安琪30年
食用酒精及燃料乙醇

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超级酒酵母在浓醪发酵生产中的应用

发布人:admins    发表时间:2008-03-04

摘要:为了在酒精行业激烈的竞争中,企业能够获得更多发展的机会,我们积极开展了降低生产成本,扩大生产规模的工艺改进。随着酒精发酵技术的不断发展,浓醪发酵越来越多的应用到了生产实践中。本企业从2004年7月开始采用安琪超级酿酒高活性干酵母(以下简称超级酒酵母),不仅很好地满足了浓醪生产的需要,而且在现有基础上提高了生产能力,达到了节约用水,降低能耗的目的,为企业创造了相当的经济价值。
关键词: 浓醪发酵 安琪超级酿酒高活性干酵母  酒份  经济效益
超级酒酵母在浓醪发酵生产中的应用

摘要:为了在酒精行业激烈的竞争中,企业能够获得更多发展的机会,我们积极开展了降低生产成本,扩大生产规模的工艺改进。随着酒精发酵技术的不断发展,浓醪发酵越来越多的应用到了生产实践中。本企业从2004年7月开始采用安琪超级酿酒高活性干酵母(以下简称超级酒酵母),不仅很好地满足了浓醪生产的需要,而且在现有基础上提高了生产能力,达到了节约用水,降低能耗的目的,为企业创造了相当的经济价值。
关键词: 浓醪发酵 安琪超级酿酒高活性干酵母  酒份  经济效益

一.超级酒酵母在生产中应用的依据:(验证试验)
在2004年4月份决定对生产系统进行技术改造—工艺路线拟采用浓醪发酵技术,对超级酒酵母和高酒酵母进行对比实验,实验在15L全自动发酵罐中共计做了七次,对实验数据进行了对比研究,对部分工艺指标进行了优化:
1、试验原料
(1) 玉米粉粒度通过0.8mm的筛网,淀粉含量62.9%,水份:14.51%;
(2) 糖化酶,诺维信产,活力100000单位;
(3) 高温液化酶,诺维信产,活力38000单位;
(4) 超级酒酵母,安琪产;
(5) 耐高温酒酵母,安琪产;
(6) 氨水和液碱,吉化公司产;二胺和尿素,美国产;
2、试验方案
(1)玉米粉经一次液化、二次液化、 半糖化、 发酵加入二胺和尿素加超级酒酵母发酵,过程中不调节PH。
(2)玉米粉经一次液化、二次液化、 半糖化、 发酵加入二胺和尿素加耐高温酵母发酵,过程中不调节PH。
(3)玉米粉经一次液化、 二次液化、 半糖化 、发酵加入超级酒酵母发酵,过程中用氨水调节PH。
(4)玉米粉经一次液化、二次液化、半糖化、 发酵加入超级酒酵母发酵,糖化过程中调节PH,发酵过程中用氨水调节PH。
(5)玉米粉经一次液化、二次液化、半糖化,发酵加入二胺和尿素耐高温酵母发酵用氨水调节发酵PH
(6)玉米粉经一次液化、二次液化、半糖化、 发酵加入二胺和尿素超级酒酵母发酵过程中用氨水调节PH.
(7)玉米粉经一次液化、二次液化、半糖化、 发酵加入二胺尿素超级酒酵母,发酵过程中用NaOH调节PH。
3、试验基本条件
(1)第一次液化的温度60℃,时间45min
(2)AM1在第一次液化开始时加入1.58g,相当于14.7u/g原料
(3)第二次液化温度90~92℃,时间45min
(4)AMG在糖化初始时加入,加入量100u/g原料
(5)控制糖化后的锤度在24BX以上
(6)第1~5次试验酵母加入量为原料的2‰,第6、7次实验酵母加入量为原料的1.5‰
(7)第一二次实验发酵过程中不调节PH,第三四五六次实验发酵过程中用氨水调节PH,第七次实验发酵过程中用NaOH调节PH
(8)第一二三四五次实验过程中,在糖化开始时一次性加入糖化酶,第六七次实验分两次加入糖化酶,糖化初始时加入2/3的糖化酶和发酵进行厌氧时加入1/3糖化酶
4、实验结果:
 
实验顺序 酵母类型 淀粉出酒率(%) 酒份
(%) 残总糖
(%) 糖化锤度
(0BX) 初始还原糖(%) 发酵时间(h)   
1 超级酒酵母
 44 12.5 2.0 20.73 10.0 71   
2 高温酵母
 51.84 13.61 4.2 27.40 15.3 70   
3 超级酒酵母

 53.62 13.50 2.9 24.49 9.6 69   
4 超级酒酵母

 52.13 13.44 2.72 24.36 12.6 48   
5 高温酵母

 51.60 13.36 2.46 24.10 12.7 71   
6 超级酒酵母

 54.00 14.30 2.52 24.56 6.2 50.3   
7 超级酒酵母
 53.94 14.06 2.62 24.14 9.9 70.2 
5、分析与总结:
(1)利用超级酒酵母淀粉出酒率高,均在 52% 以上,优于耐高温酒酵母。超级酒酵母同样需要适宜的外部条件,如锤度,初始还原糖,营养盐的添加,PH 等。
(2)浓醪发酵最佳糖化率应控制在 35 ~ 40% ,初始还原糖的浓度控制在130mg/l较好,在发酵过程中适当加入营养盐可以改变酵母在高渗透压下和高酒份下的存活率,使酒份达到一个较高水平。
(3)超级酒酵母在浓醪发酵中,前期(接种后 8 ~ 9 h 内)增殖速度极快,厌氧发酵基本在 40 h 内结束。通过数据分析,在营养盐充足的条件下酵母生长是一条二次生长曲线,证明酵母生长代谢旺盛。
如图(发酵动力学曲线图):
 
(4)PH 值对发酵的影响
    PH 值对微生物生长有着明显的影响,同时也是影响各种酶活的主要因素,酵母能在PH较宽的环境下生长( PH2.9 ~ 6.5 ),在本次试验中通过观察,酵母在接种 6 小时后, PH 值急剧下降, 9 小时后 PH 降到最低后又重新缓慢回升,直到发酵结束。微酸发酵在生产实际中已经得到成功的应用,是控制杂菌的有效的手段,在清液回用4个月之后,发酵尾罐的总酸在7.0左右。
在发酵液中氨基酸和某些糖类物质,是依靠氢离子存在下的质子协同输送,氢离子的浓度对酵母细胞的生长很重要,太低的 PH 值会增加酵母细胞排除质子能量的消耗,将降低细胞活力以及各种酶活和酵母对基质的利用速率,太高的pH发酵又容易染菌,所以选择适宜的pH值是发酵生产成功的关键因素之一。
(5)营养盐
营养盐是酵母正常代谢所必需的,某些营养盐的 NH4+被利用后将成为 R-NH3+,在醪液中生成 H+使 PH 值改变,这种营养盐称为生理酸性盐,如:
(NH4 )2 HPO4 等,某些营养盐中的氮被利后释放OH-离子,使醪液的 PH 值上升,这种营养盐为生理碱性盐,如尿素等。在添加营养盐时,要考虑酸性和碱性营养盐的添加比例。既做到增加营养,又达到改变醪液pH的目的。我公司生产做到了不加酸控制发酵pH。
(6)酒份 
应用超级酒酵母在同等条件下酒精浓度达到了 14.3% 。
(7)粘度的变化
①液化开始时随着温度升高粘度逐渐加大,在 74 ℃时粘度达到最大,以后随着温度升高粘度逐渐下降,当温度升到 85 ℃时粘度下降结束;所以液化升温应是一个快速过程。
②用氨水在发酵过程中调节 PH3.9 ~ 4.0 ,酵母生长形态较好,而用氢氧化钠调节发酵 PH ,酵母生长形态较次,说明 Na+浓度过高对酵母产生了抑制作用。
(8)残总糖
本次实验残总糖均在 2.5% 以上。原因是液化不彻底和玉米粉质量不高造成的。
(9)实验证明安琪超级酒酵母更适合于浓醪发酵。
二.技术改造为浓醪发酵创造条件
吉林沱牌农产品开发有限公司始建于90年代初期,它的前身是吉林天河实业有限公司,当时是引进奥高布殊的生产工艺,干法粉碎、设计规模年产3万吨优级酒精,通过十多年的生产运行,部分设备和工艺已经落后于国内其它企业,通过技术改造现在年生产能力已达到4.5万吨,发酵酒份已经达到13.4%,改造费用不超过25万,相当于投资25万元建造一个1.5万吨的酒精厂,改造于2004年6月份开始,于同年的10月份结束。为适应浓醪发酵生产,主要从几个方面进行改造:   
1、 糖化系统的改造:
低温蒸煮虽然对能源有一定的节约,但对物料的杀菌不够彻底;糖化时间长,达到了8-10小时,糖化率为90%为杂菌的生长创造了适宜的环境,在发酵过程中造成总酸大幅度升高。糖化时间长同时造成发酵底物浓度过大,抑制酵母生长,导致酵母出芽率下降、发酵强度低下,糖化时间过长还伴随着过多副产物的产生,对发酵生产造成不利的影响。改造后糖化罐只利用一个,糖化时间为30~40min,糖化率35%左右。
2、 超级酒酵母的实际应用与预发酵罐系统的改造:
通过实验已经证明超级酒酵母更适应高酒份发酵过程,在发酵过程中把原来的耐高温酵母改为超级酒酵母,酒母的出芽率明显提高,酵母生长状态好,原来四天倒一次罐,现在一周倒一次罐,酵母用量显著降低,发酵强度得到较大的提高。
原来是一个50m3 预发酵罐,满足不了700 m3的发酵罐的正常发酵,尤其是浓醪发酵生产,在预发酵罐倒罐活化酵母时,约有18~20小时不能向03U0061罐补充酒母,制约了发酵生产,利用旧的一个60m3液化罐改造成一个预发酵罐,现在生产运行很好。
3、 蒸馏系统的改造:
在蒸馏工序中物料过塔现象一直得不到控制,直接影响酒精的产量。无论怎样调整工艺参数在粗酒精中都有物料,对感官指标、产量都有一定的影响,为了适应产量的增加,解决蒸馏瓶颈问题,特新增一台固液分离器。
三.生产效益的分析
1、2005年一季度与2004年一季度部分指标对比:
 
时间 月份 酒份(%) 残总糖(%) 还原糖(%) 总酸 水(t/t) 电(kwh/t) 汽(t/t)   
2005年一季度 1 13.41 1.88 0.15 7.55 34 235.5 5.15   
 2 13.30 1.829 0.21 7.02 35 224.7 5.2   
  3 13.35 1.819 0.16 6.21 32.5 238.5 5.0   
平均值  13.32 1.84 0.173 6.93 33.8 232.9 5.11   
2004年一季度  10.4 1.56 0.25 10.2 37.85 278 5.87   
差     值  +2.92 +0.28 -0.077 -3.27 4.05 45.1 0.76 
注:蒸气、电、水的单耗包括酒精和DDGS饲料
2、经济效益情况:
浓醪发酵与稀醪发酵的对比:
浓醪发酵年节水效益:    4.05吨×45000吨×0.9元/吨=16.4万元
年节电效益:            45.1度×45000吨×0.45元/度=91.3万元
年节汽效益:            0.76吨×45000吨×40元/吨=136.8万元
总计动力成本节约:      244.5万元
因酒精产量的提高带来的效益:(吨酒精纯利润按600元计)
则由于产量的提高创造的效益:
(45000-38000)吨 ×600元=420万元
     通过技术改造年创造的效益为:664.5万元。
四.总结与说明
1、以上改造项目于2004年10月末全部完成,现在生产运行正常,除了固液分离器为新增材料制造,其余项目均为旧设备的再利用,总投资在 25 万元。
2、 实现了浓醪发酵,真正意义上使糖化与发酵同步进行,给酵母生长繁殖创造了很好的环境,使发酵酒份在较高的水平上进行,通过实验及大生产找到了发酵初始葡萄糖浓度的最佳值,这是发酵达到优化的一个关键因素。对超级酒酵母在浓醪生产上的应用研究还在继续实验,目前实验最高酒份已经达到15.4%。
3、 为浓醪发酵生产进行了多尺度优化,现在工厂发酵指标达到自建厂以来最高水平:酒份平均在13.4%以上,平均残还原糖0.173%,平均残总糖1.84%。
4、 饲料回收率大大提高,由于酒糟中的干物质提高,对饲料的分离和干燥都十分有利,能耗降低显著,为企业利润的增长找到了空间。
5、 企业的进步来源于社会的共同进步,没有超级酒酵母的出现,就没有发酵生产的今天。


参考文献:
1、 李志军:《耐高温高活性干酵母的性能指标与应用技术新进展》酒精2002.3
2、 焦瑞身:《微生物工程》
3、 张强、凌丰、李洪来《发酵增强剂在酒精生产中的应用》酿酒科技2004.2

    2006/12/26


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