CN104535726A - 实时检测发酵罐乙醇浓度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实时监测发酵罐乙醇浓度的方法，所述方法包括建立发酵罐中酒精浓度与发酵罐尾气浓度之比例模型的步骤，和使用所述模型对发酵罐酒精浓度进行检测的步骤，其中所述比例模型使用待培养的菌种建立。本发明方法能够实时监控发酵罐中的酒精浓度，同时不增加污染风险和发酵罐的清洗难度。
Description
技术领域
本发明涉及发酵领域，具体的涉及实时检测发酵罐酒精浓度的方法。
背景技术
酵母发酵是发酵工业中的一个重要方面，与人们的日长生活息息相关。酵母菌是兼性好氧生活。在有氧气的环境中，酵母菌将葡萄糖转化为水和二氧化碳。无氧的条件下，将葡萄糖分解为二氧化碳和酒精。在酿酒过程中，乙醇被保留下来；在烤面包或蒸馒头的过程中，二氧化碳将面团发起，而酒精则挥发。
酒精浓度时发酵过程中的重要参数，能够反映发酵液中氧气的供给情况，并且当酒精浓度过高时会影响酵母的生长，因此对发酵罐中酒精浓度进行监测是本领域重点关注的问题之一。
传统的酒精监测为取样测量，可以获得较准确的数据，但是，取样监测存在着这样几个问题，第一，取样检测费时，往往从取一次样到拿到测量结果可能需要几个小时甚至更长，不能做到及时性，第二，取样检测存在着染菌的危险，稍微操作不当就会导致染菌，造成严重的后果。
目前，发酵行业已经开了一种酒精实时检测方法，就是通过从发酵罐引出取样管，通过酒精测量工具实时测量酒精含量。然而该方法也有缺陷，取样管的卫生死角很容易造成物料残留，从而导致染菌，同时因为所取的发酵液还要流回发酵罐，同样增加了染菌的危险。
因此本领域需要一种能够实时并且安全的检测发酵罐酒精浓度的方法。
发明内容
本发明公开了一种实时监测发酵罐乙醇浓度的方法，所述方法包括建立发酵罐中酒精浓度与发酵罐尾气浓度之比例模型的步骤，和使用所述模型对发酵罐酒精浓度进行检测的步骤，其中所述比例模型使用待测量的菌种建立。本发明方法能够实时监控发酵罐中的酒精浓度，同时不增加污染风险和发酵罐的清洗难度。
本发明的比例模型的建立过程中，在发酵期间选取多个时间点，使用常规的取样法测量发酵液中的酒精浓度，同时使用气体酒精检测仪不间断的对发酵罐尾气中的酒精浓度进行测量。对相应时间点的多对数据进行拟合，得到对应的比例模型，即函数关系。根据所得的比例模型，在之后的发酵过程中通过检测发酵尾气中的酒精浓度，换算出发酵罐酒精浓度，从而对发酵的的培养状态进行监控和调整。
以上所述的比例模型的建立过程中，在发酵期间选取至少10个时间点，每个时间的发酵液酒精浓度和尾气酒精浓度重复至少三次，取均值和方差进行函数拟合。
本发明的实时监测方法的有益效果为：
第一，保证了测量的及时性，可以实时监测发酵罐的酒精含量，从而及时对发酵罐的状态进行调整，保证酵母菌群始终保持在比较好的生长状态。
第二，本方法不直接接触发酵液，而且是直接测量尾气的含量，不存在测量完再回流的问题，所以不会增加任何染菌的风险。
附图简述
以下附图仅是举例说明性的而非对本发明的限制。
图1：根据本发明的一个实施方案得到的比例模型和拟合曲线公式。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
比例模型的获得
使用1500L发酵罐，按照酿酒酵母的常规培养方法添加培养基并接种，酿酒酵母的常规培养和合适的培养基配制是本领域技术人员公知的。在接种后，每隔5小时从发酵罐取样，对发酵罐酒精浓度进行检测(一式三份，取平均值)，一共选取10个时间点，同时使用乙醇检测仪(MIC-500-C2H6O，深圳市逸云天电子有限公司)对尾气中的酒精浓度进行检测，将对应时间点的浓度记录，所得结果列在下表1中。
对所得结果进行拟合，得到图1所示的图形，比例模型的公式为y＝0.0039x-0.005；R2＝0.9986。其中x代表发酵尾气的乙醇浓度，y代表发酵液乙醇浓度。拟合的一致性较好。
比例模型的应用
获得比例模型后，对另外的发酵过程进行尾气酒精浓度使用同样的仪器进行监测，然后将得到的数值带入比例模型中计算，得到发酵罐中的酒精浓度。如果酒精浓度过高，向发酵液中增加氧气，减少无氧降解，防止过高的酒精浓度杀死酵母。反之，如果酒精浓度过低，鼓气过程中减少氧气含量，提高酒精产量。
本发明中的尾气测量仪可以进行无线数据发送，因此，可以对酒精浓度进行远程在线监控，减少人力资源的消耗。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种实时监测发酵罐乙醇浓度的方法，所述方法包括建立发酵罐中酒精浓度与发酵罐尾气浓度之比例模型的步骤，和使用所述模型对发酵罐酒精浓度进行检测的步骤。
2.根据权利要求1所述的实时监测发酵罐乙醇浓度的方法，其中所述发酵罐中酒精浓度与发酵罐尾气浓度之比例模型是这样建立的：在发酵期间选取多个时间点，使用常规的取样法测量发酵液中的酒精浓度，同时使用气体酒精检测仪不间断的对发酵罐尾气中的酒精浓度进行测量。
3.根据权利要求1所述的实时监测发酵罐乙醇浓度的方法，其中所述比例模型优选使用待培养的菌种建立。
4.权利要求2中所述的实时监测发酵罐乙醇浓度的方法，其中每个时间点的常规取样法至少一式三份测量三次。
5.权利要求2中所述的实时监测发酵罐乙醇浓度的方法，其中所述时间点的个数至少为10个。
6.根据权利要求中任一项所述的实时监测发酵罐乙醇浓度的方法，其中比例模型的公式优选为y＝0.0039x-0.005；R2＝0.9986。其中x代表发酵尾气的乙醇浓度，y代表发酵液乙醇浓度。
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