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1、酒精工艺学,南阳师范学院 生命科学与技术学院,2020/8/2,燃料乙醇的生产工艺流程,前处理,课程导入,酒母,2020/8/2,发酵工程实验室,摇瓶-小试-中试,5 L小试,5 L-50 L二级发酵装置,课程导入,2020/8/2,生物能源：燃料乙醇、生物柴油、沼气 生物化工：酒精、冰醋酸、 醋酸酯、总溶剂、黄原胶、栲胶 酿 酒：白酒、啤酒 工业气体：二氧化碳 其 它 ：电力、谷朊粉、DDGS饲料等 。,天冠集团,新能源产业国家高技术产业基地-南阳,课程导入,2020/8/2,第四章 酒精酵母扩培工艺,第一节 酒精生产所用的微生物菌种 第二节 酒母扩培工艺 第三节 发酵工业设备的逐级放大,2
2、020/8/2,第一节 酒精生产所用的微生物菌种,酵母菌大小、形态、繁殖 生产菌种,酒精酵母菌简介 菌种培养特性 生产菌种的选育、保藏与复壮,酵母菌的化学成分 需要的营养物质、生长环境 培养基的制备,2020/8/2,第二节 酒母扩培工艺,返回请点我呀,2.1 种子扩大培养的概念 2.2 酒母扩培工艺过程 2.3 成熟酒母质量指标 2.4 影响酒母质量的主要因素 2.5 酵母培养中异常现象的处理 2.6 活性干酵母(AADY)的利用,酒精工艺学,2020/8/2,指保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入固体试管斜面活化后，再经过摇瓶或静置培养，以及种子罐逐级扩大培养而获得发酵产量
3、高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和噬菌体污染的生产菌种的纯种制备过程。该纯种培养物称为种子。 在酒精发酵过程中，工厂通常把酵母称为酒母，即酵母为酒精发酵之母。,第二节 酒母扩培工艺,2.1 种子扩大培养的概念,2020/8/2,1) 菌体的纯种培养物总量适宜，以保证在发酵罐中有适当的接种量； 2）微生物菌种的生命力旺盛，移接到发酵罐中后能够迅速生长，利于缩短延滞期，提高设备的利用率； 3）菌种能保持稳定的生产性能，生理状态稳定； 4）无杂菌和噬菌体的污染。,第二节 酒母扩培工艺,2.1 种子扩大培养的概念,发酵工业生产过程中的种子必须满足的条件：,2020/8/2,2.2 酒母扩培工艺,砂
4、土管孢子,冷冻干燥孢子,斜面培养,摇瓶液体培养 茄子瓶斜面培养 固体培养基培养,实验室种子培养阶段,二级种子罐培养,一级种子罐培养,生产车间种子制备阶段,酒母扩培工艺流程,第二节 酒母扩培工艺,2020/8/2,酒母扩培工艺,卡氏罐种子的质量标准为：酵母细胞数0.81.0亿个/mL，出芽率20%30%，染色率1%以下，无杂菌，耗糖率35%40%，耗糖率可按下式计算：,2.2.1试验室阶段的酒母扩大培养 工艺流程：原菌 斜面试管 液体试管 三角瓶培养 卡氏罐,2020/8/2,酒母扩培工艺,2.2.2酒母车间扩大培养 流程为：卡氏罐 - 小酒母罐 - 大酒母罐 -成熟酒母送发酵车间 酵母菌经试验
5、阶段扩大培养以后，即转入酒母车间扩大培养。酒母车间所用的培养基，主要以大生产的原料为主，适当添加一些营养物质。,酒精工艺学,2020/8/2,酒母培养罐的结构,1-人孔 2-CO2排出管 3-进醪管 4-视镜 5-温度计 6-冷却水管 7-排醪管,2020/8/2,2020/8/2,例：啤酒酵母扩培,4保存于麦芽琼脂或MYPG培养基菌种,10 mL麦芽汁的500-1000 mL三角瓶,250-500 mL麦芽汁的500-1000 mL三角瓶,5-10 L麦芽汁的卡式罐,25，2-3 d,25，2 d，定时摇动或通气,15-20，3-5 d,100 L麦芽汁的发酵罐,2020/8/2,2.3 成
6、熟酒母质量指标,2.3.2 酵母细胞数 酵母细胞数是观察酵母繁殖能力的一项指标，也是反映酵母培养成熟的指标。成熟的酒母醪其酵母细胞数一般为l亿毫升左右。 2.3.2 出芽率 酵母出芽率是衡量繁殖旺盛与否的一项指标。出芽率高，说明酵母处于旺盛的生长期。反之，则说明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在1530%。如果出芽率低，说明培养过程存在问题，应根据具体情况及时采取措施进行挽救。,2020/8/2,2.3 成熟酒母质量指标,2.3.3 酵母死亡率 用美蓝对酵母细胞进行染色，如果酵母细胞被染成蓝色，说明此细胞已死亡。正常培养的酒母不应有死亡现象，如果死亡率在1%以上，应及时查找原因采取措施进行挽救。
7、2.3.4 耗糖率 酵母的耗糖率也是观察酒母成熟的指标之一。成熟的酒母，耗糖率一般要求控制在4050%。耗糖率太高，说明酵母培养已经过“老”，反之则“嫩”。,2020/8/2,2.3 成熟酒母质量指标,2.3.5 酒精含量 成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情况，也反映酵母成熟程度。如果酒母醪中酒精含量高，说明营养消耗大，酵母培养过于成熟。此时，应停止酒母培养，否则会因营养缺乏或酒精含量高抑制酵母生长，造成酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股为3-4%(体积)。 2.3.6 酸度 测定酒母醪中的酸度是观察酒母是否被细菌污染的一项指标。如果成熟酒母醪中酸度明显增高，说明酒母被产酸细菌所污染
8、。酸度增高太多，镜检时又发现有很多杆状细菌，则不宜做种子用。,2020/8/2,成熟酒母的指标,2020/8/2,2.4 影响酒母质量的主要因素,2.4.1酒母的种龄 酒精生产过程中所用的酒母，应选用对数生长期的酒母作为种子。 2.4.2接种量控制 工厂酒母接种量通常为 8%-10%，经过 10-18 h培养，酵母数达0.6-1亿个mL以上。 酒精产量大的工厂，一般采用分割培养酒母的方法来弥补设备不足，达到扩大生产的目的。习惯上以 25%-30%的酒母接种量进行分割接种，可大大缩短培养时间，经过 6-8 h培养，酒母就成熟了，提高了设备利用率。,2020/8/2,种龄/h,种龄与碱性蛋白酶活力
9、之间的关系,8 12 16 20,1 3 6 7 9,1000 800 600 400,1400 1200 1000 800,酶活力（U/mL）,酶活力（U/mL）,2020/8/2,2.4. 3通风培养 酒母通风培养，对繁殖酵母极为有利，经过试验证实在有氧条件下，生产1 g干酵母，只消耗糖分0.35-0.43 g；而在不通气情况下，要耗糖1.14 g。可见供气培养可以繁殖大量酵母，并且耗糖很少。 2.4.4培养温度与pH值 酒母培养温度一般为28左右，温度高酵母生长繁殖快。 2.4.5酒母杂菌的防治,2.4 影响酒母质量的主要因素,2020/8/2,2.5.酵母培养中异常现象的处理,2.5.
10、1.细胞数少 原因：接种量少或醪液有问题 处理：补种、通风、延长培养时间。 查醪液糖度、酸度、温度,2.5.2. 耗糖率低 原因：糖浓度低、细胞少、时间短 处理：调整糖的浓度或补加酶； 增加接种量或旺盛发酵醪； 适当延长酵母培养时间,2020/8/2,2.5.3.出芽率低、酵母空胞大 原因：糖化醪营养不足，时间过长； 处理：添加糖化醪或营养物质，缩短培养时间,2.5.酵母培养中异常现象的处理,2.5.4.酵母死亡率高 原因：酸度高、温度高、含抑制物； 处理：调酸、调温、补加营养、补种,2020/8/2,2.5.5.酵母醪中杂菌多 原因：设备杀菌不彻底、糖化醪带杂菌 处理：无菌操作、酸处理、加青
11、霉素,2.5.酵母培养中异常现象的处理,2020/8/2,2.6 活性干酵母(AADY)的利用,2.6.1. 工艺流程 该工艺采用 2个酒母糖化罐，每个糖化罐的体积为 18m3，6个大酒罐、每个酒罐的体积为 15 m3。糖化罐和酒母罐均设有搅拌装置。,2020/8/2,2.6 活性干酵母（AADY）的应用,2.6.2. 工艺条件,复水活化：5 kg 活性干酵母、40 L 糖化醪、 80 L 水混合, 30、30 min;（15 m3） 大酒母：糖化醪经 100 灭菌冷却至 30后与活 化酵母混合， 32-34培养 6-8 h,2020/8/2,将糊化醪泵入糖化罐完成糖化后，通入蒸汽升温至 90
12、-100进行灭菌，冷却到 30 左右备用。在大酒母罐中，提前 30 min将 5 kg活性干酵母加入 80 L水和 40 L糖化醪中，保温 30。然后泵入已冷却好的糖化醪，开动搅拌器进行通风培养。在培养过程中，一般每隔 2 h开机搅拌通风一次，以利酵母的增殖，大酒母的培养温度一被控制在 32-34 为宜。,2.6.3. 工艺操作条件,2.6 活性干酵母(AADY)的利用,2020/8/2,利用活性干酵母制备酒母时，大酒母的培养经6-8 h即可成熟。酵母细胞数为0.9-1.0 亿个/mL，出芽率在25%-28%，为了防止洒母污染杂茵，可按要求加入青霉素抑制杂菌的生长。 当大酒母培养成熟后与糖化醪
13、同时泵入发酵罐，目的是使酒母与糖化醪混合均匀，这样有利于发酵。发酵温度控制在30-32，发酵时间为60 h左右，利用这种方法培养酒母时，每吨酒精均需1kg活干酵母。,2.6.3. 工艺操作条件,2.6 活性干酵母(AADY)的利用,2020/8/2,固定化酵母细胞发酵技术,由固定化酶技术得到启发，使酵母细胞固定化并一直停留在发酵罐中，保持高的反应速度。 常用的固定化方法：吸附法，包埋法及交联等，固定化载体包括海藻酸钠、聚乙烯醇、琼脂、果胶、活性炭和纤维素等。 固定化发酵技术优点：提高了酵母细胞的利用率，不仅提高了发酵过程的速度，节约时间，而且具有较高的经济性，具有很好的发展前景。,新技术应用,
14、2020/8/2,本节课小结,实验室种子培养 生产车间种子培养,种子扩大培养的概念 酒母扩培工艺过程 成熟酒母质量指标 影响酒母质量的主要因素 酵母培养中异常现象的处理 活性干酵母(AADY)的利用,小酒母 大酒母,（酵母细胞数 、出芽率、酵母死亡率 、耗糖率、酒精含量、酸度）,种龄、接种量、通风培养、培养温度与pH值、杂菌污染,固定化酵母细胞发酵技术,2020/8/2,1简述酒母扩培工艺过程。 2影响酒母质量的主要因素有哪些?在生产上如何处理？,本节课思考题,酒精工业设备的逐级放大,NEXT,2020/8/2,谢谢！ 欢迎批评指导！,1、发酵液进放发酵罐可以进行发酵吗？还需要什么？ 酒母。 2、酿酒工业中常见的酵母菌有哪些？ 酿酒酵母、异常汉逊酵母、粟酒裂殖酵母三种； 3、酵母菌的化学成分：水份，粗蛋白、类脂、糖份、灰分。它和其他微生物在成分上有何区别？主要表现在糖分 ，含量 25-40%； 4、发酵工业生产过程中的种子必须满足的条件有哪些？试想一想，提问 5、酒母车间所用的培养基和生产车间区别：营养要丰富,
