中国食醋酿造学（9）食醋生产中的多种酒精发酵技术

什么是酒精发酵？

酒精发酵是在无氧条件下，微生物（如酵母菌）分解葡萄糖等有机物，产生酒精、二氧化碳等不彻底氧化产物,同时释放出少量能量的过程。在高等植物中，存在酒精发酵和乳酸发酵,并习惯称之为无氧呼吸.

酒精的发酵过程中，酵母菌进行的是属于厌气性发酵，进行着无氧呼吸，发生了复杂的生化反应。从发酵工艺来讲，既有发酵醪中的淀粉、糊精被糖化酶作用，水解生成糖类物质的反应；又有发酵醪中的蛋白质在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各种氨基酸的反应。这些水解产物，一部分被酵母细胞吸收合成菌体，另一部分则发酵生成了酒精和二氧化碳，还要产生副产物杂醇油、甘油等 。

生物进行的一种无氧糖酵解，从糖或多糖生成乙醇和二氧化碳，如下式：

C6H12O6——2CH3CH2OH+2CO2

酒精发酵过程如下

C6H12O6 + 2NAD+ + 2pi —— 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ +2H2O

2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ —— 2CH3CH2OH + 2CO2 + 2NAD+

它和乳酸发酵同是具有代表性的发酵。微生物尤其是野生型微生物皆可进行这种发酵，在植物界相当普遍。进行这种发酵的最具特征的生物是酿酒酵母。把这种反应归于酵母作用的是巴斯德（L．Pasteus，1857—1858）。此后，E．Buchner（1897）用酵母压榨液实现了无细胞发酵，并对其酶系——酒化酶进行了分析。至1940年前后，糖的磷酸酯化、反应途径以及各阶段的反应，还有与这些相关的许多酶、辅助因子等几乎都已明确。

其反应的要点是：糖质变成磷酸酯，分割为2分子的丙糖磷酸，与其氧化相关连，生成2个ATP而产生丙酮酸，放出二氧化碳后转化为乙醛，依靠补偿以上氧化的还原，以产生酒精而告完成。根据上式放出的约50卡的自由能释放出来，可产生4个ATP，其中2个ATP被用于第一步的糖的磷酸化，因此1mol葡萄糖酒精发酵产生2molATP。酒精发酵的检测，通常是通过测压计、发酵管等对放出的二氧化碳的测定，或是利用蒸气蒸馏收集的酒精定量进行的。

燃料乙醇的酒精发酵技术

一种酵母固定化细胞连续酒精发酵装置(ZL 201621320874 .6)

连续发酵是在发酵罐内连续不断地流加培养液，同时又连续不断地排出发酵液， 使得发酵罐中的微生物一直维持在生长加速期，同时又降低了代谢产物的积累，培养液浓 度和代谢产物含量相对的稳定性，微生物在整个发酵过程中始终维持在稳定状态，细胞处 于均质状态，这样就缩短了发酵周期，提高了设备的利用率。

酒精连续发酵中，发酵前调糖的预处理阶段如果搅拌加热不均匀，会影响后续的 发酵过程；且现有设备中的发酵反应中，过滤也仅仅是通过过滤 初步进行过滤，过滤效果 不佳，部分小颗粒的杂质会通过过滤 进入酒液回收装置中，影响成品酒的质量和外观。 实用新型内容 [0004] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种过滤效果好、预处理时温度和搅拌容易 控制、方便使用的酵母固定化细胞连续酒精发酵装置，其具有预处理过时搅拌均匀、反应时 过滤效果好的特点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种过滤效果好、预处理时温度和搅拌容易 控制、方便使用的酵母固定化细胞连续酒精发酵装置，其具有预处理过时搅拌均匀、反应时 过滤效果好的特点。

一种酵母固定化细胞连续酒精发酵装置，包括预处理装置、柱式反应器、酒液回收 装置和尾气回收装置，所述预处理装置通过循环管路和蠕动泵与所述柱式反应器连接，所 述柱式反应器通过酒液回收装置与所述尾气回收装置连接；

所述柱式反应器底部设有蠕动泵进料口，所述柱式反应器内置有第一过滤装置， 所述第一过滤装置包括由不锈钢钢 围城的圆柱形结构，所述圆柱形结构内部为空腔，所 述空腔内设有布 和纱 ，所述布 和纱 间隔设置于所述空腔内.

所述预处理装置包括筒体，所述筒体下端固定设置有电磁搅拌座，转动设置于所 述筒体底部处、与电磁搅拌座配合的电磁搅拌叶片，若干个沿筒体高度方向设置的环形冷 却片；

还包括一控制器，所述环形冷却片和电磁搅拌座均电连接所述控制器，所述蠕动 泵通过驱动模块与所述控制器的输出端连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述酒液回收装置包括回收槽和设置于回收 槽顶部的入口，所述入口为V型入口，所述V型入口处设有第二过滤装置。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第二过滤装置为填充有过滤助剂的过滤 柱。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述入口与所述回收槽顶部设有第三过滤装 置。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第三过滤装置为过滤筛。 说　明　书 1/3 页 3 CN 206232729 U 3 [0014] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述筒体内设有温度传感器，所述温度传感 器与所述控制器的输入端连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述筒体外套装有保温层。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述筒体为不锈钢筒体。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过采用不锈钢钢 围城的圆柱形结构作为第一过滤装置，将圆柱形 结构内部为空腔，同时将布 和纱 间隔设置于空腔内，使得整个过滤为多次过滤，且细小 颗粒会被纱 和布 隔离，有效提高了过滤效果和生产。

本实用新型通过采用电磁搅拌和加热，实现加热和搅拌一体化，节省材料，节省空 间。

本实用新型的发酵速度较传统游离细胞酒精发酵缩短发酵周期48小时以上，出口 酒精浓度达13％-16％，较传统工艺提高6％-8％，从而节约了大量能源。

许朝辉教授的专利装置

我国食醋生产中的酒精发酵工艺有几种？

1. 液态法将糖化醪冷却到27?30°C后，接人10%的酒母（按醪计）混合 均匀后，控制温度为30?33°C，经60?70h发酵即成熟。有的厂采用分次添加法，此法一般适用于糖化罐容量小，而发酵罐容量大的工 厂。生产操作时，先加人发酵缸容积1-3左右的糖化醪，接人10% 酒母进行发酵，隔2?3h后，第二次加入糖化醪，再隔2?3h，第三次加糖化醪，每次加发酵缸容积的20%?30%。依此，直至加到发 酵罐容积的90%为止。但要求加好时间最好不超过8h，如果拖延时 间太长，会降低淀粉的产酒率。酒精发酵醪成熟指标为：酒精含量6%左右（主料与水1:6);外观糖度0.5°Bx以下；残糖0.3%以下； 总酸0.6%以下。

时代鼎丰的酒精发酵设备

2. 固态法固态发酵工艺的特点，是采用比较低的温度，让糖化作用和酒精 发酵作用同时进行，即采用边糖化边发酵的工艺。淀粉酿成酒必须经过糖化与发酵两个过程。固态酒精发酵开始时，发酵比较缓慢些，发 酵时间要适当延长。由于高粱、大米颗粒组织紧密，糖化较为困难， 且由于采用固态发酵，淀粉更不容易被充分利用，故残余淀粉较多，淀粉出酒率比液态法低，但该法最大的优点是固态醅具有较多的气一 固、液一固界面，它与液态发酵有所不同。以曲汁为基础，添加玻璃 丝为界面剂，以形成无极性的固一液界面进行酒精发酵对比试验，其结果是酸、酯都有所增加，酒精含量略为降低。

3. 小曲法小曲法是镇江香醋的酒精发酵工艺，可保证用曲量少而糖化率较 高。该法保持了“先培菌糖化后发酵”与“边糖化边发酵”的传统工艺特点。它的特色是饭粒下缸，固态培菌，糖化后即转为半固态半液态，然后“投水发酵”。这一操作，实质上是根霉与酵母在固体饭粒 中扩大培养并合成酶系的过程。随着根霉与酵母的繁殖，糖化酶、酒化酶的活力增强。同时进行了糖化和发酵甚至边糖化边发酵。小曲发 酵一般可分为两个阶段，第一阶段为培菌糖化，饭粒下缸，要求控制 温度在32?34°C,时间为24h左右。固体培养根霉时，属无性繁殖，酶系丰富多样，糖化型淀粉酶活力较高。第二阶段为“投水发酵”， 使酒醅从固态转为液态进行发酵，有利于发酵率的提高。因固态培菌 糖化后，酒醅中渗透压较高，发酵基质与酶的扩散速度势必会减慢，从而影响酶的催化速度，最终导致发酵效率降低。“投水发酵”能相 应地降低渗透压，这样有利于发酵基质葡萄糖的扩散，并通过菌体的 细胞质膜，也就有利于边糖化边发酵的连锁进行，使成熟酒醅获得较高的酒精浓度，而且残糖也较低。