薯類酒精生產無蒸煮、糖化、發(fā)酵技術的探討
一、原料的配比與無蒸煮糖化
粉碎原料進入拌料罐內,加酒精糟濾液30%-40%(75℃-80℃)回用于拌料,同時還需要添加部分蒸餾冷卻水(溫度76℃-78℃)制成粉漿。
原料破碎細度通過直徑1.5mm-1.8mm篩板孔,拌料溫度70℃-75℃,拌料加水比1:2.5-2.8,選擇如此高的水溫及粉漿濃度,是為了無蒸煮降低蒸汽消耗,達到濃醪發(fā)酵工藝,節(jié)省能源。此外,較高的水溫容易使粉漿結團,為解決這一矛盾,添加耐高溫α-淀粉酶,用量0.8ц/g-1.2ц/g淀粉,可使原料中的淀粉和植物細胞組織充分吸水膨脹,在耐高溫α-淀粉酶作用下,迅速水解為糊精、低聚糖等,既避免粉漿結團又達到無蒸煮的目的。
糖化過程關鍵控制點:每一種酶只有在一定的pH范圍內才能表現出最大的酶活性,即酶的最適pH值。如果糖化pH值偏高,容易引起雜菌污染,pH過低又會引起酶失活而降低酶促反應速度。因此,一定要控制好最適pH,糖化酶最適pH為4.2-5.0。我廠通過在拌料罐內加入30%-40%、pH4.1-4.8的酒精糟濾液來調節(jié)糖化的pH,可使糖化的pH降低1.2,達到糖化酶的最適值,進一步提高酶反應速度,縮短了糖化時間,提高了設備使用率。
糖化中的酶活性對提高淀粉利用率極為重要。酶活力不夠,會導致液化中糊精發(fā)酵不能徹底轉化為可發(fā)酵性糖。
糖化劑的用量增加,對酒精發(fā)酵有縮短發(fā)酵周期和提高出酒率的作用。但是過度使用糖化劑會增加生產成本,由于淀粉酶的液化作用,糖化酶的使用量可逐步降低。在生產中,糖化酶及淀粉酶的用量大小是一個直接關系到糖化反應是否徹底的關鍵問題。
酶活性的保留控制主要是:
1.控制糖化溫度。在糖化溫度掌控上堅持寧底勿高的原則。
2.控制糖化溫度在60℃±2以下,糖化時間控制在10min-20min。
3.在糖化鍋內第二次添加α-淀粉酶。
4.在糊化醪中添加淀粉酶。
5.用酶量每克原料90單位-120單位。
二、無蒸煮發(fā)酵
采用間歇發(fā)酵法,投產時在酒母工段接入耐高溫酵母菌種,培養(yǎng)小酒母,12小時后接入大酒母培養(yǎng),8小時成熟后壓入發(fā)酵罐內,加大酒母用量,接種量達到15%-20%,同時加入糖化醪發(fā)酵,進料入內pH已調到4.1-4.6,發(fā)酵總周期64小時,主要分為3個部分:
1.前發(fā)酵期,入罐時溫度32℃-34℃,時間8小時-10小時,主要是酵母菌生長繁殖。
2.主發(fā)酵期,溫度控制在34℃-36℃,時間12小時-20小時,是產酒精的關鍵時期。
3.后發(fā)酵期溫度從34℃-36℃,慢慢下降到31℃-33℃,時間33小時-37小時。
濃醪發(fā)酵法成熟發(fā)酵醪, 還原糖濃度在0.3%以下,總糖在0.5%以下,酒精度在10%-11%(表1、表2)。
發(fā)酵成熟后2小時-4小時后泵入蒸餾工段。蒸餾工序采用汽相過塔和液相過塔的方法,進行蒸餾。成熟的發(fā)酵醪在蒸餾工序完成后,進行酒精產品的提純和糟液的分離工作(圖1)。
無蒸煮高濃度的酒精發(fā)酵混合物中,分離組分所需的能耗較少。在酒精生產過程中,發(fā)酵成熟醪酒精含量從8.5%提高到10%-11%,節(jié)約蒸汽,減少廢液排放,降低廢水處理費用。
在無蒸煮、糖化、發(fā)酵過程中只要抓好無蒸煮液化、糊化、糖化、酵母的制備、發(fā)酵管理這幾個關鍵環(huán)節(jié),淀粉出率是理想的、能耗是低的、設備利用率是高的、噸酒精生產成本降低260元以上。
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