CN105219805A - 一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法 - Google Patents

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尚红岩
黄向阳
徐日益
陈秀萍
郭艺山
高亚飞
苏江滨
杨雕
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GUANGZHOU C AND SUGAR INDUSTRY RESEARCH INST
Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute
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Abstract

本发明属于制糖综合利用及发酵技术领域，公开了一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法。所述方法包括以下步骤：将糖蜜在稀释罐中稀释至61～65Bx，并加硫酸调节pH值至3.8～4.2并加热至温度55～65℃，通无菌压缩空气搅拌后静置沉降，排除罐底沉降物；然后将一部分物料降温后添加质量浓度为0.3％～0.5％的尿素，稀释至22～25Bx作为培养液培养酵母，另一部分物料降温后稀释至45～50Bx，将两部分物料连续流加入主发酵罐进行发酵，得到含酒精浓度的发酵液。本发明通过同时提高种子罐和主发酵罐流加糖液浓度，并通过特定培养条件保证酵母浓度，可有效提高发酵醪液浓度和发酵含酒份并显著提高发酵效率。

Description

一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法
技术领域
本发明属于制糖综合利用及发酵技术领域，具体涉及一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法。
背景技术
目前国内酒精生产能耗和废液量较高，是制约酒精产业发展的瓶颈，提高酒精发酵浓度和发酵含酒份可以显著降低蒸馏蒸汽消耗量，减少酒精废醪液排放量，减少工艺用水消耗量。糖蜜酒精生产的发酵含酒份一般在9.5～10.5％(v/v)，而淀粉酒精发酵含酒份普遍在12％(v/v)以上，糖蜜酒精发酵浓度明显偏低，造成生产能耗偏高，废醪液产生量大，提高酒精发酵浓度是糖蜜酒精行业降低成本，提高竞争力，实现节能减排的关键。
糖蜜是甘蔗或甜菜糖厂的一种副产品，又称废蜜，锤度一般为80～90Bx，组成成分主要有蔗糖、还原糖、氨基酸、维生素和微量元素等营养成份，是发酵生产酒精、酵母、氨基酸等发酵产品的良好原料，糖蜜中还含有无机盐灰分、胶体等酵母不可利用的物质，近年来，制糖厂为了提高出糖率和改善白糖产品质量，许多企业倾向于采用强碱、高硫、高灰等制糖工艺，副产品糖蜜纯度降低，灰分、胶体等非糖杂质含量不断升高。灰分和胶体会吸附在酵母的表面，使酵母新陈代谢作用发生困难，酵母繁殖受到抑制，发酵含酒份降低，发酵速度减缓，利用糖蜜生产发酵制品的难度不断增加。对高浓度糖蜜进行澄清处理，有效排除糖蜜中的灰分和胶体，解除对酵母发酵酒精的抑制，是实现高效发酵酒精的重要技术手段。
糖蜜纯度降低，胶体和灰分对酵母的抑制是发酵含酒份降低的主要原因，酵母密度不足将导致发酵速度和发酵率降低，是发酵含酒份偏低的直接原因。目前传统糖蜜酒精生产一般采用双浓度双流加发酵，种子罐流加稀糖液浓度一般18～20Bx，罐内酵母数1.0～1.5亿，主发酵罐流加糖液浓度35～40Bx，罐内酵母数1.0亿/ml左右，发酵含酒份到10％(v/v)左右，发酵时间长达48个小时以上。在发酵罐内酵母数不变的情况下，如果提高投糖浓度，即使延长发酵时间，发酵含酒份不会升高，反而会使残糖偏高，糖分出酒率降低。因此如何设计发酵工艺及控制发酵条件，保证高浓度糖蜜的高效发酵，成为解决该问题的关键。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法，包括以下步骤：
(1)将糖蜜在稀释罐中稀释至61～65Bx，并加硫酸调节pH值至3.8～4.2并加热至温度55～65℃，通无菌压缩空气搅拌后静置沉降，排除罐底沉降物；
(2)将一部分步骤(1)的物料降温后添加质量浓度为0.3％～0.5％的尿素，然后稀释至22～25Bx作为培养液，连续流加入种子罐培养酵母，当培养液中酵母细胞密度达到2.5亿/mL以上时，将培养液连续流入主发酵罐；
(3)另一部分步骤(1)的物料降温后稀释至45～50Bx，作为发酵培养液，连续流加入主发酵罐，保持主发酵罐内酵母数1.8亿/mL以上进行发酵30～36h，得到酒精浓度大于12％(v/v)的发酵液。
优选地，步骤(2)中所述的种子罐装填多孔圆柱形固定化酵母，酵母装填率为3～4wt.％。
优选地，步骤(2)和步骤(3)中所述的降温是指降温至30℃。
优选地，步骤(2)与步骤(3)中所述培养液的流量流加比控制在(1～1.2):1。
本发明的方法具有如下优点及有益效果：
(1)本发明对高浓度糖蜜进行加热加酸处理，糖蜜在热硫酸作用下，胶体絮凝，钙盐形成硫酸钙沉淀，絮凝胶体吸附硫酸钙灰分和其他悬浮物沉降并排出，以解除灰分和胶体对酵母抑制，有利于高浓度糖蜜快速高效发酵酒精；
(2)本发明的方法相比传统的双浓度双流加发酵，同时提高种子罐流加糖液浓度至22～25Bx和主发酵罐流加糖液浓度至45～50Bx，可有效提高发酵醪液浓度和发酵含酒份，节约糖蜜发酵酒精的生产蒸汽消耗，减少酒精废液的排放量，实现糖蜜酒精生产的节能减排；
(3)本发明的方法选择合理的酵母培养方式及酵母培养条件，能够保证发酵酵母在高浓度发酵糖液中的浓度，在实现高浓度糖液发酵的同时，还显著提高了发酵效率，主发酵时间控制在36小时之内，比传统糖蜜酒精发酵加快10个小时以上；
(4)本发明的方法所使用的种子罐装采用固定化酵母，固定化酵母是将高密度的酵母细胞固定在载体上，能够保持酵母活性而不会随着发酵液流失，载体内包埋酵母数高达20亿/g以上，发酵时在发酵罐内酵母数1.5～3.0亿/ml，发酵速度快而彻底，有利于避免细菌感染，减缓酵母代谢物发酵酒精的抑制，能够有效实现高浓度糖蜜发酵。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法，具体步骤如下：
(1)将糖蜜在稀释罐中用蒸馏水稀释至65Bx，加硫酸酸化使糖蜜的pH值控制在4.0，再用精馏塔废水(温度100～106℃)加热稀释液至60℃，通无菌压缩空气搅拌10min，静置沉降30min，排除罐底沉降物；
(2)将一部分步骤(1)的液体通过冷凝器降温至30℃，添加尿素0.5wt.％作为营养剂，通过连续稀释器稀释至25Bx，连续流加入种子培养罐培养酵母，种子培养罐装填多孔圆柱形固定化酵母，装填率为4wt.％，当培养液酵母细胞密度达到2.5亿/mL以上时，通过过料管连续流入主发酵罐；
(3)将另一部分步骤(1)的液体通过冷凝器降温至30℃，通过连续稀释器稀释至50Bx连续流加入主发酵罐发酵，保持发酵罐内酵母数1.8亿/mL以上，发酵36h，得到含酒精的发酵液。
本实施例发酵醪液混合浓度可达36Bx，发酵液含酒份提高到12.5％(v/v)。
实施例2
(1)将糖蜜在稀释罐中用蒸馏塔冷凝器冷凝水(温度约70～75℃)稀释至65Bx，并控制稀释液温度为55～60℃，加硫酸酸化使糖蜜的pH值控制在3.8，通无菌压缩空气搅拌10min，静置沉降30min，排除罐底沉降物；
(2)将一部分步骤(1)的液体通过冷凝器降温至30℃，添加尿素0.4wt.％作为营养剂，通过连续稀释器稀释至22Bx，连续流加入种子培养罐培养酵母，种子培养罐装填多孔圆柱形固定化酵母，装填率为3wt.％，当培养液酵母细胞密度达到2.5亿/mL以上时，通过过料管连续流入主发酵罐；
(3)将另一部分步骤(1)的液体通过冷凝器降温至30℃，通过连续稀释器稀释至45Bx连续流加入主发酵罐发酵，保持发酵罐内酵母数1.8亿/mL以上，发酵30h，得到含酒精的发酵液。
本实施例发酵醪液混合浓度可达35Bx，发酵液含酒份提高到12.0％(v/v)。
实施例3
(1)将糖蜜在稀释罐中用蒸馏水稀释至61Bx，并控制稀释液温度为60～65℃，加硫酸酸化使糖蜜的pH值控制在4.2，通无菌压缩空气搅拌10min，静置沉降30min，排除罐底沉降物；
(2)将一部分步骤(1)的液体通过冷凝器降温至30℃，添加尿素0.3wt.％作为营养剂，通过连续稀释器稀释至24Bx，连续流加入种子培养罐培养酵母，种子培养罐装填多孔圆柱形固定化酵母，装填率为3wt.％，当培养液酵母细胞密度达到2.5亿/mL以上时，通过过料管连续流入主发酵罐；
(3)将另一部分步骤(1)的液体通过冷凝器降温至30℃，通过连续稀释器稀释至48Bx连续流加入主发酵罐发酵，保持发酵罐内酵母数1.8亿/mL以上，发酵33h，得到含酒精的发酵液。
本实施例发酵醪液混合浓度可达36Bx，发酵液含酒份提高到12.3％(v/v)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将糖蜜在稀释罐中稀释至61～65Bx，并加硫酸调节pH值至3.8～4.2并加热至温度55～65℃，通无菌压缩空气搅拌后静置沉降，排除罐底沉降物；
(2)将一部分步骤(1)的物料降温后添加质量浓度为0.3％～0.5％的尿素，然后稀释至22～25Bx作为培养液，连续流加入种子罐培养酵母，当培养液中酵母细胞密度达到2.5亿/mL以上时，将培养液连续流入主发酵罐；
(3)另一部分步骤(1)的物料降温后稀释至45～50Bx，作为发酵培养液，连续流加入主发酵罐，保持主发酵罐内酵母数1.8亿/mL以上进行发酵30～36h，得到酒精体积浓度大于12％的发酵液。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的种子罐装填多孔圆柱形固定化酵母，装填率为3～4wt.％。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)中所述的降温是指降温至30℃。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度糖蜜高效发酵酒精的方法，其特征在于：步骤(2)与步骤(3)中所述培养液的流量流加比控制在(1～1.2):1。
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