无蒸煮酒精发酵生产技术探讨

无蒸煮酒精发酵生产技术探讨

耿玉友

宿州中粮生物化学有限公司 安徽宿州 234000

摘要：国内工业农业经济发展至今，对能源的需求量越来越大，但在世界整体能源紧张的背景下，如何有效的节约能源被各国重点关注。传统的酒精生产工艺当中，需要耗费大量的热能进行蒸煮等生产工艺，而这部分的消耗占据了酒精生产总体能源消耗的三分之一左右。鉴于此，本文将着重讨论在不进行蒸煮工艺以及高温灭菌工艺的前提下，通过其他方式进行酒精的发酵工艺。

关键词：无蒸煮；酒精；发酵；生产技术；

前言：国内的大部分酒精生产原料都是以粮食、糖蜜等材料，由于中国是农业大国，因此酒精企业大多会选择粮食作为其酒精生产的原料，其中，玉米、甘薯这两种粮食的使用范围最为广泛。传统酒精生产工艺中消耗的大量能源与如今社会绿色环保低消耗的理念相悖，而且其生产效率不高，为企业带来的经济效益有待提升。因此，需要对酒精生产发酵技术进行创新，将其生产效率进行提升，并降低能源消耗。因此，可以将其部分生产工艺进行优化，有效达到降低能源消耗的目的。

1.无蒸煮酒精生产原理

传统酒精生产工艺中，蒸煮、蒸馏是所有工序中消耗能量占比最多的工序，其中的蒸煮工序，在其整个生产过程中蒸汽资源消耗的四分之一左右。而通过高温对原料进行蒸煮工序的主要目的就是为了将原料中的植物细胞进行破坏，可以将其中的淀粉呈现糊化、液化的状态，并将原料蒸煮成为糊化醪，这样可以为后续工序中帮助淀粉转化为糖建立良好的基础。传统的高压蒸煮中使用的原料一般都是整粒的，不会将其粉碎；但如今的酒精生产企业基本都会通过将原料打碎，这样的情况下会对原料的吸水膨胀、糊化以及液化等状态进行有效提升，高于传统工艺的水平，因此，将不能有效适用于整粒原料的发酵工作。传统的酒精生产工艺中一般会使用麦芽糖作为酒精生产期间所用的糖化剂，但其中的纤维素酶以及果胶酶的活性不高，因此其生产效率不足^[1]。如今，大多企业中应用的是黑曲糖化酶，其淀粉酶活性较高，并且纤维素酶以及果胶酶斗具备较高的灵活性，通过应用这种酶能够有效达成无蒸煮的工艺。

2.无蒸煮酒精发酵生产工艺要点

2.1生淀粉的水解作用

糖化酶一般还可被称为葡萄糖淀粉酶，它的主要作用是将淀粉在非还原糖的状态下通过水解作用转化为葡萄糖。在实际的生产工艺中，酶进行作用时通常会处于溶液的状态，若是要发挥水解酶作用的情况下，则是必须要将其加入水分才能有效发挥其分解作用。淀粉颗粒的外部结构一般都会呈现紧密结构的状态，因此水分子通常情况下难以有效融入淀粉的分子中，以至于淀粉酶的作用不能顺利展开。传统的酒精生产工艺中，为了将淀粉分子之间的氢键破坏，将其淀粉链结构断开，可以通过高温操作达到这个目的，即进行蒸煮，这样可以确保淀粉酶和淀粉每个分子之间进行均匀的接触，最终实现淀粉的水解操作。而在实际操作中，淀粉的破坏程度与其水解操作有直接影响。除此之外，淀粉酶在酒精的生产中还能起到解支、协同以及吸附等作用。糖化酶的解支作用与其对于水解淀粉的作用成正比；其次，协同作用通常不能与煮沸后的淀粉发生作用，但是能够与生淀粉发生水解作用产生葡萄糖；最后，淀粉自身具备吸附功能，可以在生产期间吸附有机化合物。鉴于此，生淀粉的作用对无蒸煮酒精发酵技术而言及其重要，若能有效发挥其作用能够有效推进无蒸煮技术的水平。

2.2酒精发酵工艺

生淀粉一般会同时展开糖化以及发酵工艺，遵循如下发酵流程：第一，混合玉米粉、水、酒槽滤清液后产生醪液；第二，在其中接入糖化酶复合剂，之后立刻混入酵母种子液并将其放入发酵罐中进行发酵工序；还可以在其中加入糖化酶复合剂以及活性干酵母混合剂后进行发酵操作。发酵时需要保障其温度长期处于26-32摄氏度之间，确保发酵时间最少96个小时^[2]，严格控制发酵工艺。

2.3调控杂菌污染

由于无蒸煮酒精发酵技术中没有蒸煮工艺，因此需要重点关注其杂菌污染控制。第一，需要回配酒槽中的滤清液，将滤清液进行酸化处理，可以通过加入一定的酸达成这一目的，通过酸化滤清液实现控制杂菌污染的目的；第二，在其中加入抗菌素等能够抑制杂菌的物品，起控制杂菌污染的目标。除此之外，基于无蒸煮酒精发酵技术会同时进行糖化以及发酵工艺，其中的活性酵母菌将会对生淀粉的还原糖进行分解操作，这样作用下，将抑制细菌的生成，也能实现有效控制杂菌污染的作用。

3.无蒸煮酒精生产发酵工艺

3.1低温蒸煮

3.1.1基本原理

将淀粉酶加入原料并通过低温进行蒸煮，帮助淀粉发生糊化反应，这就是低温蒸煮。这样进行蒸煮时，其温度仅需维持在80-85摄氏度左右即可，淀粉的糊化在80摄氏度左右，蒸煮时比80 摄氏度稍高，能够确保液化酶的液化能力一直维持在最好的状态；同时还不会使淀粉颗粒的膨化、糊化以及溶出状态不会太过充分，以至于黏度太大而难以进行输送或搅拌等。另外，淀粉酶在85摄氏度的条件下，虽然无法完全将细菌杀死，但是不会对发酵操作产生较大的影响。

3.1.2工艺要点

第一，控制原料的粉碎度，确保其粒径约为1.5毫米或1.8毫米左右即可；第二，控制加水量，将其浓醪发酵的比例控制在1比2.6-3左右；第三，原料粉碎后加水进行预煮，水温保持在70摄氏度左右；第四，低温蒸煮的温度不可超过90摄氏度，否则将对淀粉酶的活力带来负面影响；第五，低温蒸煮的时间要高于90分钟；第六，使用液体糖化酶作为糖化剂最合适，可以尽量不用固体酒曲，防止由于糖化温度太低产生杂菌污染；第七，低温蒸煮中的杀菌工作并不彻底，因此可以在每毫升发酵醪中加入1单位以下的青霉素^[3]。

3.2挤压膨化工艺

3.2.1工艺原理

这项技术就是在物料经过挤压机器时，器械中会产生较大的温度以及压力，原料在其中进行挤压、混合、剪切、杀菌等操作。当原料挤压出后，将其压力降低，在水分的气化作用下产生膨胀作用，使物料被膨化。这时的原料糊化度较大，可以轻易的被酶水解，对其原本的性能产生了一定的改善。

3.2.2工艺要点

挤压膨化技术中需要进行两部分操作，分为对原料进行挤压膨化处理以及挤压膨化酒精发酵。原料的不同会使其工艺处理时间以及发酵条件具有差异性。据实验表明，将木薯条粉碎后进行挤压膨化处理，后在整理形状，其最佳发酵原料与水分之间的比例为1比2，在170克的原料中加入百分之0.1的酵母以及百分之0.24的氮。

3.3超细磨工艺

超细磨工艺即指将原料通过超细设备进行处理，不用通过高压蒸煮的工艺即可生产酒精。这项技术最关键的地方是需要确保原料的打磨足够细小，并保障其机械的低消耗、高效益。根据相关研究表明，通过超细磨工艺进行酒精的生产工作，每吨原料粉碎时仅需要最多25度电，产出效率可以上升百分之4左右，其能源消耗也降低了约有一倍。

结束语：无蒸煮酒精发酵生产技术中，以低温蒸煮的可行性最高，其余的技术还需进行更深入的研究。不同的技术具备不同的优势，有的技术耗能最低，但是发酵时间过长，而且产生杂菌污染的风险较大；有的技术节能效果不是最佳，但其综合效益处于所有技术中最高的，因此企业在选择不同的工艺进行生产时，还需要结合企业的实际生产需求以及生产状况，进一步推动无蒸煮酒精发酵生产技术的发展。

参考文献：[1]张强.高浓度酒精发酵技术研究进展[J].酿酒科技,2019(03):102-106.

[2]林鑫,何太波,佟毅.生料淀粉制乙醇研究及产业化进展[J].当代化工,2018,47(03):544-547+551.

[3]何媛媛. 挤压膨化高粱酿造白酒的试验研究[D].山东理工大学,2017.