吉林化工学院化工与生物技术学院文献综述食用酒精发酵液糖化工艺学生学号：学生姓名：专业班级：指导教师：起止日期：2014.4.14～2014.4.28吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology1 前言能源是当今世界最令人瞩目的问题之一，目前全世界石油消耗速度以及可开发的原油储量来计算，到21世纪中期石油资源的供应将会逐渐萎缩。
因此，许多国家对开发新能源的项目十分重视[1]。
此外，随着人民的环保意识不断加强，被誉为可再生绿色能源的燃料酒精，由于其燃烧污染小，容易运输和贮藏在价格上也可与汽油相竞争，因此酒精最有可能成为取代石油的新能源，具有巨大的开发前景[2]。
酒精是最具有发展潜力的替代品，目前世界上2/3的酒精被用作燃料[3]。
剩余1/3被用来作为医务用品及饮品。
高纯度食用酒精是我国配制各种白酒的主要原料。
在2011年12月份，我国生产白酒12亿升[4]。
2国内外酒精发酵工艺现状2.1我国发酵工业总体情况我国生物化工行业经过长期的发展，已有一定基础。
特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。
目前生物化工产品已涉及医药、保健、农药、食品等方面[5]。
“十一五”期间我国发酵工业产值比“十五”末增长58.5%，产品产量增长102%，出口创汇增长67.5%。
进入“十一五”以来，在国家产业政策的指导下，随着科技创新和科学进步的推进，科技推广应用和产业化步伐加快，发酵产业产品空间进一步拓展，产业链不断延长。
2.2酒精发酵行业发展情况酒精发酵产品应用领域广泛，在中国的酒精发酵行业始终服务于白酒行业，国内所有发酵酒精厂均执行食用酒精国家标准生产不同等级的食用酒精，供白酒厂勾兑白酒，因此生产名牌和品牌白酒的省区，如安徽、贵州等小型酒精装置众多。
酒精生产规模从改革开放以后不断扩大，2010年底全国共有注册大小酒精厂1650家，实际酒精厂的数量已经超过2100家，但是每个酒精厂的平均生产规模不到2050t。
我国发酵酒精生产的原料结构的现状，玉米原料占60%以上；薯干原料占30%；糖蜜原料占10%以下。
鉴于薯干和糖蜜原料酒精发酵过程中产生的废糟液难以治理，环境污染，特别是对水资源的污染十分严重，国家有关部门已经着手对发酵酒精生产的原料结构进行调整。
在技术经济指标提升、工艺技术改进、装备水平改善的同时，一些问题也随之而来[6]。
下面就以酒精发酵为例阐述现代发酵工业存在的问题及应对措施。
酒精发酵是酿酒工艺的核心工艺之一[7],酒精发酵工艺的好坏直接影响了酿酒工业的质量，而现今，我国的发酵工业仍存在一些亟待解决的问题。
2.3国外酒精发酵行业发展状况上个世纪九十年代以来，世界上酒精的年产量迅速增加，铁表示用发酵法生产的酒精。
1975年世界酒精长链超过8000kt，其中合成酒精产量为1600kt：1995年世界酒精产量为23500kt，其中合成酒精产量超过3000kt。
从1975年至1995年的20年间，世界酒精产量净增近2倍。
酒精产量的迅速增加主要原因是燃料酒精的大规模使用。
目前燃料酒精已经占世界酒精总产量的66%，并且还有进一步增加的趋势。
因此自从上个世纪70年代世界范围内发生的第二次石油危机以来，世界上很多国家都通过立法积极推广燃料酒精的应用，其中美国和巴西在发展燃料酒精工业方面走在了世界的前列。
巴西的“酒精汽油计划”和美国的“汽油醇计划”，对80年代中期持续到90年代末期世界酒精产量的迅速增长，起到了决定性的推动作用。
目前，全世界酒精年产量约3394万吨。
其中美国和巴西的酒精产量占全球总产量的66%。
美国，巴西，中国，俄罗斯是世界酒精生产大国。
2001年中国酒精总产量已跃居世界第三位。
2.4研究现状从80 年代初期至今已经引进了十几套DDGS生产设备,但引进设备投资大,运行费用高始终困扰着酒精发酵行业,目前许多引那里,给国家造成巨大的经济损失。
由此可见,中国现有的酒精发酵行业急需进行产业结构调整和技术的更新换代。
如果将酒精用于汽油燃料的添加剂,将推动发酵酒精进入新的发展阶段。
我国现有的原油加工能力约为2.57亿t,实际加工为1.7亿t,每年消耗汽油4000万t,2005年将达到4500～4800万t,如按照10%的酒精添加量计算,燃料酒精年需求量为400万t。
对于燃料酒精的应用,在目前的技术条件下,生产成本较高,大规模应用完全取决于政策和扶持或技术水平提高后生产成本的大幅降低[7]。
酒精生产中,各种副产品的提取是一个重要的技术工作,回收得好,污染减少、产值增加。
目前我国酒精发酵工业采用DDGS工艺技术治理废糟液,从80 年代初期至今已经引进了十几套DDGS生产设备,但引进设备投资大,运行费用高始终困扰着酒精发酵行业,目前许多引进的装置闲置在那里,给国家造成巨大的经济损失。
由此可见,中国现有的酒精发酵行业急需进行产业结构调整和技术的更新换代。
如果将酒精用于汽油燃料的添加剂,将推动发酵酒精进入新的发展阶段。
对于燃料酒精的应用,在目前的技术条件下,生产成本较高,大规模应用完全取决于政策和扶持或技术水平提高后生产成本的大幅降低。
3 酒精发酵液糖化方法本次设计选用原料为玉米，关于玉米淀粉的糖化方法有很多种，根据采用的水解催化剂的不同可以分为三种：酸水解法、酶水解法和酸酶结合水解法。
3.1酸水解法酸水解法又称酸糖化法，是一种传统的水解方法。
以酸(无机酸或有机酸)为催化剂，在高温高压下将淀粉水解为葡萄糖的方法。
该法具有生产工艺简单、设备简易、生产周期短、设备生产能力大等优点。
但是，由于水解反应是在高温、高压及较高酸浓度条件下进行的，因此，该法要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压的设备。
此外，淀粉在酸水解过程中所发生的副反应较多，造成葡萄糖量减少以及不可发酵性糖类、色素等物质增多。
这不仅降低淀粉转化率，而且由于生产的糖液质量差，对而后的发酵、提取都带来不利影响。
并且酸水解法对淀粉原料要求严格，必须是精制淀粉，淀粉颗粒大小要均匀，不宜过大，否则易造成水解不透彻。
淀粉乳浓度也不宜过高，过高则淀粉转化率低。
因此目前酸解法已逐步被酶解法所取代。
3.2酶水解法酶水解法制葡萄糖可分为两步：第一步是利用液化脚化淀粉水解成糊精和低聚糖等，使黏度大为降低，流动性增高，所以工业上称为液化。
第二步是利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解为葡萄糖，在生产上称为糖化。
由于采用了酶液化和酶糖化工艺，故也称为双酶水解法。
酶水解法(双酶水解法)的优点：(1)淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解反应条件较温和，因此不需耐高温、耐高压、耐酸的设备。
同时，酶在反应过程中也不产生腐蚀性物质，对设备要求低，也改善了劳动卫生条件。
(2)微生物酶作用的专一性强，效率高，淀粉水解的副反应少，因而水解糖液的纯度高，淀粉转化率高，糖液颜色浅，较纯净，无异味，质量高，有利于糖液的充分利用。
(3)可在较高淀粉乳浓度下水解，水解糖液的还原糖含量可达到30％以上。
(4)可采用粗原料，省去粗原料加工成精制淀粉的生产过程，避免淀粉加工中的原料流失，减少粮食消耗。
(5)由于微生物酶制剂中菌体细胞的自溶，使得糖液的营养物质较丰富，简化了发酵培养基。
酶水解法(双酶水解法)的缺点：生长周期较长（一般48h）；要求的设备较多，设备投资大；由于酶本身是蛋白质，易造成糖液过滤困难。
但是，随着酶制剂生产及应用技术的提高和酶制剂的大量生产，酶水解法制糖逐渐代替酸法制糖，已成为淀粉水解制糖的一个发展趋势。
3.3酸酶结合水解法酸酶结合水解法是集酸法和酶法制糖的优点而成的生产工艺。
此法又可分为酸酶(水解)法或酶酸（水解法）。
(1)酸酶水解法酸酶水解法即先以酸为催化剂将淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺。
玉米、小麦等谷类淀粉，淀粉颗粒坚实，如果用淀粉酶液化在短时间内往往不彻底。
因此，针对这种情况，采用酸将淀粉水解到一定程度，然后将水解液降温、中和，再加入糖化酶进行糖化。
由于糖化是在糖化酶作用下完成的，因此对液化液要求不高。
用酸酶水解淀粉制糖，液化速度快，可采用较高的淀粉乳浓度，提高了生产效率；用酸量较少．产品颜色浅，糖液质量高(2)酶酸水解法酶酸水解法是将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺方法。
耐于颗粒大小不一的淀粉(如碎米淀粉等)，如果用酸法水解，则常导致水解不均匀，淀粉糖转化率低。
针对此种情况可先用淀粉酶液化，过滤除杂后，再用酸法水解成葡萄糖。
用酶酸法制糖，能采用粗原料淀粉，减少原料损失，一般可提高原料利用率15％左右；生产较易控制，可采用较高的淀粉浓度；生产周期短，提高了生产效率；酸水解pH 可控制稍高，减少了淀粉水解副反应的发生，糖液色泽较浅，质量较好。
总之，采用不同的水解制糖工艺，各有其优缺点。
从淀粉水解操作周期来看，酸水解法最短，双酶法最长。
但从水解糖液的质量及降低糖耗，提高原料利用率方面来考虑，则是以双酶水解法最好，其次是酸酶结合水解法，酸水解法最差。
4 总结在国家政策的引导以及新型科技人才的加入，酒精发酵工业中的问题定能迎刃而解，并带动酿酒工业迅猛发展。
同样，整个发酵行业的发展也会势如破竹。
随着科学技术的进步，特别是在酶工程技术的带动下，发酵产于原料和品种逐渐增加，产品应用领域逐渐扩大，现已与造纸、酿酒、制糖和皮革等的行业建立起技术创新联盟，这必将为解决发酵工业中存在的问题提供更多的机会，为我国发酵工业作出更大的贡献。
5 参考文献[1] 上海食品工业公司.酒精生产技术[M] 江苏省金坛县教学印刷厂1986.65-69.[2]谢伯达.探索燃料酒精的开发利用[J].福建能源开发与节约,2001（4）：33-34.[3] 黄宇彤.世界燃料酒精生产形势[J].酿酒.2001,28(5).24-26[4] 华夏酒报.中国酒业新闻网.邹凌远.中国酒业新闻网.2012-4-9.[5]王薇青.我国发酵工业的科技进步[J].中国食品发酵工业研究院.[6]石维忱.生物发酵产业发展现状与趋势[N].北京：科技时报.5.[7]王金华.饲料卫生与饲料安全[J].山东：中国饲料添加剂，2008：55～55.[8]Thomas,k,c.Hynes,S.H.Inledew,W.M.Practical and theoretical considerations in the production of highconcentrations of alcohol by fermentation . 1996,50;321-331.。