生物化工工艺学-第11章-生化生产工艺实例简介

第十一章生化生产工艺实例1啤酒生产工艺啤酒是以大麦经发芽制成的大麦芽为主要原料，经糖化、添加酒花煮沸、过滤、啤酒酵母发酵等过程，酿制成含二氧化碳、低酒精度的酿造酒。中国第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂（青岛啤酒厂前身）。发展至今，中国已成为世界第二啤酒生产大国。简介2一啤酒生产原辅料大麦是酿造啤酒的主要原料。酒花是啤酒生产的香料。酒花中的酒花树脂、酒花酒和多酚物质赋予啤酒特有的香味和爽口的苦味，酒花树脂还有防腐能力，多酚物质中的单宁则具有澄清麦汁的作用。水是啤酒生产的重要原料。大米、玉米、小麦、糖。3将在原料大麦制成麦芽的过程称为制麦，其目的在于使大麦发芽产生多种水解酶类，并使胚乳达到适度的溶解，便于糖化，使大分子淀粉、蛋白质等得以分解溶出。制麦全过程分为：原料清洗、浸麦、发芽、干燥、除根和贮存等。----干燥的目的在于除去多余的水分，终止酶形成和作用，产生麦芽特有的色、香、味。二麦芽制造4麦芽汁的制备是将固态的麦芽、非发芽谷物、酒花用水调制再加工成澄清透明的麦芽汁的过程。制备过程包括：原辅料的粉碎、糊化、糖化、糖化醪过滤、混合麦汁加酒花（hop）煮沸、煮沸后麦汁的澄清、冷却、通氧等一系列物理、化学、生物化学加工过程。三麦汁制备5冷麦汁接种啤酒酵母，发酵产生酒精和CO2、高级醇、挥发酯、醛类和酸类、连二酮类、含硫化合物等一系列代谢产物。酵母的选择麦汁的组成接种量发酵工艺控制（温度7~15℃、罐压和CO2浓度）四啤酒发酵6燃料乙醇

—绿色能源革命7石油危机环境污染可再生能源具有优良性能发展燃料乙醇原因由于经济的发展和人口的迅猛增加,使得能源的消耗呈不断上升趋势,而煤、石油等化石能源的储量有限。20世纪70年代发生的石油危机,使各国政府和人们意识到寻找新的能源替代品的重要性.目前全球面临的环境问题直接或间接与矿物燃料的加工有关。矿物燃料燃烧时释放出大量的C、N、S的氧化物气体，是产生酸雨、温室效应等地区性环境问题的根源。燃料乙醇大都是利用来源于植物的淀粉质和纤维原料发酵制得，因此属于可再生能源。用乙醇代替或部分代替汽油作为汽车燃料可提高燃烧值，改善防爆性能，并能缓和温室效应和降低环境污染。8燃料乙醇生产中碳循环9石油与乙醇价格比较10世界乙醇产量11燃料乙醇主要生产国家12巴西的燃料酒精工业:

二十世纪70年代开始”国家酒精发展计划”

80年代研制出乙醇专用发动机目前世界年产燃料酒精最多的国家

法定的车用燃料酒精浓度20%～

24%

主要原料:甘蔗

美国的燃料酒精工业:

70年代末制订”乙醇发展计划”

1990年通过的”空气清净法”世界上第二大酒精生产国目前30%汽车使用汽油醇主要是汽油中添加10%无水乙醇(E10)

生产原料:90%以上是玉米世界燃料酒精工业发展状况13欧洲的燃料酒精工业:

主要生产国:法国、德国和意大利

燃料酒精产量：2003年是37.5万吨，预计2010年300万吨我国的燃料酒精工业：

2001年4月国家计委宣布我国全面推广使用汽油醇

2002年6月我国在河南、黑龙江、吉林、安徽部分地区开展汽油醇试点，目前8个省开始使用汽油醇（E10）

目前原发酵酒精生产能力达450～500万吨，生产厂家1100多家

2003年改造和建成了年生产能力为102万吨的4个大型项目

吉林燃料乙醇公司：30万吨/年（一期）

河南天冠集团：30万吨/年

安徽丰原公司：32万吨/年

黑龙江华润公司：10万吨/年生产原料：主要是淀粉质原料（玉米、小麦、甘薯、木薯等）

糖蜜类原料（甘蔗、甜菜等）世界燃料酒精工业发展状况14生产方法：化学合成法、发酵法生产原料：

糖蜜类、淀粉类、植物纤维类生产方法与原料5%合成法95%发酵法15目前燃料酒精生产原料16酒精发酵原理葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸丙糖丙酮酸乙醇+C02戊糖磷酸戊糖C02+H2O乙酰辅酶AC02+H2OEMP途径HMP循环TCA循环17淀粉质原料生产工艺:

原料预处理蒸煮糖化

发酵蒸馏糖质原料生产工艺:

糖蜜预处理发酵蒸馏纤维质原料生产工艺：纤维原料预处理水解

发酵蒸馏发酵酒精生产工艺流程成品酒精杂醇油醛酯馏分

酒糟水蒸汽糖化剂酒母蒸汽CO2成品酒精杂醇油

醛酯馏分酒糟水、酸、营养盐、防腐剂酒母蒸汽CO2成品酒精杂醇油醛酯馏分酒糟酶或酸酒母蒸汽CO218发酵制乙醇典型设备流程19原料预处理

淀粉质原料:传统采取干法处理,许多成分未有效利用现在多研究湿法浸泡工艺,燃料乙醇与其它发酵产品相耦合。尤其最近较为流行的超临界CO2萃取用于处理玉原料可得到高附加值的胚芽蛋白。

※植物纤维原料：

目前燃料乙醇研究热点预处理方法物理方法：机械破碎、高能辐射及超声波、微波处理化学方法：酸水解、碱水解、氨解、氧化处理等物理化学方法：水蒸气爆破、CO2蒸汽爆破、氨冷冻爆破生物方法：木素酶、纤维素酶

在实际中对植物原料进行预处理，单一的方法很难达到预期效果，往往采用各种组合方法，目前比较多是先采用机械破碎，然后采用蒸汽爆破，再利用生物方法进行处理。20发酵工艺:

1发酵前处理和后处理

a蒸煮工艺:

以往淀粉原料生产酒精需在发酵前进行高温蒸煮,

需消耗大量热能。

目前正在开发无蒸煮工艺特别是生淀粉发酵工艺、低温液化(80℃)与酒糟回收相结合的工艺、挤压膨化技术。