酒精发酵实验报告

1、生物工程专业设计（综合）实验生物工程专业综合（设计）性大实验报告书(酒精发酵实验)学生姓名：吴丁柱学 号：3102106216班 级：生工2102专 业：生物工程指导教师：魏胜华77安徽工程大学实验报告书学生姓名： 吴丁柱 学 号： 3102106216 专业班级： 生工2102 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期：2013.12.17 实验成绩： 一、当前酒精生产工艺的技术进展及现状1.1现状酒精是广泛应用在食品、化工、医药、国防和科研等各个领域的重要有机工业原料。中国工业化生产酒精始于1900年俄国人在哈尔滨建的酒精厂，但发展非常缓慢，新中国成立时，我国酒精产量不到1万吨，专业性

2、酒精厂生产规模大都是千吨小厂，基础十分薄弱。五十多年来，特别是改革开放以来，随着国民经济的发展，我国酒精生产取得了巨大的发展。现有酒精生产企业450多家，产量在3万吨以上的共26家，其中30万吨以上的3家、1020万吨7家、35万吨9家。2005年酒精产量达368.13万千升（按年销售收入500万元以上的企业计）（不包括自产自用的酒精），比2004年增长33.6%，居世界第三位。2004年出口酒精74.44万吨比2003年增2.28倍，每吨酒精创汇418.73美元。进口3433吨，其中变性酒精1802.18吨，用汇686.03美元/吨。酒精生产实现了连续化、使用专用酶制作和商品酒精酵母，固定化

3、酒精酵母，淀粉利用率达到90%以上，淀粉出酒率好的企业可以达到5556%，（96°V/V）原料出酒率可到4040.88%。随着食用酒精和工业酒精国家标准的4次制订、修订和实施，高纯度特级酒精企业的日益增多，标志着我国酒精生产技术和产品质量水平得到了很大的提高。但是，国外酒精生产技术自石油危机和美国大力发展汽油醇以来，有了更快的进步，特别是在节能、综合利用和自动化等方面，与我国拉开了差距。我国每吨酒精平均能耗酒精800公斤以上，世界水平为300400公斤。随着我国燃料乙醇的发展，引进、消化、吸收、创新，我国酒精生产技术正在得到飞跃发展和提高，深信21世纪初期一定可以赶上世界先进水平。1

4、.2国内酒精蒸馏流程的进展   淀粉质原料 蒸煮 发酵 蒸馏 酒精（糖质含糖蜜）（糖质原料无需蒸煮）1.2.1两塔（1）50年代初，天津、地方国营哈尔滨（顾乡屯）等酒精厂采用的两塔间断蒸馏流程。（2）50年代初间歇流程生产能力低、消耗大，相继改为连续蒸馏。上海新亚酒精厂采用的两塔液相过塔流程。（3）山东黄台酒精厂采用的两塔半液相过塔流程。（4）1953年南阳酒精厂为降低煤耗采用了两塔气相过塔蒸馏流程生产95%（V）酒精。（5）1956年部颁医药用酒精标准实施后，上海酒精厂、资中糖厂采用的两塔气相过塔塔板取酒流程。（6）1981年“GB394-81酒精”国家标准实施。山东坊子

5、酒厂等蒸馏楼不够高的企业采用强制回流工艺流程。（7）两塔蒸馏的工厂为提高质量和节能采用醪塔有排醛段的两塔蒸馏。1.2.2 三塔（1）50年代上海中国酒精厂和以糖蜜为原料四川多个糖厂采用的三塔液相过塔流程。（2）1956年南阳酒精厂采用塔板取酒和增加脱甲醇塔生产医药用酒精。（3）用糖蜜为原料生产酒精采用三塔半直接式流程。（4）1981年“GB394-81酒精”国家标准实施后，山东等厂采用三塔（两精塔）流程生产较低甲醇酒精。1.2.3四塔（1）山东酒精厂采用醪塔、精馏塔、脱甲醇塔、杂醇油塔的四塔流程。（2）哈尔滨酒精厂（马家沟）采用醪塔、排醛塔、精馏塔、脱甲醇塔的四塔流程。还有上海华星工厂采用的醪

6、塔、排醛塔、精馏塔、醛酒精馏塔的四塔流程，四川广元酒精厂采用的醪塔、排醛塔、精馏塔、杂醇油塔的四塔流程。1.2.4五塔上海美利（美龙）化学厂采用醪塔、排醛塔、精馏塔、脱甲醇塔、杂醇油塔的五塔流程。1.2.5多效蒸馏（差压蒸馏）的引进和推广改革开放后，我国酒精蒸馏流程有了新的进展。国外都已采用的多效蒸馏也由引进到自行设计应用。（1）1989年安徽特级酒精厂引进法国Speichim公司生产能力60KL/d的六塔二效蒸馏设备投产。生产无水酒精时为八塔流程。（2）1992年吉林天河酒精饲料公司引进奥地利奥高布殊（VOGELBVSOH）公司未包括脱甲醇塔的四塔蒸馏投产，用于玉米原料生产，后因酒精中甲醇含

7、量高又增设脱甲醇塔.（3）轻工部广州设计院与城月糖厂等协作消化吸收国外经验，生产能力为40T/d的四塔二效蒸馏于1992年投产。醪塔在减压下操作，底温85左右，排醛塔、精馏塔在加压下操作，顶温102，脱甲醇塔在常温下操作，底温82左右。据报道，此流程每吨酒精耗蒸汽3吨，耗冷却水减少1030吨，耗电增加1520kwh。（4）1993年吴川糖酒机械公司与朝阳酒厂协作，国产三塔二效蒸馏流程投产。（5）某糖蜜酒精厂采用的三塔式差压蒸馏流程精馏塔与初馏塔组成的二效系统。精馏塔为第一级加压塔，初馏塔为第二级减压塔，醪塔为常压塔。发酵成熟醪先经初馏塔顶面的热交换器预热到65后进入初馏塔顶层，然后逐层向下溢流

8、到塔底层进入列管热交换再沸器，在此用精馏塔顶来的酒精蒸汽（压加0.15MPa，温度100）加热到85时进行外循环蒸发，废液从塔底P抽出。初馏塔酒汽经冷凝后进入暂贮缸，用泵送入醛塔中部，冷凝器的不凝性气体则用真空泵抽出，以保持初馏塔在0.05Mpa条件下进行真空蒸馏。醛塔用精馏塔底压力0.18Mpa，温度130废水，通过闪蒸所得的二次蒸汽加热，不足部分补充生蒸汽，其操作工艺同一般常压蒸馏。从塔顶冷凝器分离醛酒。塔底层的脱醛酒则用泵送去精馏塔。精馏塔用直接蒸汽加热，维持塔压0.18MPa进行加压蒸馏，脱醛酒在塔中浓缩。塔顶酒度为9596%，温度为100酒精蒸汽通过导汽管向下进入初馏塔底侧的热交换器

9、再沸器，用初馏塔的醪液进行冷凝，凝液（酒精）流入暂贮缸，再用泵向精馏塔顶进行强制回流。成品酒精从塔的上部取出，杂醇油则入进料层附近提取。二、实验目的本实验是在生物工艺实验单元操作基础上，综合运用酒精发酵工艺学课程中所学的基本原理和发酵方法，模拟工业生产上的整个过程。解决实验过程中出现的问题，并在实验后系统总结获得全面提高。1.了解酒精发酵工艺原理。2.熟悉酒精生产的工艺流程。3.掌握在实验室中模拟酒精发酵的工艺流程。4.分析酒精发酵的工艺参数及数据分析。5.加深对实验中糖化液化过程条件控制的认识。6.熟悉接种、发酵过程。三、实验原理3.1 酒精发酵工艺原理 利用淀粉质原料（玉米、大米、麦芽等）

10、通过糊化、液化、糖化将淀粉水解成可发酵的糖，然后接种特定的微生物（酵母、霉菌等）在适宜的容器中在适宜的条件下利用生物内的一系列的化学反应发酵产生酒精的过程。3.2酒精生产工艺流程及工艺参数选择与依据3.2.1原料粉碎直接在啤酒实验室拿到的大麦芽粉碎。3.2.2淀粉的液化配制25的淀粉乳（按2升配制），用开水溶解，自然pH值。在剧烈搅拌下，让水浴锅升温到95°以上，加入耐高温-淀粉酶2g，保温2小时，不间断搅拌。以达到所需的液化程度。3.2.3 淀粉的糖化液化结束后，迅速将料液用盐酸和强碱将pH调至4.2-4.5，同时迅速降温至60。加入糖化酶0.2g，60保温若1小时。将料液pH调至

11、5.0左右。开始过滤。3.2.4过滤利用 4层纱布过滤，滤液倒入2.5L的广口瓶内，定容至2L。3.2.5发酵加入2g已经活化2H的酒精酵母于锥形瓶中，用保鲜膜封口并升出一根导管，导管一端放入广口瓶在液面上方，另一端插入水中。恒温培养箱以30摄氏度培养。3.2.6蒸馏提纯经酵母菌把糖转变成酒精后，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纯出来，通过粗馏和精馏，最后取得合乎规格的酒精，同时得到副产物杂醇油，还有大量的酒糟（也称废醪）排除。有的工厂把酒糟内的余热，设法取出，充分利用3.3酒精发酵工艺流程（方框图） 图3-1 3.4发酵工艺参数选

12、择3.4.1淀粉质原料的液化称取2000g的麦芽原料，按照一定的料液比添加水，在90100条件下恒温水浴加热。麦芽汁受热后，在一定温度范围内，淀粉粒开头破坏，晶体结构消失，体积膨大，粘度急剧上升，呈粘稠的糊状，即成为非结晶性的淀粉。将糊化的麦芽汁原料，加入淀粉酶（8g），剧烈搅拌，先加热至95°以上，保温2小时。3.4.2糖化液化结束后，迅速将PH调节至4.24.5，同时迅速降温至60。加入糖化酶，在60下保温若1小时，调pH至5左右。（实验加入糖化酶1.6）3.4.4接种酒精酵母8g。 3.4.5培养 然后放入30恒温培养箱中培养。3.4.6过滤 用4层纱布粗过滤，再用滤布过滤。四

13、、材料与方法4.1 原料、药品以及仪器设备（1）广口瓶 （2）纱布 （3）恒温培养箱（4）烧杯 （5）量筒 （6）滤布（7）水浴锅 （8）滴定管 （9）玻璃棒（10）酒精度计 （11）麦芽粉 （12）耐高温-淀粉酶（13）糖化酶 4.2分析测定方法（1）糖化终点测定(测葡萄糖含量）；生化分析仪五、计算 过滤的溶液：7900ml 产生酒精量：1900ml 测得酒精度：20° 产率(%)=1900*20%/2000=0.19(ml/g)六、讨论与小结 通过这次实验加深我对发酵的过程的认识，发酵是一个复杂的过程从原料的前处理到发酵下游提取都需要注意许多问题。发酵前为了给酵母发酵使用可发酵的

14、糖，所以要经过将淀粉质原料前处理包括粉碎（有利于后面充分接触酶）液化和糖化，整个过程要严格控制温度保证两种酶能在各自适宜的条件下进行反映，为了液化、糖化的彻底要保温一定的时间。前一种酶作用过后要灭活，避免影响后续的步骤。发酵过程的前期要适量同一定的气利于酵母菌体大量繁殖，中后期要厌氧发酵产生大量酒精。发酵温度直接影响产量，还有前期糖浓度过高也不好可能会抑制菌体发酵。测量酒精计要是量程不够或是过大可以通过适当稀释或加无水乙醇来调节，最后计算注意换算即可，总之本次试验让我收获很多发现许多实际的问题需要我们思考，将理论用于实际必然会遇到许多问题我们要学会在用理论去解决这样就巩固了我们的知识。实验总结

15、报告 老师带我们做了酒精发酵实验从原料开始进行到发酵结束酒精蒸馏整个过程主要集中在以下几个问题：（1）原料与工艺发酵过程的影响 本次试验我们一共用了三种材料分别是玉米粉，大米粉和麦芽粉。其中液化后玉米粉过滤较难，滤渣很多，过滤后液体较清澈；相反麦芽粉几乎没有滤渣，液体均匀较混。发酵蒸馏后发现麦芽材料发酵结果产酒精率明显较大米玉米高。（2）发酵过程必须注意不能一开始就完全密闭，这样会影响酵母的繁殖从而影响酒精的产率，因为前期要酵母大量繁殖当菌体浓度达到一定时开始大量产生酒精。所以发酵前酵母需要活化2小时。（3） 发酵后 发酵过程观察有无气泡冒出，以测得的葡萄糖含量为零结束。发酵液用纱布粗过滤，滤布再过滤。（4） 蒸馏过程总结蒸馏过程要注意控制温度和压强，温度和压力的不适合会导致蒸出大量的水导致酒精度下降，所以要注意。要爱护仪器，小心使用。总之，实验过程有许多的事项要我们注意分析总结，一个好的实验要能够好好的分析总结才会有更高的进步。七