一、酒精發酵的目的和要求
（一）目的
將可發酵性糖轉化成酒精，這是酒精發酵的根本目的。澱粉質原料經過預處理、蒸煮和糖化等過程，得到含可發酵性糖的糖化醪，在其接入酒母後，在酵母菌發酵作用下，將其中的可發酵性糖轉化成酒精和二氧化碳。
（二）要求
（1）在發酵前期，要創造最佳條件，使酵母菌迅速繁殖，以形成酵母菌的絕對優勢地位。
（2）保持一定量的糖化酶活力，保證後糖化作用繼續進行。
（3）發酵過程的中期和後期，要造成厭氧條件，使酵母在無氧條件下發酵，將糖轉化成酒精。
（4）要采取措施，提高酒精發酵強度，盡量減少發酵過程中損失和副產物生成，以提高酒精生成率，降低生產成本。
（5）在整個發酵過程中，應做好雜菌汙染的防治工作，避免因此造成的損失。
（6）發酵過程中應及時排除產生的CO2，並注意回收CO2及其夾帶的酒精。
二、酒精發酵機製
在酒精發酵過程中主要經過下述4個階段：
（1）第一階段 葡萄糖磷酸化生成1，6-二磷酸果糖。
（2）第二階段 1，6-二磷酸果糖分解生成兩個分子的磷酸丙糖。
（3）第三階段 3-磷酸甘油醛經氧化磷酸化生成1，3-二磷酸甘油酸，再生成丙酮酸。
（4）第四階段 酵母菌在無氧條件下，將丙酮酸繼續降解，生成乙醇。
三、酒精發酵罐
酒精發酵生產設備室外裝置。
酒精發酵罐的形狀有：碟形封頭圓柱形發酵罐，錐形發酵罐，圓柱形斜底發酵罐，圓柱形臥式發酵罐，前三種發酵罐國內比較常見。
常用發酵罐的結構。其結構包括糖化醪進口、成熟醪排出口、CO2排出口、人孔、冷卻蛇管、溫度計套管、取樣口、排醪管、安全閥等。
目前，通常600m3以下的發酵罐多設計為錐形發酵罐，超過600m3容積的發酵罐多設計為圓柱形斜底發酵罐，現在美國最大的圓柱形斜底酒精發酵罐的容積已達4200m3。
由於大型酒精發酵罐的體積龐大，容易出現混合不勻、死區等情況，因此為使物料混合均勻，攪拌器是酒精發酵罐中非常重要的設備。
四、酒精發酵的工藝
酒精發酵有三種方式，即間歇式發酵、半連續式發酵和連續式發酵。
（一）間歇式發酵法
間歇式發酵法是指全部發酵過程始終在一個發酵罐中進行。根據發酵罐容量和糖化醪流加方式等工藝操作不同，間歇式發酵可分為一次加滿法、分次添加法、連續添加法、分割主發酵醪法等四種方法。
1．一次加滿法
（1）操作方法 該法是將糖化醪冷卻到30～34℃後，用泵送入發酵罐一次加滿，同時接入糖化醪量約10%的酒母，混合均勻後，發酵溫度控製在34～36℃，溫度超過34℃時，開冷水冷卻，經60～72h發酵，即成熟，可送去蒸餾車間。
（2）工藝特點 優點是操作簡便，易於管理。缺點是開始時酵母密度低，發酵遲緩期延長，同時酒母用量大。
（3）適用範圍 此法適用於糖化鍋與發酵罐容積大致相等的小型酒精工廠。
2．分次添加法
該法是糖化醪分批加入發酵罐（一般分2～4次）。生產時，先打入發酵罐容積1/3左右的糖化醪，接入8%～10%酒母進行發酵，間隔2～3h後，加第二次糖化醪，間隔23h，加第三次糖化醪。如此，直至加到發酵罐容積的90%為止。
3．連續添加法
（1）操作方法 該法是先將規定量的酒母打入發酵罐，再連續地將糖化醪送入發酵罐。生產時，根據生產量確定流加速度，連續地將糖化醪送入發酵罐，一般應控製在6～8h內將發酵罐加滿，進行發酵。連續添加法的發酵總時間自加滿罐時算起，需60～72h。
（2）流加速度控製 糖化醪的流加速度與酒母接種量有密切關係。若流加速度過快，則發酵醪中酵母細胞數太少，不能造成酵母繁殖的優勢，易被雜菌所汙染；若流加過慢，也會造成後加入的糖化醪中的支鏈澱粉不能被徹底利用，所以要適當控製流加速度。
（3）連續流加糖化醪的方式 可以在幾個罐同時進行，但要注意各罐流量情況，使之符合各罐發酵速度。
（4）適用範圍 此法適用於采用連續蒸煮和連續糖化的酒精工廠。
4．分割主發酵醪法
（1）操作方法 該法是將處於旺盛主發酵階段的第一個發酵罐發酵醪分出1/3～1/2至第二罐，然後兩罐同時補加新鮮糖化醪至滿罐，繼續發酵。待第二罐發酵正常，又處於主發酵階段時，同法又分出1/3～1/2發酵醪成熟的醪液至第三罐，然後第二、第三罐同時補加新鮮糖化醪至滿罐，繼續發酵，如此連續分割，第一、第二罐成熟醪液送去蒸餾。
（2）工藝特點 省去了酒母的製備；由於接入的酵母種子量大，相應地減少了酵母生長的前發酵期，從而縮短發酵時間；采用此法進行酒精發酵，可使發酵醪不增酸，有利於提高出酒率。
（3）適用範圍 此法適用於衛生管理較好的酒精工廠，其無菌要求較高，否則極易染菌。
（二）半連續式發酵法
半連續式發酵法是指在主發酵階段采用連續發酵，而後發酵階段采用間歇發酵的方式。
1．半連續式發酵法簡介
在半連續發酵中，根據醪液的流加方式不同，又可分為兩種方法。
（1）第一種方法 該法是將一組數個發酵罐連接起來，使前三個罐保持連續發酵狀態。開始投產時，將第一隻罐接入酒母，然後向該罐連續流加糖化醪並使該罐始終處於主發酵狀態。待第一罐加滿後，醪液流入第二罐，此時分別向第一、第二兩罐流加糖化醪，並保持兩罐始終處於主發酵狀態。待第二罐流加滿後，自然流入第三罐。第三罐流加滿後，流入第四罐。第四罐滿灌後，則由第三罐改流第五罐，第五罐滿灌後改流至第六罐，依次類推。第四、第五、第六罐等罐發酵結束後，送去蒸餾。發酵罐空出後清洗滅菌，再重複以上操作。前麵三個發酵罐連續一段時間後停止流加糖化醪，讓其發酵，直至送去蒸餾，同樣要清洗滅菌。此時可取其他三個空罐用作前三個罐，加入酒母，流加糖化醪，開始新的周期。該方法的特點是使前三罐處於連續主發酵狀態，而後麵則處於後發酵狀態。
（2）第二種方法 該法是由7～8個罐組成一組罐，每個罐之間用溢流管由上一罐上部通入下一罐底部相串連。生產時，先製備發酵罐體積1/3的酒母，加入第一隻發酵罐，隨後在保持主發酵狀態下，流加糖化醪。滿罐後，通過溢流管流入第二罐，待第二罐醪液加至1/3體積時，糖化醪改為流加至第二罐。第二罐加滿後，流入第三罐，然後重複第二罐操作，直至末罐。最後從首罐至末罐逐個將成熟發酵醪蒸餾。
2．半連續式發酵法特點
優點是省去了酒母製備；縮短了發酵時間；設備利用率較高。
缺點是對無菌操作要求高。
（三）連續式發酵法
連續式發酵法是把數個發酵罐串連起來進行發酵，新鮮糖化醪連續流入首罐，成熟醪連續從末罐流出，整個酒精發酵的過程連續進行。
1．連續式發酵工藝
根據具體操作方法的不同，連續式發酵工藝有循環連續發酵法、多級連續發酵法、雙流糖化和連續發酵三種方法。
（1）循環連續發酵法
①連續發酵罐組成：該法是將9～10個罐組成一個連續發酵罐組，各罐間連接是由前一罐上部流入下一罐底部。
②投料方式：先將酒母打入第一個罐，同時流加糖化醪，在保持該罐處於主發酵狀態下，流加至滿，然後醪液自然流入第二罐，滿罐後又依次流入第三罐，直至末罐。待醪液流滿末罐後，發酵醪已經成熟；將末罐成熟的發酵醪進入計量罐計量後送去蒸餾。清洗末罐並殺菌，末罐變首罐，重新接種發酵，然後以相反方向重複以上操作，這樣使首罐變末罐，進行循環連續發酵。
（2）多級連續發酵法 又稱連續流動發酵法。連續發酵罐組成與循環法相似。目前我國澱粉質原料連續發酵生產酒精就按此方法進行。
①工藝流程。
②操作要點：先將1號罐（酵母繁殖罐）直接蒸汽（表壓為0．02～0．03MPa）滅菌40min，其附屬管路同時進行滅菌，然後用0．02～0．03MPa的無菌空氣保壓備用；其他各罐在進醪前也應分別以蒸汽滅菌後用無菌空氣保壓備用；投產時，將酒母或複水活化好的酒精活性幹酵母壓入1號罐，往1號罐中流加糖化醪，同時流加硫酸，用量一般為0．2～0．3L/m3發酵醪，使發酵醪pH在3．6～3．7，並保持0．005～0．01MPa的罐壓進行發酵；醪液流加速度不宜過快，滿罐時間需14～16h，保持醪液處於主發酵狀態；滿罐後，醪液串入2號罐，同時向2號罐中流加糖化醪，2號罐加滿時間需8～10h，同樣使其醪液保持主發酵狀態；然後醪液又串入3號罐，同時再往3號罐中流加糖化醪，此時投料可納入正軌。在初開機或換種時，1號罐未滿前，投料量為正常生產的1/2；2號罐則為2/3；3號罐滿罐後，醪液自然順次流入以後各罐。當醪液從9號罐流出時，發酵已成熟，進入計量罐10號或11號罐，計量後送去蒸餾。發酵總時間為55h左右。
糖化醪隻在前三個罐中流加，流加比為1∶1∶1。4號罐也裝有流加管，是在前三個罐中某一罐空出滅菌時使用。發酵過程中產生的CO2由一條總管導入泡沫捕捉器12中，經分離泡沫後，通過洗滌塔13回收酒精後，送往綜合利用車間。
各發酵罐的空出滅菌在換種時進行，利用壓差法。具體操作過程是：在酒母成熟前約5h，1號罐停止流加糖化醪，並關閉CO2排出閥，罐內壓力升高將醪液部分壓入2號罐，剩餘醪液通入無菌壓縮空氣將其壓入2號罐；清洗1號空罐並用蒸汽滅菌，冷卻後放入新酒母或活性幹酵母活化液並流加糖化醪；在滿罐前約5h，用上述方法將2號罐中的醪液壓入3號罐，再將2號罐清洗滅菌，入醪；依次進行直至11號罐抽空滅菌，最後將泡沫捕捉器滅菌，滅菌換種即完成。