2、薯类原料:
薯类原料主要是干薯、马铃薯和木薯。
干薯淀粉含量大,纯度高,纤维和脂肪的含量较低,蛋白质适量;
发酵过程中生酸较缓慢且幅度小,糖化酶受损害较小,淀粉糖化率高;
结构疏松,易蒸煮糊化,完全糖化,淀粉利用率高,出酒率比其他原料高。
但干薯块根含有较多的果胶,蒸煮糊化时产生较多的甲醇,所含的干薯树脂对发酵有一定一直抑制作用。
马铃薯块茎干物质中主要是含量约为20%的淀粉和少量的糖分等碳水化合物,其次是蛋白质、脂肪、纤维和灰分等;
皮层和淀粉层中的含氮物质分别为14.5%和9.6%左右,可供给酵母菌养料以制备发酵醪。
木薯块根的主要化学成分是淀粉,颗粒大,纯度高,还有少量蔗糖,其他成分如蛋白质、脂肪等含量都较少,是酒精工艺的好原料,块根结构疏松,容易蒸煮糊化,出酒率高。
但是木薯的果胶含量甚至超过干薯,而且还含有少量的极毒物质氰基苷。
3、糖质原料:
用糖质原料发酵酒精,最常见的是将制糖工业的副产物废糖蜜作为原料,所含的糖类大多数为可发酵性糖,经稀释、酸化、灭菌、澄清同时添加部分营养盐,可以省去蒸煮、制曲、糖化等工序。
根据制糖原料不同分为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。
前者是以甘蔗为制糖原料的副产物,含有大量的蔗糖和转化糖,两者接近,呈微酸性(pH6.2)。
后者是以甜菜为制糖原料的废糖蜜,蔗糖占绝大部分,转化糖含量极少,呈微碱性(pH7.4)。
淀粉质原料的蒸煮:
淀粉质原料粉碎后,进行蒸煮,淀粉颗粒吸收膨化而分解为溶解状态的糊液,易与淀粉酶起作用,水解成可发酵性的糖,有利于酵母菌种进行酒精发酵。
1、蒸煮过程:
淀粉颗粒吸收膨胀(成为膨化作用),重量增加,分为两个阶段,淀粉分子先水化吸收20~25%,40℃开始膨化,60~80℃时膨胀达50~100倍(成为糊化温度),淀粉颗粒解体成为溶解状态。
因此料浆的预煮温度(拌料温度)不可超过75℃,以免过分喷画影响正常生产。
原料受淀粉酶的作用个形成一部分糖,蒸煮过程中的这些糖易发生变化形成焦糖和羟基甲基糠醛,伴随着形成黑色素和腐殖质等副反应,还易与氨基酸分子作用形成对酵母生生长和发酵影响不大的黑色素,适当增加料水比1:(3.5~3.7)可减少这些物质的形成。
蛋白质分子不能水解氨基态氮仍残留与溶液中不不变化,谷物中的含氮量约20~25%转入蒸煮醪液,脂肪变化较小。
纤维素蒸煮过程中只产生吸收膨胀,半纤维素在130℃,pH5.8~6.3时只有部分水解,而且很难被酵母作用。
果胶质蒸煮时,生成蒸气状态的甲醇,聚集于锅内上方空间,所以间歇蒸煮放乏汽可减少甲醇,突然减压还可搅动醪液,还续蒸可将气液分离器排出的二次蒸气通过列管式加热器用冷水进行间接热交换。
2、蒸煮方法:
目前多数厂家采用高温高压蒸煮,蒸煮时间较短,效率高,还可对原料灭菌。高温高压蒸煮又可分为间隙蒸煮和连续蒸煮。
预煮的淀粉料浆进入蒸煮锅,高温高压下醪液出吹出后熟器时由于压差和蒸汽的绝热彭脏,淀粉完全溶解出来(称为淀粉糊化),成为均匀的醪液(成为糊化醪,俗称蒸煮醪)。
采取真空冷却方法,尽快冷却至60℃,进行糖化,确保糖化醪质量。
高温高压间歇蒸煮:
每锅蒸煮原料必须经过选料、升压、排乏汽、保压蒸煮、排醪等操作,生产效率不高,不适合大规模的工业生产,但仍有应用。
高温高压间歇蒸煮工艺流程图:
①、加水投料:
一般使用约50℃(粉状原料)或80℃以上(块状或粒装原料)的回收热水。
一般加水比为薯干原料1:(3.2~3.4),谷类原料1:(2.8~3.0),粉状原料1:4.0.
颗粒状原料投料时先通入少量蒸汽或废弃上下翻动搅拌,防止结块生团;
粉状原料先在拌料罐内混匀后,再送入蒸煮锅,最大装料量不超过75%,锅内液面距离顶部不少于700mm。
投料时间控制在15~20分钟。
还可浸泡30分钟再升温,吸水均匀,便于淀粉溶出。
②、升温:
投料完毕关闭加料盖,打开排气阀,通入蒸汽排除锅内冷空气,然后关闭排气阀,使锅内压力缓慢升到工艺规定的压力和温度,控制升温升压时间30~45分钟。
③、蒸煮:
当料温达到要求时,保温保压维持一段时间,糊化原料。
为使物料受热均匀和彻底糊化,利用放乏汽来加强锅内料液的循环翻动,混合均匀。
接近规定最高压力时,第一次放乏汽2~3分钟,以后每隔15~20分钟放气一次,每次时间为1~2分钟,至蒸煮结束为止。
④、排醪:
达到规定的时间,立即排出蒸煮醪。
排醪时压力突然降低和绝热膨胀,原料的淀粉颗粒和植物细胞彻底破坏。
排醪时间不宜过快,防止醪液从糖化罐内喷出,一般控制在10~15分钟内。
也可预先在糖化罐中加入适量冷水,保证糖化醪浓度,然后再排醪,完毕后将锅中余压放完再进入下一锅料。
高温高压连续蒸煮:
目前大多数工厂采用高温高压连续蒸煮,其特点是糊化充分、杀菌彻底、速度快、效率高。
根据设备类型又分为锅式、管式和柱式三种。
锅式连续蒸煮是将原有的3~4个间歇时蒸煮锅改装后串连起来,并增加一个预煮锅和一个气液分离器来进行连续蒸煮原料。
锅式高温高压连续蒸煮工艺流程:
原料粉碎后按料水比1:(3.5~4.0)加入40℃温水,混匀预热至70~80℃,然后泵入1号蒸煮锅,通蒸汽升压至2.45x104Pa,维持10分钟顺次流入2号、3号蒸煮锅,压力依次逐渐降低。
待3号锅顶部出来的醪液从切线方向进入后熟器分离气液,后熟器腰部连接醪管(插入底部),排醪进入真空冷却器(真空度保持400mmHg),瞬间降温至糖化所需温度,送入糖化锅。
从预热至排醪时间约为90~120分钟。
管式连续蒸煮是物料先经过加热器在较高温度和压力下,通过管道与蒸汽在短时间内充分混合,完成热交换,通过管道转弯处产生压力间歇升降,使醪液发生收缩彭脏、减压汽化、冲击等变化,从而使淀粉软化和破碎,进行快速蒸煮。
原料粉碎加水混合流入粉浆罐,搅匀送至预热锅,利用二次蒸气加热预煮至约75℃,过滤除杂后用泥浆泵送至管式加热器,快速蒸煮3~4分钟,压力为3.92x104Pa。
排醪后经压力控制阀由底部进入后熟器(顶部蒸气压力约为1.6x104Pa),停留50~60分钟完全煮熟,醪液温度126~130℃。
再沿切线方向进入气液分离器,降至常压,回收二次蒸汽,停留约6~8分钟,温度约90~100℃。
底部醅醪流入真空冷却器,迅速冷至60~65℃。
柱式连续蒸煮介于锅式和管式之间,压力较低。
原料粉碎与60~65℃热水配成粉浆,可添加0.07~0.1%的液化酶,用离心泵送至柱式连续蒸煮加热器,同时通入(2.45~2.65)x104Pa的蒸汽,直接瞬间加热到约130℃,经缓冲器进入蒸煮柱,1号蒸煮柱和3号蒸煮柱内设有6个收缩口,粉浆经收缩时,蒸汽绝热彭脏而快速蒸煮,停留约15分钟。
由底进入后熟器停留约60分钟,压力为0.88x104Pa,醪液温度118℃。
排醪进入气液分离器和真空冷却器。
3、特殊蒸煮:
①、低温低压蒸煮:
采用低温低压蒸煮生产一般添加α-淀粉酶,加速淀粉的液化。
低温低压蒸煮工艺流程:
木薯干片粉碎后,粒度达到1.0~2.0mm,加入α-淀粉酶和料水比1:4的55℃热水混匀,保温55℃左右,一般控制zpH5.0~7.0.
加入液化酶,用往复泵送入液化喷射加热器,加热至88℃,在3个低温蒸煮罐中维持液化100分钟。
蒸煮醪冷却至60℃后,加入糖化酶糖化30分钟,再将糖化醪冷却至30℃,利用耐高温酵母进行酒精发酵。
②、无蒸煮工艺:
为降低生产成本,减少蒸煮耗能,经年来酒精工业采用淀粉生原料的无蒸煮工艺。
目前研究比较多的是玉米粉和木薯粉的无蒸煮工艺。
生玉米粉无蒸煮工艺流程:
玉米粉碎粒度1.5~2.0mm,控制·:(2.0~22)料水比,加入用量为50U/g的糖化酶,酵母增殖细胞控制在个106 ~107 /ml。
在30℃条件下恒温发酵约100小时,发酵成熟醪酒精含量(体积分数)达13.5~14.5%。
发酵醪中添加蛋白磷脂类化合物(PL),可使酒精含量(体积分数)提高到约20%。
生木薯粉含有氢氰酸等有毒物质,经高温高压蒸煮时会部分分解和排除,采用无蒸煮工艺时排除较为困难。
可通过延长发酵时间和提高料水比,提高发酵效率。
料水比1:3.3时,24小时酒精含量(体积分数)可达6.5%,最高可达11.84%。
加水比为1:6.5和1:5.0时发酵效率均在90%以上。
酒母实验室阶段扩培均用15%玉米粉熟料糖化醪,以后各级全用15%的生木薯粉醪,培养时间12小时。
卡氏罐和酒母罐装入18%生木薯粉配制的酒母醪,发酵罐装入22.4%生木薯粉配制的发酵醪,保温30~32℃发酵。
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