发酵工艺.docx
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1、第九章发酵工艺糖质原料的共同特点是它所含的发酵性物质是可以直接供酵母进展酒精发酵的各种糖。不同的糖质原料还有各自的特点,由于我国糖类原料目前主要是甘蔗或甜菜废糖蜜,这里重点介绍糖蜜酒精发酵的特点。糖蜜稀释液接人培育成熟的酒母后,糖蜜稀释液中的糖分在酵母菌作用下分两大步发酵生成酒精。第一步是酵母菌首先将体内的转化酶即蔗糖酶系一种胞外酶借集中作用分泌到细胞体外将发酵液中的蔗糖进展水解转化为葡萄糖和果糖。其次步葡萄糖和果糖通过集中作用进人酵母细胞体内,在酵母体内酒化酶胞内酶的作用下发酵变成酒精和二氧化碳:一、糖蜜酒精发酵方法糖蜜酒精发酵的方法很多,有间歇发酵、半连续发酵和连续发酵 3 种,而各种方法
2、又有很多方案,现介绍如下l 间歇发酵法(1) 一般间歇发酵 即单罐发酵:发酵罐空罐清洗后用蒸汽杀菌至 10O 保温 0.51h ,冷却至 30 后,接人培育成熟的酒母醪液,而后再将温度为 27 30 夏天应偏低,冬天应偏高的发酵糖液输入进展发酵。发酵温度把握为3335 为宜。为了有效地把握发酵,首先必需把握好糖液入罐温度的把握,其次是加强发酵过程中的温度把握。夏天应提早升冷却水,冬大则要迟后开冷却水,水量把握由小到大、避开猛开猛关,防止温度骤升骤降,影响发酵效果。发酵时间一般为 3236h ,通常 4050h 即可送去蒸馏。(2) 分割式间歇发酵 第一只罐按一般间歇式发酵法进展发酵 ,当发酵处
3、于主发酵时,从该罐分割 l/31/2 主发酵罐至其次罐,用稀糖液加满两罐,第一只连续发酵,直至终了,送去蒸馏。其次罐进人主酵后再分割 l/31/2 至第三罐, 再用稀糖液加满两罐,如此连续下去。此法的优点是避开了每罐都需制作酒母,且总的发酵时间大为缩短;缺点是易染菌,必需加强糖蜜酸化灭菌工作。此方法发醉稀糖液一般 2024OBx ,发酵温度为 3335 ,发酵时间 2832h 。(3) 分批流加间歇发酵法分批流加间歇发酵法是先在发酵罐内加 10 20酒母后分 3 次加人发酵稀糖液,第一次、其次次加人罐容约 20的稀糖液, 第三次加 4050的稀糖液,以保持罐内醪液中糖浓度全都,有利于酵母的正常
4、发酵。但必需指出,流加糖液的全部时间不应超过810h ,否则会影响发酵成绩。发酵温度把握为 3035 ,发酵时间为 3648h。(4) 连续流加间歇发酵 连续流加发酵的特点在于根本稀糖液是按确定的速率连续参与发酵罐,直至罐满。只要选择适当的流加速度,就能保证在流加过程中发酵醪的浓度大致一样,促使酵母保持旺盛的发酵力气,到达缩短发酵时间, 提高出酒率的目的。该法是先将占发酵醪总量 2030%的成熟酒母醪送入发酵罐。然后参与数量一样的酒母稀糖液(14%浓度)。通风培育 2h,使发酵醪浓度降至 7%7.5%。开头连续流加浓度为 3335%的根本稀糖液,保持发酵醪的浓度在 10%左右。流加至满灌后,任
5、其发酵完毕。发酵温度把握为 3334,发酵时间为 1520h。2 半连续式发酵半连续式发酵是主发酵阶段承受连续发酵,后发酵阶段承受间歇发酵的方法。按糖化醪的流加方式不同半连续式发酵法分为下述两种方法。 将发酵罐连接起来,使前几只发酵罐始终保持连续主发酵状态,从第 3只或第 4 只罐流出的发酵醪液顺次加满其他发酵罐,完成后发酵。应用此方法可省去大量酒母,缩短发酵时间,但是必需留意消毒杀菊,防止杂菌污染。 将假设干发酵罐组成一个组,每只罐之间用溢流管相连接,生产时先制备发酵罐体积 1/3 的酒母,参与第 1 只发酵罐中,并在保持主发酵状态的前提下流加糖化醪,满罐后醪液通过溢流管流入第 2 只发酵罐
6、,当布满 1/3 体积时,糖化醪改为流加第 2 只发酵罐,满罐后醪液通过溢流管流加到第 3 只发酵罐 如此下去,直至未罐。发酵成熟醪以首罐至末罐顺次蒸馏。此方法可节约大量酒母,发酵时间相对缩短,但没次发酵周期开头时要制备酒母。3 连续发酵法糖蜜稀糖液酒精发酵承受连续发酵法最合理。糖蜜稀糖液连续发酵的方案很多,归纳起来有两种根本流程,即:单浓度单流加连续发酵法和双浓度双流加连续发酵法。(1) 单浓度单流加连续发酵法单浓度单流加连续发酵法是只用一种浓度的糖液进展单流加以实行连续发酵的流程。该流程以稀糖液与成熟酒母同时进人第一发酵罐,酵母生殖和糖液发酵同时进展,产生足够数量酵母细胞的发酵醪,并且随着
7、糖液的连续进入,发酵罐满罐后醪液依次进人下一罐连续发酵直至发酵成熟参见图 3-2 )图 3-2 糖蜜单浓度单流加连续发醒流程1糖蜜贮罐;2糖蜜泵;3高位槽;4计量罐;5酸化槽;6除渣器;7贮罐;8稀释释器;9酒母罐;10酵母增殖罐;11发酵罐;12捕集器;13洒洗涤塔;14成熟醪泵;原糖蜜从贮罐 1 经糖蜜泵 2 送至高位槽 3,经计量罐 4 称量后流入酸化槽 5, 加酸,加防腐剂,必要时加热后,流入除渣器6 除去沉淀,进入贮器 7,在这里参与养分盐,再流往稀释器 8,得到浓度为 2225%,酸度为 33.5,加有 0.004% 五氯苯酚钠或其它防腐剂的稀糖液。后者连续均匀地流入酒母罐组9,再
8、流入酒母增殖罐 10,然后顺次通过罐 11,成熟醪从最终一次罐 11 送去蒸馏。必要时往酒母罐和酒母增殖罐中添加消泡剂,CO2经捕集器 12 和洗涤塔 13进入综合利用车间,淡酒回入最终一只发酵罐。(2) 双浓度双流加连续发酵法双浓度双流加连续发酵法是使用两种不同的糖液,即酒母稀糖液亦称低浓度和发酵稀糖液亦称高浓度进展双流加以实行连续发酵的流程。如图3-3 所示:图 3-3糖蜜双浓度双流加连续发酵流程1糖蜜贮罐; 2糖蜜泵; 3高位槽; 4计量罐; 5贮罐; 6稀释罐;7稀释罐;8酵母罐;9酵母增殖糖蜜流加罐; 10发酵罐; 11尾发酵罐; 12泡沫收集器; 13洗涤塔原糖蜜由贮罐 1 用齿轮
9、泵 2 送入高位槽 3,糖蜜经计量罐 4 计量后流入中间贮罐 5,由此,流往稀释器6 和 7,以制备根本稀释糖液和酒母稀释糖液。6a 和 7a 是稀糖液浓度检查器。酒母制备在酒母罐 8 中进展。酒母和根本稀糖液连续均匀地流入头两个罐,接种比为 1 :1。酒母和根本稀糖液的流量应把握在保证罐中醪液浓度为 89%,酒度为 7%左右的范围内。醪液从 9 流出,顺次经过三只罐 10,并流入后酵罐 11。最终,成熟发酵醪从后酵罐送去蒸馏。发酵罐 9,10 中产生的泡沫和 CO2送往泡沫捕集器 12,CO2经洗涤塔 13 回收酒精,淡酒送去蒸馏,二氧化碳则送去进一步加工利用,消泡后的液体流入发酵罐 11。
10、上述流程发酵时间共 24 小时,成熟醪酒度 99.5%(v),酸度 33.5,剩余浓度 56%。每隔 10 天左右必需依次将发酵罐清洗灭菌一次,以防止酸败。糖蜜酒精发醉的 3 种方法,本质上没有区分,尤其是连续发酵法的两种根本流程都是在流淌的基质中,在适宜酵母菌生民的条件下,生殖足够的酵母细胞, 发酵糖液产生酒精。目前糖蜜洒精发酵都承受连续法。一般对质量好纯度高的糖蜜承受单浓度单流加连续发酵法与双浓度双流加连续发酵法发酵均可,但对纯度低、质量差的糖蜜不宜承受单浓度单流加连续发酵法而应承受双浓度双流加连续发酵法。双浓度双流加连续发酵法,低浓度糖液即酒母糖液与高浓度糖液即发酵糖液流加液比通常取1:
11、l,而流加糖比例为:优质糖蜜 4:6,劣质糖蜜 3:7。二、影响糖蜜酒精发酵的主要因素1. 酵母数量 糖蜜酒精连续发酵效率主要取决于酵母细胞内酒化酶系的活力,而酵母细胞内酒化酶系的活力又打算于酵母生殖速度和酵母数量,因而要提高糖蜜酒精连续发酵的效率,除选育酒化酶系活力强、耐高渗透压的酵母菌种外, 还要正确选择糖蜜酒精连续发酵过程中立体罐的酵母数量。应当看到,在连续发酵稳定状态条件下,主体罐的酵母数量是与主体罐的容量、进料速度、稀释度、发酵醪的糖分浓度、养分条件、pH 值、酸度及通风搅拌状况均有亲热关系。例如转变进料速度可以调整酵母数量,而在通风搅拌条件下,酵母生殖速度和酵母数量快速提高糖蜜酒精
12、多级连续发酵要求主体罐的酵母数量要把握适宜,过多或过少的酵母数量对发酵率均有影响。在通风搅拌条件下,酵母生殖速度过快, 酵母数量过多,则发酵醪的糖分供给酵母作为茵体生长消耗较多,相应地糖蜜转化为酒精的转化率降低。酵母数量过少,酵母生殖速度慢,发酵速度也相应地减慢,不仅发酵时间延长,设备利用率降低,同时易使杂菌感染和生殖,酸度增高, 导致发酵率下降。所以,糖蜜酒精多级连续发酵过程中主体罐确定要把握适宜的酵母数量,使酵母处于对数生长期,细胞内酒化酶系活力保持最高,则可以使主发酵旺盛进展,发酵率可以提高,发酵时间可进一步降低。母菌种特性不同和糖蜜原料不同,酵母的数量把握也不同。依据国内外糖蜜酒精工厂
13、的试验阅历:对于甘蔗糖蜜酵母菌种承受 F396 、高 l396 、As.2.1190、川 345 等酵母时,连续发酵中主发酵罐的酵母数量宜把握 0.81.2 亿毫升,出芽率2530,死亡率1以下、对于甜菜糖蜜,酵母菌种如承受Rasse 字酵母时,连续发酵中主发酵罐的酵母数量宜把握 1.41.6 亿毫升,出芽率 2530,死亡率 1以下。为了把握适宜的酵母数量,通常在酒母培育罐与主发酵罐实行间歇通风的措施,以保证连续发酵所需要的酵母数量。2. 发酵醪的糖分浓度 糖蜜酒精连续发酵正确选择与把握适宜的发酵醪糖分浓度是重要的,它不仅直接影响成熟醪中酒精含量,也影响发酵的快慢与糖分利用率。不同质量级别的
14、糖蜜,确定发酵醪的糖分浓度也有所不同,一般认为对质量较好的、纯度较高的炼糖糖蜜,以及一级、二级的糖蜜,宜承受浓醪发酵。对质量较差纯度较低的三级与低纯度糖蜜,宜承受稀醪发酵。一般认为稀醪发酵指成熟醪中酒精含量在 67(容量可以提高糖分的转化率。这是由于稀醪调整了环境的渗透压,不仅利于酵母半渗透作用的细胞质膜对发酵醪中养分物质的选择吸取,有利于酵母生长生殖,同时也有利于酵母细胞内酒化酶将发酵基质快速转化为酒精,因而稀醪可以加速酒精发酵和提高糖分的转化率。而浓醪发酵成熟醪酒精含量在 9(容量)以上的优点,在于发酵醪酒精含量高,可以相对地提高设备的利用率,节约动力,水电及蒸汽,还可以节约劳动力,提高劳
15、动生产率,从全面考虑还是浓醪发酵比较合理,目前国内一些糖蜜酒精工厂正在进展低纯度糖蜜浓醪发酵的探究。日本低纯度糖蜜浓醪发酵试验,成熟醪酒精含量高达15以上,发酵效率为 90以上。可见所谓浓醪发酵与稀醪发酵都是相对而言, 关键在于选择耐高渗透压和耐高浓度酒精的酵母,低纯度糖蜜浓醪酒精发酵,同样可以获得较高的发酵效率。糖蜜酒精连续发酵过程中为了把握适宜的发酵醪糖分浓度,根本稀糖液的流加速度以及各罐顺次流往下一罐的速度必需保持均匀,流量准确和稳定,否则各罐流速不一,将造成发酵醪成熟状况不稳定,使糖分不能充分利用,从而影响糖分利用率和发酵效率。3. 主发酵罐的酒精浓度 为了使糖蜜酒精多级连续发酵顺当进
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