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第二部分 酒 精 生 产

第十章 微生物工程生产举例. 第二部分 酒 精 生 产. 第一节 酒精生产工艺学概述. 一、酒精的生产原料 淀粉质原料、糖质原料、纤维质原料 (1)薯类原料 甘薯、木薯和马铃薯等。 (2)谷物原料 玉米、高梁、大米和小麦等。 (3)糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等。 ( 4) 纤维原料 森林工业和木材加工工业的下脚料、农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾和废纸浆等。 (5)其他原料 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等。. 二、酒精生产中常用微生物和酶制剂. 1 酒精生产常用微生物：

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第二部分 酒 精 生 产

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Presentation Transcript

  1. 第十章 微生物工程生产举例 第二部分 酒 精 生 产

  2. 第一节 酒精生产工艺学概述 一、酒精的生产原料 淀粉质原料、糖质原料、纤维质原料 (1)薯类原料 甘薯、木薯和马铃薯等。 (2)谷物原料 玉米、高梁、大米和小麦等。 (3)糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等。 (4)纤维原料 森林工业和木材加工工业的下脚料、农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾和废纸浆等。 (5)其他原料 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等。

  3. 二、酒精生产中常用微生物和酶制剂 1 酒精生产常用微生物： 酒精酵母（Saccharomyces cerevisiae） 2 其它有潜力的酒精发酵微生物: 粟酒酵母（Schizosaccharamyces pombe） 发酵运动单胞菌（Zymomonas mobilis） 管囊酵母（Pachysolen tannophillus） 毕氏酵母（Pichia sp.） 嗜热糖梭菌（Clostridium thermosaccarolyticum） 工程菌

  4. 用于酒精发酵的细菌主要有： 厌氧发酵单胞菌和棕搁发酵菌。 耐高温的嗜热细菌(40-50℃)和极端嗜热菌（65℃）的筛选和应用也逐渐受到重视。 用于酒精发酵(纤维素原料)的霉菌有：粗糙脉孢霉、拟青霉、链孢霉等。假丝酵母可直接发酵木糖为酒精。

  5. 1. Comparative functional genomics of the fission yeasts.Science. 2011 May 20;332(6032):930-6. Epub 2011 Apr 21. 2. Direct exchange of electrons within aggregates of an evolved syntrophic coculture of anaerobic bacteria.Science. 2010 Dec 3;330(6009):1413-5. 3. Make way for ethanol.Science. 2010 Nov 26;330(6008):1176. 4. Cellodextrin transport in yeast for improved biofuel production.Science. 2010 Oct 1;330(6000):84-6. 5. Is there a road ahead for cellulosic ethanol?Science. 2010 Aug 13;329(5993):784-5. 6. Greater transportation energy and GHG offsets from bioelectricity than ethanol.Science. 2009 May 22;324(5930):1055-7. 7. Biofuels. Corn-based ethanol flunks key test.Science. 2009 May 1;324(5927):587. 8. Cellulosic ethanol. Biofuel researchers prepare to reap a new harvest.Science. 2007 Mar 16;315(5818):1488-91. 9. Ethanol for a sustainable energy future.Science. 2007 Feb 9;315(5813):808-10. 10. Engineering yeast transcription machinery for improved ethanol tolerance and production.Science. 2006 Dec 8;314(5805):1565-8. 11. Energy returns on ethanol production.Science. 2006 Jun 23;312(5781):1746-8; 12. Ethanol can contribute to energy and environmental goals.Science. 2006 Jan 27;311(5760):506-8.

  6. 3 酒精生产常用的酶制剂 （1）α-淀粉酶（α-amylase）又称为液化酶，切割α-1,4 - 葡萄糖苷键 （2）外切-1,4-α-葡萄糖苷酶（Exo-1,4-α-glucosidase ）又称为糖化酶,切割α-1,4-葡萄糖苷键 （3）纤维素酶（cellulase）切割β-1,4-葡萄糖苷键 （4）多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase）又称为果胶酶，切割1,4-α-D-半乳糖醛酸键

  7. 三、生产工艺概述 1. 原料粉碎 工艺流程 2. 蒸煮糊化 3. 糖化 4. 酵母发酵 5. 蒸馏提纯

  8. １.　淀粉质原料酒精生产的工艺流程

  9. 纤维素生产酒精工艺

  10. 第二节 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、影响酒母质量主要因素的讨论 六、酒精发酵工艺

  11. 一、酒精生产对酵母菌的要求 (1)繁殖速度快，具有很强的增殖能力； (2)发酵能力强，且迅速； (3) 耐酒精能力强；耐温性能好；耐酸能力强； (4)发酵时产生泡沫少； (5)生产性能稳定，变异性小； (6) 抵抗杂菌能力强。

  12. 二、酒精生产中常用酵母菌及其特性 三、酵母所需营养物质 1．碳源 2．氮源 3．无机盐 4．维生素

  13. (一)　酒母培养基的制备 四、酒母培养与扩大培养工艺 1．试验室阶段培养基的制备:酵母菌在试验室培养阶段一般多采用米曲汁或麦芽汁来做培养基。 2．酒母糖化醪的制备

  14. (二)酒母的扩大培养 １扩大流程： 　　　原菌→斜面试管→液体试管→三角瓶培养→卡氏罐 这一阶段的培养，是扩大酒母种子的开始。生产上希望在这一阶段培养得到细胞健壮、没有杂菌的种子酵母。因此，无菌条件要求较严，酵母培养基的营养成分要求也高。

  15. 2．酒母罐培养 从卡氏罐以后酒母扩大培养属于酒母车间进行培养，其流程为： 卡氏罐 小酒母罐 大酒母罐 成熟酒母送发酵车间

  16. 3．成熟酒母质量指标 (1)酵母细胞数： (2)出芽率： (3)酵母死亡率： (4)耗糖率： (5)酒精含量： (6)酸度：

  17. 五、影响酒母质量主要因素 • 接种量与成熟酒母细胞数的关系 2．接种量与培养时间的关系 3．接种时间的掌握 4．酒母培养温度的控制 5. 防止杂菌污染

  18. 六、酒精发酵工艺 酒精发酵过程从外观现象可以将其分为如下三个发酵不同阶段： 1. 前发酵期 2. 主发酵期 3. 后发酵期

  19. 1. 前发酵期 前发酵延续时间一般为l0小时左右。 醪液温度在接种时为26-28℃，前发酵期温度一般不超过30℃。 根据酵母菌的性能，主发酵温度最好能控制在30-34℃。主发酵时间长短，取决于醪液中营养状况，如果发酵醪中糖份含量高，主发酵时间长，反之则短。主发酵时间一般为12小时左右。 2．主发酵期 3．后发酵期 淀粉质原料生产酒精的后发酵阶段一般约需40小时左右才能完成。

  20. 影响发酵时间的因素 1，整个发酵过程的时间长短，受糖化剂的种类、酵母菌的性能、酵母接种量等因素的影响。 2，与接种、发酵方式和发酵温度的控制有关。一般讲，接种和发酵温度高，则发酵时间短，反之则长。 3，由于连续发酵一开始即处于主发酵状态，发酵时省去了前发酵期，因此一般较间歇发酵时间为短。发酵总时间一般多控制在60-72小时左右。

  21. (三)酒精发酵工艺 根据发酵醪注入发酵罐的方式不同，可以将酒精发酵的方式分为间歇式、半连续式和连续式三种。

  22. （四）影响酒精发酵因素的讨论 1．稀释速度 2．发酵醪pH值的控制。 3．发酵温度控制 4．多级连续发酵中发酵罐数量问题 5．关于发酵醪浓度问题 6．关于缩短发酵时间

  23. 综合利用 • 用作家畜饲料; • 2. 利用酒糟浓缩液代替玉米浆; • 3. 沼气发酵; • 4. 酒糟生产饲料酵母 酒糟的综合利用 CO2的综合利用 酒精酵母的综合利用 杂醇油和醛酯馏分的利用

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