淀粉质原料酒精的生产技术.docx
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淀粉质原料酒精的生产技术
淀粉质原料酒精的生产技术
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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。
目前在国内尚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,使原料的受热面积加大,更有效地达到蒸煮的要求,然后进行中温、高温连续蒸煮。
(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110—145℃,但经过粉碎的原料,其蒸煮所须的温度较低,大约105—130℃。
高温处理除了使淀粉糊化,便于糖化酶的糖化作用外,还可把附着的有害杂菌杀死。
(3)淀粉质原料生产酒精,要经过糖化作用,把糊化成溶解状态的淀粉转化成可发酵性糖。
(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。
焦糖是不能被发酵的,还会阻碍酵母的发酵作用,影响发酵而降低酒精产量。
蒸煮温度、醪液浓度越高,越容易形成焦糖。
因此,我国酒精厂对淀粉质的原料加水比,一般都采用1∶3—1∶3.5,有时还要稍稀些,这样便于淀粉出酒率的提高。
二.淀粉质原料酒精的生产流程
此流程主要是说明用淀粉质原料生产酒精时,投产前必须先把块状或粒状的原料,粉碎成粉末状态后,经过高压蒸煮和糖化作用,然后再进行发酵,最后经蒸馏得到成品酒精,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,把原料打成粉状。
多数工厂都采用二次粉碎法,先经过粗碎,把大快原料初步打碎成小快原料,再经过细粉碎机,将小快原料打碎成较细的粉末原料,这样便于连续蒸煮,也便于物料的流动输送。
2.蒸煮糊化
把粉碎后的粉末原料,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,趋于溶解状态,蒸煮醪液成糊状。
3.糖化
经蒸煮糊化后的醪液,通过糖化作用,把原料内含有的淀粉转化为可发酵性糖,供酵母菌利用。
4.酵母发酵
酒精发酵是属于厌氧性发酵,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糖化酶水解生成糖,也有蛋白质在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
经酵母菌把糖转化成酒精后,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取出来,通过粗馏和精馏,最后取得合格的酒精,同时得到副产物杂醇油,还有大量的酒糟(也称废醪)从塔底排出。
为节约能源,应把酒糟内余热进行充分利用。
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,除了要符合工艺上的要求外,还要符合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)原料要容易贮藏。
应考虑到新鲜原料内含水份多,不耐久藏,最好选择经干燥后,含水极少的干原料,易于保藏,不易霉烂。
(5)对人的身体无损害,影响发酵过程的杂质含量应当极少,或者几乎不含有。
(6)原料价格低廉,可降低产品成本。
此外,还应当慎用影响国民温饱的主要粮食原料。
(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、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糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等。
二.常用原料的化学组成
碳水化合物
原料中所含的淀粉,或与淀粉类似的蔗糖、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。
蛋白质
在酒精生产过程中,原料中的蛋白质,是酵母菌生长繁殖的重要营养成分,而微生物细胞中,30—50%(干重)是蛋白质。
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。
氮源一般包括有机氮源和无机氮源两种,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,总是把玉米胚芽除去。
灰分
灰分中的磷、硫、镁、钾、钙等是构成菌体细胞和辅酶的重要成分,还有调节渗透压的作用,是微生物生长不可缺少的,在一般原料中,灰分的含量是足够的。
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
单宁带有涩味,遇铁呈蓝黑色,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,失去它应有的作用和能力,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。
部分原料中还含有一些有碍发酵作用的成分,如木薯中的氢氰酸,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,可被分解或被破坏,也就失掉了它的危害性。
三、目前我国各酒精厂常用的原料
(一)薯类原料
1.甘薯
甘薯又名为甜薯、红薯、白薯或番薯。
甘薯原料在工艺上的优点:
首先甘薯的淀粉纯度高,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。
但缺点是:
甘薯中的树脂会妨碍发酵作用的,果胶含量较其它原料多一些,所以甲醇的生成量稍大。
此外,甘薯产量虽大,但鲜甘薯容易腐败,不好保存。
2.马铃薯
在马铃薯的块茎中约含有25%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。
其淀粉的总含量大约为15--25%。
3.木薯
木薯的种类较多,一般可分为两类:
(1)苦味木薯
又称毒木薯,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,但它易于挥发,经过加热后,其毒性就可完全去除。
(二)谷物原料
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,就节约用粮而言,在酒精工业生产上,应该尽量少用或不用这类原料为佳。
玉米的特点是含有丰富的脂肪。
所以从玉米胚芽中榨取玉米油,已引起各酒精厂的重视。
(三)野生植物原料
如橡子、土茯苓、石蒜、蕨根、葛根、金毛狗脊、菊芋等。
四.原料的处理
(一)原料处理的目的及其粉碎
1.处理目的
除去杂质。
因为含淀粉原料里的杂物,特别是铁块,容易使粉碎机的筛板磨损,使机器发生故障。
有些杂质会在蒸馏塔中沉积下来,使塔板的溢流管发生堵塞现象,还有些杂质会使醪泵、研磨机等设备的内部机械零件遭到损坏,严重影响正常生产。
所以在生产前,必须先要经过原料处理。
对于一些带壳的原料,如高粱、大麦,在粉碎前,则要求先把皮壳破碎,除去皮壳后再粉碎。
如果不把皮壳原料的外层去掉,有如下几个缺点:
(1)皮壳本身毫无营养价值,对酒精生产的微生物没有好处,皮壳在醪液中会引起阻碍液体的流动。
(2)皮壳在生产过程中,不发生变化,而大量皮壳汇集起来会占据一定的有效容积,无形中降低了设备的生产能力。
(3)醪液糖化后进行发酵时,皮壳会聚集在液面上,而引起较厚的醪盖,醪盖的形成会妨碍热量的逸散和CO2的放出,致使液体温度升高,细菌容易繁殖,特别是醋酸菌,出现这些现象,都会对发酵带来不利。
(4)皮壳会使蒸馏塔及冷却器等设备发生阻塞。
皮壳渐多,需要停机清理,会给生产带来损失。
在原料蒸煮前处理好,对提高出酒率,降低成本,维护设备等方面收到了成效。
2.原料粉碎
(1)粉碎的目的
把原料进行粉碎后成为粉末原料,其目的是要增加原料受热面积,有利于淀粉颗粒的吸水膨涨、糊化,提高热处理效率,缩短热处理时间。
另外,粉末状原料加水混合后容易流动输送。
(2)粉碎方法
原料粉碎的方法可分为干粉碎和湿粉碎两种。
当采用湿粉碎时,将蒸煮所需的全部水量,和原料一起加入粉碎机中,这种方法可以加工水分较多的原料,原料粉末不会飞扬,减少原料的损失,省去除尘通风设备,但是湿粉碎所得到的粉碎原料,得及时用于生产,不宜贮藏,且耗电量较干粉碎多8--10%,同时锤式粉碎机容易产生堵塞现象。
目前国内大多数酒精工厂是采用干粉碎方法,而且几乎都是采用二次粉碎法。
一般操作是淀粉原料出库过磅后,就近进行电磁吸铁,通过机械或风力输送至细碎机进行第二次粉碎,这个过程主要用筛网控制二级粉碎的粉碎度,一般使用1.5~2.0的筛网。
其粉碎设备,大多采用锤式粉碎机,它的结构比较简单,更换锤片和筛面操作方便,但运转时震动声音较大,如果转子安装得平稳,则锤片运转也较均衡。
这种粉碎机适用于甘薯干块状原料和野生植物原料的粉碎,较易把小块原料锤碎成细粉末,对原料品种变化的适应性也较强。
提高粉碎机效率的方法,一般有下列常用的几种:
A.采用密闭循环法,为了减少磨损,能较快的地把大小不同的物料颗粒分开,将没有达到规定的颗粒,与已达到要求的细粉,一起通过筛面,再在粉碎机外部用单独的筛子,把不合要求的物料分离开来,重心回到粉碎机中进行粉碎。
如此密闭循环,可提高生产能力达45--70%。
B.增加吸风装置,增加吸风机后,可以加速粉料离开筛孔,把粉碎机内已经粉碎好的细粉抽出来,提高了粉碎机的工作效率。
据某厂采用后的经验,安装了旋风分离器,可以提高粉碎机的生产能力大约30%左右,而电耗也大为降低。
C.采用鳞状筛代替平筛。
含水分较高的原料,会使粉碎带来困难,使锤碎机的筛孔被堵塞,粉碎效果显著降低,电耗也会增大,这时可采用湿式粉碎来解决此问题。
锤式粉碎机通常发生的不正常情况及其处理措施如下:
A.堵塞现象
其产生的原因可能有下面三个:
即进料量太多;筛孔堵塞;有异物落入机内。
通常可采用下列三个措施来处理:
首先是打开锤碎机,进行疏通;还可以取出筛子,疏通筛眼;或者可以停止磨粉,取出异物。
B.有杂声这是由于硬质杂物落入锤碎机内。
一般采取的措施是:
停止锤碎机运转,取出杂物,并检查筛网是否损坏。
C.粉粒直径过大,超过规定范围,这是应为筛子磨损或破裂而引起的,处理的办法是调换新筛子。
D.落料过大,原因是筛子未装,或者是筛子脱头裂口大。
采取的措施是停车检查,装筛或是换筛。
(二)原料的输送
1.机械的输送
为了物料能起到混合搅拌和输送作用,固体输送主要是采用机械输送。
酒精厂内固体输送大多采用皮带输送机,斗式提升机和螺旋混合器(也称绞龙)。
如果在绞龙上加盖铁板,则在密闭系统内进行物料输送,对粉状物料而言,可以防止运转时粉尘的飞扬。
通常原料预处理及输送的生产流程如下:
甘薯干出库→过磅称重→电磁吸铁→粗碎→经斗式提升机→粗料贮斗→细碎(采用锤碎机)→粉料贮斗(布筒滤尘器)→螺旋推进输送机(绞龙)→拌水调和加温→预煮
此法的特点是采用电磁吸铁装置,把原料中所夹着的铁器之类除去,以免影响下道工序进行。
2.气流输送
又称风送,或称气力输送。
它是利用空气流动所产生的推动力在管道中输送的,其简单原理是,固体物料在垂直向上的气流中,受到向下拉的重力F1,和气流向上推的动力F2,如果F2大于F1,则气流向上推动,使物料由低位向高位运送。
例如甘薯干的块状原料,利用风动运送,有引风机把甘薯干运进料管,从低位向高位运送上去,而原料中的铁皮、石块等杂物,因比重较大,不能为气流所带走,而自动掉落在地上。
风送特别适于输送散粒状或块状的物料,是一种较好的输送方式。
采用风选风送,实践证明,它大大降低了粉碎机锤片和筛面的消耗;改善了粉浆和醪液流送过程中设备管道的磨损与堵塞;消除了粉碎车间粉尘的飞扬,使劳动条件大为改善;还由于废除了庞杂的机械提升设备,方便了车间布置,有利于老厂的改造挖潜;并为整个粉碎过程实现连续化和自动化提供了有利条件。
拌料加水比例是1:
2.6--1:
4.0,拌料用水分两部分,一部分用于回收粗碎尾粉,一部分用于回收细碎尾粉,再进入螺旋混合器拌料;另一部分用在拌料罐内调整加入比为1:
2.6--1:
4.0。
料浆品温控制在60--65度,在料浆打出前五分钟加入淀粉酶,添加量为5~10u/g(淀粉酶的活性以20000单位为标准)。
但是采用气流输送,在粉碎过程中反映出来的不足之处就是风机噪音大,风送运动装置的动力费用也较大。
此外,拌料用水通过洗尘器后,以及加热升温,故料温调节比较复杂。
(三)原料的粉碎
原料粉碎时,应注意下面一些工艺要求:
1.粉碎比
在粉碎过程中,对大块的原料,不容易一次性粉碎到生产所要求的细度,可采用二次粉碎法。
一般粗粉碎比为1∶10--15,细粉碎比为1∶30--40。
粉碎前最大物料直径D与粉碎后最大物料直径d之比,称之为粉碎比,以X表示:
X=D/d
粉碎比不能要求过大,否则会导致单位产品电耗增加,单位产品耗电是衡量粉碎效率的主要指标。
单位电耗和粉碎机的性能优劣大有关系,而且还受原料的品种、粉碎度和使用维护的技术水平等影响有关,若其它条件不改变,在一般情况下,粉碎越细,则需要电耗越大。
2.原料粉碎对工艺过程的影响
有人曾研究了粉碎度对谷物浆液预热黏度的影响,认为不同粉碎度的原料所配成的浆液在加热时,粉碎越细,则黏度的增加开始的越早。
粉浆加热的快慢,对黏度的增加情况也有很大影响。
较粗和较细原料在配成粉浆后,不同加热速度和添加液化剂情况对黏度的降低也有影响。
在试验中发现,细料迅速加热时,黏度很快增加,造成粉浆输送困难,连续加热至一定温度,则黏度达到一定高峰,此后,如果温度再升高时,则黏度反而降低。
所以,粗料应迅速加热,细料应缓慢加热,而加入液化酶时,不论加热快慢,其黏度都很低。
根据上述情况,粉浆预煮时,加热的原则为:
对较粗的原料可采取快速加热的办法,来达到预热至较高温度的目的。
对于较细的粉料,则应采取缓慢加热的办法.
第三节蒸煮工艺
一.蒸煮的目的
薯类、谷类、野生植物等淀粉质原料,吸水后在高温高压条件下进行蒸煮,使植物组织和细胞彻底破裂,原料内含的颗粒,由于吸水膨胀而破坏,使淀粉由颗粒变成溶解状态的糊液,目的是使它易受糖化酶的作用,把淀粉转化成可发酵性糖。
其次,由于原料表面附着大量的微生物,如果不将这些微生物杀死,会引起发酵过程的严重污染,使生产失败。
通过高温高压蒸煮后,对原料进行了一次灭菌处理。
二.淀粉质原料的物理作用
1.淀粉质原料的物理特征
淀粉是由葡萄糖基组成的高分子物质,广泛存在于植物种子(如玉米、麦、大米、高粱等)、块根(如甘薯、木薯等),块茎(如马铃薯)里。
淀粉是由直链淀粉、支链淀粉与少量的矿物质和脂肪酸等混合形成颗粒状的淀粉颗粒。
淀粉是白色的微小颗粒,不溶于冷水和有机溶剂,颗粒内部是很复杂的结晶组织,在显微镜的观察下,淀粉颗粒呈透明,具有一定的形状和大小,不同原料的淀粉具有不同形状和大小。
淀粉颗粒的形状可分为圆形、椭圆形和多角形三种。
木薯淀粉颗粒大小范围为5---35微米,平均值为20微米。
马铃薯淀粉颗粒大小范围为15---100微米,淀粉卵圆形均有同心环。
甘薯淀粉颗粒大小范围为10---25微米,呈圆形。
大麦淀粉颗粒最小约2微米左右。
高粱淀粉颗粒大小为6---29微米,呈多角形。
淀粉颗粒具有的抵抗外力作用较强的外膜,其化学成分与内部淀粉相同,但由于外层水分损失和胶粒结构更加紧密,因而其物理性能和内部淀粉不同。
甘薯和谷类淀粉的外膜不甚坚固,易受糖化酶作用而分解,马铃薯淀粉颗粒的外膜较坚固,不易受糖化酶的作用。
淀粉经热水处理分为两部分:
一部分是极易溶于温水,水溶液黏度较小,而且有不稳定,静置后可析出沉淀的,称为直链淀粉,另一部分是难溶于温水,只有在加热条件下,才能溶于水,形成粘滞糊精的,称为支链淀粉。
无论支链淀粉还是直链淀粉,其分子结构都是以葡萄糖为基本单位。
2.原料细胞的破坏
在蒸煮过程中,在原料预煮加热浸泡时,原料开始吸水膨胀,而且纤维素也膨化,细胞间的物质和细胞内的物质部分溶解,使植物组织的坚固性减弱。
在原料蒸煮时,随着温度的升高,果胶质膨化和溶解,淀粉和多聚戊糖的溶解也开始剧烈地进行。
果胶质的溶解对细胞壁的破裂有重要意义。
由于细胞壁的强度大为削弱,淀粉便从细胞内释出,直至蒸煮完毕为止。
在原料的后熟阶段,虽然原料不断软化,但大部分仍然没有失去原有的状态,在蒸煮醪液通过后熟器狭小的出口时,压力发生变化,产生蒸气的绝对膨胀,使细胞破裂,植物组织才能完全碎解。
为了尽可能使原料细胞完全破裂,而成为均一的醪液,醪液放出的速度应当快些。
3.淀粉结构及其膨化与糊化过程
淀粉是绿色植物进行光合作用的产物,植物把淀粉贮藏在种子或块根中,作为贮备的养料。
谷类植物中含淀粉较多,例如大米中含淀粉62---72%左右。
淀粉在稀酸作用下可发生水解,生成一系列的产物,首先生成糊精,再经麦芽糖而最后得到葡萄糖。
糊精是比淀粉分子较小的多糖,能溶于水成为胶体溶液,多用作浆糊。
淀粉的颗粒形状根据来源不同而有差异,但它们都是有直链淀粉和支链淀粉所组成的,这两种淀粉都是由葡萄糖单元构成,它们的结构上差异在于链的形状不同。
在直链淀粉中葡萄糖单元连接成直链,称为直链淀粉,而在支链淀粉中则由于含有支链,称为支链淀粉,在一般淀粉颗粒中直链淀粉量较少,约为15---20%左右。
无论直链淀粉还是支链淀粉,受到a-淀粉酶作用,使淀粉糊的黏度很快降低,淀粉液的碘色反应迅速失去兰色,由紫→红→褐→黄→无色,表现出极强的液化能力,所以,又称为液化型淀粉酶。
淀粉的碘色反应与淀粉分子链的长度有关,链长在30个葡萄糖单位以上呈兰色,30---20个之间是紫色,20---13个之间是红色,7以下无色。
淀粉是一种亲水胶体,当淀粉与水接触,水就渗透薄膜而进入到淀粉颗粒里面,淀粉颗粒吸水分后能发生膨胀现象,使淀粉的巨大分子链发生扩张,因体积膨大,重量增加。
膨化作用的第一阶段,是原料吸收20---25%的水分后,当温度生至40℃时,实际上膨化作用的第二阶段已开始,随着温度升高而继续膨化,到温度升至糊化温度60---80℃时,淀粉颗粒体积已膨胀到50---100倍,此时,各分子之间的联系削弱,使淀粉颗粒之间分开,此现象在工艺上叫做淀粉糊化。
淀粉颗粒在冷水或温水中浸泡后,会稍微有些膨胀,这种膨胀是由于少量的水分子进入淀粉颗粒的晶区引起的,所以淀粉颗粒经糊化后,更易被淀粉酶水解,因此在发酵工业中用淀粉作原料生产时,往往都需要将淀粉进行蒸煮。
直链淀粉溶解在热水中,形成有粘性的糖化液状态,当温度升至100℃时,支链淀粉开始溶解于水,形成非常粘滞的液体,等到温度继续上升至135℃以上时,支链淀粉溶解的更多。
综合上述情况,可以看出由于加热后,使原料中淀粉溶解的过程是:
当温度在糊化温度下,原料吸水膨胀,淀粉粒开始解体,当温度逐渐升到120℃时,支链淀粉开始溶解,而温度在120---150℃之间进行高温高压蒸煮,则使淀粉继续溶解,当温度达到135℃以上时,细胞破裂,淀粉就游离,细胞壁软化。
三、蒸煮过程中原料组分的变化
原料在蒸煮过程中不仅发生淀粉颗粒、植物组织的物理变化,同时原料组分也发生化学变化,在酒精生产过程中起着作用。
1.纤维素(C6H10O5)n
是构成植物细胞壁的主要成分,其组成主要有许多失水的葡萄糖组成,在蒸煮过程中不发生化学变化,只是在吸水后产生膨胀,在与浓无机酸作用下,才起水解作用而生成葡萄糖。
2.半纤维素在160℃时,纤维素在pH为5.8---6.3的溶液中不发生化学变化,而只有半纤维素部分水解。
半纤维素的化学成分是有多聚戊糖和多聚已糖组成,在微酸性情况下受热,多聚戊糖分解为木糖和阿拉伯糖,木糖分解为糠醛,多聚已糖将部分解为糊精,这些物质都不能被酒精酵母所作用。
3.果胶物质是细胞壁组成的一部分,也是细胞间层的填充剂,其化学成分是由许多链状化合物的半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲脂所组成,里面含有许多甲氧基,在蒸煮时,甲氧基从果胶物质中分离出来,生成甲醇。
4.糖分由于原料内含有较多的糖分,比较容易形成黑色物质的焦糖,故酒精厂内一般在原料蒸煮时,常采用加水比1∶3---1∶4,这样,对淀粉利用率,会取得较好的效果。
原料蒸煮后,由于糖分分解时会形成着色物质,因而蒸煮醪常带淡褐色,因此可根据蒸煮醪液的颜色来判断糊化程度。
在蒸煮时,可发酵性糖,主要是转化糖,其中特别是果糖容易损失,同时有一部分淀粉水解为糊精(高分子产物),使损失率增加。
蒸煮时可发酵性糖的损失问题:
蒸煮时间与压力对糖损失的影响,时间延长比压力增加影响大,例如:
压力由0.392Mpa增至0.49Mpa,既压力增加25%时,于相同时间内其糖分损失增加8%,而在温度不变,证煮时间延长25%时,糖分损失增加9%,不仅对糖分是如此,对维生素、氨基酸的破坏,也是这样。
5.蛋白质
在蒸煮过程中蛋白质的变化情况如下:
温度升高到100℃时,可溶性蛋白质便减少,当温度继续升高,则又重新增加,这是因为最初蛋白质进行凝结作用和变性作用,其后则进行胶溶作用。
蒸煮时可溶性氮量是增加的,但蛋白质态氮反而下降,在蒸煮过程中蛋白质分子是不可分解的,所以,残留于液体中的氨基态氮没有变化。
再普通蒸煮操作中,谷物中的含蛋量有20---25%转移到液体中去。
6.脂肪在蒸煮过程中变化是很小的。
四、影响糊化率主要的因素
影响糊化率的主要因素,约有下列几点:
1.原料的粉碎度
一般而言,良好的蒸煮醪液应该是淡黄色或浅褐色,较为透明,不易凝固。
蒸煮过老的蒸煮醪,则颜色焦黑带褐色,而且有苦味和焦味,蒸煮醪太嫩,表现出颜色较淡,混浊不清,容易凝固,味甜。
但蒸煮醪的颜色深浅与原料的性质有关,不是蒸煮醪的唯一标志,除了蒸煮醪的颜色为检查质量的标准外,还要看醪液中有无未煮透的小粉料颗粒存在。
优良的蒸煮醪应该是用手指压摸时呈均匀细致,而且有光泽,所以原料的粉碎粒度对糊化率有影响。
原则上是粉碎越细越好,但粉碎过细,消耗电力大。
淀粉的溶解还受蒸煮过程中的磨擦和放醪等条件影响,因此,粉碎度过细也无必要,酒精工厂一般采用通过1.5---2.0毫米筛孔的粉料。
2.加水比
加水量要适当,若加水过多,会使粉浆很稀,导致工厂生产能力降低,设备利用率减少,蒸汽消耗大;反之,加水过小,粉浆会过浓,蒸煮醪粘度大,流动性差,这样会容易招致局部过热,形成糖分损失,不利于管道输送,醪液浓度大也不利于酵母发酵。
目前我国各酒精厂对蒸煮原料的加水比,一般认为:
对薯类原料1∶3
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