1、酒精工艺学目录一、淀粉质原料酒精生产技术绪论 1、 酒精与白酒工业在国民经济中的意义2、国内外酒精与白酒工业生产概况及发展趋向3、酒精与白酒的种类和工业生产的方法第一节淀粉质原料酒精生产概况一. 淀粉质原料酒精生产的特点二. 淀粉质原料酒精生产的工艺流程第二节原料及其处理一. 原料的选择二. 常用原料的化学组成三. 辅助原料的要求和化学组成四. 原料处理第三节蒸煮工艺一. 蒸煮的目的二.淀粉质原料的物理作用三、蒸煮过程中原料组分的变化四、影响糊化率主要因素的讨论五、蒸煮工艺流程第四节糖化剂生产工艺一. 生产常用的糖化菌及其酶系特征二.影响曲霉菌丝生长和酶形成的因素三.固体曲生产工艺四.液体曲生
2、产工艺第五节糖化工艺一.糖化的目的二、淀粉的化学结构与性质三、与糖化有关霉菌酶的种类及其作用特点四、糖化过程中物质的变化五、糖化工艺六、糖化设备结构的特点七、影响糖化率主要因素的讨论八、糖化工艺的发展趋向第六节酒母的制备一、酒精生产对酵母菌的要求二、酒精生产中常用酵母菌及其特性三、酵母所需营养物质及其数量四、酒母培养与扩大培养工艺五、酒母培养设备结构的特点六、影响酒母质量主要因素的讨论七、液体曲酒母的特点八.酒母培养异常现象与防治措施第七节酒精发酵工艺一. 糖化醪发酵的目的要求及设备结构特点二、酒精发酵机理三、酒精发酵工艺四、影响酒精发酵因素的讨论五.酒精发酵醪成熟六、酒精生产异常发酵、杂菌污
3、染及防治办法七、从 CO2 中回收酒精八、淀粉出酒率和淀粉利用率第八节发酵成熟醪的粗馏与精馏一、发酵成熟醪的化学组成与杂质分类二、酒精蒸馏的基本原理三、酒精精馏的基本原理四、酒精蒸馏的工艺流程五、新型蒸馏塔的介绍二、糖蜜酒精生产技术第一节糖蜜酒精发酵的特点及工艺流程一、 糖蜜酒精发酵的特点二、 糖蜜连续发酵酒精生产工艺流程第二节糖蜜原料与糖蜜处理一、糖蜜的来源与种类二、糖蜜发酵前处理三、糖蜜的稀释四、糖蜜的酸化、灭菌、澄清和添加营养盐五、稀糖液的制备流程第三节酒母培养一、糖蜜酒精发酵对酵母菌种的要求二、糖蜜酒精发酵的酵母菌种特性三、酒母培养的工艺流程四、酵母纯粹扩大培养工艺五、酒母扩大培养工艺
4、六、影响酒母质量的主要因素第四节糖蜜酒精发酵一、糖蜜酒精发酵的依据二、糖蜜发酵方法三、糖蜜酒精连续发酵的基本理论四、影响糖蜜酒精发酵的主要因素五、糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程及工艺指标六、低纯度糖密酒精发酵七、糖蜜与淀粉质原料混合发酵八、异常发酵现象及处理方法第五节糖蜜酒精连续蒸馏的特点三、综合利用第一节酒糟的综合利用一、淀粉质原料酒糟的利用二、糖蜜酒糟的利用第二节二氧化碳的综合利用一、液体二氧化碳与干冰的生产二、纯碱的制造三、轻质碳酸钙的制造第三节酒精酵母的综合利用一、从废糖蜜发酵醪中回收酵母作面包酵母二、利用酒精酵母生产核糖核酸三、利用酵母生产混合核苷酸四、利用酵母生产单核苷酸第四节杂醇
5、油和醛酯馏分的利用一、杂醇油的回收利用二、醛酯馏分的回收利用一、淀粉质原料酒精生产技术绪论1、酒精与白酒工业在国民经济中的意义酒精与白酒工业和其他轻工业一样，具有投资小、回收期短、资金周转快的特点，在国民经济中起着重要的作用，与人民生活有着密切的关系。随着现代科学事业的不断发展，酒精的应用范围越来越广泛，它是许多化工产品不可缺少的基本原料。利用酒精可以制造合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、脂类、环氧乙烷、氯乙醇、二氯乙烷和乙基苯等。酒精是一种很好的有机溶剂，也可作为洗涤剂和浸出剂。在医药上酒精可用与灭菌和药剂的调试，高纯度的酒精可用来配制各种饮料酒。在国外有的工厂用酒精
6、作燃料，取代煤和汽油；有的国家正在使用，用酒精作为燃料的汽车。随着自然资源开发的日渐减少，酒精作为绿色资源永不腿色，他的用途将更为广泛。酒精发酵生产的副产物杂醇油，主要含有高级醇和脂类，可用来制造香料、油漆及增塑剂，也可用作有机溶剂。二氧化碳可制成液体二氧化碳与干冰，液体二氧化碳可用于清凉饮料的制造和消防事业及焊接工业等，固体二氧化碳可作冷冻剂及人工降雨需用的材料。白酒是一种含有较高酒精浓度的无色透明的饮料酒，使用淀粉质原料或糖质原料经过发酵，蒸馏而制成，根据原料及工艺的不同，具有各自独特的风味。白酒是广大人民生活的嗜好品，一般人每逢节日，往往以饮酒表示欢庆，消耗量相当大。他对于井下、森林作业
7、人员、出海渔民和海员来说有是劳动保护的比须品。白酒还可用来浸泡某些中草药，增强药效。为了满足人民生活日益提高的需要，白酒生产日益发展，质量不断提高，品种也越来越多样化，产量也逐步增加。酒精与白酒生产的原料大都直接来自农村，而副产物的酒糟不仅可供作农用肥料，而且是一种富有营养价值的饲料，更可利用酒糟大搞综合利用，这对促进农副业的发展也有重有作用。2、国内外酒精与白酒工业生产概况及发展趋向酒精与白酒生产是在酿酒的基础上发展来的。我国酒精生产以发酵法为主，大多数工厂是采用薯干为原料，而广东、广西、福建、四川、台湾、等省是以甘蔗糖蜜发酵生产酒精的比例较大，华北、东北地区则以甜菜糖蜜发酵生产酒精较多。目
8、前，各地酒精工厂因地制宜，也有利用野生植物淀粉质原料或亚硫酸盐纸浆废液和木屑稀酸水解法来生产酒精。我国合成酒精的大规模生产是以依稀为原料，采用直接法合成酒精。随着我国石油工业的发展，合成酒精的生产也势必有较快的发展。近年来，随着酒精质量的不断提高，各科研部门对酒精工业进行了一系列的技术改革，无论是在连续蒸煮、真空冷却、连续糖化、液体曲、糖化酶、固体干酵母的使用、连续发酵、新型蒸馏塔的应用方面，或是在优良菌种选育，工艺与设备的改进，自动控制、综合利用和环境保护等方面，都取的了不少的成绩。国外酒精工业的生产方法，包括发酵法和化学合成法两种。近年来，以淀粉质原料发酵生产酒精逐渐减少，以糖蜜为原料发酵
9、生产酒精逐渐增加，目前糖蜜酒精产量占世界总产量的 40%。随着石油化工的迅速发展，用硫酸法、直接水合法以及利用石油裂解产生的乙烯或天然气直接合成酒精的产量越来越大。但是迄今为止，合成酒精还不能完全取代发酵发生产酒精，因为合成酒精往往夹杂异构化高级醇类，对于人的高级神级中枢有麻僻痹作用，不是宜作饮料、食品、医药及香料等用。因此即使是石油化工发达的国家，发酵法生产酒精仍然占有一定的比例，美国以淀粉质原料用发酵法生产的酒精始终保持 10%以上，一些农副产品资源丰富的国家，发酵法仍然是生产酒精的主要方法。由于各国资源不同，酒精工业的生产亦各有特点，如北欧瑞典、挪威芬兰三国，因为森林面积大，造纸工业发达
10、，所以采用亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精的比例很大。南美巴西与古巴等是盛产甘蔗糖的国家，则全部用甘蔗糖蜜作原料生产酒精。随着酶制剂工业的发展，世界各国都普遍采用淀粉酶来代替麸曲和液体曲，酶法糖化液的酒精发酵率达 93%，大大提高了酒精得率。目前酒精发酵生产的淀粉出酒率最高可达 56.3%左右。白酒是我国传统的蒸馏酒，历史悠久，工艺独特，品种繁多。不论名白酒、优质白酒、大曲酒、小曲酒、麸曲白酒、液体白酒都取得了较达发展，尤其是兑制酒盛行各国，成为酒类行业的新趋势。新产品的层出不穷，在开辟新原料、代用原料，试制新产品，选育优良菌种，推广新工艺、新设备，实现机械化、连续化、自动化生产和大搞综合利用、环
11、境保护等方面均取得显著的成绩。多年来，在传统白酒生产方面,进行了人工培养老窖和防止窖泥退化的研究,打破了必须“百年老窖出好酒”的观念，促进了我国浓香型白酒的发展；总结了烟台白酒操作法与四川小曲酒操作法，推动了白酒工业的发展；采用了气相色谱法剖析白酒中微量的香味组份，找到了一些名白酒主体香型的主要组份，为提高白酒质量和科学管理生产提供理论依据。在液态白酒生产方面，探索出“液态去杂，固态增香，固液勾兑”的新工艺，同时利用己酸菌和产脂酵母进行发酵增香，大大提高液态白酒的质量。在小曲酒酿制方面，利用纯种根霉与酵母纯粹培养制成混合曲来酿制小曲酒取得显著的效果，为小曲酒机械化生产创造了良好条件。此外，为了
12、有效的降低劳动强度和提高劳动生产率，一些酒厂分别实现了固态发酵法与半固态发酵法白酒生产机械化，近几年白酒的包装与装潢得到了较大的改进，不少企业正逐步向机械化包装发展。国外酿酒工业近年来生产技术也有很大发展，主要有：酿酒原料良种化，栽培区域化，选育优良菌种，应用酶制剂，探索微量芳香组分，不断更新工艺，采用新型设备，自动控制和微机程序控制等，劳动生产率大幅度提高。综上所述，我国酒精与白酒工业虽有较大发展，技术水平不断提高，科研工作取得可喜的成果，但与国外先进水平相比，还有一定差距，主要表显为劳动强度大，出酒率底，耗粮大，成本高，产品的包装与装潢也有待提高。此外，对白酒生产的发酵机理，有益微生物的选
13、育与利用，香味成分的检测以及生产机械化、连续化、自动化等都有待进一步研究。3、酒精与白酒的种类和工业生产的方法一.酒精的种类和工业生产的方法1.酒精的种类 我国工业生产的酒精按国家规定分为高纯度酒精、食用酒精和工业酒精等，并由轻工业部和卫生部颁布标准。（1）高纯度酒精（GB68778 无水酒精） 酒精浓度不得低于 99.5%（容量），是一种严格中性没有杂味的酒精，专供国防工业、电子工业与化学试剂用。（2）食用酒精（GB1034389 食用酒精） 酒精浓度不得低于 95.0%（容量），杂质含量较少，主要用于食品行业配制饮料酒、医药行业和精细化工行业。（3）工业酒精 只要求酒精浓度达到 95.0%
14、（容量），无其它要求，主要用于油漆稀释，合成橡胶等工业生产，或作燃料使用。2.酒精工业的生产方法 可分为发酵法和化学合成法两大类；（1）发酵法 是利用淀粉质原料或糖质原料，在微生物的作用下生成酒精，根据原料的不同，又可分为：A.淀粉质原料发酵生产酒精 这是我国当前生产酒精的主要方法，它是利用薯类、谷物及野生植物等含淀粉的原料，在微生物的作用下将淀粉水解为葡萄糖，再进一步发酵生成酒精。整个生产过程包括原料蒸煮、糖化剂制备、糖化、酒母制备、发酵及蒸馏等工序。B.糖蜜原料发酵生产酒精 直接利用糖蜜中的糖分，经过稀释并添加部分营养盐，借酒母的作用发酵生成酒精。C.亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精 造纸原料
15、经亚硫酸盐液蒸煮后，废液中含有六碳糖，这部分糖在酵母作用下可以发酵生成酒精，主要是工业酒精。（2）化学合成法生产酒精 是利用炼焦炭、裂解石油的废气为原料，经化学合成反应而制成酒精。生产方法又可分为间接水合法和直接水合法两种，目前工业上普遍采用后者。A.间接水合法 又称硫酸水合法，它的生产过程是将乙烯与硫酸经加成作用生成硫酸氢乙脂，再进行水解，生成乙醇和硫酸。此法的缺点是对设备腐蚀严重，酸消耗较多，优点是对原料气体的纯度要求不高，设备简化，易与上马。B.直接水合法 乙烯与水蒸气在磷酸催化剂存在下，在高压高温下可直接发生加成反应，生成酒精。此法要求乙烯纯度在 98%以上的原料气，需要采用特出的方法
16、分离裂解其中各种组分，对设备、材料都提出了较高的要求，但此法步骤简单，无腐蚀问题。二.白酒的种类和工业生产的方法1.白酒的种类 白酒的种类繁多，由于所的原料、糖化剂以及发酵工艺的不同，酒的质量和风味差别很大，产品名称更是琳琅满目。通常按产地命名的，如茅台酒、汾酒、西风酒、泸洲特曲等；按原料命名的，如高粱酒、玉米酒、米酒、高粱糠酒等，根据所用糖化剂来命名的，如大曲酒、小曲酒、麸曲白酒等。2.白酒工业生产的方法 根据发酵物料状态的不同，可区分为固态发酵法，半固态发酵法和液态发酵法等。A.固态发酵法 是指发酵酒醅含水分不多，糖化与发酵在固体状态的酒醅中同时进行。以高粱等粮谷为原料，使用大曲或麸曲，人
17、窖固态糖化发酵，成熟后固态蒸馏取酒。固态发酵法生产白酒由于醅中水分的限制，糟渣中尚残余不少未能完全利用的碳水化合物，需再次拌曲，糖化发酵，反复多次，使原料多次利用，才能提高原料利用率和淀粉出酒率。固态发酵法是我国传统的白酒生产工艺，大曲酒（以大曲为糖化发酵剂）、麸曲白酒（以麸曲为糖化剂、酒母为发酵剂）及部分小曲酒（以小曲为糖化发酵剂、固态发酵及固态蒸馏）的生产均属此法。产品具有特殊的芳香和良好的口味，风格独特，酒质醇厚，但出酒率较低，粮耗大，成本高，劳动强度大，资金周转慢。B.半固态发酵法 是以大米为原料、小曲为糖化发酵剂或采用先固态培菌糖化、再半固态半夜态发酵和蒸馏的方法，如桂林三花酒等；或
18、采用半固态边糖化边发酵，然后蒸馏的方法，如广东米酒等，均属此法。半固态发酵法生产的小曲酒与固态发酵法生产的大曲酒相比，它具有用曲量少，出酒率较高，发酵周期较短的特点。小曲酒具有独特的风格，酒质醇和，但与液态发酵法相比较，则发酵速度较慢，手工操作多，劳动强度大。C.液态发酵法 是指发酵醪于液态中进行发酵，实际上是采用相似于淀粉质原料（或糖质原料）制造酒精的生产工艺。此法生产的白酒称为液态白酒。世界各国蒸馏酒的生产工艺大都采用液态发酵法，例如白兰地、威士忌、伏特卡及蓝姆酒等，可见液态发酵法是白酒工业发展的方向。液态发酵法是先糖化后发酵，由于在液体中进行，酵母发酵作用较完全，因而发酵迅速，发酵周期短
19、，原料利用率高，且适于大规模机械化、连续化、自动化生产。但酒的风味和质量与固态发酵法和半固态发酵法白酒相比仍有较大的差距。如何提高液态白酒的质量，是有待进一步研究的课题。第一节淀粉质原料酒精生产概况一.淀粉质原料酒精生产的特点（1）原料系采用薯类、粮谷类及野生植物等，在投产前必须先经过破碎处理。目前在国内上有一部分产量较小的酒精厂，采用间歇蒸煮，原料不经粉碎，就直接将快状或粒状原料投入生产，但大部分中等规模以上的酒精厂，原料多经二次粉碎，然后进行高压连续蒸煮，有利原料的受热面加大，更有效地达到蒸煮的要求。（2）原料必须经过蒸煮，在高温高压过程中，引起原料细胞的组织破裂，使存在于细胞中的淀粉转化
20、为可发酵性糖。蒸煮温度由于原料的品种与规格不同而有差异，通常为 130150 度，但经过粉碎的原料，其蒸煮所须的温度较低，大约 120130 度。高温处理除了使淀粉糊化，便于淀粉酶起糖化作用外，还可把附着的有害杂菌杀死。（3）淀粉质原料生产酒精，要经过加曲糖化作用，把糊化成溶解状态的淀粉转化成可发酵性糖。由于曲的生产方法不同，可分为麸曲糖化法、液曲糖化法、根酶糖化法（阿米罗法）、根酶酒母混合法、麦芽糖化法等。目前在国内是以麸曲糖化法和液曲糖化法为主，在国外使用淀粉质原料生产酒精的方法，大致可分为：A.麦芽法 以麦芽、黍芽、稷芽作糖化剂。B.阿米罗法 将根霉或毛霉等霉菌，在糊化醪冷却至 3040
21、 度时，接种培养，在霉菌生长过程中转化淀粉成发酵性糖，再加酵母发酵。C.曲法 以固体曲或液体曲作为糖化剂。D.酶法 用淀粉酶代替曲。（4）淀粉悬浮液在糊化和溶解过程中，粘度是不断变化的，当淀粉颗粒溶解时，粘度逐渐增加，达到最大限度后，随着温度的继续上升，醪液粘度下降。（5）蒸煮过程中原料因受高温高压，易产生焦糖。由于淀粉质原料甘薯内所含的碳水化合物中以淀粉为主，另外还有少量糊精和糖类；而马铃薯中所含的糖主要是堡葡萄糖和果糖，以及少量的蔗糖；在谷粒中则以葡萄糖为主。在蒸煮时，不同的糖分其化学变化也不同。例如糖分回转化，醛糖回变成酮糖（异构化）；各种糖分都会焦化，形成焦糖；己糖分解变为羟甲基糠醛，
22、又很容易和新的氨基酸分子起作用而生成黑色素。焦糖是不能被发酵的，还会阻按碍酵母的发酵作用，影响发酵而降低酒精产量。因此，蒸煮是要注意控制适宜的温度和压力。由于形成焦糖的作用，一般在高浓度溶液中比低浓度溶液中容易进行，因而淀粉质原料蒸铸时，如原料内含有较多的糖分，便容易形成黑色物质和焦糖。醪液浓度越高，也越容易形成焦糖。因此，我国个酒精厂对甘薯干的原料加水比，一般都采用 1313.4，有时还要稍稀些，这样便于淀粉率的提高。二.淀粉质原料酒精生产的工艺流程此流程主要是说明用淀粉质原料生产酒精时，投产前必须先把快状或粒状的原料，磨碎成粉末状态后，经过高压蒸煮和糖化作用，然后在进行发酵，最后经蒸馏得到
23、成品酒精，现简要叙述如下：1.原料粉碎 连续蒸煮的酒精工厂，原料出库后，先经过粉碎，然后在投入生产。几乎大多数工厂都采用了锤式粉碎机，把原料磨成粉。很多工厂都采用二次粉碎法，在进入锤碎机前先经过粗碎，把大快原料初步打碎成小快原料，再经过锤碎机，将小快原料打碎成较细的粉末原料，这样便于连续蒸煮。2.蒸煮糊化 把磨碎后的粉末原料，先行拌水预热，使原料升温，为连续蒸煮作好预煮准备。原料内的淀粉颗粒，经高压蒸煮后逐步破裂，趋与溶解状态，蒸煮醪液成糊状。3.曲霉糖化 经蒸煮糊化后的醪液，通过曲霉菌的淀粉酶进行糖化作用。曲霉菌生成的淀粉酶，能把原料内含有的淀粉转变为可发酵性糖，供酵母菌利用。曲霉菌是属于好
24、气性的微生物，故在繁殖和生长过程中要给以充分得空气，同时，淀粉酶的形成也取决于所供给的空气量。4.酵母发酵 酒精发酵是属于厌气性发酵，在发酵过程中进行无氧呼吸，在此过程中，发生着复杂的生物化学变化，既有糖化醪中淀粉和糊精继续被淀粉酶水解生成糖，也有蛋白质在曲霉蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。这些物质一部分被酵母吸收合成菌体细胞，另一部分则被发酵，生成酒精和 CO2。5.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。
25、有的工厂把酒糟内的余热，设法取出，充分利用。第二节原料及其处理一.原料的选择（一）选择原料的依据选择淀粉质原料生产酒精时，从工艺的角度着眼，凡任何含有可发酵性糖或可变为发酵糖的原料，都可作为酒精生产的原料。对于工业上大规模投入生产的原料，除了要提出工艺上的要求外，还要提出生产管理和经济上的要求，因此，在选择工业上大规模生产酒精的原料时，应考虑到下列诸条件：（1）因地制宜，就地取材，原料产地离工厂要近，便于运输，节省费用。（2）要求原料内碳水化合物含量较多，蛋白质含量要适当，适合与微生物的需要和吸收利用。（3）原料资源要丰富，容易收集。由于酒精生产需要大量原料，要保证一定的库存量。（4）原料要容
26、易贮藏。应考虑到新鲜原料内含水量多，不耐久藏，最好选择经，干燥后，含水极少的干原料，易与保藏，不宜霉烂。（5）对人民的身体无寻损害，影响发酵过程的杂质含量因应当极少，或者几乎不含。（6）原料价格低廉，可降低产品成本。此外，还应当考虑到大力节约粮食原料，尽量少用或不用粮食原料，充分利用当地的非粮食原料，广泛利用野生植物原料，同时利用农林副产物和植物纤维原料，以及亚硫酸盐纸浆废液等，对于节约粮食原料有着重要意义。另外，利用石油原料化学合成制造酒精，也是发展酒精的主要途径。（二）原料的种类生产酒精的淀粉原料，一般可分成下列几类：（1）薯类 甘薯、马铃薯、木薯、山药等。（2）粮谷类 高粱、玉米、大米、
27、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷等。（3）野生植物 橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子等。（4）农产品加工副产物 米粞、米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等。二.常用原料的化学组成原料所含的化学成分，不仅关系着酒精生产率的高低，同时也影响酒精生产的工艺过程。常用原料中主要的化学成分如下：碳水化学物 原料中所含的淀粉，或与淀粉类似的菊糖、蔗糖、麦芽糖、果糖及葡萄糖等，这些物质都可以发酵生成酒精，同时也是霉菌和酵母的营养及能源，原料中含这些物质越多，生成酒精也就越多，所以它和产量有着密切的关系。碳水化合物中的五碳糖多存在于原料的皮层，如麸皮、高粱糠，谷糠、花生壳等都含有很多，它不但影响淀粉数
28、字偏高，发酵中也易生成有害的糠醛。纤维素虽属于碳水化合物，但不被淀粉水解，只起填充作用，对于发酵没有什么直接影响。蛋白质 原料含有的蛋白质，在酒精生产过成中，经曲霉菌的蛋白酶水解后，可为霉菌和酵母菌生长繁殖的重要营养成分，而微生物细胞中，3050%（干重）是蛋白质。一般的说，当培养基内氮的含量适当，则曲霉菌丝生长旺盛，酶的含量也较高。有些原料所含蛋白质有时不能满足微生物生长和繁殖的要求，则应从外界加入氮源。蛋源一般包括有机蛋源和无机氮源两种，根据不同情况，添加不同种类的氮源。脂肪 对发酵有影响，如高粱糠、米糠等含油脂多，则生酸较快，生酸幅度也较大。一些酒精厂如采用玉米作为原料，总是把玉米坯芽除
29、去。灰分 灰分中的磷、硫、镁、钾、钙等是构成菌体系胞的和辅霉的重要成分，还有调节渗透压的作用，是微生物生长不可却少的，在一般原料中，灰分的含量一足够。果胶 块根或块茎作物的原料（如甘薯、马铃薯、木薯等），果胶质的含量比粮谷类多好几倍，它是生成对人体有害的甲醇的主要来源，并对醪液的粘度也有影响。单宁 橡子、高粱等原料中，都含有大量的单宁。单宁带有涩味，遇铁就成蓝黑色，能把蛋白质凝固。而糖化酶和酵母细胞的主有成分是蛋白质，遇到单宁就凝固硬化，失去它应有的作用能力，不能进行正常的糖化发酵，所以，单宁的存在对酒精的生成是有害的。在用含单宁的原料生产酒精时，一定有考虑采用含单宁的霉菌做糖化剂，以分解单宁
30、。部分原料中还含有一些有碍发酵作用的成分，如木薯中的氰酸，发芽马铃薯中的紫色龙葵素，野生植物中的各种生物碱等。由于这些妨碍发酵物质的存在，会影响原料的出酒率，但是绝大多数的有害物质，经蒸煮和发酵作用，可被分解或被坏，也就失掉了它的危害性。目前我国各酒精厂常用的原料，约有以下几种：（一）薯类原料1.甘薯 目前国内大多数酒精厂，都采用甘薯干为原料。甘薯又名为甜薯、红薯、白薯或番薯，在江苏、浙江和安徽一带叫山芋，河北、山东叫地瓜，四川、湖北叫红苕，各地叫发不一。甘薯在我国分布较广，除西藏和东北的部分地区以外，其它各省都有栽培，产量较多的是四川、山东、河南、安徽、河北等省。甘薯原料的品种很多，按照块根
31、表皮的颜色可分为红皮、白皮、黄皮、紫皮等四种，按成熟期来分，有早熟、中熟、晚熟等三种。我国曾经采用过许多优良品种的甘薯，例如胜利 100 号（在华北、华东普遍推广），南瑞苕（是四川和南京附近载培的良种），华北 117 号、116 号、小儿红（在江苏、山东栽培较多），都是丰产品种，并且含有丰富的淀粉。甘薯属高产作物，食用部分是块根，其形状因品种而异，有圆形、椭圆形或不规则形状。利用甘薯这样高产作物为原料生产酒精是较经济的。甘薯原料在工艺上的优点：在酒精生产中，甘薯原料的出酒率较高。其优点是：首先甘薯的淀粉纯度高（可用 2%盐酸转化，测定其中所含淀粉，与用同样方法测定别的原料比较，甘薯的淀粉纯度高
32、 ）。其次是甘薯的结构松脆，易于蒸煮糊化，为以后的糖化发酵创造有利条件。此外甘薯中含脂肪及蛋白质较少，在发酵过程中生酸幅度小，降低了对淀粉酶的破坏作用。但是甘薯原料也有一定的缺点，例如，甘薯中的树脂（地瓜油子）是妨碍发酵作用的，不过数量及微，起不了多大作用。其次是甘薯中果胶含量较其它原料多一些，所以甲醇的生成量稍大。此外，甘薯产量虽，但鲜甘薯容易腐败，不好保存，这一缺点比任何农作物都显著。同时，一般作物多是夏季易腐败，而甘薯却在秋末或冬季寒冷的季节里也会腐败。由于甘薯含有大量水分和糖分，营养充足，给腐败菌造成了有利机会，特别是表皮擦伤后，杂菌更易侵入，需要加倍注意。甘薯的病害很多，主要如黑斑病
33、、软腐病、青霉病等，这些都是杂菌侵而引起的。经冻伤的坏死病，受水侵泡的水腐薯，是属于自然灾害。坏甘薯含有甘薯酮，会影响出酒率的提高。有病薯生成的毒害，会妨碍发酵作用，晒干后会煮不烂，严重影响出酒率的提高。黑斑病多在薯皮上，有黑色或绿色的斑点，并能有外皮侵入内部。黑斑病薯蒸煮时有霉坏味，口尝时有苦味，它是有毒的，对发酵不利，影响酵母发育，酵母死亡率大，致使发酵率低，尤其是不能用黑斑病薯作就酒母培养。如用黑斑薯生产出来的成品酒精，作为饮料用则苦味很大，严重影响酒的质量。甘薯的化学成分，根据地区、品种、栽培条件等因素不同，含量也有不同，甘薯的块根中大约含有 2530%的干物质及 7075%的水分，干
34、物质的主要成分是碳水化合物，含量在 20%左右，此外，还有少量的蛋白质、脂肪、灰分及维生素等。在甘薯中含有可溶性糖分 2.0%左右。甘薯的淀粉颗粒经常由 2-6 个以上的颗粒结合在一起，形成特殊的团粒状态，每一个颗粒的大小为 510 微米。甘薯的含氮化合物中，纯蛋白占 2/3，酰胺类占 1/3。在块根中含有腺嘌呤(adenine)、鸟嘌呤(guauine)、甜菜碱(betaine)、及胆碱(choline)等。甘薯的灰分中，其比例大约为：K2O 为 3%，P2O5 为 9%，CaO 为 13%，MgO 为 4%，其它 71%。此外，甘薯中还含有脂肪、维生素、甲树脂和乙树脂，其比例为：甲树脂 9
35、0%，乙树脂 10%。根据中国医学科学院卫生研究所对甘薯分析试验所得的结论，在 100 克甘薯中含有胡萝卜素 0.0095.51 毫克，硫胺素 0.12 毫克，尼克酸 0.5 毫克，抗坏血酸 30 毫克。甘薯干是把新鲜甘薯切成细条或薄片，在日光下晒干而成，一般 3 公斤新鲜甘薯可以晒出 1 公斤甘薯干。甘薯干（又名地瓜干）的外观指标为：一级甘薯干 片大，整齐，均匀，内外都洁白。二级甘薯干 片大，较均匀，外面洁白，内部褐筋。三级甘薯干 片大不整齐，严重霉坏，黄黑色。从甘薯的化学成分看，由于淀粉含量高，纤维少，并有适量的蛋白质，利用甘薯制造酒精时，加工容易，淀粉利用率高，因此，甘薯是制造酒精的很好
36、原料。2.马铃薯 有叫洋山芋、土豆或山药蛋，在我国东北、西北和内蒙的产量很大。各地栽培的马铃薯有许多优良品种，例如“南爵”为辽宁、河北等省的早熟丰产品种，能耐水分结薯集中，产量较大，薯块较大，薯心白色，质地细腻，水分少，耐贮藏。马铃薯的形状大小不一，有圆形、卵形、椭圆形及不规则形。马铃薯的种类很多，根据实用可分为以下四类：（1）工业用马铃薯 或称淀粉性马铃薯，淀粉含量 1718%（2）饲料用马铃薯 淀粉含量为 1820%（3）食 用马铃薯 淀粉含量为 12-15%（4）种 用马铃薯 供繁殖留种用作为酒精生产所用的原料，应是淀粉含量较高，而蛋白质含量较低的工业用马铃薯。在马铃薯的块茎中约含有 2
37、5%左右的干物质和 75%左右的水分，干物质中的主要成分碳水化合物，其含量在 20%左右，其次是蛋白质、脂肪、纤维和灰份等。国内几中马铃薯的平均化学成分如下：在马铃薯的碳水化合物中，除淀粉外，还含有少量的糖分，但较甘薯少的多，其淀粉的总含量随原料的品种和栽培条件不同而异，大约为 15-25%。淀粉颗粒一般具有同心环，较一般淀粉颗粒为大，长约 35-50 微米，宽约 25-37 微米。马铃薯皮层中的含氮物质有 14.2-14.7%（对干物质而言），淀粉层中的含氮物质为 9.5-9.7%。含氮物质对于酒精发酵有很重要的关系，可供给酵母菌养料以制备发酵醪，所以马铃薯是天然的良好的培养基。马铃薯的灰分
38、中，以甲盐为主，其次是磷，一般 K2O 占灰分总量的 60%，P2O6 占17%。3.木薯 在薯类原料中，木薯是很强健的多年生植物，呈灌木状，根粗而长，盛产与我国南方的广东、广西、福建、台湾等地。木薯是酒精工业的良好原料，其所含的淀粉品质较纯，而切淀粉颗粒大，加工又方便，生产出来的酒精质量也较高。木薯是属于高产作物，容易栽培，荒山野地里都能生产，在气温平均为 26 度的亚热带，产量较高。其适应性很强，能耐肥、耐瘠、耐水、耐旱，而切在任何颜色的土壤中均可以生长栽培。木薯植株高约 2-3 米，茎杆直径为 5厘米，质地甚脆，多髓心。叶片呈掌状。根为块根，呈柱形或纺锤形，直径为5-10 厘米，根长 3
39、0-40 厘米，长者可达 80-100 厘米，根的表面为一层棕色或黄色的表皮。食用或酒精生产用的是木薯的块根。木薯的种类较多，一般可分为两类：（1）苦味木薯 又呈毒木薯，茎杆为红色或淡红色，产量高，但生长期较长，约为一年半。含氢氰酸较多，但经晒干后大部分消失，作为酒精生产原料，蒸煮时大部分蒸发出去，所以并不影响发酵和成品质量。（2）甜味木薯 又称无毒木薯，其茎杆为绿色或棕色，生长期较短，约一年，产量较低。木薯块根的主要化学成分是碳水化合物，其它成分如蛋白质、脂肪等含量都较少。在新鲜木薯块根内含有 27-33%左右的白色淀粉，还含 4%左右的蔗糖。根的外表含氢氰酸，对苦木薯而言，含氢氰酸的量更多
40、，但它易于挥发，故木薯汁经过加热、浓缩后，其毒性就可完全去除。兹将其化学成分列与下：（二）谷物原料在我国酒精工厂使用谷物原料制造酒精，主要是玉米、高粱、大麦、大米和小麦等，由于这些原料是人民生活中的主食品，为了合理利用资源，对于广积粮，节约用粮而言，在酒精工业生产上，应该尽量少用或不用这类原料为佳。在酒精生产中用的谷类原料主要是玉米或高粱。1.玉米 又名玉蜀黍、苞米、珍珠米、包谷等。它的子粒组织情况，依品种不同而有差异，就同一品种而言，每粒玉米可包括果皮、种皮、糊胶粒层、内胚乳、胚体或胚芽，实尖等六个基本部分。玉米的化学成分，每 100 克中应含有下列各种成分：水 分 6-15 克（代表值 1
41、2 克）蛋 白 质 8.5 克脂 肪 4.3 克碳水化合物 73 克粗 纤 维 1.3 克灰 分 1.7 克胡 萝卜 素 0.06-0.1 毫克（黄玉米） 0.05 毫克（白玉米）核 黄 素 0.10 毫克（黄玉米） 0.09 毫克（白玉米）硫 胺 酸 0.34 毫克（黄玉米） 0.35 毫克（白玉米）尼 克 酸 2.3 毫克（黄玉米） 2.1 毫克（白玉米）抗坏 血酸 0.04 毫克钙 22 毫克磷 210 毫克铁 1.6 毫克每百克玉米的发热量为 1525.7 千焦耳。 玉米的特点是含有丰富的脂肪。脂肪主要集中在胚芽中，胚芽的干物质中含脂肪 30-40%，它属于半干性植物油，大约有 72%
42、的液态脂肪酸和 28%的固态脂肪酸组成。所以从玉米胚芽中榨取玉米油，已引起各酒精厂的重视。一般黄色玉米的淀粉含量较白色玉米为高，作为生产酒精的原料是含淀粉越多越好。玉米淀粉主要集中在胚乳内，呈玻璃质的组织状态，不要求含有较高数量的蛋白质。玉米的淀粉颗粒呈不规则形态，堆积非常紧密，在显微镜下观察，其硬脂淀粉的颗粒出现多边形的角状突起，而软脂淀粉的颗粒呈不规则的主体，角度微作钝圆。在每一淀粉颗粒的中间表现出不同程度向心集中的裂纹和沟纹，淀粉排列的层次也不清楚。玉米淀粉的大小为直径 1020 微米。玉米子实中含有淀粉、糊精、蔗糖、葡萄糖等，故为饮料酒精的良好原料，但从广积粮和节约用粮的观点来看，玉米
43、不应作为一般工业酒精的主要原料，必须考虑代用原料和非粮食原料来生产酒精。2.高粱 又名红高粱。高粱的种类甚多，按高粱穗的外观色泽，可以分为白高粱、红高粱、 黄高粱等，按品种和性质可分为粘高粱和粳高粱。原粒高粱的内容物，大部分为淀粉颗粒外面包有一层由蛋白质和脂肪所构成的胶粒层。粘质高粱适于制造酒精。高粱胚乳的组成分可分为角质、玻璃质、胶质、粘质等，胚乳中主要为淀粉，其次为少量脂肪和蛋白质等。淀粉颗粒呈多角形，中心有核点，最大的淀粉颗粒直径为 30 微米。每百克高粱中的可是部分含有：水分 12 克 蛋白质 8.2 克 脂肪 2.2 克 碳水化合物 78 克 粗纤维 0.3 克 灰分 0.4克硫胺素
44、 0.14 毫克 核黄素 0.07 毫克 尼克酸 0.6 毫克 钙 17 毫克 磷 230 毫克 铁 5 毫克每百克高粱米的发热量为 1525.7 千焦耳。高粱中还含有单宁和色素，大部分集中在种皮上，对于酒精发酵有阻碍作用。高粱中含有单宁量约 3%，这个数量就会对酒精发酵起不良的恶劣影响，它可以使发酵过程酸度上升，以致阻碍酵母的生命活动。此外，从东北红高粱中分离出来的高粱红色素（C16H12O5）和红梁苞颖色素，对发酵均会发生不良影响。因此，用高粱为原料生产酒精是时，应适当延长蒸煮时间，尽量把这些有害物质除去为佳。高粱单宁可分为两部分，一部分不溶于温水，其元素组成为碳 55.5%，氢 6.00
45、1%，另一部分可溶于温水，其元素组成为碳 50.21%，氢 5.26%。这两部分单宁的不同性质，列表如下：从试验中了解，不溶性单宁比可溶性单宁危害为大，用混合原料发酵时，可以冲淡单宁的危害，这样对发酵有利。一般情况下，在酒精生产时，如果采用含有单宁酶的黑曲为糖化剂，可减少单宁对酵母的不良影响。另外，高粱皮含有多量单宁，不宜用来培养曲菌，或作为麸曲制造的原料。如果在特定的条件之下，考虑以粮食原料生产酒精时，在谷类原料中 根据产量和成分来看，以玉米为较好，因为玉米的亩产量和淀粉含量都比较高。但是和薯类原料相比，玉米仍然远远比不上薯类原料。在谷物原料中除玉米、高粱外，尚有大米、小米、大麦、小麦、燕麦
46、、黑麦等原料，兹将它们的化学成分列于下：在燕麦的碳水化合物中，包括淀粉、纤维素、聚戊糖及一些可溶性糖分。淀粉含量 25-40%，淀粉颗粒呈细小的菱形，直径 3-11 微米。成熟的燕麦颗粒含糖相当多，占干物重的 0.62.2%，蔗糖主要集中在胚中，燕麦的含蛋物质中纯蛋白质占 9995%，燕麦和玉米一样，含脂肪较多，约占麦粒重量的 310%。故如用燕麦生产酒精时，可预先由其中抽出脂肪或者由酒糟中抽出脂肪，燕麦中含磷相当多，大部分为有机形式存在，约占麦粒重的 0.270.45%。上表介绍的这些谷类原料，有大米、小米（粟）、大麦、小麦、黑麦等，有的因产量少，有的由于食用价值高，故在我国很少用作酒精原料
47、。（三）野生植物原料近几年来，我国各地的许多酒精工厂加强了对工业用粮的控制，利用野生植物来部分代替粮食原料制造酒精。这是发展我国酒精工业的一个途径。我国地大物博，山地面积比重很大，野生植物的资源丰富，分布面积亦广，特别是在山区和林区，遍地都有可以用类制造酒精的野生植物。野生植物作为工业方面的原料，可具有下属这些优点：首先是含有大量的淀粉和糖分，用它来代替谷类和薯类原料制造酒精，可以节约工业用粮；而且野生植物大多数是自然的生长在山野之间，不许要进行栽培和管理，只要利用农闲时采集，可以增加副业收入；另外在许多野生植物中含有生物碱或其它化学成分，是医药工业和化学工业的原料。所以，除了淀粉成分用来制造
48、酒精外，还可以提取其它有效成分，发展综合利用。全国各地酒精厂所用的野生植物很多，兹将常用的一些简略分述如下：1.橡子 是橡树生产的果实，又名麻栎、榨树。橡子在每年九、十月间成熟，为黄色或棕色的坚果，形似卵形或球形，大约内含 50%左右的淀粉，我国农民经常采集橡子做成“粉皮”，借以佐餐。1956 年开始，在我国就有酒精厂利用橡子来制造酒精。橡子随着产地、气候、品种的不同，其化学组成有很大的差异，除含有淀粉 50-60%外，粗蛋白 4-7.5%，脂肪 1.5-5%，单宁 2-4%。橡子含有单宁和戊糖，对铜盐有还原能力，橡子虽然含有单宁，但可用含单宁分解酶的黑曲霉糖化剂以分解单宁，还可以添加含有蛋白
49、质较多的原料，使单宁结合而沉淀，这样，就可以顺利地进行酒精发酵，所以，橡子是酒精工业的一种良好的代用原料。一般来讲，野生植物往往含单宁较多，而单宁对制造酒精是有害的，能促使淀粉糖化和发酵的酶类结合而沉淀，另外，对酵母有抑制作用，因而降低出酒率。在工业生产上除去单宁的方法有以下几种措施：（1）利用含有单宁的原料时，可使用对单宁分解能力较强的曲霉菌。黑曲霉对单宁的分解能力比黄曲霉与根酶强，尤其是 As.3.758 菌种对单宁分解能力较强，适宜于高粱、橡子原料制造酒精。（2）如果能提高酶液的含蛋白质量，则发酵现象及好转，这是由于糖液内蛋白质增加，相应地减少了单宁和酶的结合。所以，一般要求曲子和酒母的用量略为多些，酒母糖液的含氮量高些，效果较好。（3）对于含单宁多的物质，也可以采用加温水浸泡，除去单宁。用 65-70 度水浸泡，能通过 40 目筛子的橡子粉，经过 12 小时，可使单宁含量由 5-6%下降到 0.1%左右，不过，这样会增加原料在浸泡时糖分的损失。（4）橡子的外壳含单宁较多，宜在投产前予以除去。（5）延长蒸煮时间或采用混合原料冲淡发酵醪，均可降低单宁的含量，利于发酵。2.土茯苓 又名冷饭头，
