玉米高浓度酒精发酵工艺优化研究

李博

吉林省轻工业设计研究院 吉林长春 130000

1 玉米原料超高浓度酒精发酵的历史

近年来，全球化的石油危机越来越严重，对中国的能源安全产生了一定的影响，我国依赖石油进行化学工业的发展受到了一定程度的影响，同时限制了高浓度酒精的生产率。目前，中国的整体经济增长率很高，已成为世界第三大酒精生产国。目前来看，生物酒精的主要原材料是玉米，也就是说能够直接使用淀粉质原料完成生产工作。根据有关数据的统计，可以知道，早在21世纪初，我国的酒精生产中的玉米原料便已经达到了50．4%。经过十多年的发展，目前玉米作为化学原料的实际份额已达到66%。相应的机械设备的创新和技术的进步，为我国粮食供求平衡提供了很大的帮助。不仅如此，玉米是整个工厂深加工链中最常用的食品，因此其研究工作变得越来越重要[1]。

2 玉米酒精发酵生产研究

面对日益增长的酒精生产成本，人们意识到玉米酒精发酵是一项重大突破。人们使用玉米秸秆为原料进行酒精生产和发酵，并取得了成功。从目前的情况看，以丰富的玉米秸秆为原料大规模生产酒精已成为大势所趋。这是由于中国许多地区大规模生产玉米。玉米酒精的生产和发酵具有相对广阔的发展空间。在当今时代，玉米酒精的产量已大大增加。但是，玉米酒精生产的发酵技术尚未成熟，迫切需要总结和提升以前的研究经验，形成科学研究理论，以确保以后的工作顺利进行。

玉米是一种含有丰富淀粉的农作物，被视为酒精生产的原料。以玉米为原料工业生产酒精的基本原理是利用玉米中丰富的淀粉，通过一系列酶的相互作用，将淀粉分解转化成可发酵性糖，这并不意味着工作结束。再依靠酵母进行代谢，将可发酵性糖转化为酒精。可以发现，这与淀粉质原料生产的酒精的理论基本类似。其基本理论和操作方法也是相似的。但是，由于原料不同，会有一些工艺上的差异，需要在原始基础上做进一步的思考和研究。

对于玉米酒精生产企业而言，玉米酒精生产发酵过程的优化控制是当前和未来的重点，这不仅是出于酒精质量的考虑，也是出于自身的发展。酒精的生产过程很复杂。在该过程中，需要许多工序，并且还需要液化酶和糖化酶的参与，乙醇的质量和产率与酶的活性有关。

在现阶段，酒精生产对减少环境污染和节省化学原料有新的要求。酒精生产过程中对生物技术的研究也达到了新的水平，生物处理方法得以应用到酒精生产中[2]。

玉米淀粉是酒精发酵的重要基础，但是完全靠纯玉米淀粉作为材料缺少一定的影响元素。如果不添加任何后续物质，酒精发酵将无法正常进行。制造商通常在发酵过程中添加甘蔗糖蜜，以提供酵母生长所需的营养。应该注意的是，甘蔗糖蜜的浓度太高，不能直接使用。应按比例稀释和酸化，以确保玉米淀粉正常发酵。

3 玉米淀粉生产酒精的工艺流程

我们大家都知道淀粉的生产流程，并且我们知道整个玉米颗粒最终将以粉末形式出现。当然，酒精的生产与早期的准备工作是分不开的，也与后续的工作是分不开的，它们是相辅相成的。下面我们将重点介绍由玉米淀粉生产酒精的方法。

分离淀粉后，可将其用水预热并加热。观察到淀粉易于溶解并持续加热一段时间使其成糊状。蒸煮并糊化后，添加曲霉菌将原料中的淀粉转化为可发酵性糖，供酵母菌利用。通过这种方式要特别注意空气控制，并为曲霉菌的繁殖创造良好条件。众所周知，酵母发酵、酒精发酵属于厌氧性发酵。为此，我们必须确保它可以进行无氧呼吸，为生物化学变化的产生提供条件。我们可以观察到化学反应不是单一的。在此期间，不仅淀粉可以被淀粉酶水解以产生糖，而且蛋白质也可以被曲霉菌成功水解以产生肽和氨基酸。一些产生的物质将继续参与化学变化，而另一些会产生二氧化碳和酒精。酒精生产后，要进行提取工作，但是有大量的杂质，纯度不够。为了获得符合规格的醇，必须进行蒸馏工作。通常，首先进行粗蒸馏以除去一些杂质，然后进行精蒸馏以提高醇的纯度[3]。

4 发酵过程

4.1 连续发酵

连续发酵过程分为三种类型：循环连续发酵法、多级连续发酵法、双流糖化和连续发酵。制造商会结合连续发酵工艺和淀粉利用率各自的优势，来选择合适的类型。

4.2 半连续发酵

我们将在主发酵阶段采用连续发酵、后发酵采用间歇发酵的方法称之为半连续发酵，艺和方法的应用与发展得益于主体的需要。为了满足操作需要，需要一定数量的发酵罐。这些发酵罐必须相互连接，以确保发酵状态一直连续。一般来说，物料的发酵是在经过四个或五个发酵罐后完成的。此时，将输出送至蒸馏，然后重复上述操作，以满足需要。

蒸馏与发酵工序处理不可能同时进行，这会增加玉米酒精生产时间，当玉米酒精生产的效率有效提高时厂家的经济效益也能够得到相应保障。半连续发酵法也有一定的缺陷，因此，需要在这方面应进行大量的实践研究，以使该方法趋于完善和合理。

5 结语

对于任何工作，流程和方法只有与需求和利益一致时才是正确和合理的。在此阶段，目标是提高原料玉米的转化率。为了实现这一目标，我们应该加强对酒精生产和发酵过程的优化和控制，并采用科学和实用的方法寻求新的过程和技术，以帮助提高公司的产品生产效率。