发酵工程作业

发酵工程作业

玉米酒精发酵工艺

一、酒精发酵

是在无氧条件下，微生物（如酵母菌）分解葡萄糖等有机物，产生酒精、二氧化碳等不彻底氧化产物,同时释放出少量能量的过程。在高等植物中，存在酒精发酵和乳酸发酵,并习惯称之为无氧呼吸.

二、机理

酒精的发酵过程中，酵母菌进行的是属于厌气性发酵，进行着无氧呼吸，发生了复杂的生化反应。从发酵工艺来讲，既有发酵醪中的淀粉、糊精被糖化酶作用，水解生成糖类物质的反应；又有发酵醪中的蛋白质在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各种氨基酸的反应。这些水解产物，一部分被酵母细胞吸收合成菌体，另一部分则发酵生成了酒精和二氧化碳，还要产生副产物杂醇油、甘油等。

三、酒精发酵的生产流程特点

在投产前必须先经过破碎处理。目前在国内上有一部分产量较小的酒精厂，采用间歇蒸煮，原料不经粉碎，就直接将块状或粒状原料投入生产，但大部分中等规模以上的酒精厂，原料多经二次粉碎，然后进行高压连续蒸煮，有利原料的受热面加大，更有效地达到蒸煮的要求。在高温高压过程中，引起原料细胞的组织破裂，使存在于细胞中的淀粉转化为可发酵性糖。蒸煮温度由于原料的品种与规格不同而有差异，通常为130—150℃，但经过粉碎的原料，其蒸煮所须的温度较低，大约120—130℃。高温处理除了使淀粉糊化，便于淀粉酶起糖化作用外，还可把附着的有害杂菌杀死。

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

酒精发酵生产流程

下面以博大生化公司玉米发酵制酒为例分析其（1）调控原理（2）调控指标（3）调控方法（4）异常生产现象及其处理方法。

四、调控原理

1、菌种

博大生化公司使用发酵的菌种是安琪超酒，它是由酵母菌加上纤维素酶，酸性蛋白酶。适合发酵法生产酒精和燃料乙醇。具有繁殖能力强，发酵速度快，耐受高乙醇浓度等特点。可以缩短发酵时间，实现高浓度酒精发酵。适用原料：玉米、木薯、小麦等淀粉质原料。

安琪牌超级酿酒高活性干酵母是我国首创的最新生物技术产品。该产品复水后立即恢复成正常细胞状态，具有耐酸(PH2.5)、耐乙醇(17%v/v)、耐糖(60%葡萄糖)等特点。

产品特点

1、乙醇耐受性：≤23%(v/v).

2、耐温性：能够耐受82OF-108OF (28-42℃)，最适发酵温度为90OF-93OF (32-34℃)

3、pH耐受性：3.5-5.5，最适发酵pH4.5-5.5

4、酒精发酵周期适当缩短：间歇发酵60-65小时，连续发酵55-60小时

使用方法

用量：按吨原料计：0.1-0.2‰;按吨乙醇计：0.3-0.6‰

高浓度乙醇≥12%v/v发酵使用方法：

①酒母培养：在15oBx的醪液中加入规定用量的酵母，在培养过程中通风量逐渐增大。满罐后，继续培养6至8小时，酒母罐控制温度32℃。

酒母成熟指标：酵母细胞数2.0-2.5亿/毫升醪液，出芽率≥10%。

②进入发酵罐：添加10公斤硫铵和5公斤磷铵(以100m3醪液为例)。其中木薯和小麦原料可以在酒母阶段适当添加其它营养盐。

PH值控制在4.0-4.5，发酵温度控制在35±1℃，满罐时，酵母细胞数达到2.0-3.0亿/毫升醪液。

乙醇浓度<12%v/v发酵使用方法：

主发酵温度控制≤40℃，最佳发酵温度34-36℃。

2、酵母复水活化工艺

（1）种子罐清洗：确保无死角。

（2）工艺水的处理：a、灭菌 b、升温（30-40℃）

（3）混合：将水与酵母混合，保持温度（30-40℃）

（4）活化：a、供糖（连续过程）b、供水 c、供氧（连续通气） d、供氮：保证酵母在早期时细胞内较多的氮，才能保证叫母后期的发酵能力。

（5）开车前，完成二号主发酵罐前所有设备清洗。完成发酵风灭菌过滤器灭菌。

发酵风通过调整冷干机旁通阀门开度控制风温度，保持风温28-32℃。

打开回用水罐至混合输送机的所用阀门，向拌料罐加入25%底水，温度控制60℃启动搅拌器并加入2公斤液化酶。启动混合输送机，以30t/h玉米粉投料，加入比约为1：3.0（根据液化锤度调整），同时流加液化酶（加酶量的2/3）。加氨水、碱将PH控制在5.5-5.8，保证液化锤度控制16-180Bx，拌料罐温度控制在58-60℃。当拌料罐液位到25%时，启动搅拌器。当拌料罐满罐后溢流至预液化预液化罐R304，当液位达15%启动液化泵循环（变频开度不得低于55），并通蒸汽。预液化温度控制在88-90℃，当液位达25%，启动搅拌器，当预液化罐液位达到50%时向后液化罐分料。料液通过液化喷射器（启动一台喷射器）喷射到105-110℃。后经蒸煮后熟器进入闪蒸罐闪蒸降温至90℃（根据酶种定参数）左右流入后液化罐A，同时启动液化酶泵向闪蒸下料口流加液化酶（加酶量的1/3）。液位达25%时，启动搅拌器。物料从后液化A#罐底部进入高位流出进B#罐，液位达25%时，启动搅拌器。物料从后液化B#罐上部进入高位流出进调配罐，同时加酸调节PH值。打开调配罐去糖化罐A所有阀门及液化换热器手动阀门向其供料，同时加入糖化酶。温度控制60-62℃，加酸调整PH为4.1-4.4，当糖化罐A液位到25%时，启动搅拌器，通过调整罐位将糖化率控制在40-50%左右。糖化罐A液位达50%后，向预发酵罐A.B.C同时分料保证糖化醪温度30-32℃，各罐流加量约为20m3/h。当液位达到5-10%时将活化罐酵母（已复水活化完）分三次分别打入三个预发酵罐。

博大生化公司酵母活化具体操作如下：活化罐加入工艺水25-30%液位，通蒸汽并启动泵打循环。当温度达到37℃时停蒸汽停泵，投入15箱干酵母（15箱安琪），静止活化20min后全部打入预发酵A罐。完成后重复上述操作打入预B，预C。预发酵罐接入酵母后，进行培养，第1小时10m3/h进料，通风量100m3/h第2小时以10m3/h进料，第三小时流加20m3/h，第4小时加入30m3/h直至满罐，随着灌位的增加不断增加通风量至300 m3/h，保证1m3醪液每小时通风1m3当液位达到30%时从罐上人孔门加入营养盐（二铵、尿素各1袋），大约10小时。液位达到85%后，再加入营养盐（二铵、尿素各1袋），镜检酵母，酵母数应在2.0-2.5亿/ml，出芽率10%以上。满罐后向主1分料50%，这时主1可连续进料40m3/h，主一跟据酵母耗糖情况控制糖化醪流加量。预B，预C接入活化罐的酵母后操作同上。首次开车三个罐同时培养，正常生产后，三个罐错开培养，保证二天重新培养一次。