原料生产酒
精目前还不多见。
二、与酒清发酵有关的微生物
? (一 )糖化菌
? 用淀粉质原料生产酒精时, 在进行乙醇
发酵之前, 一定要先将淀粉全部或部分
转化成葡萄糖等可发酵性糖, 这种淀粉
转化为糖的过程称为糖化, 所用催化剂
称为糖化剂 。 糖化剂可以是由微生物制
成的糖化曲 (包括固体曲和液体曲 ),也
可以是商品酶制剂 。 无机酸也可以起糖
化剂作用, 但酒精生产中一般不采用酸
糖化
(一 )糖化菌
? 能产生淀粉酶类水解淀粉的微生物种类很多, 但
它们不是都能作为糖化菌用于生产糖化曲, 在实
际生产中主要用的是曲霉和根霉 。
? 历史上曾用过的曲霉包括黑曲霉, 白曲霉, 黄曲
霉, 米曲霉等, 黑曲霉群中以宇佐美氏曲霉
(Aspergillus usamii),泡盛曲霉 (Asp.awamori)和
甘薯曲霉 (Asp.batatae)应用最广 。 白曲霉以河内
白曲霉, 轻研二号最为著名 。 酒精和白酒生产中,
不断更新菌种, 是改进生产, 提高淀粉利用率的
有效途径之一 。 我国的糖化菌种经历了从米曲霉
到黄曲霉, 进而发展到用黑曲霉的过程
(一 )糖化菌
? 我国 20世纪 70年代选育出黑曲霉新菌株
As.3.4309(UV-11),该菌株性能优良, 目
前的过程 。 我国很多酒精厂和酶制剂厂都
以该菌种生产麸曲, 液体曲以及糖化酶等,
新的糖化菌株也都是 As.3.4309的变异菌株 。
? 根霉和毛霉也是常用的糖化菌 。 著名的阿
米诺法, 即是以根霉作糖化菌的酒精生产
方法 。 著名的根霉菌有东京根霉 (又叫河内
根霉 )(R.tonkinensis), 鲁 氏 毛 霉
(M.rouxii)和爪哇根霉 (R.javanicus)等 。
(二 )酒精发酵微生物
? 许多微生物都能利用已糖化进行酒精发酵，但在
实际生产中用于酒精发酵的几乎全是酒精酵母，俗称
酒母。利用淀粉质原料的酒母在分类上叫啤酒酵母
(Saccharomyces cerevisiae)，是属于子囊菌亚门酵母
属的一种单细胞微生物。该种酵母菌繁殖速度快，发
酵能力即产酒精能力强，并具有较强的耐酒精能力。
常用的酵母的菌株有南阳酵母 (1300及 1308)、拉斯 2
号酵母 (Rasse Ⅱ )、拉斯 12号酵母 (Rasse ⅪⅠ ),K字
酵母,M酵母 (Hefe M)、日本发研 1号、卡尔斯伯酵母
等。利用糖质原料的酒母除啤酒酵母外，还有粟酒裂
殖酵母 (Schizosaccharomyces pombe)和克鲁维酵母
(Kluyveromyces.sp)等
(二 )酒精发酵微生物
? 除上述酵母菌外, 一些细菌如森奈假单
胞菌 (Ps.Lindneri) 和 嗜 糖 假 单 胞 菌
(Ps.saccharophila),可以利用葡萄糖
进行发酵生产乙醇 。 总状毛霉深层培养
时也要产生乙醇 。 利用细菌发酵酒精早
在 80年代初就引起了注意, 但此方法还
未达到工业化, 其中有许多问题有待研
究 。
三、酒精发酵生化机制
? 不同生产原料, 酒精发酵生化过程不同 。
对糖质原料, 可直接利用酵母将糖转化
成乙醇 。 对于淀粉质和纤维质原料, 首
先要进行淀粉和纤维质的水解 （ 糖化 ）,
再由酒精发酵菌将糖发酵成乙醇 。
1,淀粉质和纤维质原料的水解
? 淀粉持原料的水解
? ⑴ 淀粉分子 淀粉是多糖中最易分解的一种, 由许
多葡萄糖基团聚合而成 。 天然淀粉具有直链淀粉和
支链淀粉两种结构, 它们在性质和结构上有差异 。
? 直链淀粉是 α -D葡萄糖通过 α － 1,4糖苷键连接而
成的聚合物 。 一般认为, 直链淀粉的聚合度在
200～ 1000范围内, 分子量 32400～ 162000,近来发
现聚合度更高的直链淀粉 。 天然直链淀粉分子卷曲
成螺旋形, 螺旋的每一圈含有 6个葡萄糖残基 。 直
链淀粉水溶解于 70～ 80℃ 的温水,遇碘呈深蓝色 。
在大多数植物淀粉中, 直链淀粉含量为 20％ ～ 29％,
25％ 和 24％ 。
1,淀粉质和纤维质原料的水解
1,淀粉质和纤维质原料的水解
? 支链淀粉是 α － D葡萄糖通过 α － 1，
4糖苷键及 α － 1,6糖苷键（在分支点上）
连接而成的聚合物。其分子较直接淀粉
的大，分子量可达 107，分支点之间平均
有 5～ 8个葡萄糖苷键。支链淀粉各个分
支卷曲成螺旋状，整个分子近似球形。
支链淀粉不溶解于温水,遇碘呈蓝紫。
1,淀粉质和纤维质原料的水解
1,淀粉质和纤维质原料的水解
?⑵ 淀粉的糊化, 液化
淀粉在水中经加热会吸收一部分水而
发生溶胀 。 如果继续加热至一定温度
（ 一般 60～ 80℃ ）,淀粉粒即发生破裂,
造成黏度迅速增大,体积也随之迅速变
大,这种现象称为淀粉的糊化,经糊化的
淀粉称为 α -淀粉,
1,淀粉质和纤维质原料的水解
? 不同种类淀粉糊化温度有所不同,
苷薯, 马铃薯, 玉米和小麦淀粉的
糊化温度分别为 70～ 76℃, 59～
67℃, 64～ 72℃ 和 65～ 68℃ 。 发生
糊化现象称为淀粉的溶解, 或称为
液化 。 马铃薯, 小麦和玉米支链淀
粉完全液化的温度为 132℃, 70～
80℃, 136～ 141℃ 和 146～ 151℃ 。
⑶ 淀粉水解
? 淀粉水解又称糖化, 通过添加酶制剂或糖化曲来完
成 。 糖化曲中含有的并起作用的淀粉酶类包括 α -
淀粉酶, β -淀粉酶, 葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶
（ 脱支酶 ） 。
α -淀粉酶能从分子内部切开 α -1,4糖苷键，但
不能水解 α -1,6糖苷键及靠近 α -1,6糖苷键的几
个 α -1,4糖苷键。当 α -淀粉酶作用于淀粉糊时，
能使其黏度迅速下降，故又称液化酶。直链淀粉经
该酶水解的最终产物为葡萄糖和麦芽糖，支链淀粉
的水解产物除葡萄糖、麦芽糖外，还有具有 α -1，
6键的极限糊精和含有 4个或更多葡萄糖残基的带键
的低聚糖。
⑶ 淀粉水解
? β -葡萄糖淀粉酶能从淀粉的非还原末端
逐个切下麦芽糖单位, 但不能水解 α -1，
6糖苷键, 也不能越过 α -1,6糖苷键水
解 α -1,4糖苷键, 所以该酶水解支链淀
粉时留下分子量较大的极限糊精 。
? 葡萄糖淀粉酶能从淀粉的非还原末端逐
个切下葡萄糖, 它既能水解 α -1,6糖苷
键, 又能水解 α -1,4糖苷键 。 由于形成
的产物几乎都是葡萄糖, 因此该酶又称
为糖化酶 。
⑶ 淀粉水解
? 异淀粉酶专一水解 α -1,6糖苷键, 因此能
切开支链淀粉的分支 。
? 总之, 淀粉在以上几类酶的共同作用下被
彻底水解成葡萄糖和麦芽糖 。 麦芽糖可在
麦芽糖酶的作用下进一步生成葡萄糖 。
? 另外, 在糖化曲中除含有淀粉酶类外, 还
含有一些蛋白酶等, 后者在糖化过程中能
将蛋白质水解成胨, 多肽和氨基酸等 。
2.纤维质原料的水解
? ⑴ 纤维素, 半纤维素和木质素
纤维素是由葡萄糖通过 β -1,4糖苷
键连接而成的聚合物, 是一种结构上无
分枝, 分子量很大, 性质稳定的多糖 。
其分子量可达几十万, 甚至几百万 。 纤
维素是构成植物细胞壁的主要成分, 稻
麦秸秆, 木材, 玉米芯的纤维素含量分
别为 40％ ～ 50％, 40％ ～ 50％, 53％ 。
在植物细胞壁中, 纤维素总是和半纤维
素, 木质素等伴生在一起 。
2.纤维质原料的水解
半纤维素是一大类结构不同的多聚糖的统称。
构成半纤维素的成分有 D-葡萄糖,D-甘露糖和
D-半乳糖等己糖，及 D-木糖,L-阿拉伯糖等戊
糖以及糖醛酸等。常见的半纤维素分子有,D-
木聚糖,L-阿拉伯聚糖 -D-木聚糖,L-阿拉伯聚
糖 -D-半乳聚糖,L— 阿拉伯聚糖 -D-葡萄糖醛酸
-D-木聚糖,D-半乳聚糖 -D-葡聚糖 -D-甘露聚糖
等。这些多聚糖的聚合度 (DP)为 60～ 200，直链
或分枝。半纤维素与纤维素不同，它很容易水
解，但由于它们总是交杂在一起，只有当纤维
素也被水解时，才可能全部被水解。
2.纤维质原料的水解
? 本质素是由苯基丙烷结构单元通过碳 -碳
键连接而成的具有三维空间结构的高分
子聚合物 。 在用酸对纤维进行分级水解
时, 最后剩下的 20％ ～ 30％ 的非溶性残
余物即为木质素, 其性质极为稳定 。 木
质素在纤维素周围形成保护层, 使后者
的水解变得很困难 。
2.纤维质原料的水解
? ⑵ 纤维素的水解
根据采用的方法不同可将纤维素的水解法
分成三种, 即稀酸水解法, 浓酸水解法
和酶水解法 。
? 纤维素酸水解所用的酸为硫酸, 盐酸和
氢氟酸等强酸 。 水解反应式为：
? (C6H1005)n十 nH20→nC 6H1206
2.纤维质原料的水解
无机强酸催化纤维素分解的机理是：
酸在水中解离产生 H+,H+与水构成不稳定
的水合氢
? 离子 H3O+，当 H3O+与纤维素链上的 β -1，
4糖苷键接触时,H30+将 1个氢离子交给该
糖苷键上的氧，使它变成不稳定的四价氧。
当氧键断裂时，与水反应生成两个羟基，
并重新放出 H+。 H+可再次参与催化水解
反应。溶液中 H+浓度越高，水解速度越快
2.纤维质原料的水解
? 酶水解采用的酶是纤维素酶, 它是一种复
合酶类, 故又称纤维素酶复合物 。 已知纤维
素酶复合物由 C1和 Cx组成 。 天然纤维素的分
解过程是：纤维素先被 Cl酶降解为较低分子
化合物, 同时具有水合性, 其次由所谓 Cx的
几种酶作用形成纤维二糖 。 纤维二糖再由纤
维二糖酶 (β -葡萄糖苷酶 )水解成葡萄糖 。
? 由于纤维素的性能稳定,无论用酸水解还是
用酶水解, 都存在水解速度慢,糖得率低的
问题, 这是影响纤维素科学利用的难题之一,
(二 )酵母菌的乙醇发酵
? 酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙
醇, 其生化过程主要由两个阶段组成 。
第一阶段己糖通过糖酵解途径 (EMP途径 )
分解成丙酮酸 。 第二阶段丙酮酸由脱羧
酶催化生成乙醛和二氧化碳, 乙醛进一
步被还原成乙醇, 整个过程由图 5-3所示 。
葡萄糖发酵成乙醇的总反应式为：
C6H12O6→ 2C2H5OH+2CO2+能量
(二 )酵母菌的乙醇发酵
(二 )酵母菌的乙醇发酵
? 发酵过程中除主要生成乙醇外，还生成少量的其
他副产物，包括甘油、有机酸（主要是琥珀酸）、
杂醇油（高级醇）、醛类、酯类等，理论上 1mol
葡萄糖可产生 2mol乙醇；即 180克葡萄糖产生 92克
乙醇，的率为 51.5%，可是实际得率没有这么高。
因酵母菌体的积累约需 2% 的葡萄糖，另外 2%的
葡萄糖用于形成甘油,0.5%用于形成有机酸，
0.2%用于形成杂醇油。因此实际上只有约 47％的
葡萄糖转化成乙醇。乙醇发酵中大部分能量仍储
存于乙醇之中，所释放的 226kJ自由能中除 67kJ(29
％ )用于形成 ATP外，其余能量以热的形式散发
?酒清发酵由于所用原料不同, 采用
的工艺也不相同 。 下面扼要介绍淀
粉质原料, 糖质原料酒精发酵工艺
过程 。
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
? 淀粉质原料生产酒精分为原料预处理, 原
料蒸煮, 糖化剂制备, 糖化, 酒母制备, 乙
醇发酵和蒸馏等工艺, 工艺流程如下图,
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
?1.原料预处理
?2.蒸料
? 3.糖化曲制备
? 4.糖化
? 5.酒母制备
? 6.乙醇发酵
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
?1.原料预处理
? (1)原料的除杂 原料诈先要通过振
荡筛, 吸铁器等将其中的混杂的小
铁钉, 泥块, 杂草, 石块等杂质除
去 。
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
? 2)原料的粉碎 粉碎的目的主要是增加原
料受热面积,有利于淀粉颗粒的吸水膨胀,糊
化,缩短后续热处理时间,提高热处理效率,另
外,粉末原料加水混合后容易流动输运,原料
粉碎的方法要分为干粉碎和湿粉碎两种,目前
国内大多采用于粉碎法, 设备大多采用锤式
粉碎机,采用粗碎和细碎两级粉碎工艺, 经细
粉碎后颗粒一般小于 2.0mm。 湿粉碎时,将蒸
煮所需水量和原料一起加入粉碎机中,原料粉
末不飞扬,省去除尘通风设备,但粉碎后的粉
料不能储存,宜立即用于生产 。
2.蒸料
? 淀粉质原料吸水后在高温高压下蒸煮,
可以破坏植物组织和细胞, 使淀粉彻底
糊化, 液化, 使蒸煮物料成为均一的糊
化醪, 为进一步的淀粉转化为糖创造良
好的条件；其次蒸料还有灭菌的作用 。
2.蒸料
? 蒸煮工艺看, 20世纪 50年代前期我国酒
精厂大多采用整粒原料间歇蒸煮工艺 。
为了提高蒸煮醪质量和减轻劳动强度,
目前我国各酒精厂广泛采用连续蒸煮的
工艺, 方法有多种, 常用有罐式 (锅式 )
连续蒸煮, 管道式连续蒸煮, 塔式 (柱式 )
连续蒸煮等三种方法 。
? 罐式连续蒸煮工艺流程简图如图 5-6所示，
2.蒸料
2.蒸料
? 采用工艺条件见表 5-1
? 蒸料需要消耗蒸汽这一能源, 根据国内
的情况, 蒸煮工段所消耗的蒸汽占整个
生产过程蒸汽消耗的 25%～ 30%。 为了节
约能源, 人们正在探索其他工艺, 如无
蒸煮的生淀粉 (生料 )发酵工艺, 低温
(100℃ 以内 )蒸煮工艺膨化工艺和超细磨
工艺等, 其中有些工艺已经在生产中得
到应用 。
2.蒸料
3.糖化曲制备
? 3.
? 糖化曲分成固体曲和液体曲两种, 用麸皮为主要
原料制成的固体曲叫麸曲, 采用液体深层通风培
养的称为液体曲 。
? (1)固体曲的生产 固体曲生产方法有多种，最早
采用的是曲盘制曲，后来发展为帘子制曲,20世
纪 60年代以后又逐步采用机械通风制曲方法。机
械通风制曲工艺包括三角瓶种曲培养、帘子种曲
制备和机械通风制曲等几个工段，流程如图 5-7所
示。
3.糖化曲制备
3.糖化曲制备
? 制曲过程实际上是将糖化菌扩大培养, 并
让糖化菌产生高活力的, 质量合格的各种
淀粉酶等酶类的过程 。 为此, 需要提供让
糖化菌生长和产酶的合适原料, 水分, 温
度和通气条件等 。 三角瓶种曲培养阶段先
保温 31～ 32培养 16～ 18h,然后扣瓶并继
续培养 3～ 4d,所得种曲要求孢子肥大整
齐, 稠密
3.糖化曲制备
? 。 帘子种曲制备阶段, 在接种之后, 培
养前期 (前 16h)室温保持 30～ 31℃, 品温
控制不超过 34～ 36℃ ；培养中期 (16～
32h)品温控制 36～ 37.5℃ ；培养后期
(32～ 48h),前 8h内品温控制在 37～ 38℃,
后 8h最高不超过 39℃ 。 机械通风制曲阶
段, 一般培养时间为 24～ 32h,培养前期
即制曲箱 (图 5-8)
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
? 10h以内控制最高不超过 34℃ ；培养中期
(11～ 20h)，
? 菌丝大量形成, 并释放出大量热量, 应
通风控制品温不超过 40～ 42℃ ；培养后
期 (26～ 30h)
? 将品温保持 37～ 39℃ 。所得固体曲要求
菌丝粗壮浓密，具特有的清香，无异味，
无孢子生成。
3.糖化曲制备
(一 )淀粉质原料酒精发酵工艺
? (2)液体曲生产 液体曲生产工艺过程
包括种子制备, 液体曲发酵和无菌空气
制备三部分, 其工艺流程如图 5-9所示 。
? 种子罐接种糖化菌孢子悬浮液后, 32℃
通风培养 36h左右接入培养罐, 在培养罐
内培养 48h左右即得成熟液体曲 。
3.糖化曲制备
4.糖化
? 糖化方法分成间歇糖化和连续糖化两类。
(1)间歇糖化工艺
间歇糖化在糖化锅 (图 5-10)图见第 132
面内进行。蒸煮醪放入并冷却到 61～
62℃ 时，加入糖化剂，搅拌均匀后静止
糖化 30min，再冷却至 30℃ 后供发酵用。
4.糖化
4.糖化
? (2)连续糖化工艺 根据蒸煮醪冷却
(前冷却 )和糖化醪液冷却 (后冷却 )的方
法不同, 可将连续糖化工艺分成混合冷
却连续糖化, 真空冷却连续糖化和三级
真空冷却连续糖化三大类, 所控制的工
艺参数与间歇糖化工艺的相似 。
5.酒母制备
? 酒母制备过程是酒母扩大培养过程, 分
为实验室扩大培养和酒母罐扩大培养两阶
段, 其流程见图 5-11所示 。 整个酒母扩大
培养过程控制的温度均为 28～ 30℃ 。 所得
酒母应细胞健壮, 整齐, 出芽率高
(15%～ 30%),没有杂菌污染 。
5.酒母制备
6.乙醇发酵
? 糖化醪送入发酵罐 (图 5-12),接入酒母
后, 即可始乙醇发酵 。 发酵工艺有间歇
发酵, 半连续式发酵和连续式发酵三类 。
乙醇发酵过程可分为前发酵期, 主发酵
期和后发酵期三个阶段 。 前发酵期一般
为前 10h左右, 在酒母与糖化醪加入发酵
罐后, 醪液中的酵母开始数量还不多,
由于醪液中的酵母开始数量还不进行繁
殖 。
6.乙醇发酵
6.乙醇发酵
? 在前发酵期阶段，发酵作用不强，酒精
和三氧化碳产生得少，糖分消耗得比较
慢，发酵醪表面显得比较平静。前发酵
期一般控制发酵温度不超过 30℃ 。主发
酵期为前发酵期之后的 12h左右，在此阶
段酵母细胞已大理形成，每毫升醪液中
酵母数可达 1亿以上，酵母菌基本上停止
繁殖而主要进行乙醇发酵作用。使糖分
迅速下降，酒精量逐渐 增多,醪液中产
生大量的二氧化碳，有很强的二氧化碳
泡沫响声。
6.乙醇发酵
? 此期间发酵醪温度上升也快, 生产上应
加强温度控制, 最好将温度控制在 30～
34℃ 。 经主发酵期, 醪液的糖分大部分
已被耗掉, 发酵进入后发酵期 。 在后发
酵期阶段, 发酵作用弱, 产生热量也省,
发酵醪温度逐渐下降, 应控制发酵温度
在 30～ 32℃ 。 后发酵一般需要约 40h才能
完成, 总发酵时间一般控制 60～ 72h。 一
般工艺工厂糖化醪浓度为 16～ 18Bx,发
酵成熟醪的乙醇含量为 6%～ 10%(V/V)
(二 )糖质原料酒精发酵工艺
? 糖质原料制酒精不必进行糖化及之前的工艺
操作, 工艺过程较为简单 。 下面以糖蜜例扼
要说明 。
? 糖蜜酒精发酵工艺过程包括前处理, 酒母制
备, 乙醇发酵和蒸馏四个工序 。
括的内容有：将糖蜜稀释至糖浓度为 12%～
18%(依不同的发酵工艺而异 )。 糖蜜中常缺
乏酵母必需的营养物质, 需要添加一些氮源,
营养盐 (如硫酸铵, 硫酸镁, 磷酸盐等 )以及
生长素 (如酵母菌自溶物 )等 。
(二 )糖质原料酒精发酵工艺
? 一般来说, 用甘蔗糖蜜的要添加硫酸铵
0.1%～ 0.12%,硫酸镁 0.04%～ 0.05%及适量的
酵母自溶液等；用甜菜糖蜜的要添加过磷酸
钙约 1%,有时还要加少量的硫酸铵, 在前处
理中还需要加酸, 所用的酸一般为硫酸, 现
在也有用盐酸的 。 加酸将发酵稀糖液的 PH调
至 4.0～ 4.5,这样能起到防止发酵过程中杂
菌繁殖等作用 。
? 乙酵发酵所用工艺主要是间歇法和连续法,
糖蜜经上述前处理后, 接入酒母, 于 30～
35℃ 发酵, 成熟醪酒精度为 6%～ 9%(V/V)。
五、酒精蒸馏与精馏
? 发酵成熟醪中除含酒精外，还含其他
杂质，需要进行蒸馏及精馏才能得到酒
精成品。经过蒸馏可得到粗酒精和酒精，
所用设备为醪塔，又称蒸馏塔、粗馏塔，
粗酒精再经精馏即可得到各级成品酒精
和杂醇油等副产物，所用设备为精馏塔
(一 )发酵成熟醪的组成及其分离
? 发酵成熟醪的成分随原料的种类, 加式
方示, 菌种性能不同而不同, 分成不挥
发性成分和挥发性成分两大类 。
? 不挥发性成分包括甘油, 琥珀酸, 乳酸,
脂肪酸, 无机盐, 酵母菌体, 不发酵性
及未发酵完完的糖, 皮壳, 纤维等 。 这
些成分易与酒精等挥发性成分分离, 在
精馏中它们和大部分水一起进入精馏塔 。
挥发性杂质共有 50多种, 分成醇类, 醛
类, 酸类和酯类等四大类 。
(一 )发酵成熟醪的组成及其分离
? 在精馏中，沸点比酒精低的杂质先被蒸
馏出，称为中间杂质，包括乙醛、乙酸
乙酯和甲酸甲酯等；有些杂质沸点高的
杂质出现在蒸馏酒尾中，呈油状浮在液
面，称为尾级杂质，又称杂醇油
(二 )
? 酒精蒸馏有单塔, 两塔, 三塔和多塔蒸
馏等多种蒸馏工艺 。
? 单塔蒸馏的适用于对成品质量与浓度要
求不高的工厂, 国外常用于生产浓度为
88%(V/V)的粗酒精, 我国一岙不采用此
(二 )酒精蒸馏与精馏工艺
? 双塔蒸馏的蒸馏和精馏两个过程分别在粗馏
塔和精馏塔内进行根据进料方工的浊分为气
相进料塔和液相进料塔两种型式，氯相进料
两塔蒸馏工艺流程图见 5-13。在该流程,头
级杂质出现在冷凝器 6的 冷凝液中，此馏分
被称为工业酒精，不凝结氯体和一部分醛类
从排醛管排入大气尾级杂质即杂醇油通常从
进料层往上第 2～ 4块塔板液相取出。成品酒
精从精馏塔顶部第 4～ 6块塔板上液相取出，
经冷却器冷却后，通过检酒器进入成品桶
