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酒精发酵清洁生产新工艺的方案研究

2014-01-24 11:26
老猫
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  在酒精发酵过程中,杂菌控制的好坏,对整个发酵的结果至关重要。由于酒精发酵工艺的特点决定了,在工业化生产酒精过程中,整个发酵过程处于无菌状态是不可能的,也不现实。因此,在酒精发酵工艺的发展历程中,杂菌的控制手段也不断变化。在传统的酒精发酵工艺中,通常采用加硫酸酸化、加热灭菌、添加化学药剂等方法抑制杂菌。加热灭菌可以杀死杂菌,但需增加设备,消耗大量蒸汽,运行成本较高,且容易造成糖分的损失,目前已很少采用。加酸酸化法,即用浓硫酸将醪液的pH 值调节到3.4~3.6 来抑制杂菌的生长。酸化法硫酸用量大,对设备造成腐蚀,增加酒精废液的硫酸根含量,环保处理难度大。化学灭菌法由于所用的化学药剂在杀灭杂菌的同时,也会不同程度的杀灭或抑制酵母,所以此法也较少采用。

  近几年来,随着酒精发酵工艺的不断改进,高效节能的低温蒸煮液化工艺已为大多数企业采用,取代了传统的高温蒸煮液化工艺,这就对杂菌的控制手段提出更高的要求。同时,环保要求的不断提高,酸化法也将逐渐淘汰。新型、高效、环保的杂菌控制方法将逐步取代传统的方法。

  针对传统酒精工艺中,抑菌方法硫酸用量大、成本高、效果不够理想、腐蚀大、废液难处理、不利于酵母生长繁殖等问题,我们自主研发出酒精发酵专用杀菌剂-克菌灵,成功开发出成熟的无酸发酵酒精生产技术。由于添加克菌灵P 系列产品后,无须再添加浓硫酸调节pH 值,发酵醪保持原料自然的pH 值,为酵母菌提供了良好的发酵条件。因此,使用克菌灵控制杂菌,抑菌效果更佳,进一步提高酒精发酵率,降低废液的处理难度,带来更好的经济效益。

  1、材料与方法

  1.1 材料及仪器

  原料:木薯粉,为南宁市售木薯粉。

  PDA 培养基:马铃薯 200g,葡萄糖 20g,琼脂 20g,蒸馏水 1000 mL,自然pH 值。

  发酵醪液:木薯粉按照1:2.8 的料水比进行配制,将发酵醪液的pH 值调节至6.5 并加入一定量的淀粉酶在115 ℃下保持60 min,冷却到60 ℃,调节pH4.0 并加入糖化酶进行酶解30 min。所得液体即为发酵醪液,按实验需求添加1 %(w/w)经过活化的酵母或其他外源性物质。

  仪器设备:生化培养箱(GHP-9160),上海精密仪器仪表有限公司;超净工作台(SW-CJ-2F),苏州尙田洁净技术有限公司;倒置显微镜(XSP-BM-2CBA),上海彼爱姆光学仪器制造有限公司;高压灭菌锅(YXQ-LS-50 SⅡ),上海博迅实业有限公司医疗设备厂;pH计(FE20K),梅特勒-托利多国际股份有限公司。

  1.2 实验方法

  1.2.1 发酵指标分析测定方法

  外观糖度、酸度、酒分、挥发酸、pH 值、残糖等均按酒精厂常规分析测定方法。

  发酵醪液中酵母数量的确定:取样进行适当稀释,平板涂布到PDA 培养基,自然pH,35℃下培养48 h,再进行平板计数。稀释浓度以每个平板上酵母菌落为200~400 个为宜。细菌数量检测:将菌液进行过滤去除残渣,并进行适当的稀释,平板涂布到多个PDA培养基中,自然pH,培养48 h 再进行平板计数。稀释浓度以每个平板上酵母菌落为200~400个为宜。

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