固定化酵母在甘蔗糖蜜酒精发酵中存在问题的探讨 4页

固定化酵母在甘蔗糖蜜酒精发酵中存在问题的探讨汪东武1*，王治业1，彭章普1，和智明2（1.甘肃省科学院生物研究所甘肃兰州730000；2.昆明能微生物制品有限公司云南昆明650000）摘要：分析了固定化酵母在甘蔗糖蜜酒精发酵中载体结垢,杂菌污染及活化速度慢,保养难等问题的形成原因，并提出相应的解决方法.关键词：固定化酵母;甘蔗糖蜜;酒精发酵中图分类号：文献标识码：文章编号：DiscussontheProblemsofImmobilizedYeastinAlcoholicFermentationfromSugarMolassesWANGDong-wu1*，WANGZhi-ye1，PENGZhang-pu1，HEZhi-ming2(1.BiologicalResearchInstitute,GansuAcademyofScience,Lanzhou730000，China；2.KunmingNengWeiBiologicalProductsLtd.Co，Kunming650000,China)Abstract:Theproblemsofscaleformationofcarriermaterial,bacteriuminfection,sloweractivationandhardmaintenanceinalcoholicfermentationfromsugarmolassesusingimmobilizedyeastareanalyzed.Therelevantmeasuresofsolvingtheproblemsaregiven.Keywords:immobilizedyeast;sugarmolasses;alcoholicfermentation同传统酒精发酵工艺相比，固定化酵母应用在糖蜜酒精发酵中，具有缩短发酵周期、提高设备利用率、减少杂菌污染、提高发酵率、降低生产成本等优点[1-2]。目前我国南方省区甘蔗糖蜜酒精厂家有300多家，这些企业酒精生产中普遍使用固定化酵母。但在实际生产中存在着酵母载体结垢、杂菌污染、酵母活化速度慢、保养难等问题。不同厂家出现问题的程度各不相同，有些厂家酵母载体、设备结垢特别严重，每个月甚至每几天都需要处理载体和设备的结垢，影响正常的生产，而有些则很少受影响，一个榨季只需几次处理即可；同一厂家不同榨季出现的情况也不尽相同。只有针对实际情况分析问题，采取切实有效的措施，才能保证正常的酒精生产和避免不必要的经济损失，使固定化酵母得到更好的应用。收稿日期：2005-8-29*通讯联系人：pzp7337@sohu.com1.载体结垢1.1原因分析甘蔗糖蜜酒精生产中酵母载体结垢成分主要以胶体、灰分、无机盐和悬浮物为主[3]，形成这些结垢成分的原因也比较复杂。首先，低糖蔗区、榨季初期和末期甘蔗含糖分低，糖蜜质量差，所含杂质多。其次，制糖技术的不断提高使糖蜜中可利用糖分降低，杂质增多；制糖工艺的选择和生产的不稳定性也会产生过多的沉淀，以及石灰等辅料质量的变化会引起糖蜜质量的变化，产生过多的灰分，促使结垢生成；再次，糖蜜酸化不彻底、用酸过多或发酵工艺控制不当、发酵管理不够。所有这些都会导致胶体灰分等沉淀物在酵母载体表面形成一层硬壳，阻止营养物质的吸收、代谢产物的排出，影响酵母正常的生长繁殖，同时也增大了载体杂菌污染的几率[4]。1.2处理方法1.2.1加强酸化处理 加强酸化工艺控制，保证足够的用酸量和酸化时间，防止杂菌繁殖和加速灰分与胶体物质沉淀，使这些沉淀物尽可能在酸化阶段去除，而不进入后续工段。在酸化处理过程中，加酸量不能过大，否则会产生过多的无机盐沉淀，一旦在酵母载体、设备表面结垢，将很难除掉，同时过量的用酸量也会影响到正常的酵母培养、发酵，增加生产成本；另外要加强搅拌和通风，排除糖蜜中二氧化硫、二氧化氮及挥发性有害物质，增加糖蜜的溶氧，以利于酵母繁殖[5]。1.2.2加强发酵生产管理浓糖连续发酵虽然成熟醪酒份高，但过分要求高酒精度而采取浓糖发酵会导致残糖升高，发酵不正常，加速灰分与胶体在1#、2#罐内沉淀，酵母载体结垢速度也加快。所以要根据生产工艺控制合理的发酵糖浓度，一般控制在15-18ºBx，最高不要超过20ºBx为宜。同时还可采取人工排除罐内沉淀，可以减缓沉淀在罐内长期聚集，酵母结垢速率和管道堵塞等。1.2.3加入阻垢剂加入无毒、不挥发性的阻垢剂，使其改变分散相和分散介质之间的物理、化学性能，减少胶体灰分物质在载体表面粘附聚结，使其稳定分散于发酵液中，从而达到降低积垢速率、使积垢变得疏松且易去除之目的[6]。2.杂菌污染2.1原因分析糖蜜酒精发酵中杂菌污染常表现为挥发酸和残糖升高，酒份下降，在成品中表现为氧化时间和硫酸试验等检测项不理想。造成这一结果的原因很多，如：设备管道死角、水、空气、及糖蜜原料中存在着大量的污染菌、在发酵生产过程中大量繁殖；另外，载体结垢使酒精发酵受阻而为杂菌的大量繁殖创造了机会。2.2处理方法2.2.1加强无菌操作采用高温蒸汽杀菌或辅以化学药剂等方法，对管道死角进行彻底灭菌处理，提高水质及空气过滤系统，在糖蜜原料中添加适当的杀菌剂，用以除去或抑制糖蜜原料中的污染菌。在原料和原辅料阶段尽量减少杂菌。2.2.2调整pH值以酸治酸是处理杂菌污染最普遍、有效的方法。要根据发酵情况、污染情况调整pH值来抑制杂菌，但要避免用酸过量抑制酵母正常繁殖和正常的发酵。污染严重时调整pH值3.5-3.8，情况好转后调整pH值4.2以下，发酵pH值控制在4.8左右即可。2.2.3控制糖蜜流加糖蜜酒精发酵过程是一个动态的平衡。糖蜜流加锤度、速度、浓稀比例等关键点控制，对维持发酵平衡和减少杂菌污染至关重要。流加速度过快，比例过大，酵母数少，酵母失去生长优势，导致染菌；速度过慢和比例过小，酵母在罐内停留时间过长，酵母容易衰老，杂菌也容易大量繁殖[7]。对固定化酵母培养，酵母数控制在1.5-2.0亿/毫升，停留时间在10小时为宜。2.2.4使用杀菌剂当用酸处理得不到很好的杀菌效果时，常用兽用青霉素钾等抗生素类药物或氟化钠、偏重亚硫酸钾等化学药物、复配杀菌剂配合使用，可有效抑制醋酸菌、乳酸菌、肠膜状明串珠菌等杂菌的繁殖，还可通过增加使用表面活性剂增强杀菌剂的杀菌效果[8]。3.固定化酵母的活化与保养3.1活化固定化酵母活化增殖时一方面要做好杂菌防治工作，保证活化、发酵过程不受杂菌污染，另一方面要保证增殖酵母良好的生理、生化特性。活化过程中要控制温度、pH值、锤度、通风量，并定期添加一定量营养物质、杀菌剂和强酵素，对提高酵母增殖速度、增殖酵母质量有很大作用，使发酵形成一个良好的生态环境，对于有效抑制杂菌、稳定pH值、降低挥发酸，以及部分不可发酵性糖进行分解转化具有重要作用[9]。3.2保养固定化酵母载体结垢、杂菌污染通常采用酸洗的方法，将pH值调到2.0-3.0，浸泡清洗3-4小时。但长时间、多次在低pH值环境下处理酵母载体，酵母细胞易损结团，对酵母生命力、发酵力、凝聚性都会产生不良影响；并且有些杂菌逐渐适应了低pH值环境，继续留在载体中，造成载体酸洗杀菌不彻底。选择新型复配杀菌剂、生物活性物质来处理，可以避免常规酸洗对载体酵母的损伤。 4.结束语综上所述，加强制糖、酒精发酵工艺控制和管理，做好预防工作，对出现的问题及时处理，才能发挥固定化酵母在糖蜜酒精发酵中的优势。参考文献：[1]陈学鹏,周剑平,王治业,张智维.固定化复合酵母连续发酵生产乙醇的工业化研究[J].甘肃科学学报.2001，13(4):44-47.[2]门学虎,李彦锋,周林成.聚乙烯醇载体的制备及应用研究进展[J].甘肃科学学报.2004,16(3):30-35.[3]尹国,王开兰,彭超英等.有效解决糖蜜酒精生产粗馏塔结垢问题[J].甘蔗糖业.2000,(3):39.[4]无锡轻工业学院,华南工学院.甘蔗制糖工艺学[M].北京:轻工业出版社,1982.[5]章克昌.酒精与蒸馏酒工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1995,251-253.[6]李德光.甘蔗糖蜜酒精蒸馏设备结垢问题研究简介[J].保山师专学报.1996,15(4):26.[7]尚红岩,张远平.糖蜜酒精发酵杂菌污染防治实践经验体会[J].甘蔗糖业.2002,(4):39-41.[8]毛瑞丰,罗远潮,卢家.二氧化氯杀灭蔗汁中微生物的试验[J].甘蔗糖业.2003,(2):39.[9]宋德贵,侯美珍,申亚琴等.强酵素在酒精发酵中作用的研究[J].广西师范大学学报(自然科学版).2004,22(3):101.作者简介：汪东武，（1977-）男，甘肃省陇西人，2001年毕业于郑州工程学院发酵工程专业，现就职于甘肃省科学院生物研究所，主要从事发酵工程、酶工程研究与应用。