酒精浓醪发酵的计算与分析
酒精发酵实验报告结果
一、实验目的1. 掌握酒精发酵的基本原理和实验操作步骤。
2. 了解酵母菌在酒精发酵过程中的作用。
3. 通过实验掌握酒精发酵过程中主要参数的测定方法。
二、实验原理酒精发酵是一种生物化学过程，在厌氧条件下，酵母菌将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，并释放出能量。
该过程主要分为糖化阶段和发酵阶段。
三、实验材料与仪器材料：- 酵母菌- 葡萄糖- 水浴锅- pH计- 滴定管- 漏斗- 玻璃棒- 实验试管仪器：- 721型分光光度计- 烧杯- 烧瓶- 酒精灯- 滴定管四、实验步骤1. 将葡萄糖溶液稀释至一定浓度，用于酵母菌的活化。
2. 将活化后的酵母菌接种到葡萄糖溶液中，进行酒精发酵实验。
3. 在发酵过程中，每隔一定时间取样，测定pH值、葡萄糖浓度和乙醇浓度。
4. 根据实验数据，绘制葡萄糖消耗曲线、乙醇生成曲线和pH变化曲线。
五、实验结果与分析1. pH变化曲线实验结果显示，在酒精发酵过程中，溶液的pH值逐渐降低。
这是因为酵母菌在发酵过程中产生二氧化碳，导致溶液的酸性增强。
2. 葡萄糖消耗曲线实验结果显示，在酒精发酵过程中，葡萄糖浓度逐渐降低。
这说明酵母菌在发酵过程中消耗了葡萄糖。
3. 乙醇生成曲线实验结果显示，在酒精发酵过程中，乙醇浓度逐渐升高。
这说明酵母菌在发酵过程中产生了乙醇。
4. 酒精发酵效率根据实验数据，计算酒精发酵效率如下：酒精发酵效率 = (发酵前葡萄糖浓度 - 发酵后葡萄糖浓度) / 发酵前葡萄糖浓度× 100%实验结果显示，酒精发酵效率为 85%。
六、结论通过本次实验，我们掌握了酒精发酵的基本原理和实验操作步骤，了解了酵母菌在酒精发酵过程中的作用。
实验结果表明，在适宜的条件下，酵母菌能够有效地将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳。
七、讨论1. 实验过程中，酵母菌的生长和代谢受到多种因素的影响，如温度、pH值、营养物质等。
因此，在酒精发酵过程中，需要严格控制实验条件，以提高酒精发酵效率。
2. 本次实验中，酒精发酵效率为 85%，说明仍有部分葡萄糖未被利用。
H PL C 法测定玉米浓醪发酵酒精醪液中的纤维二糖和蜜二糖
图 1 氨基分析柱分离时的纤维二糖 、蜜二糖标准曲线 Fig. 1 The standard curve of analyzing cellobiose and
melibiose with NH2 analytical column
2. 1. 2 碳水化合物分析柱分离 精确称取纤维二 糖和蜜二糖样品 ,用超纯水配制成 200 mg/ L ,500 mg/ L ,1 000 mg/ L , 2 000 mg/ L , 3 000 mg/ L , 4 000 mg/ L , 5 000 mg/ L 系列标准质量浓度 ,分别 进样 ,用碳水化合物分析柱分析 ,根据结果作图 2.
方法一 :蒸除酒精后的浓醪发酵酒精醪液补水 至原体积 ,3 000 r/ min 离心 20 min ,取上清液加 3 倍体积无水乙醇 ,4 ℃沉淀 2 h 后 3 000 r/ min 离心 20 min ,水浴蒸除酒精后微孔膜过滤 、进样.
方法二 :浓醪发酵酒精醪液在 10 000r/ min 冷 冻离心 20 min ,用 Agilent 公司的预处理柱过滤后 直接进样进行 H PL C 分析. 1. 3. 3 色谱条件 氨基分析柱 :流动相为 V (乙腈) ∶V (水) = 80 ∶20 ,体积流量为 0. 8 mL/ min ,进样 8μL ,柱温 40 ℃,压力 40 Pa.
张 梁1 ,2 , 陈 蕴1 , 石贵阳1 ,2 , 章克昌1 ,2
(1. 江南大学 教育部工业生物技术重点实验室 ,江苏 无锡 214036 ;2. 江南大学 生物工程学院 ,江 苏 无锡 214036)
摘 要 : 采用高效液相色谱分析方法分析浓醪发酵酒精醪液中的纤维二糖和蜜二糖. 在分析过程
Abstract : Cello bio se and melibio se in t he distillatio n of high2gravit y et hanol brot h f ro m corn were assayed by H PL C met hod. The separatio n efficiency and recovery ratio s of t he p rocess were calculated. The result s showed t hat t he analytic effect for detecting t he t wo sugars wit h Carbo hydrate Analysis Column was bet ter t han t hat of N H2 analytical column. Therefo re , t he qualitative and quantitive met hod for detecting cellubio se and melibio se in t he distillate of high2 gravit y et hanol brot h was p reliminarily developed based o n applicatio n of Carbo hydrate Analysis Co l u m n . Key words : high2gravit y et hanol brot h ; H PL C ;cello bio se ; melibio se
酒精浓醪发酵检测项目及方法
酒精浓醪发酵过程检验方法1.围：本标准适用于对酒精生产全过程进行监控，目的确保最终产品的质量2.要求：2.1给样工序粉碎粒度≥85%(过20目筛)二期粉碎粒度≥80%(过20目筛)一期2.2液化工序2.2.1糖浆PH值:回配5.3~5.8, 不回配6.0以上2.2.2糊化率≥80~88%2.3糖化工序2.3.1糖化醪糖度一期17~19ºBX (清液不回配)18~22ºBX (清液回配)二期21~24ºBX(清液不回配)22~26ºBX(清液回配)2.3.2糖化率:20~50%(二期) 30~40%(一期)2.3.3PH值:4.0~4.52.4酒母工序2.4.1外观糖:一期≤20ºBX, 二期12~20ºBX2.4.2PH值3.4~3.82.4.3酵母液: 一期≥1.5亿/ml 二期≥2.0亿/ml2.4.4出芽率: 8~20%(一期) ,≥15%(二期)2.4.5死亡率: ≤10%(一期) ,≤12%(二期)2.5发酵工序2.5.1发酵1#罐(二期)酒份9.0%以上, 挥发酸:0.2以下,酵母数1.0亿/ml以上2.5.2发酵2#缺罐(二期) 酒份9.0%以上, 挥发酸:0.25以下2.5.3发酵成熟醪指标:外观糖≤1.0ºBX酒份:一期10.0%(V/V)以上,二期≥11.5%(V/V)挥发酸:0.3以下(二期),0.25以下(一期)残还原糖: ≤0.3g/100ml残总糖:一期≤1.5 g/100ml二期≤2.5g/100ml 2.6蒸馏工序2.6.1粗馏塔:废液含酒≤0.05(V/V)2.6.2精塔:废水含酒≤0.05%(V/V)2.6.3净化塔: 废水含酒≤0.05%(V/V)3.测定方法3.1糖浆的检验3.1.1糖浆pH值测定3.1.1.1测定仪器:PHS-25型酸度计3.1.1.2先用PH值为4.00和6.86缓冲校正液校正酸度计然后参照说明书测定即可.3.2 蒸煮糊液的检验3.2.1取样方法:每四小时从液化罐取样点取样.3.2.2糊化率的测定3.2. 2.1检验仪器: 20目标准筛, 托盘天平3.2.2.2测定方法: 取液化液100g放入20目标准筛中用80度热水冲洗过筛筛上颗粒应透明, 用天平称取筛上颗粒,质量设为A1, 则糊化率为(100—A1)/100*100%3.3液化醪检验3.3.1还原糖:测定同糖化还原糖3.3.2干物质: 用阿贝折光仪读数3.3.3DE值:还原糖与干物质的比值.3.4糖化醪的检验3.4.1取样方法:取糖化后冷却完毕的糖化醪在经双层纱布过滤后作为样品.3.4.2糖度的测定取糖化醪滤液于量筒中,用糖度计测定,同时测定湿度,查糖度温度更正表校正为20度时的糖度.3.4.3酸度的测定酸度的定义: 以10ml试样mol/l的氢氧化钠溶液1ml为一个酸度单位.吸取滤液1ml于50~150ml的氢氧化钠溶液滴定至微红色在30秒不退色为终点,滴定ml数乘以10为酸度.3.4.4还原糖的测定3.4.4.1裴林氏液甲液硫酸铜溶液, 乙液(氢氧化钠与酒石酸钾钠溶液)组成.测定时, 甲乙液等体积混合, 硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀,以生成的氢氧化铜又与酒石酸钾钠反应,生成酒酸钾钠铜络合物,使氢氧化铜溶解其络合物中,二价铜是氧化剂,能使还原糖中的羰基氧化成糖酸,而二价铜被还原生成一价氧化亚铜红色沉淀,该反应用次甲基蓝指示剂来指示终点.因为次甲基蓝氧化能力较二价铜弱,所以二价铜全部还原糖还原后,过量一滴还原糖即使次甲基蓝还原,溶液的蓝色消失,以示终点3.4.4.2仪器:250ml三角瓶, 5ml与10ml大肚吸管,25ml酸式滴定管, 50ml量筒,100ml容量瓶3.4.4.3试剂a.0.25%葡萄糖溶液精称在105摄氏度烘干的无水葡萄糖(二级品)以上2.500g以蒸馏水溶解,并定容至1000ml.b.裴林氏溶液①制备甲液:精称结晶硫酸铜(AR)69.278克,以蒸馏水溶解煮沸,冷却定容至1000ml放置一周后, 用G2,G3砂芯漏斗过滤后标定.乙液:称取酒石酸钾钠346克及氢氧化100克,分别用搅拌后混合一起定容1000豪升.②试验第一步:预备试验:取裴林式甲乙液各5ML放入250的三角烧瓶中加水20ml,均匀后置于电炉上加热在2-3分钟沸腾,待沸腾后用滴定管逐滴滴入0.25%葡萄糖标准溶液(注意保持沸腾).待试液兰色消失时滴入2滴次甲基蓝蓝指示剂，试液复呈兰色时为终点，以上滴定过程应在4分钟完成。
浅谈生物燃料乙醇浓醪发酵工艺技术
清洗世界Cleaning World 第36卷第3期2020年3月试验研究文章编号：1671-8909(2020)3-0029-002浅谈生物燃料乙醇浓醪发酵工艺技术苗春雨(国投生物能源(鸡东)有限公司，黑龙江鸡西158200)摘要：浓醪发酵技术被认是发展发酵工业有效途径之一，成熟醪中高乙醇含量不仅是一个重要的技术经济指标，也是体现发酵技术是否先进的重要标志。
浓醪发酵具有高细胞密度、高产物浓度和高生产速率等特点，是发酵工业的发展目标和方向。
浓醪发酵具有提高乙醇含量、降低能耗、节约用水及提高设备使用率等优势，有效降低生产成本，具有广泛的应用价值。
浓醪分酵的工艺技术从发酵工艺不同分为先糖化后发酵工艺和同步糖化浓醪发酵工艺发酵工艺，从发酵醪注入发酵罐的方式不同，分为连续发酵、间歇发酵和半连续发酵。
关键词：浓醸发酵；工艺技术中图分类号：TQ223.122:TQ920.6文献标识码：A0引言生物燃料乙醇是一种优良的燃料，它的主要特性有四个方面：第一，生物燃料乙醇是燃油氧化处理的增氧剂，可使汽油增加内氧燃烧充分，达到节能和环保的目的。
第二，生物燃料乙醇具有极好的抗爆性能，调合辛烷值一般在120左右，作为汽油的高辛烷值组份，可以有效提高汽油的抗爆性。
第三，在新标准汽油中，生物燃料乙醇还可以经济有效地降低烯炷、芳桂含量，降低炼油厂的改造费用。
第四，生物燃料乙醇是太阳能的一种表现形式，在自然界这个大系统中，其生产和消费过程可形成无污染和洁净的闭路循环过程，为可循环再生能源。
近年来，生物燃料乙醇生产技术在借鉴国外技术的同时，经过不断的消化、优化及研发，国内生物燃料乙醇的工艺生产技术已经基本成熟，并形成了一批具有自主知识产权的成果。
通过技术创新，实现降本增效，是我国生物燃料乙醇行业不断发展壮大、有效应对国内外市场冲击的最重要途径之一。
生物燃料乙醇生产过程中，发酵强度是考核发酵产业的一个重要指标，浓醪发酵技术被认为是发展发酵工业有效途径之一，成熟醪中高乙醇含量不仅是一个重要的技术经济指标，也是体现发酵技术是否先进的重要标志。
酒精的发酵实验报告
1. 掌握酒精发酵的基本原理和实验方法。
2. 了解酒精发酵过程中微生物的生长规律和代谢产物。
3. 掌握实验仪器的使用和数据处理方法。
二、实验原理酒精发酵是利用微生物将糖类物质转化为酒精和二氧化碳的过程。
本实验采用酵母菌作为发酵微生物，酵母菌在适宜的条件下，将葡萄糖分解成乙醇和二氧化碳。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 酵母菌：活化酵母菌- 葡萄糖：分析纯- 酒精：分析纯- 二氧化碳：分析纯- 澄清石灰水：分析纯- 重铬酸钾溶液：分析纯2. 实验仪器：- 50ml锥形瓶：4个- 玻璃棒：4根- 温度计：1支- 移液管：1支- pH计：1台- 恒温水浴锅：1台- 烧杯：1个- 滤纸：1张1. 准备实验材料：将活化酵母菌、葡萄糖、酒精、二氧化碳、澄清石灰水和重铬酸钾溶液分别准备好。
2. 配制培养基：取50ml锥形瓶4个，分别加入5g葡萄糖，然后加入50ml蒸馏水，搅拌均匀。
3. 接种：将活化酵母菌用移液管取适量接种到锥形瓶中，用玻璃棒搅拌均匀。
4. 发酵：将锥形瓶放入恒温水浴锅中，维持温度在30℃左右，进行发酵。
5. 检测酒精浓度：在发酵过程中，每隔一定时间取出锥形瓶，用pH计测定发酵液的pH值，同时取少量发酵液，用重铬酸钾溶液检测酒精浓度。
6. 检测二氧化碳浓度：将发酵瓶中的气体导入澄清石灰水中，观察石灰水的变化，判断二氧化碳的产生。
7. 记录实验数据：记录发酵过程中酒精浓度、二氧化碳浓度和pH值的变化。
8. 实验结束：发酵结束后，将锥形瓶中的发酵液过滤，收集滤液，用于后续实验。
五、实验结果与分析1. 酒精浓度：通过pH计和重铬酸钾溶液检测，发酵过程中酒精浓度逐渐增加，说明酵母菌在发酵过程中产生了酒精。
2. 二氧化碳浓度：通过澄清石灰水检测，发酵过程中二氧化碳浓度逐渐增加，说明酵母菌在发酵过程中产生了二氧化碳。
3. pH值：发酵过程中pH值逐渐降低，说明酵母菌在发酵过程中消耗了培养基中的营养物质，产生了酸性物质。
酒精发酵计算
第九章厌氧发酵设备厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系主讲教师：敬科举•发酵设备是发酵工厂中主要的设备，它提供了一个适应微生物生命活动和生物代谢的场所。
•由于微生物分厌氧和通风两大类，故供微生物生存和代谢的生产设备也就各不相同。
•不论厌氧或通风发酵设备，除了满足微生物培养所必要的工艺要求外，还得考虑材质的要求以及加工制造难易程度等因素。
本章主要讲述的内容第一节酒精发酵设备及计算•满足酒精发酵的工艺要求–满足酒精酵母生长和代谢的必要工艺条件–将发酵产生的热量及时移走•有利于发酵液的排出，设备的清洗、维修以及设备制造安装方便等问题。
一、酒精发酵罐的结构1，基本结构•酒精发酵罐筒体为圆柱形•底盖和顶盖均为碟形或锥形的立式金属容器•罐顶装有废汽回收管，进料管，按种管，压力表、各种测量仪表接口管及供观察清洗和检修罐体内部的人孔等•罐底装有排料口和排污口对于大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔2，发酵罐的冷却装置–中小型发酵罐：多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；–大型发酵罐：由于罐外壁冷却面积不能满足冷却要求，所以，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置。
–此外，也有采用罐外列管式喷琳冷却的方法，此法具有冷却发酵液均匀、冷却效率3，发酵罐的洗涤装置二、酒精发酵罐的计算1，发酵罐结构尺寸的确定发酵罐全容积的计算：式中：V-发酵罐的全容积（米3）V 0-发酵罐中的装液量（米3）φ-装液系数（一般取0.85~0.90）•带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为：式中D ：罐的直径(米)H ：罐的圆柱部分高度(米)h 1：罐底高度(米)h 2：盖高度(米)通常：H=1.1~1.5D, h 1=0.1~0.4D,2，发酵罐罐数的确定对于间歇发酵，发酵罐罐数可按下式计算：式中N ：发酵罐个数（个）n ：每24小时内进行加料的发酵罐数t ：发酵周期（小时）3，发酵罐冷却面积的计算 发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方 程式来确定，即：F =Q K∆tm式中F：冷却面积(米2) Q：总的发酵热(焦耳/小时) K：传热总系数(焦耳/米2.小时.˚C) Δtm：对数平均温度差(˚C)（1）总发酵热的估算 微生物在厌氧发酵过程中总的发酵 热，一般由生物合成热Q1，蒸发热损 失Q2， 罐壁向周围散失的热损失Q3 等三部分热量所组成。
玉米原料酒精浓醪发酵技术研究
玉米原料酒精浓醪发酵技术研究酒精浓醪发酵技术是一项发展前景较强的技术，这种技术对设备的要求较地，且综合效益较高，可以有效提高国家的发酵水平，提高生产量，本文根据相应的生产理论，重点研究了以玉米为原料时，进行发酵时需要采取的工艺技术进行深入的研究。
标签：酒精活性干酵母；酶制剂；糖化工艺酒精浓醪发酵技术需要的能耗较低，实行这种技术可以有效节省能耗从根本上降低生产成本，但是酒精浓醪发酵技术在发酵过程中会对酵母菌的生长繁殖有限制作用，也会对酒精发酵产生抑制作用，因此要对玉米原料酒精浓醪发酵技术进行深入研究。
通过具体的技术工艺、技术的研究，改进完善玉米原料酒精浓醪发酵技工艺，推动酒精浓醪发酵技术的不断完善，在工业化生产中得到全面的应用。
1 玉米原料酒精浓醪发酵技术实验1.1 材料和方法本文试验采用的材料有三种，分别为：酵母菌、酶制剂和玉米粉，其中酵母菌为酒精活性干酵母，酶制剂选择了以下三种：耐高温α-淀粉、糖化酶和酸性蛋白酶，玉米粉作为原料使用，其中的淀粉含量为的67.7%。
试验一共分为七个步骤，第一步，让酒精活性干酵母活化；第二步，进行具体的发酵试验；第三步，测定酒精浓度；第四步，测定残糖；第五步，测定酸性蛋白酶；第六步，测定α-氨基氮；第七步，测定酵母菌细胞数和存活率。
在实际的测定环节中，分别采用了茚三酮比色法、次甲基蓝染色法、斐林法等，以此保证结果的准确性。
1.2 结果和分析经过相关数据的检查后发现，添加酸性蛋白酶会对发酵速率以及酵母菌生长造成影响，此外酸性蛋白酶添加量也会对发酵造成影响。
不仅如此，醪液浓度和糖化时间也会对发酵造成一定的影响。
首先，酸性蛋白酶的作用主要是促进玉米原料中的蛋白质可以快速水解，以此增加酵母菌的可吸收性氮的作用，也可以促进酒精浓醪发酵的速度[1]。
让整个生产过程中，都保持在一些旺盛的状态下，但是酸性蛋白酶的添加量也需要进行控制，否则不仅不会起到促进作用，反而会对发酵造成阻碍。
酒精发酵大实验2013年学生版参考资料
酒精发酵大实验实验目的：1通过酒精发酵的实验，了解酒精生产的工艺过程；2加深温度、溶氧、pH 等发酵因素对酒精产量的影响，进一步明白发酵参数对发酵的重要影响；3 发酵工艺的控制的参数来自于多次实验后的优化。
实验内容：通过四组不同工艺参数的设计，发酵所得酒精的收率的差异以及相关指标的检测，总结出酒精发酵的最佳工艺参数，并进行总结讨论。
第一部分酒精生产的基本流程一糖化醪的制备(一)原料的选择凡是淀粉原料均可以用来生产酒精，考虑原料成本，生产上多用薯类为原料，其中以木薯淀粉含量高，产量也很高。
其次是谷类原料，以用玉米原料居多。
本实验采用玉米为实验材料。
(二)原料的蒸煮目的：1在原料吸水后借助于高温高压的作用，使原料的淀粉细胞膜和植物组织破裂，亦即破坏原料中淀粉颗粒的外皮，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉，这一过程叫糊化，原料经糊化后，再通过糖化剂作用即可变成可发酵性糖，为酒精发酵所利用。
2 借助于高温高压的作用，把存在于原料中的大量微生物进行灭菌，以保证发酵过程不受原料中的杂菌污染，正常进行酒精发酵。
步骤一淀粉原料的膨化与预煮淀粉是亲水性胶体，吸水后能发生膨化现象，工艺上称为淀粉的膨化。
产生膨化现象的原因是由于水分子渗入到淀粉颗粒的内部，使淀粉的巨大分子链扩张，因而体积增大，粘度增加。
步骤二淀粉的糊化（蒸煮）已经预煮好的淀粉料浆进入蒸煮锅后，在高温高压下，植物组织和细胞壁破裂，使淀粉完全释放出来，称之为糊化。
糊化后的料浆称为糊化醪，又叫蒸煮醪。
(三)蒸煮醪的冷却冷却的目的是为糖化酶提供酶解的合适温度。
蒸煮醪冷却到60℃后很粘稠，低于55℃时，则变成凝胶体，不能与糖化剂混合。
如果长时间缓慢冷却，则重新形成结晶体，此现象称之为“蒸煮醪老化”以至在糖化过程中，不再受糖化酶作用。
为此，应急速冷却至62℃左右，并立即与糖化剂作用，以保证糖化醪的质量。
(四)淀粉的糖化淀粉原料经过高温高压蒸煮后，淀粉糊化成溶解状态，必须在冷却后的蒸煮醪中加入一定量的糖化剂，利用糖化剂中的淀粉酶使溶解状态的淀粉转化成能被酵母菌利用的可发酵性糖，这一由淀粉转化为可发酵性糖的过程，叫做“糖化”。
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3 国内有的酒精企业玉米粉 (脱胚去皮) 中淀粉含量 68% 考虑酵母菌增殖的消耗 、杂菌产酸等消耗和发酵成熟醪
的保障措施 。
中残糖的剩余 ,实际需要玉米粉的数量比理论值还高些 。一
发酵醪液酒精浓度的提高要求酵母菌耐酒精浓度的能
般估计按 115% ～116% 增加 。 从计算结果表可知 ,浓醪发酵 ,发酵成熟醪酒精浓度超
快速繁殖状态的酵母生产酒精的能力是非快速繁殖状态酵 母的 30 倍 。基于此 ,保持发酵罐中相当数量的酵母菌并使 多数酵母菌处于增殖状态是高浓度酒精生产在酵母菌控制 方面的主要措施 。
在间歇发酵工艺中 ,开始时酵母菌的细胞浓度应在 015 ×108 个细胞/mL, 发酵高峰时应增加到 (115～210) ×108 个 细胞/mL, 发酵结束时还应保持 110～108 个细胞/mL 。这是 一个较高的指标 ,如果预发酵罐 (酵母扩培罐) 里的酵母菌细 胞数能确保 (4～5) ×108 个细胞/mL, 则接种量应在 (1∶8) ～ (1∶10) 。
尽管生物传感器在国内的应用才开始起步 ,但是它们有 十分良好的发展前景 。生物传感器由于采用了专一性高的 酶法分析 ,在分析中不受颜色和其它成分的干扰 ,因而具有 选择性好 、灵敏度高 、测速快捷和操作简便等优点 。虽然目 前国内相当一部分传感器的研究还停留在实验室阶段 ,但相 信随着传感器研究的不断深入 ,传感器在白酒工业中的规模
表1
发酵成熟醪乙醇浓度 ,调浆罐中水和玉米粉的原始理论比例 ( %w/v )
发酵成熟醪 葡萄糖理论浓度
乙醇浓度 %(v/v )
10
15144
1215
19130
15
23116
18
27179
23
35152
淀粉理论 浓度
13189 17137 20184 25101 31197
玉米粉浓度
68 % 3
20144 25155 30166 36179 47101
发酵强度 (g/Lh ) 是考核发酵产业的一个重要指标 。酒 精浓醪发酵是提高发酵强度的重要措施 ,因为它是在发酵罐 容积不变的前提下 ,提高发酵成熟醪酒精浓度的 。 112 能源消耗和用水数量大幅降低
浓醪发酵 ,玉米粉调浆用水量减少 ,这样将使蒸馏后的 发酵成熟醪 (酒精糟液) 经卧式螺旋离心机后酒精糟清液数
由于葡 萄 糖 属 于 单 糖 , 因 此 可 以 通 过 葡 萄 糖 氧 化 酶 ( GOD) 而被氧化为葡萄糖酸 ,即由于 GOD的催化作用 ,氧随 着葡萄糖被氧化的量而逐渐消耗 ,同时产生 H2O2 。因此 ,只 要通过电化学装置测量氧或双氧水 ,就可间接的测量葡萄糖 的浓度 。(图 2) 3 结语
多项基本措施 ,最直接的工艺及原料粉碎 、糖化 、发酵罐中的 发酵过程的控制 。
好大型发酵系统杂菌感染已成高浓度酒精发酵的第二位关 键措施 。
311 玉米粉的糖化 酒精浓醪发酵 (发酵成熟醪酒精浓度超过 18% ) ,葡萄糖
的浓度可达 2718%, 这样葡萄糖浓度的渗透压对酵母菌的增
31311 控制杂菌需要特殊注意的几项有效方法 发酵罐应设计成容易彻底排空的锥形发酵罐或角度合
化应用将为时不远 。
图 2 葡萄糖传感器的原理 [ 参考文献 ]
[1] 于兆林编译 ,生物传感器[M] 1 上海远东出版社 ,上海 ,19921 [2] 沈怡方 ,白酒生产技术全书[M] 1 中国轻工业出版社 ,北京 ,19981
第 4 期 吴国峰 ,等 :酒精浓醪发酵的计算与分析 · 17 ·
第30 卷 第4期 酿 酒
Vol130,No14
2003 年 7 月
LIQUORMAKING
July, 2003
文章编号 :1002-8110 (2003) 04-0070-03
酒精浓醪发酵的计算与分析
吴国峰1 ,赵 辉1 ,李盛贤1 ,贾树彪1 ,岳国君2 ,陈世忠2
我们以 1000m3 发酵罐为例 ,在成熟醪酒精浓度 10% 时 , 发酵罐中乙醇的量为 :
1000 ×10% ×017893t/m3 =78.93t
这样按照上述反应方程式即可计算出该酒精浓度情况 下需要葡萄糖量 、淀粉量以及玉米粉量 ,依此类推 ,酒精浓度 为 1215% 、15% 、18% 、23% 时亦可算出 ,结果见表 1:
(11 黑龙江大学生命科学学院 ,黑龙江 哈尔滨 150080;21 黑龙江华润酒精有限公司 ,黑龙江 肇东 151100)
摘 要 :分析了酒精浓醪发酵玉米粉的理论浓度与相应酒精发酵工艺全流程的变化方向 ,并提出了实现高浓 度酒精工艺的几项保障措施 。 关键词 :酒精 ;浓醪 ;发酵 中图分类号 :TS262 12;TS261 14 文献标识码 :B
由于酒精在能源重要上应用的扩展 ,发酵酒精作为可再 生环保新能源之一 ,其社会需求量目前已明确为全球汽车用 油的 10% ～20%, 甚至更多 。特别是乙醇燃料汽车和飞机的 出现 ,发酵酒精的需求量与日俱增 。这样涉及能源的重大社 会需求必将促进发酵酒精工艺将有重大进步 ,而酒精浓醪发 酵又将是发酵酒精工艺的重大技术进步之一 。 1 酒精浓醪发酵的意义 111 提高发酵强度
术思想 ,即大颗粒 (3mm) 粉碎 。由于大颗粒粉碎 ,使醪液中有 “浓”有“稀”,比细粉效果好 。这是近年来美国大酒精企业的 新做法 。 312 发酵罐的降温和增氧均质措施
浓醪发酵由于发酵罐内酵母菌数量多 、糖液浓度高 、反 应强度大 ,故将产生的生物热及时排除 ,是给酵母菌创造持 续良性发酵的重要措施 ,人工强制致冷降温技术是必需的保 障措施之一 。
玉米粉碎工艺 :高浓度玉米粉一次加入需改进粉碎的技
要定期清洗 ,并清除结垢 ,因为罐壁的垢物是最容易积存杂 菌的地方 ,必要时要适当使用抑垢剂 ; 如有可能取消液化后 的糖化工艺 ,因为 60 ℃的糖化罐中有耐高温乳酸菌生存扩繁 的可能 ,这样糖化罐就成了感染源 ;设计的预发酵罐及时给 主发酵罐提供足够的优势酵母菌群 ,以促进酒精发酵尽快完 成 ,同时也起到避免杂菌的作用 。
化 ,这是高浓度酒精发酵的物质基础和工艺基础 。
计算原理与方法
玉米粉中淀粉水解 ,理论上精制玉米粉 (脱胚去皮) 中淀
粉含量按 78% 计算 。
淀粉酶
(C6 H10O5) n +nH 2O 糖化酶 nC6 H12O6
①
酵母菌
nC6 H2O6
2nC2 H5OH+2nCO 2 ↑
②
发酵过程中糖量的变化是衡量发酵正常与否的标准 ,同时也 是计算出酒率的一个重要依据[2] 。通过测量葡萄糖含量 ,就 可得知其淀粉含量或糖量的变化 ,而使用酶传感器便可简单 的测出样品中的葡萄糖含量 。
收稿日期 :2003-03-21 作者简介 :吴国峰 (1964- ) ,女 ,本科 ,工程师 ,黑龙江省人 , 主要从事工业发酵教学与科研工作 。
量大幅减少 ,除去大部分用于玉米粉调浆的酒精糟液外剩余
部分将是很少的 ,给耗能很大的 DDS的酒精糟液将很少 ,即
可减少蒸发设备投入和能源消耗 。
2 浓醪发酵玉米粉浓度的计算
我们以精制玉米粉为原料分析和计算浓醪发酵玉米粉
的浓度 。目前我国大型酒精企业发酵成熟浓醪酒精浓度大
约在 12% 左右 ,据资料报道 ,美国有的酒精企业发酵浓醪酒
精浓度已达 18%, 并且正向 23% 努力 。这样可以从发酵成熟
醪酒精浓度来反推计算玉米粉和调浆用水的比例 ,以确定玉
米粉的科学用量 ,并解决一些相应的浓醪出现的具体工艺变
理的斜底发酵罐 ,发酵罐连接相管路应尽可能简短 、畅通
殖和酒精发酵将有很大的负面影响 。为更好地解决这一矛 以避免死角 ;几个发酵罐绝不能共用一个热交换器 ; 发酵罐
盾 ,可将糖化一步完成 ,即彻底糖化 。具体的可以采用流加 糖液的办法 ,能够很理想地控制发酵 。纯糖液发酵的优点是 发酵周期相对短 ,酵母菌回收容易 (啤酒发酵的启示) 发酵罐 内容物无残渣产生 ,蒸馏过程将有全新的技术变化 。另一种 技术思想是边糖化边发酵 。
过 18% 之后 ,玉米粉与水的比例发生很大的变化 。如果水与 玉米粉达不到最基本的理论比例 ,其他措施再好也完不成预 期的酒精浓度 ! 玉米粉与水的比例达到 52199∶47101, 将近 1∶ 1, 这样的比例如果用细玉米粉调浆 ,其粘度很大 ,所以美国 一些大酒精企业 ,采用粗玉米粉 (直径 3mm) 以降低玉米浆液 粘度 ,同时采用边糖化边发酵的工艺 。 3 实现浓醪高酒精浓度发酵的基本措施
78 %
17177 22126 26172 32106 40198
水∶玉米粉
68 % 3
79156∶20144 74145∶25155 69134∶30166 63121∶36179 52199∶47101
78 %
82123∶17177 77174∶22126 73118∶26172 67194∶32106 59102∶40198
对一些大型酒精企业技术和经济的评价 ,很难设定更多 的绝对标准 。为更好地实现浓醪高酒精浓度发酵可以提出
力也要提高 ,这是酵母菌育种的一个实际任务 。 313 控制杂菌
酵母菌在发酵过程中虽产生的一些有机酸 ,但与感染的 乳酸菌 、醋酸菌消耗葡萄糖产生的乳酸 、醋酸等相比是很低 的 。有些乳酸菌是厌氧菌 ,乳酸菌还有耐温特性 ,在无氧条 件下其生存和发酵能力比酵母菌可能要大 。在大型酒精发 酵罐中若感染乳酸菌等杂菌对葡萄糖的消耗量将是很大的 。 如果初始未污染醪液的滴定酸度是 x, 那么发酵成熟醪液滴 定酸度将升至 115x, 这是目前工艺水平发酵比较正常的经验 系数 ;如果滴定酸度明显大 115x, 则表明感染杂菌的情况比 较严重 。过于严重后将影响酵母菌扩增和发酵水平 。控制
在连续发酵工艺中 ,应将酵母菌细胞数保持在 115 ×108 个细胞/mL, 发酵高峰时能达到 (210～310) ×108 个细胞/mL 是最理想的 。