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1、酒精与白酒酿造工艺学酒精与白酒酿造工艺学长江师范学院生命科学与技术学院2021/9/212021/9/211 1绪论1酒精的特点、用途及国内外发展趋势酒精的化学名词是乙醇，分子式C2H5OH,相对分子质量为46.07酒精的主要用途l l按需求量多少可以分为三个方面：作为可再生能源的燃料酒精，调制酒精饮料用的食用酒精，以及化工、医用酒精。l l2021/9/212021/9/212 2l l由于石油、煤炭等矿物燃料的使用增加大气中二氧化碳的含量,引发所谓温室效应,为解决传统能源的枯竭和环境问题,保证经济可持续的方式发展,世界上许多国家都在积极研究和开发新的能源,以减少矿物燃料的用量,从而减少温室
2、气体在大气中的积累量,有效缓解温室效应。特别是自20世纪60年代第一次能源危机以后,许多发达国家和部分发展中国家根据具体资源情况着手燃料酒精的开发和应用。2021/9/212021/9/213 3（1）国内外生物燃料酒精发展慨况l l巴西是世界上燃料酒精发展先驱巴西是世界上燃料酒精发展先驱,第一个推出国家燃料酒第一个推出国家燃料酒精计划精计划,并第一个大规模生产酒精动力汽车。巴西政府为并第一个大规模生产酒精动力汽车。巴西政府为了保持蔗糖的市场平衡了保持蔗糖的市场平衡,当蔗糖价格过低时当蔗糖价格过低时,加大酒精产量加大酒精产量,以保持甘蔗生产的稳定和均衡。同时以保持甘蔗生产的稳定和均衡。同时,为
3、了实现能源自给为了实现能源自给,巴西政府于巴西政府于19741974年在全国推行了燃料酒精计划。巴西年在全国推行了燃料酒精计划。巴西的酒精以糖蜜或甘蔗汁为原料的酒精以糖蜜或甘蔗汁为原料,产品分为普通酒精产品分为普通酒精(含水含水5%)5%)和无水酒精和无水酒精2 2种。普通酒精可以单独作为汽车燃料种。普通酒精可以单独作为汽车燃料,但但是需要特别设计的发动机。无水酒精则作为添加剂加到汽是需要特别设计的发动机。无水酒精则作为添加剂加到汽油中油中,最高混入量可达最高混入量可达24%,24%,而不用改变目前发动机和气化而不用改变目前发动机和气化器的结构。目前巴西的酒精产品中普通酒精占器的结构。目前巴西
4、的酒精产品中普通酒精占2/32/3，无水，无水酒精酒精1/31/3，每年消耗，每年消耗160160亿汽油，亿汽油，115115亿亿L L酒精酒精(包括含水酒包括含水酒精或无水酒精精或无水酒精),),在加油站零售中在加油站零售中,已经形成完整的燃料酒已经形成完整的燃料酒精供应系统精供应系统,酒精和汽油都通过管道输送与铁路、公路相酒精和汽油都通过管道输送与铁路、公路相连接连接,供应供应3197931979个加油站。目前完全用含水酒精作燃料个加油站。目前完全用含水酒精作燃料的酒精汽车达的酒精汽车达220220万辆万辆,成为世界上唯一不供应纯汽油的国成为世界上唯一不供应纯汽油的国家家,也是世界上使用以
5、酒精为汽车燃料最为成功的国家之也是世界上使用以酒精为汽车燃料最为成功的国家之一。一。2021/9/212021/9/214 4l l美国燃料酒精发展比较晚美国燃料酒精发展比较晚,主要以玉米为原料。美主要以玉米为原料。美国政府发展燃料酒精主要是为了解决对于进口石国政府发展燃料酒精主要是为了解决对于进口石油的依赖。减少空气污染油的依赖。减少空气污染,提高农民的收人。美国提高农民的收人。美国生物燃料酒精工业近年来得到发展生物燃料酒精工业近年来得到发展,其中重要的政其中重要的政策基础是淘汰甲基叔丁基醚策基础是淘汰甲基叔丁基醚(MTBE,(MTBE,一种汽油抗爆一种汽油抗爆成分成分,污染地下水污染地下水
6、),),美国已有美国已有1818个州禁止使用个州禁止使用MTBE,MTBE,生物燃料酒精理所当然成为最环保的替代生物燃料酒精理所当然成为最环保的替代品。品。19981998年克林顿政府签署了年克林顿政府签署了“21“21世纪交通效率世纪交通效率法案法案”,”,明确了至明确了至20072007年燃料酒精的免税额度。年燃料酒精的免税额度。l l另一个市场因素是石油价格暴涨另一个市场因素是石油价格暴涨,添加生物燃料酒添加生物燃料酒精的经济及社会意义日益显著。精的经济及社会意义日益显著。20042004年年,美国生美国生物燃料酒精产量达到了物燃料酒精产量达到了3434亿加仑亿加仑,比比20032003
7、年的年的281281亿加仑增加了亿加仑增加了21%21%。到。到20052005年底年底,生物燃料生物燃料酒精产量将达到酒精产量将达到4040亿加仑亿加仑,增长势头非常强劲。增长势头非常强劲。20052005年年,美国通过了能源安全法案美国通过了能源安全法案,为生物燃料酒为生物燃料酒精工业进一步发展提供了更为广阔的空间。精工业进一步发展提供了更为广阔的空间。2021/9/212021/9/215 5l l美国是世界上最大的以谷物为原料生产生物燃料美国是世界上最大的以谷物为原料生产生物燃料酒精的国家酒精的国家,2004,2004年年,美国生产乙醇消耗了美国生产乙醇消耗了32003200万万t t
8、玉米玉米,占产量的占产量的11%11%。目前。目前,美国美国90%90%以上的生物以上的生物燃料酒精生产厂位于玉米产地燃料酒精生产厂位于玉米产地,近近50%50%企业属于农企业属于农民合作社民合作社,2005,2005年内新建的年内新建的2020多家企业也是由农民多家企业也是由农民和当地其他资本投资的。和当地其他资本投资的。20052005年年8 8月月,美国总统布美国总统布什签署了新的能源安全法案什签署了新的能源安全法案,其中有关再生能源标其中有关再生能源标准准(RFS)(RFS)的政策要求的政策要求,机动车燃料必需使用一定比机动车燃料必需使用一定比例的再生能源例的再生能源,使生物燃料酒精的
9、年需求量大幅增使生物燃料酒精的年需求量大幅增长。预计到长。预计到20122012年年,每年至少消耗每年至少消耗7575亿加仑生物亿加仑生物燃料酒精燃料酒精,是目前产量的是目前产量的2 2倍。这个标准对美国生倍。这个标准对美国生物燃料酒精乙醇工业的发展将产生深远的影响物燃料酒精乙醇工业的发展将产生深远的影响,也也会吸引大量资金投入到农产品深加工会吸引大量资金投入到农产品深加工,创造约创造约2020万万个就业机会。从个就业机会。从2005-20122005-2012年年,再生能源标准将促再生能源标准将促使美国对生物燃料酒精新增扩大生产投资近使美国对生物燃料酒精新增扩大生产投资近6060亿亿美元美元
10、;用于原料和劳动力投资用于原料和劳动力投资700700亿美元亿美元,其中其中430430亿美元用于购买玉米。另外亿美元用于购买玉米。另外,再生能源标准对美国再生能源标准对美国能源平衡也会产生积极影响。能源平衡也会产生积极影响。2021/9/212021/9/216 6l l欧盟每年约生产欧盟每年约生产176176万万t t酒精酒精,1997,1997年只有年只有56%56%用用于燃料。于燃料。19941994年欧盟通过决议年欧盟通过决议,给予生物燃料酒给予生物燃料酒精的中试工厂以免税。并在精的中试工厂以免税。并在20102010年使燃料酒精的年使燃料酒精的比例达到比例达到12%12%。因此一些
11、后续的国家如荷兰、瑞。因此一些后续的国家如荷兰、瑞典和西班牙也出台了生物能源计划。典和西班牙也出台了生物能源计划。l l法国法国:年产酒精年产酒精6060万万t,t,在欧盟国家内名列第一。在欧盟国家内名列第一。l l德国德国:欧盟第二大酒精生产国欧盟第二大酒精生产国,年产酒精年产酒精312312万万t t。主要为合成酒精主要为合成酒精,约占总产量的约占总产量的2/32/3。发酵法生产。发酵法生产1010万万t14t14万万t,t,其中谷物其中谷物40%,40%,马铃薯占马铃薯占35%35%。l l英国英国:在欧盟中名列第三。年产达在欧盟中名列第三。年产达4343亿亿L L。其中。其中97%97
12、%是由是由BritishPetmlemnBritishPetmlemn一家公司生产的合成酒一家公司生产的合成酒精。精。l l意大利、西班牙意大利、西班牙:这这2 2个国家的酒精年产量为个国家的酒精年产量为144144万万t28t28万万t t。产量波动的原因是根据欧盟葡萄酒发。产量波动的原因是根据欧盟葡萄酒发展战略的要求。每年多余的葡萄酒要蒸馏成酒精展战略的要求。每年多余的葡萄酒要蒸馏成酒精,作为食用酒精向第三国出口作为食用酒精向第三国出口,以保证葡萄酒工业的以保证葡萄酒工业的发展。现在欧盟正在试图减少葡萄酒的生产发展。现在欧盟正在试图减少葡萄酒的生产,来降来降低这种高成本的酒精产量。低这种高
13、成本的酒精产量。2021/9/212021/9/217 7l l独联体:年产酒精25亿L(约200万t),以谷物、水果、乳清、葡萄酒和糖蜜为原料,其中60%供饮用。l l加拿大:每年产酒精45万t,其中30%用于燃料。其他主要用于香水、化妆品和外用药等。l l印度:仅次于中国的亚洲第二大酒精生产国。l l日本:是亚洲最大的酒精进口国。日本每年从美国、巴西、泰国和中国进口14万t17万t的酒精。2021/9/212021/9/218 8国内生物燃料酒精发展慨况l l中国是亚洲第一大酒精生产国中国是亚洲第一大酒精生产国,使用酒精替代汽油使用酒精替代汽油始于始于2020世纪三四十年代世纪三四十年代,
14、抗战期间因日军封锁抗战期间因日军封锁,汽汽油奇缺油奇缺,军用、民用燃料多求助于酒精军用、民用燃料多求助于酒精,建国初期建国初期至至5050年代末曾有所发展年代末曾有所发展,后因大庆油田开发成功后因大庆油田开发成功,缓解了汽油的供应危机缓解了汽油的供应危机,燃料酒精的应用终止。直燃料酒精的应用终止。直到到19931993年中国成为石油净进口国年中国成为石油净进口国,且随着中国加且随着中国加入入WTO,WTO,油价与国际市场接轨油价与国际市场接轨,从从19941994年年4 4月至今月至今,国际市场原油价格平均上涨幅度达国际市场原油价格平均上涨幅度达180%,180%,随着中随着中国能源消费量的不
15、断增长国能源消费量的不断增长,不得不重新考虑利用可不得不重新考虑利用可再生的生物燃料。中国科学院、清华大学等对加再生的生物燃料。中国科学院、清华大学等对加醇汽油的使用及其对环境的影响醇汽油的使用及其对环境的影响,做过大量的试验做过大量的试验研究研究,2001,2001年年9 9月国务院正式批准了在国内发展燃月国务院正式批准了在国内发展燃料酒精试点料酒精试点,并于并于20012001年在长春、洛阳、郑州等年在长春、洛阳、郑州等地启动燃料酒精试点工作。地启动燃料酒精试点工作。2021/9/212021/9/219 9l l“十五十五”期间国家改造和新建一些规模大期间国家改造和新建一些规模大,设备先
16、进燃料设备先进燃料酒精生产项目酒精生产项目,包括包括:吉林燃料酒精有限责任公司吉林燃料酒精有限责任公司(30(30万万t/t/年年)()(一期一期)、河南天冠集团、河南天冠集团(30(30万万t/t/年年)、安徽丰原生物化学股、安徽丰原生物化学股份有限公司份有限公司(32(32万万t/t/年年)和黑龙江华润酒精有限公司和黑龙江华润酒精有限公司(10(10万万t/t/年年)。20032003年年1111月月1818日零点日零点,吉林省全境吉林省全境200200多座加油站多座加油站,停止销售普通汽油停止销售普通汽油,取而代之的是清洁环保车用酒精汽油。取而代之的是清洁环保车用酒精汽油。2005200
17、5年年底吉林燃料酒精有限责任公司年年底吉林燃料酒精有限责任公司6060万万t/t/年工程建设年工程建设全部完工全部完工,当年我国燃料酒精生产量达到当年我国燃料酒精生产量达到132132万万t/t/年。近几年。近几年年,天冠集团先后与山东大学、清华大学、华中科技大学、天冠集团先后与山东大学、清华大学、华中科技大学、浙江大学、河南农业大学等院校进行交流合作浙江大学、河南农业大学等院校进行交流合作,拥有了多拥有了多项利用秸秆生产乙醇的关键技术。项利用秸秆生产乙醇的关键技术。20062006年年8 8月中国中央电月中国中央电视台报道视台报道,河南天冠集团利用玉米和小麦秸秆生产燃料酒河南天冠集团利用玉米
18、和小麦秸秆生产燃料酒精达到了每精达到了每6t6t秸秆生产秸秆生产1t1t燃料酒精的目前全球最高记录燃料酒精的目前全球最高记录,其其年产年产3000t3000t的纤维乙醇项目已于的纤维乙醇项目已于8 8月底在镇平县奠基月底在镇平县奠基,这是这是国内首条千吨级纤维乙醇产业化试验生产线。国内首条千吨级纤维乙醇产业化试验生产线。20062006年年1010月中国政府决定在安徽丰原建立研发秸秆燃料酒精国家级月中国政府决定在安徽丰原建立研发秸秆燃料酒精国家级实验室。同时实验室。同时,秸秆燃料酒精的研发已列为了国家重大科秸秆燃料酒精的研发已列为了国家重大科技专项技专项,许多科研院所已投入到秸秆燃料酒精的研发
19、工作许多科研院所已投入到秸秆燃料酒精的研发工作中。中。2021/9/212021/9/211010燃料酒精研究方向l l燃料酒精的价格比汽油贵约燃料酒精的价格比汽油贵约10001000元元/t,/t,且传统的且传统的酒精生产方法对环境的污染都较大。因此如何采酒精生产方法对环境的污染都较大。因此如何采用高科技技术以降低生产成本、减少生产过程中用高科技技术以降低生产成本、减少生产过程中对环境的污染是今后燃料酒精的研究方向。（对环境的污染是今后燃料酒精的研究方向。（1 1）改进原有技术改进原有技术,降低成本降低成本,减少污染；（减少污染；（2 2）寻找廉）寻找廉价原料研究新生产工艺价原料研究新生产工
20、艺l l燃料酒精的应用可以带来巨大的经济、社会和环燃料酒精的应用可以带来巨大的经济、社会和环境效应境效应,世界各国已有了不同程度地研究和应用。世界各国已有了不同程度地研究和应用。随着现代生物技术与工程技术的不断发展随着现代生物技术与工程技术的不断发展,高产菌高产菌株的获取越来越简单株的获取越来越简单,发酵工艺也得到不断改进发酵工艺也得到不断改进,这些都为燃料酒精的大规模生产提供了技术保证。这些都为燃料酒精的大规模生产提供了技术保证。随着燃料酒精的研究领域和应用范围不断扩展随着燃料酒精的研究领域和应用范围不断扩展,燃燃料酒精在可再生燃料市场中将占主要地位。料酒精在可再生燃料市场中将占主要地位。2
21、021/9/212021/9/211111（2）调制酒精饮料及蒸馏酒l l以优质酒精为基础，以固态发酵白酒及其调香酒进行调配；或以酒精串香，使固态酒赔中香味成分在加热蒸馏过程中充分混合溶解。如果酒精质量差，含杂醇油及其他杂质多，勾兑时会影响白酒质量，甚至饮后上头。2021/9/212021/9/211212l l大多数饮料不会包含纯酒精大多数饮料不会包含纯酒精饮用纯酒精可能饮用纯酒精可能致命，因为只饮用几盎司的纯酒精（致命，因为只饮用几盎司的纯酒精（1 1美制液体盎美制液体盎司司=29.57=29.57毫升毫升），血液中的酒精含量就会迅速升），血液中的酒精含量就会迅速升到危险区。在各种酒精饮料
22、中，乙醇含量（按体到危险区。在各种酒精饮料中，乙醇含量（按体积）如下：啤酒积）如下：啤酒=4=4到到6 6（平均约（平均约4.5%4.5%）；）；葡葡萄酒萄酒=7%=7%到到15%15%（平均约（平均约11%11%）；）；香槟香槟=8%=8%到到14%14%（平均约（平均约12%12%）；）；蒸馏所得的烈性酒（例如蒸馏所得的烈性酒（例如朗姆、杜松子、伏特加和威士忌等酒）朗姆、杜松子、伏特加和威士忌等酒）=40%=40%到到95%95%。在酒店购买的烈性酒中，大多数都含有在酒店购买的烈性酒中，大多数都含有40%40%的酒精。的酒精。像朗姆酒和威士忌酒这样的一些高像朗姆酒和威士忌酒这样的一些高浓度
23、酒（浓度酒（75%75%到到90%90%）在酒店中可以买到。）在酒店中可以买到。也有也有人非法酿造和（人非法酿造和（/或）购买一些高浓度的威士忌酒或）购买一些高浓度的威士忌酒（例如：私酿威士忌）。（例如：私酿威士忌）。在美国的大多数州，只在美国的大多数州，只有年满有年满2121周岁或更长者才允许购买酒精饮料，向周岁或更长者才允许购买酒精饮料，向未成年人提供或出售酒精饮料者会受到处罚。未成年人提供或出售酒精饮料者会受到处罚。2021/9/212021/9/211313（3）医用、化工领域l l灭菌消毒灭菌消毒70%-75%70%-75%的酒精用于灭菌消毒：用于包括的酒精用于灭菌消毒：用于包括皮肤
24、消毒、医疗器械消毒、碘酒的脱碘等。有人以为，酒皮肤消毒、医疗器械消毒、碘酒的脱碘等。有人以为，酒精浓度越高，消毒效果越好，这是错误的。酒精消毒的作精浓度越高，消毒效果越好，这是错误的。酒精消毒的作用是凝固细菌体内的蛋白质，从而杀死细菌。但用是凝固细菌体内的蛋白质，从而杀死细菌。但95%95%的酒的酒精能将细菌表面包膜的蛋白质迅速凝固，并形成一层保护精能将细菌表面包膜的蛋白质迅速凝固，并形成一层保护膜，阻止酒精进入细菌体内，因而不能将细菌彻底杀死。膜，阻止酒精进入细菌体内，因而不能将细菌彻底杀死。如果酒精浓度低于如果酒精浓度低于70%70%，虽可进入细菌体内，但不能将其，虽可进入细菌体内，但不能
25、将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死。只有体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死。只有70%-75%70%-75%的酒精即能顺利地进入到细菌体内，又能有效的酒精即能顺利地进入到细菌体内，又能有效地将细菌体内的蛋白质凝固，因而可彻底杀死细菌。地将细菌体内的蛋白质凝固，因而可彻底杀死细菌。用用70%-75%70%-75%的酒精消毒医疗器械应当用浸泡的方法，时间的酒精消毒医疗器械应当用浸泡的方法，时间不得少于不得少于3030分钟；浸泡消毒后应用无菌生理盐水冲洗，免分钟；浸泡消毒后应用无菌生理盐水冲洗，免器械上的残余酒精刺激机体组织。因为酒精只能杀死细菌，器械上的残余酒精刺激机体组织。因
26、为酒精只能杀死细菌，不能杀死芽孢和病毒，所以，医疗注射或手术前的皮肤消不能杀死芽孢和病毒，所以，医疗注射或手术前的皮肤消毒常使用效果更好的碘酒。为了减少碘对皮肤的长期刺激，毒常使用效果更好的碘酒。为了减少碘对皮肤的长期刺激，一般在用碘酒消毒后，用一般在用碘酒消毒后，用75%75%的酒精脱去碘。由于酒精具的酒精脱去碘。由于酒精具有一定的刺激性，有一定的刺激性，75%75%的酒精可用于皮肤消毒，但不可用的酒精可用于皮肤消毒，但不可用于黏膜和大创面的消毒。于黏膜和大创面的消毒。2021/9/212021/9/211414l l预防40%-50%的酒精用于预防褥疮：长期卧床患者的背、腰、臀部因长期受压
27、可引发褥疮，而且褥疮一旦形成很难愈合；其预防的方法就是要勤翻身、勤擦洗、勤按摩。按摩时，护理人员会将少40%-50%的酒精倒入手中，均匀地按摩患者受压部位，以达到促进局部血液循环，防止褥疮形成的目的。2021/9/212021/9/211515l l物理退热25%-50%的酒精用于物理退热：高烧患者除药物治疗外，最简易、有效、安全的降温方法就是用25%-50%酒精擦浴的物理降温方法。用酒精擦洗患者皮肤时，不仅可刺激高烧患者的皮肤血管扩张，增加皮肤的散热能力；还由于其具有挥发性，可吸收并带走大量的热量，使体温下降、症状缓解。具体方法是：将纱布或柔软的小毛巾用酒精蘸湿，拧至半干轻轻擦拭患者的颈部、
28、胸部、腋下、四肢和手脚心。擦浴用酒精浓度不可过高，否则大面积地使用高浓度的酒精可刺激皮肤，吸收表皮大量的水分。2021/9/212021/9/211616l l酒精是一种很好的有机溶剂，许多有机制剂的生产中都要使用，如利用酒精脱水成为乙烯，用以生产合成橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯等。还可用来制造农药。l l总之，酒精在国防工业、医疗卫生、有机总之，酒精在国防工业、医疗卫生、有机合成、食品工业、工农业生产中都有广泛合成、食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。的用途。2021/9/212021/9/2117172000年年2006年全国酒精产量统计年全国酒精产量统计2021/9/212021/9/211
29、8182006年酒精产品结构年酒精产品结构2021/9/212021/9/211919l l据统计我国每年大约需要燃料酒精据统计我国每年大约需要燃料酒精400400万吨万吨万吨万吨（燃料（燃料乙醇试点初期），乙醇试点初期），20062006年国家定点生产燃料乙醇年国家定点生产燃料乙醇的企业产能已增加到的企业产能已增加到159159万吨万吨万吨万吨。其中吉林燃料酒精。其中吉林燃料酒精公司产能为公司产能为4040万吨，黑龙江省华润公司产能万吨，黑龙江省华润公司产能2525万万吨，河南天冠集团产能吨，河南天冠集团产能5050万吨，安徽丰原集团产万吨，安徽丰原集团产能能4444万吨。以现阶段的中国四家
30、燃料乙醇生产企万吨。以现阶段的中国四家燃料乙醇生产企业的产能来看，业的产能来看，远远不能满足远远不能满足远远不能满足远远不能满足未来国内对燃料乙未来国内对燃料乙醇的需求，燃料乙醇装置产能扩张不可避免。因醇的需求，燃料乙醇装置产能扩张不可避免。因此未来政府还将继续适度发展燃料乙醇行业。此未来政府还将继续适度发展燃料乙醇行业。国家发展改革委已经对中国生物燃料产业发展，国家发展改革委已经对中国生物燃料产业发展，做出三个阶段的统筹安排：做出三个阶段的统筹安排：“十一五十一五”实现技术实现技术产业化，产业化，“十二五十二五”实现产业规模化，实现产业规模化，20152015年以年以后大发展。后大发展。预计
31、到预计到预计到预计到20202020年年年年，中国生物燃料消费量，中国生物燃料消费量将占到全部交通燃料的将占到全部交通燃料的15%15%左右，建立起具有国左右，建立起具有国际竞争力的生物燃料产业。在未来几年内，燃料际竞争力的生物燃料产业。在未来几年内，燃料乙醇必将成为行业的领先者，成为酒精产业的主乙醇必将成为行业的领先者，成为酒精产业的主力军，国内将以燃料乙醇一统天下力军，国内将以燃料乙醇一统天下 2021/9/212021/9/212020酒精发酵原料、水和辅助原料酒精发酵原料、水和辅助原料l l从生产工艺的角度来看，凡是含有可发酵性糖或从生产工艺的角度来看，凡是含有可发酵性糖或可变为发酵性
32、糖的物料，都可以作为酒精生产的可变为发酵性糖的物料，都可以作为酒精生产的原料原料，但还要考虑以下条件，但还要考虑以下条件l l(1)(1)原料资源要丰富，能保证酒精生产所需的大原料资源要丰富，能保证酒精生产所需的大量原料，并有一定的库存。量原料，并有一定的库存。l l(2)(2)原料产地离工厂或水陆运输线要近，便于收原料产地离工厂或水陆运输线要近，便于收集和运输。集和运输。l l(3)(3)原料含可发酵性物质多，蛋白质适中，有害原料含可发酵性物质多，蛋白质适中，有害人民身体健康或影响发酵过程的杂质应不含或少人民身体健康或影响发酵过程的杂质应不含或少含。最好是干燥原料，便于贮藏。含。最好是干燥原
33、料，便于贮藏。l l(4)(4)从产品的成本角度出发，综合考虑原料价格，从产品的成本角度出发，综合考虑原料价格，加工过程的经常性消耗等因素，并尽可能采用非加工过程的经常性消耗等因素，并尽可能采用非粮食原料。粮食原料。2021/9/212021/9/212121常用原料中主要的化学成分分析l l1.1.碳水化合物碳水化合物 原料中所含的淀粉，或与淀粉类似的菊糖、蔗糖、麦芽糖、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，这些物质都可以果糖及葡萄糖等，这些物质都可以发酵生成酒精，同时也发酵生成酒精，同时也是霉菌和酵母的营养及能源是霉菌和酵母的营养及能源，原料中含这些物质越多，
34、生，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。碳水化合物中的合物中的五碳糖五碳糖五碳糖五碳糖多存在于原料的皮层，如麸皮、高粱糠，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，它不但影响淀粉含量，发酵谷糠、花生壳等都含有很多，它不但影响淀粉含量，发酵中也易生成有害的糠醛。纤维素虽属于碳水化合物，但一中也易生成有害的糠醛。纤维素虽属于碳水化合物，但一般不能像淀粉一样水解，只起填充作用，对于发酵没有什般不能像淀粉一样水解，只起填充作用，对于发酵没有什么直接影响。么直接影响。l l2.2.蛋白质蛋白质 原料含有
35、的蛋白质，在酒精生产过成中，经曲霉菌的蛋白原料含有的蛋白质，在酒精生产过成中，经曲霉菌的蛋白酶水解后，可为酶水解后，可为霉菌和酵母菌生长繁殖霉菌和酵母菌生长繁殖的重要营养成分，的重要营养成分，而微生物细胞中，而微生物细胞中，3050%3050%（干重）是蛋白质。一般的说，（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。氮源一般包括有机和繁殖的要求，则应从外界加入氮源。氮源一般包括有机
36、蛋源和无机氮源两种，根据不同情况，添加不同种类的氮蛋源和无机氮源两种，根据不同情况，添加不同种类的氮源。源。2021/9/212021/9/212222常用原料中主要的化学成分分析l l3.3.脂肪脂肪 脂肪对发酵有影响，如高粱糠、米糠等含油脂多，脂肪对发酵有影响，如高粱糠、米糠等含油脂多，则则生酸生酸较快，生酸幅度也较大，影响酒精质量。较快，生酸幅度也较大，影响酒精质量。一些酒精厂如采用玉米作为原料，总是把含油脂一些酒精厂如采用玉米作为原料，总是把含油脂较高的玉米胚芽除去。较高的玉米胚芽除去。l l4.4.灰分灰分 灰分中的磷、硫、镁、钾、钙等是构成灰分中的磷、硫、镁、钾、钙等是构成菌体细胞
37、菌体细胞的重要成分，还有调节渗透压的作用，是微生物的重要成分，还有调节渗透压的作用，是微生物生长不可缺少的。不过，在一般原料中，灰分的生长不可缺少的。不过，在一般原料中，灰分的含量已能满足需要。含量已能满足需要。2021/9/212021/9/212323常用原料中主要的化学成分分析l l5.5.果胶果胶 块根或块茎作物的原料（如甘薯、马铃薯、木薯等），果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胶质的含量比粮谷类多好几倍，它是生成对人体有害的甲甲醇醇的主要来源，并对醪液的粘度也有影响。的主要来源，并对醪液的粘度也有影响。l l6.6.单
38、宁单宁 橡子、高粱等原料中，都含有大量的单宁。单宁带有涩味，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，能把遇铁就成蓝黑色，能把蛋白质凝固蛋白质凝固。而糖化酶和酵母细胞。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，在对酒精的生成是有害的。在用含单宁的原料生产酒精时，一定有考虑采用含降解单宁的霉菌做糖化剂，以分解单宁。一定有考虑采用含降解单宁的霉菌做
39、糖化剂，以分解单宁。2021/9/212021/9/2124241.1.1.1.原料原料原料原料 发酵原料主要采用发酵原料主要采用发酵原料主要采用发酵原料主要采用淀粉质原料、糖质原料和纤维素淀粉质原料、糖质原料和纤维素淀粉质原料、糖质原料和纤维素淀粉质原料、糖质原料和纤维素原料。原料。原料。原料。uu淀粉质原料：淀粉质原料：淀粉质原料：淀粉质原料：80%80%80%80%发酵酒精由此生产，其中甘薯干发酵酒精由此生产，其中甘薯干发酵酒精由此生产，其中甘薯干发酵酒精由此生产，其中甘薯干占占占占45%45%45%45%，玉米等谷物占，玉米等谷物占，玉米等谷物占，玉米等谷物占35%35%35%35%。
40、薯类原料：包括薯类原料：包括薯类原料：包括薯类原料：包括甘薯甘薯甘薯甘薯（北称红薯、地瓜，南称山芋、（北称红薯、地瓜，南称山芋、（北称红薯、地瓜，南称山芋、（北称红薯、地瓜，南称山芋、番薯，主要薯类原料）、番薯，主要薯类原料）、番薯，主要薯类原料）、番薯，主要薯类原料）、木薯木薯木薯木薯（南方热带、亚热带）（南方热带、亚热带）（南方热带、亚热带）（南方热带、亚热带）、马铃薯马铃薯马铃薯马铃薯（西北少数地区，苏联，东欧各国）（西北少数地区，苏联，东欧各国）（西北少数地区，苏联，东欧各国）（西北少数地区，苏联，东欧各国）谷物原料：玉米、小麦、高粱、大米等，也称粮食谷物原料：玉米、小麦、高粱、大米等
41、，也称粮食谷物原料：玉米、小麦、高粱、大米等，也称粮食谷物原料：玉米、小麦、高粱、大米等，也称粮食原料，其中玉米小麦常用原料，其中玉米小麦常用原料，其中玉米小麦常用原料，其中玉米小麦常用 酒精发酵原料、水和辅助原料酒精发酵原料、水和辅助原料2021/9/212021/9/2125252021/9/212021/9/212626糖类原料：糖类原料：糖蜜，甘蔗、甜菜、甜高粱等糖蜜，甘蔗、甜菜、甜高粱等 很少用，多用来制糖。生产酒精工序简单，很少用，多用来制糖。生产酒精工序简单，成本较低。成本较低。2021/9/212021/9/212727纤维质原料：纤维质原料：含量非常丰富，由纤维素、含量非常丰
42、富，由纤维素、半纤维素和木质素组成，较难降解。农作半纤维素和木质素组成，较难降解。农作物纤维质下脚料，森林和木材加工工业下物纤维质下脚料，森林和木材加工工业下脚料，工厂纤维素和半纤维素下脚料及城脚料，工厂纤维素和半纤维素下脚料及城市废纤维垃圾。市废纤维垃圾。其他原料其他原料 ：薯渣、野生植物、乳清等：薯渣、野生植物、乳清等2021/9/212021/9/212828l l城市生活垃圾中的纤维垃圾也是纤维质原料的一城市生活垃圾中的纤维垃圾也是纤维质原料的一个重要来源。发达国家里的城市个重要来源。发达国家里的城市废纤维垃圾废纤维垃圾数量数量已经相当可观（美国全国每天的纤维质垃圾可达已经相当可观（美
43、国全国每天的纤维质垃圾可达281028106 6吨），利用它们生产酒精其优点是它们已吨），利用它们生产酒精其优点是它们已不是天然的纤维素，容易接受酶和酸的水解；其不是天然的纤维素，容易接受酶和酸的水解；其缺点是纤维垃圾要通过机械分离或其它手段才能缺点是纤维垃圾要通过机械分离或其它手段才能从生活垃圾中分离出来，而且容易被有害物质污从生活垃圾中分离出来，而且容易被有害物质污染。我国由于没有可与发达国家相比的城市垃圾染。我国由于没有可与发达国家相比的城市垃圾回收系统，目前城市纤维质垃圾的利用还很不充回收系统，目前城市纤维质垃圾的利用还很不充分，但这是相当有潜力的一个领域。分，但这是相当有潜力的一个领
44、域。2021/9/212021/9/212929木薯与玉米酒精成本、价格比较由此可见，20042005年数据表明，木薯酒精成本及价格均比玉米酒精略高2021/9/212021/9/213030木薯、玉米、糖蜜酒精市场份额比较数据显示，玉米酒精占据市场份额的半壁江山，高达数据显示，玉米酒精占据市场份额的半壁江山，高达58%58%，而木薯酒精份额却出现大幅萎缩。而木薯酒精份额却出现大幅萎缩。2021/9/212021/9/213131木薯、玉米、糖蜜酒精成本比较2021/9/212021/9/213232l l但全面分析木薯木薯作为酒精原料的优缺点，其优点还是主要的，其缺点是可以克服的。由于木薯加
45、工性能良好，并且不与粮争地，已被世界公认为是一种有很大发展潜力的酒精生产再生资源，应该重点开发。与其它原料比较，木薯生产的酒精具有较大的成本优势，还可充分利用木薯生产淀粉后剩余的废料木薯渣、黄浆等生产酒精，进一步降低成本，提高效益。l l木薯作为原料的主要缺点是含有氢氰酸，有一定毒性；种植较分散，收集运输有一定困难；目前的总产量尚小，不能全面供应酒精生产的需要。2021/9/212021/9/213333 木薯生态产业示意图木薯生态产业示意图陈立胜，潘瑞坚，木薯酒精产业的社会效益与经济效益分析，广西轻工业，2007（1）2021/9/212021/9/2134342.酒精生产用水酒精生产用水l
46、 l酒精工厂是用水大户，一般生产1吨酒精平均要消耗120吨左右的水。酒精企业用水可分为锅炉用水（发电、供热）、酿造用水（包括原料处理用水）、换热器用水、洗罐用水等4类。大型酒精企业由于用水量大，一般都有自己的独立水源（地下水或江河水），这些水均需经过处理才能达到用水标准。2021/9/212021/9/213535酒精生产用水酒精生产用水l l硬度过高的水不能用于酒精生产，这是因为所有的酒精生产工艺过程都是在弱酸性的条件下进行的(pH4555)。例如，淀粉质原料在低的pH条件下蒸煮比较完全，时间也短；在pH45左右时，淀粉糖化酶作用最活跃；酒精发酵的最佳pH为555，中性或酸性介质容易长产酸菌
47、；2021/9/212021/9/2136363.酒精生产用辅助材料酒精生产用辅助材料l l酶制剂（酶制剂（酶制剂（酶制剂（EnzymeEnzyme）酒精生产中常用酶制剂大多为酒精生产中常用酶制剂大多为-耐高温淀粉酶、高活性糖耐高温淀粉酶、高活性糖化酶和酸性蛋白酶。化酶和酸性蛋白酶。(1)-(1)-耐高温淀粉酶耐高温淀粉酶-耐高温淀粉酶是酒精生产液化工序重要的酶制剂，其耐高温淀粉酶是酒精生产液化工序重要的酶制剂，其作用是辅助完成淀粉液化过程。作用是辅助完成淀粉液化过程。-耐高温淀粉酶分液体剂型和固体剂型两类。大型酒精耐高温淀粉酶分液体剂型和固体剂型两类。大型酒精企业需选用大包装液体剂型，优点是
48、酶活力高、价格低。企业需选用大包装液体剂型，优点是酶活力高、价格低。(2)(2)高活性糖化酶高活性糖化酶高活性糖化酶功能在于将液化后的短链淀粉和糊精彻高活性糖化酶功能在于将液化后的短链淀粉和糊精彻底水解为葡萄糖。底水解为葡萄糖。(3)(3)酸性蛋白酶酸性蛋白酶 酸性蛋白酶对淀粉质的原料颗粒有溶解作用。酒精发酸性蛋白酶对淀粉质的原料颗粒有溶解作用。酒精发酵生产中添加适量的酸性蛋白酶，可降低醪液黏度，提高酵生产中添加适量的酸性蛋白酶，可降低醪液黏度，提高酒精产率。酸性蛋白酶在目前的国内外酒精生产企业应用酒精产率。酸性蛋白酶在目前的国内外酒精生产企业应用广泛。广泛。2021/9/212021/9/2
49、13737酒精生产用辅助材料酒精生产用辅助材料尿素（尿素（尿素（尿素（H H2 2NCONHNCONH2 2）尿素是大型酒精生产中常用的一种酵母菌氮源，尿素是大型酒精生产中常用的一种酵母菌氮源，白色无臭结晶，含氮量为白色无臭结晶，含氮量为46.3%46.3%，3030时溶解度为时溶解度为57.2%57.2%。尿素本是一种。尿素本是一种高效农用氮源高效农用氮源，因其纯度高、，因其纯度高、质量稳定而成为酒精发酵生产上首选的氮源。质量稳定而成为酒精发酵生产上首选的氮源。纯碱（纯碱（纯碱（纯碱（NaNa2 2COCO3 3）、）、）、）、NaOHNaOH和漂白粉和漂白粉和漂白粉和漂白粉纯碱（纯碱（Na
50、Na2 2COCO3 3）、）、NaOHNaOH和漂白粉是发酵罐、和漂白粉是发酵罐、粉浆罐、液化罐、糖化罐、换热器、连通管线等清粉浆罐、液化罐、糖化罐、换热器、连通管线等清洗除菌必不可少的洗除菌必不可少的化学清洗剂和消毒剂化学清洗剂和消毒剂。对清洗剂。对清洗剂和消毒剂的要求是：有和消毒剂的要求是：有清洗和杀灭微生物清洗和杀灭微生物的效果，的效果，对人体无害、无危险，易溶于水，无腐蚀，贮存稳对人体无害、无危险，易溶于水，无腐蚀，贮存稳定。定。2021/9/212021/9/213838酒精生产用辅助材料酒精生产用辅助材料 活性干酵母（活性干酵母（Active Dry Yeast ADY）高质量活