酒精发酵方式主要有哪几种工艺?各有什么特点?
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。
(一)间歇式发酵法
间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。由于发酵罐容量和工艺操作不同,在间歇发酵工艺中,又可分为如下几种方法:
1.一次加满法 此法是将粉浆或糖化醪冷却到27-30℃后,接入糖化醪量10%的酒母, 混合均匀后,经60~72小时发酵,即成熟。
2.分次添加法 生产时,先打入发酵罐容积三分之一糖化醪,接种发酵,隔2—3小时后,加第二次糖化醪,再隔2—3小时,加第三次糖化醪。如此,直至加到发酵罐容积的90%为止。从第一次加糖化醪直至加满发酵罐为止,其总时间不应超过l0小时。
3.连续添加法 此法适用于采用连续蒸煮、连续糖化的酒精生产工厂。先将一定量的酒母打入发酵罐,然后流加。一般从接种酵母后,应于6-8小时内将罐装满。
4.分割主发酵醪法 此法适用于卫生管理较好的酒精工厂,其无菌要求较高。将处于旺盛主发酵阶段的发酵醪分出1/3—1/2至第二罐,然后两罐同时补加新鲜糖化醪至满,继续发酵。
(二)半连续发酵法
半连续发酵是指在主发酵阶段采用连续发酵,而后发酵则采用间歇发酵的方式。在半连续发酵中,由于醪液的流加方式不同,又可分为两种:
一种是将一组数个发酵罐连接起来,使前三个罐保持连续发酵状态。第三罐满后,流入第四罐。第四罐施加满后,则由第三罐改流至第五罐,依次类推。第四、五罐发酵结束后,送去蒸馏。洗刷罐体后再重复以上操作。
第二种方法是由7—8个罐组成一组罐,各罐用管道从上部通入下-罐底部相串连。第一只罐加入1/3体积的酒母发酵,随后在保持主发酵状态下,流加糖化醪。满罐后,流入第二罐,第二罐醪液加至1/3容积时,糖化醪转流加至第二罐。第二罐加满后,流入第三罐,然后重复第二罐操作,直至末罐。最后从首罐至末罐逐个将发酵成熟醪蒸馏。
(三)连续发酵
1、连续发酵工艺 由于具体操作方法的不同,连续发酵工艺可分为如下三种:
(1)循环连续发酵法
(2)多级连续发酵法
(3)双流糖化和连续发酵
2、连续发酵的优点
(1)提高了设备利用率
(2)提高了淀粉利用率
(3)省去了酒母工段
(4)便于实现自动化
发酵酒是制酒原料经发酵后,并在一定容器内经过一定时间的窖藏而产生的含酒精饮品。这类酒品的酒精含量一般都不高,一般不超过百分之十几。这类酒主要包括啤酒、葡萄酒和米酒。蒸馏酒与发酵酒之间生产工艺之间与很大差异,蒸馏酒的酒精度数相对较高,口感更为清爽,发酵酒的营养成分更加丰富一些,适量饮用对身体很有好处,大家可以根据自己的需求进行选择。
同型乙醇发酵(homoalcholic fermentation):
酿酒酵母能够通过EMP途径进行同型酒精发酵,即由EMP途径代谢产生的丙酮酸经过脱羧放出CO2,同时生成乙醛,乙醛接受糖酵解过程中释放的NADH+H+被还原成乙醇。这是一个低效的产能过程,大量能量仍然贮存于乙醇中,其总反应为:
葡萄糖 + 2ADP + 2Pi ----- 2乙醇 + 2 CO2 + 2ATP
运动发酵单胞菌能通过ED途径进行同型乙醇发酵,但只产生1个ATP。
葡萄糖 + ADP + Pi 2乙醇 + 2 CO2 +ATP
缺乏完整EMP途径的少数细菌(假单胞菌,根瘤菌,农杆菌,粪肠球菌)利用ED途径替代EMP途径产能。
异型乙醇发酵(heteroalcoholic fermentation):
一些细菌能够通过HMP途径进行异型乳酸发酵产生乳酸、乙醇和CO2等,我们也可以称其为异型乙醇发酵,例如Leuconostoc mesenteroides(肠膜明串珠菌)进行的异型乙醇发酵总反应式为:
葡萄糖 + ADP + Pi ----- 乳酸 + 乙醇 + CO2 + ATP
我们常喝的白酒除了纯粮固态发酵外还有液态发酵,什么是液态发酵呢,就是通常所说的酒精沟兑。白酒的酿制分为这两种工艺,就是常说的“传统工艺和现代科技相接合”。
纯粮固态发酵酒的概念纯粮固态发酵白酒是通过制曲、酿酒、陈酿、勾兑等几个环节制成的。由于纯粮固态发酵工艺所遵循的是自然发酵、自然培甜、自然老熟的酿造规律,加之曲药、老窖中微生物的作用,酒体中除了乙醇外,还蕴含了丰富的己酸乙酯等营养成分。
酸是白酒中的重要呈味物质,它与其他香味物质共同构成白酒所特有的芳香。优质白酒的酸超过普通液态白酒的两倍。酯也是固态发酵白酒的香味物质。
优质白酒的酯类含量都比较高,比液态白酒高出一倍以上,所以优质白酒香味浓郁。而液态发酵白酒的香味只能靠添加人工合成的香味物质来解决。当然,固态发酵酒的发酵周期长,生产成本相对要高。
“白酒酿制工艺复杂、配粮讲究,而且周期较长,相对成本较高,如果一个酒厂要在短时间提高产量的话,那是很难的,比如国内的一些知名品牌酒,有的虽然经过百年发展,其产量不过年3万吨左右。
液态发酵酒所谓液态发酵酒就是用甘蔗和甜菜渣、薯干、玉米等制造出来的优质食用酒精为基础酒,加入增香调味物质模拟传统粮食白酒口感,经调配而成的液态白酒。从专业称呼上业内称之为“新工艺白酒”。也就是通常所说的酒精沟兑酒。
白酒从技术工艺的角度看,分为两种,一种是以纯粮固态发酵的白酒,一种是以液体食用酒精或者少部分粮食酒做基酒,加入适量食用酒,勾兑而成的酒,具体说来这两种酒一种是粮食酒,另一种就是酒精勾兑酒。
酒精是十九世纪末,西方国家在法国人卡尔迈特氏在研究我国酿酒药曲的基础上,分离出糖化力强并能起酒化作用的霉菌菌株,才用于酒精生产的。如果将酒精与酒相比较就如同将纯净水与矿泉水相比较。前者成分单一,后者富含各种对人体有益的各种矿物质。
液态发酵的酒,成分非常单一,只含乙醇。乙醇的含热量非常高,是人体所必需的。但是液态发酵酒没有任何营养成分。若是用薯类酿造的,酒质就更次一等,成本和价格相对也较低。从工艺的角度分析,纯粮白酒的成本要比新工艺白酒高出许多。而在相同售价对比中,“新工艺白酒”的市场利润空间就自然比纯粮白酒高许多,于是留给市场链条中的利润分割机会就要优先得多,不乏以高广告投入、高终端促销费支持等促销手段来吸引经销商和消费者,也就在情理之中事了。
但有氧呼吸的后两个阶段均有ATP产生,酒精发酵和乳酸发酵的后续阶段就不能产生ATP了。
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(1)底部为锥形便于生产过程中随时排放酵母,要求采用凝聚性酵母。
(2)罐本身具有冷却装置,便于发酵温度的控制。生产容易控制,发酵周期缩短,染菌机会少,啤酒质量稳定。
(3)罐体外设有保温装置,可将罐体置于室外,减少建筑投资,节省占地面积,便于扩建。
(4)采用密闭罐,便于CO2洗涤和CO2回收,发酵也可在一定压力下进行。即可做发酵罐,也可做贮酒罐,也可将发酵和贮酒合二为一,称为一罐发酵法。
(5)罐内发酵液由于液体高度而产生CO2梯度(即形成密度梯度)。通过冷却控制,可使发酵液进行自然对流,罐体越高对流越强。由于强烈对流的存在,酵母发酵能力提高,发酵速度加快,发酵周期缩短。
(6)发酵罐可采用仪表或微机控制,操作、管理方便。
(7)锥形罐既适用于下面发酵,也适用于上面发酵。
(8)可采用CIP自动清洗装置,清洗方便。
(9)锥形罐加工方便(可在现场就地加工),实用性强。
(10)设备容量可根据生产需要灵活调整,容量可从20~600m不等,最高可达1500m。