酒精生产工艺学

26
(2)半连续培养法 半连续培养法也叫循环培养法 。 • 将卡氏罐酒母接入小酒母罐，培养成熟后，分 割出三分之二接入大酒母罐进行培养，余下的 三分之一再补加新鲜酒母糖化醪连续培养， • 培养成熟后再分割，如此反复以上操作。 • 大酒母培养成熟则可全部送发酵车间做接种用 。
27
• 目前多数酒精厂均采用半连续培养酒母 的方法。 • 利用这种方法培养酒母，可以7—10天换 一次新种，如果工厂卫生管理条件较好 ，可以1—2个月换一次新种，这样不但 省去了繁琐的试验室阶段培养，而且也 使酵母在生产条件下进行了驯养，有利 于酵母菌的繁殖和发酵。
6
• 4.酵母发酵 酒精发酵是属于厌气性发酵 ，在发酵过程中进行无氧呼吸，在此过 程中，发生着复杂的生物化学变化，既 有糖化醪中淀粉和糊精继续被淀粉酶水 解生成糖，也有蛋白质在曲霉蛋白酶水 解下生成肽和氨基酸。这些物质一部分 被酵母吸收合成菌体细胞，另一部分则 被发酵，生成酒精和CO2。
7
• 5.蒸馏提纯 经酵母菌把糖转变成酒精后 ，在成熟发酵醪内，除含有酒精和大量 水分外，还含有固形物和许多杂质。蒸 馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来 ，通过粗馏和精馏，最后取得合乎规格 的酒精，同时得到副产物杂醇油，还有 大量的酒糟（也称废醪）排除。
33
2．接种量与培养时间的关系 • 接种量大，则培养时间可以缩短，酒母成熟快 • 开始接种时，易导致醪液被杂菌污染。 • 但接种量太大，也会增加扩大培养次数，增加设 备投资。 • 在酒母培养中，酒母接种量多控制在1：5—l0。 接种后的醪液，经过l0—12小时培养成熟的酒母 醪细胞数可达0.8—1.2亿／毫升以上，此时就可将 成熟的酒母接到下一工序的醪中。
8
第二节 酒母的制备
• • • • • • • • 一、酒精生产对酵母菌的要求 二、酒精生产中常用酵母菌及其特性 三、酵母所需营养物质及其数量 四、酒母培养与扩大培养工艺 五、酒母培养设备结构的特点 六、影响酒母质量主要因素的讨论 七、液体曲酒母的特点 八.酒母培养异常现象与防治措施
9
一、酒精生产对酵母菌的要求
28
3．成熟酒母质量指标
(1)酵母细胞数 酵母细胞数是观察酵母繁殖能力的 一项指标，也是反映酵母培养成熟的指标。成熟 的酒母醪其酵母细胞数一般为l亿／毫升左右。 (2)出芽率 酵母出芽率是衡量繁殖旺盛与否的一项 指标。出芽率高，说明酵母处于旺盛的生长期。 反之，则说明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在 15—30%。 (3)酵母死亡率 用美蓝对酵母细胞进行染色，如果 酵母细胞被染成蓝色，说明此细胞已死亡。正常 培养的酒母不应有死亡现象，如果死亡率在1%以 上，应及时查找原因采取措施进行挽救。
22
(4)三角瓶培养：接种时，应先用酒精消毒瓶口， 在无菌条件下，将液体试管全部接入小三角瓶 ，28—30℃条件下保温培养15—20小时，待液 面冒出大量CO2泡沫，即培养成熟。 （5）卡氏罐培养 卡氏罐培养基可使用酒母糖化 醪，以使酵母逐渐适应大生产培养条件。卡氏 罐用的糖化醪应单独杀菌后备用，如果工厂卫 生管理条件较好，也可不杀菌。
30
(6)酸度 测定酒母醪中的酸度是观察酒母是 否被细菌污染的一项指标。如果成熟酒 母醪中酸度明显增高，说明酒母被产酸 细菌所污染。酸度增高太多，镜检时又 发现有很多杆状细菌，则不宜做种子用 。
31源自文库
32
五、影响酒母质量主要因素
• 1.接种量与成熟酒母细胞数的关系 • 酵母接种量的大小与成熟酒母醪中 新增殖酵母细胞数关系不大。
2
纤维素生产酒精工艺
3
4
• 2.淀粉质原料酒精生产的工艺流程
5
• 1.原料粉碎 • 2.蒸煮糊化 • 3.曲霉糖化 经蒸煮糊化后的醪液，通过曲霉菌 的淀粉酶进行糖化作用生成可发酵性糖，供酵 母菌利用。 • 曲霉菌是属于好气性的微生物，故在繁殖和生 长过程中要给以充分得空气，同时，淀粉酶的 形成也取决于所供给的空气量。
35
• 4．酒母培养温度的控制 酵母菌在适宜生 长温度范围内，高温比低温繁殖稍快。 但高温培养酵母易于衰老。酒精生产中 酒母培养温度为28—30℃。由于酵母菌 在生长代谢过程中还要产生一定热量， 故应注意加强冷却，以保证酵母菌健壮 生长。
36
5．关于通风培养 • 酒母糖化醪中含有充足的氧时，酵母菌在吸收 营养后，由于其酒化酶受抑制，主要进行菌体 细胞合成，繁殖酵母细胞。酒母培养的目的是 要获得大量酵母细胞，所以在酒母培养过程中 通入适量的无菌空气，对酵母繁殖是有利的。 • 酵母菌在无氧条件下培养，主要进行发酵作用 ，可使糖分转变为酒精和CO2。酵母菌在有氧 条件下进行酒精发酵时，由于进行了呼吸作用 ，酒精产量大大降低，糖的消耗速度在单位时 间内也减慢。
酒精生产工艺学
1
1．酒精生产原料
(1)薯类原料 甘薯、木薯和马铃薯等。 (2)谷物原料 玉米、高梁、大米和小麦等。 (3)糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等。 (4)野生植物原料 椽子仁、土茯苓、楝树果等。 (5)纤维原料 森林工业和木材加工工业的下脚料、 农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾和废纸浆等。 (6)其他原料 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等。
20
(二)酒母的扩大培养
• 扩大流程： • 原菌→斜面试管→液体试管→三角瓶培养→卡 氏罐 • 这一阶段的培养，是扩大酒母种子的开始。生 产上希望在这一阶段培养得到细胞健壮，没有 杂菌的种子酵母。因此，无菌条件要求较严， 酵母培养基的营养成分要求也高。
21
(1)原菌 生产中使用的原始菌种应当是经过纯种 分离的优良菌种。保藏时间较长的原菌，在投 产前，应接入新鲜斜面试管进行活化，以便使 酵母菌处于旺盛的生活状态。 (2)斜面试管培养 将活化后的酵母菌在无菌条件 下接入新鲜斜面试管，于28-30℃保温培养3—4 天，待斜面上长出白色菌苔，即培养成熟。 (3)液体试管培养 在无菌条件下，用接种针自斜 面试管挑取一环酵母菌体，接入装有10毫升米 曲汁的液体试管，摇匀后，置28—30℃保温培 养24小时左右，待液面冒出大量CO2，即培养 成熟。
37
6.关于防止杂菌污染 • 酒精生产除了对原始菌种进行定期分离纯化外 ，在培养过程中加强无菌管理操作也是十分重 要的。因为目前多数酒精厂酒母培养仍在敞口 酒母罐中进行，因此对车间环境卫生要十分注 意。另外，在使用前，对罐体、管道的杀菌也 十分重要，尤其应当注意对某些管道死角加强 杀菌操作。
38
第七节 酒精发酵工艺
23
24
2．酒母罐培养
• 从卡氏罐以后酒母扩大培养属于酒母车 间进行培养，其流程为： • 卡氏罐-→小酒母罐-→大酒母罐-→成熟 酒母送发酵车间
25
• (1)间歇培养法 此法是分小酒母罐与大酒母罐两个阶 段进行培养。 • 接入已培养成熟的卡氏罐酒母。通无菌空气或用机械 搅拌。 • 控制醪温在28—30℃进行培养．待醪液糖分降低40— 45%，其酒精分含量在3—4%(容量)左右，并且液面有 大量CO2冒出，即培养成熟。 • 将此培养成熟的小酒母再按入已装好糖化醪的大酒母 罐中，同法于28—30℃继续培养，待大酒母罐中糖分 消耗45—50%，液面冒出大量CO2时，培养即成熟， 即可送往发酵车间，做发酵接种用。
34
3．接种时间的掌握 • 从酵母茵繁殖规律曲线可以知道，酵母菌在增 殖过程中可分为适应期(也称迟缓期)、旺盛期 、静止期和衰退期四个阶段。 • 当达到旺盛期时，酵母的增殖能力特别强，酵 母生命活动处于旺盛阶段，醪液中酵母活细胞 数也迅速达最高峰。酒精生产中的酒母扩大培 养接种就是控制在这个时期。
一、糖化醪发酵的目的要求及设备结构特点 二、酒精发酵机理 三、酒精发酵工艺 四、影响酒精发酵因素的讨论 五、酒精发酵醪成熟 六、酒精生产异常发酵、杂菌污染及防治办法 七、从CO2中回收酒精 八、淀粉出酒率和淀粉利用率
39
(一)酒精发酵的基本理论
• 酒精发酵作用，是酵母菌把可发酵性的 糖，经过细胞内酒化酶的作用，生成了 酒精与CO2，然后通过细胞膜将这些产 物排出体外 • 酒精是可以任何比例与水混合的，所以 由酵母体内排出的酒精便溶于周围的醪 液中。
18
(一)酒母培养基的制备
• 1．试验室阶段培养基的制备 酵母菌在试 验室培养阶段一般多采用米曲汁或麦芽 汁来做培养基。
19
2．酒母糖化醪的制备
• 酒母扩大培养至卡氏罐和酒母罐后，采用淀粉质 原料来制做酒母糖化醪。 • 由于酒母糖化醪主要用来繁殖酵母细胞，所以酒 母醪中除含有一定量的糖分外，还要求含有一定 量的氮和无机盐等其它营养物质，以供酵母菌合 成菌体细胞的需要。 • 此外，为了确保酵母菌能够顺利的繁殖，还要调 节酒母糖化醪的pH值，以抑制杂菌生长。
29
(4)耗糖率 酵母的耗糖率也是观察酒母成熟的指 标之一。成熟的酒母，耗糖率-般要求控制在40 一50％。耗糖率太高，说明酵母培养已经过“ 老”，反之则“嫩”。 (5)酒精分 成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映 酵母耗糖情况，也反映酵母成熟程度。如果酒 母醪中酒精含量高，说明营养消耗大，酵母培 养过于成熟。此时，应停止酒母培养，否则会 因营养缺乏或酒精含量高抑制酵母生长，造成 酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股为 3—4％(容量)。
(1)含有较强的酒化酶，发酵能力强，而且迅速； (2)繁殖速度快，具有很强的增殖能力； (3)耐酒精能力强，能在较高浓度的酒精发酵醪中 进行发酵； (4)耐温性能好，能在较高温度下进行繁殖和发酵 ； (5)抵抗杂菌能力强； (6)耐酸能力强； (7)生产性能稳定，变异性小； (8)发酵时产生泡沫少。 10
16
• 3．无机盐 • 酵母繁殖过程中需要的无机盐可从原料中获得 ，一般不需另加。 • 4．维生素 • 酵母在生长繁殖过程中所需的维生素主要由糖 化醪中获得。 • 维生素易被高温所破坏，因此，在制备酒母糖 化醪时，不宜采用高温长时间的杀菌，以减少 维生素的损失。
17
四、酒母培养与扩大培养工艺
• (一)酒母培养基的制备 • (二)酒母的扩大培养
14
三、酵母所需营养物质及其数量
• 1．碳源 • 酵母菌在繁殖过程中，吸收的糖分，一 方面用于合成菌体蛋白中的碳架，另一 部分转变为酵母菌的贮藏物质，还释出 一定能量，以供合成菌体物质时的能量 消耗。
15
• 2．氮源 • 酵母菌所需的含氮物质主要也是从淀粉质原料 中获得。但原料中含氮物质往往是大分子的蛋 白质，因此也必须经过蒸煮和曲霉菌中的蛋白 酶水解，生成小分子量的蛋白胨、眎或氨基酸 后才能被酵母所向化。 • 如果原料中含氮量少时，也可补加无机氮，供 给酵母生长。生产上多采用(NH4)2SO4为补充 氮源。
13
3．培养温度 拉斯12号酵母繁殖适温为30—33℃ ，最低为5℃，最高为38℃。温度适宜，酵母 繁殖速度加快。温度过高或过低，都影响酵母 细胞的繁殖，甚至引起酵母的衰老或死亡。 4．PH值 发酵醪的pH值与氧化还原电势有关系， 而氧化还原电势又与酵母的呼吸有直接关系。 酒精酵母可在pH4.0—6.0环境中进行繁殖，如 果醪液的pH值低于3，则酵母的活力大减。
二、酒精生产中常用酵母菌及其特性
• 酵母菌是一类单细胞微生物，繁殖方式以出芽 繁殖为主。细胞形态以圆形、卵圆形或椭圆形 较多。 • 从分类系统来讲，淀粉质原料酒精发酵常用的 菌种为真酵母属中的啤酒酵母(SdccHcromyce SCereuisiae)及其变种，如拉斯2号 (Rasse Ⅱ)、 拉斯12号(Rasse Ⅻ)、K字、以及从我国酒精生 产实践中筛选的南阳五号(1300)、南阳混合 (1308)等酵母菌株。
11
• 用于酒精发酵的细菌主要有：厌氧发酵 单胞菌和棕搁发酵菌。对耐高温的嗜热 细菌(40一50℃)和极端嗜热菌（65℃）的 筛选和应用也逐渐受到重视。 • 用于酒精发酵(纤维素原料)的霉菌有：粗 糙脉孢霉、拟青霉、链孢霉等。假丝酵 母可直接发酵木糖为酒精。
12
(二)酒精酵母的特性
1．繁殖速度快 如在麦汁小滴培养24小时，一 个拉斯12号酵母细胞，可以产生55个子细胞 。 2．醪液浓度 一般酒精酵母在含5％(容量)的酒 精发酵醪中，其发酵能力就减弱，当醪液中 酒精浓度含量达到12％(容量)时，则停止发 酵。所以生产中常将糖化醪浓度控制在15— 18Bx之间，发酵成熟醪的酒精含量约为8— 9％(容量)。