專利名稱：泡沫陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法，具體是指一種泡沫陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗 汁制備酒精的方法。
背景技術(shù)：
中國發(fā)明專利200710032548.4 (CN 101225407A)公開"一種以甘蔗為原料固定化酶發(fā) 酵生產(chǎn)酒精的方法"，該方法中用甘蔗(切成1 2cm)作為載體，用于實(shí)驗(yàn)室效果非常不錯， 但由于甘蔗太短，用于大生產(chǎn)時，容易堆積而影響醪液的傳質(zhì)，最終影響發(fā)酵產(chǎn)率。中國 發(fā)明專利200510041888.4(CN 1837370A)公開"固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的生產(chǎn)方法"， 該方法用聚乙烯醇(PVA)作為主要原料，而聚乙烯醇為一種化工原料，吸入、攝入或經(jīng) 皮膚吸收后對身體有害，對眼睛和皮膚有刺激作用，因而用于食用酒精的發(fā)酵要考慮食品 安全問題。同時該方法制備的載體在酸性條件下機(jī)械強(qiáng)度低，易破裂及上浮，會影響生產(chǎn) 效率。程學(xué)鵬的論文"固定化酵母在(糖蜜)酒精連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用"(釀酒科技，2001， 104 (2): 43~44)中，采用的載體也是PVA，存在同樣的問題，而且用糖蜜作為發(fā)酵液很 容易在發(fā)酵中出現(xiàn)傳質(zhì)困難，堵塞的情況。采用海藻酸鈉、聚乙烯醇(PVA)或兩者混合進(jìn) 行包埋的酵母固定化技術(shù)，由于載體成本低廉得到廣泛的應(yīng)用，但在生產(chǎn)中普遍存在載體 易軟化、破裂、上浮、酵母結(jié)團(tuán)和機(jī)械強(qiáng)度低的問題，同時制作過程繁瑣、制作成本較高、 使用周期短，在用于粘度大的發(fā)酵醪液如各種糖蜜的發(fā)酵時，傳質(zhì)困難，造成酒精產(chǎn)率低。
由于多孔性陶瓷其惰性表面的性質(zhì)，近年來在用于生物載體方面得到科學(xué)人員的重視。 程江峰、何國慶的研究"蜂窩陶瓷固定化酵母細(xì)胞生物催化劑制備過程研究"(食品科學(xué)， 2003， 24 (5): 91~94)，固定化酵母細(xì)胞數(shù)量為10^10、fu/單位載體，用于啤酒連續(xù)主發(fā) 酵(過程工程學(xué)報，2003， 3 (5): 419-422)，節(jié)省了酵母的成本，但是由于蜂窩陶瓷的孔 密度低，所吸附的酵母數(shù)量少，使得固定化酵母活化時間較長，延長了非生產(chǎn)的周期，由 于啟動發(fā)酵的時間延長，增加了污染雜菌例如乳酸菌和醋酸菌的計(jì)劃，降低了生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供泡沬陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘 蔗汁制備酒精的方法。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
一種泡沫陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法，包括如下步驟和工藝條件
第一步以重量百分比計(jì)，將釀酒酵母粉以O(shè). 1 1.0M接入pH4.0 6.0的6 10。BX的第一 甘蔗汁培養(yǎng)基中，于20 3(TC， 150~300 rpm下培養(yǎng)6 12 h，制成酵母種子液；以重量份數(shù) 計(jì)，所述第一甘蔗汁培養(yǎng)基原料配方為蛋白胨0.5 2.0份，酵母抽提物0.2~1.0份，檸檬酸 二銨0.1 0.5份，磷酸氫二鉀0.1 0.5份，甘蔗榨汁50.0 70.0份，水28.1 49.1份，調(diào)節(jié)pH至 4.0~6.0;攪拌溶解均勻后滅菌，在110 140。C保溫5 10s，經(jīng)冷卻至20 30 。C備用；
第二步以體積百分比計(jì)，將所述酵母種子液以1~10%接入到10-20 。BX母發(fā)酵劑培 養(yǎng)基中，于20 35。C， 150 300rpm下培養(yǎng)6 12h，成為母發(fā)酵劑酵母懸液；以重量份數(shù)計(jì)， 所述母發(fā)酵劑培養(yǎng)基原料配方為蛋白胨0.5 2.0份，酵母抽提物0,2 1.0份，檸檬酸二銨 0.1~0.5份，磷酸氫二鉀0.1~0.5份，甘蔗搾汁60.0~80.0份，水18.1~39.1份，調(diào)節(jié)pH至 4.0~6.0;攪拌溶解均勻后滅菌，在110-140 。C保溫5 10s，經(jīng)冷卻至20~35 。C備用；
第三步將泡沫陶瓷經(jīng)水浸泡、沖洗后入烘箱150~230 。C干熱滅菌，冷卻后備用；所 述的泡沫陶瓷孔徑為0.01~0.50 mm，孔密度為10~200 ppi;
第四步于10~25 。C下，將經(jīng)過第三步處理的泡沫陶瓷完全浸泡在所述母發(fā)酵劑酵母 懸液中，吸附1~4 h，期間鼓氣攪拌2~3次，取出經(jīng)吸附的泡沫陶瓷直接用于生產(chǎn)或置于 40~55 °C下的鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥4~6 h，冷卻后備用；
第五步以重量計(jì)，經(jīng)過第四步吸附的泡沫陶瓷按l: 2 10的比例加入第二甘蔗汁培養(yǎng) 基進(jìn)行增值培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為20~35 。C， pH穩(wěn)定在3.0 5.0，通風(fēng)條件下培養(yǎng)10~15 h，至 酵母數(shù)量為1.0xl08~1.0xl09cfii/mL，制成發(fā)酵醪液；以重量份數(shù)計(jì)，所述第二甘蔗汁培養(yǎng) 基配方為蛋白胨0.5 2.0份，酵母抽提物0.2~1.0份，檸檬酸二銨0.1 0.5份，磷酸氫二鉀 0.1~0.5份，甘蔗榨汁70.0-80.0份，水0.0~10.0份，用0.1 1.0 mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH 為3.0~5.0;攪拌溶解均勻后滅菌，在110~140 。C保溫5~10 s，經(jīng)冷卻至20~35 。C備用；
第六步以體積百分比計(jì)，將發(fā)酵醪液以1~10 %的接種量接入到甘蔗汁糖液中，在20 35。C進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵24 40h,將發(fā)酵液泵送到蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，制得酒精；以重量份數(shù) 計(jì)，所述甘蔗糖液的原料配方為蛋白胨0.5-2.0份，酵母抽提物0.2~1.0份，檸檬酸二銨 0.1~0.5份，磷酸氫二鉀0.1~0.5份，甘蔗榨汁80.0~90.0份，生產(chǎn)飲用水8.1~9.1份，調(diào)節(jié) pH至3.0 5.0;攪拌溶解均勻后滅菌，在110 140。C保溫5 10s，經(jīng)冷卻至20~35 。C備用。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，所述第一步和第二步的PH值調(diào)節(jié)是用0.1~1.0 mol/L的硫 酸溶液調(diào)節(jié)pH至4.0-6.0。
所述第一步、第二步、第五步和第六步的滅菌是用板式熱交換器在0.4-0.6 bar的蒸汽 下滅菌。
所述第五步的pH通過每1 h加硫酸溶液一次，使pH穩(wěn)定在3.0~5.0。 所述泡沫陶瓷的孔密度為10 200 ppi，比表面積為105 106 m2/m3。
本發(fā)明在吸附前超級釀酒高活性干酵母粉按第一步和第二步的"兩步法"進(jìn)行活化， 此時酵母活力很好，有利于吸附。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) 通過本方法固定化的酵母活力高，產(chǎn)酒精度高達(dá)12~18 %;
(2) 通過本方法固定化后酵母活菌數(shù)為108~109個&，節(jié)約了酵母擴(kuò)大培養(yǎng)的時間，即 節(jié)約了非生產(chǎn)時間，節(jié)省了用酵母粉進(jìn)行多次活化后進(jìn)行發(fā)酵的生產(chǎn)時間，大大縮短了酒 精的生產(chǎn)周期；由于固定化酵母活菌數(shù)高及在短時間活化使醪液中酵母數(shù)量高，加快了發(fā) 酵速度，提高了設(shè)備利用率。
(3) 由于載體本身的高滲透性，載體內(nèi)部的活酵母受外界干擾不多，活細(xì)胞容易獲得 培養(yǎng)液而增值，不斷向外擴(kuò)散，較高的抗污染能力，不易受到雜菌的污染；泡沫陶瓷對細(xì) 胞無損害，生物活性不會降低；泡沫陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，能為酵母細(xì)胞提供一 個較好的生長繁殖的微環(huán)境。
(4) 固定化酵母可以重復(fù)利用，使用壽命為12個月 18個月。本發(fā)明的固定化酵母萬 一在生產(chǎn)中污染了雜菌(主要指乳酸菌和醋酸菌)，只需放干醪液，并用清水清洗，最后用 pH為3~4的硫酸溶液浸泡即可恢復(fù)酵母活性。
(5) 所使用的泡沫陶瓷載體，價格便宜、原材料易得易取、生產(chǎn)工藝簡單易實(shí)現(xiàn)。


圖la為實(shí)施例l泡沫陶瓷固定化酵母的電子顯微鏡照片(放大2000倍)； 圖lb為實(shí)施例l泡沫陶瓷未固定化酵母的電子顯微鏡照片(放大1000倍)； 圖2為實(shí)施例1泡沫陶瓷固定化安琪②超級釀酒高活性干酵母重復(fù)發(fā)酵12批的酒精產(chǎn)量 和酵母密度；
圖3為實(shí)施例1泡沫陶瓷、蜂窩陶瓷固定化安琪②超級釀酒高活性干酵母發(fā)酵甘蔗汁中 酒精含量和醪液中的酵母密度變化曲線(相同的固定化步驟、相同發(fā)酵工藝、相同的單位 質(zhì)量的陶瓷)
圖4為實(shí)施例1泡沫陶瓷固定化酵母與蜂窩陶瓷固定化酵母在醪液中活化的酵母密度 變化曲線(相同的固定化步驟，相同發(fā)酵工藝，在同等體積的甘蔗汁中加入同質(zhì)量的兩種 固定化酵母)
具體實(shí)施例方式
為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明要求 保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。 實(shí)施例1
第一步以重量百分比計(jì)，將安琪超級釀酒高活性干酵母粉(糖質(zhì)原料)以O(shè). 1 %接入 pH4.0的6。BX的第一甘蔗汁培養(yǎng)基中，于20。C， 150 rpm下培養(yǎng)12 h，成為酵母種子液；所 述第一甘蔗汁培養(yǎng)基原料配方為蛋白胨5.0kg，酵母抽提物2.0kg，檸檬酸二銨1.0kg，磷 酸氫二鉀1.0kg，甘蔗榨汁700kg，生產(chǎn)飲用水291kg，用1.0mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為4.0; 攪拌溶解均勻后用板式熱交換器在0.4bar的蒸汽下滅菌，在110。C保溫10s，經(jīng)冷卻至20。C 備用；安琪超級釀酒高活性干酵母粉由安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)，具有耐酸(pH2.5)、耐 乙醇(>18%v/v)、耐糖(60%葡萄糖)、繁殖能力強(qiáng)、主發(fā)酵迅猛等特點(diǎn)。
第二步以體積計(jì)，再將酵母種子液以1.0%接入到10。BX母發(fā)酵劑培養(yǎng)基中，于20。C， 150rpm下培養(yǎng)12h，成為母發(fā)酵劑酵母懸液；所述母發(fā)酵劑培養(yǎng)基配方為蛋白胨5kg， 酵母抽提物2kg份，檸檬酸二銨lkg份，磷酸氫二鉀lkg份，甘蔗榨汁600 kg,生產(chǎn)飲 用水391 kg,用1.0 moI/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為4.0;攪拌溶解均勻后用板式熱交換器在 0.4bar的蒸汽下滅菌，在110。C保溫10s，經(jīng)冷卻至20。C備用；
第三步將泡沫陶瓷(蘇州德鑫陶瓷新材料有限公司， -67519479-801，氧化鋁泡沫陶瓷過濾器45x50 mm)經(jīng)生產(chǎn)飲用水浸泡、沖洗后入烘箱150 aC干熱滅菌，冷卻后稱重， 備用。所述的泡沫陶瓷直徑約45 mm，高50mm，孔徑為0.1~0.5mm，孔密度為10 20ppi。
第四步于10。C下，將經(jīng)過第三步處理的泡沫陶瓷完全浸泡在母發(fā)酵劑酵母懸液中， 吸附lh，期間鼓氣攪拌2次，取出經(jīng)吸附的泡沫陶瓷直接用于生產(chǎn)，冷卻后備用。
第五步以重量計(jì)，經(jīng)過第四步吸附的泡沫陶瓷按1: 2的比例加入第二甘蔗汁培養(yǎng)基 進(jìn)行增值培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為20。C，每隔2h鼓微風(fēng)10min，保持每1 h加硫酸溶液一次， 使pH穩(wěn)定在3.0，培養(yǎng)10h至酵母數(shù)量為5.0xl()ScfWmL，為發(fā)酵醪液；所述第二甘蔗汁 培養(yǎng)基原料配方為蛋白胨5kg，酵母抽提物2kg，檸檬酸二銨lkg，磷酸氫二鉀lkg， 甘蔗榨汁700kg，生產(chǎn)飲用水291kg，用1.0moI/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為3.0;攪拌溶解均 勻后用板式熱交換器在0.4bar的蒸汽下滅菌，在110。C保溫10s，經(jīng)冷卻至20。C備用。
第六步以體積計(jì)，將發(fā)酵醪液以1.0 %的接種量接入到甘蔗汁糖液中，在20。C進(jìn)行 連續(xù)發(fā)酵24h,將發(fā)酵液泵送到蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，制得酒精。所述甘蔗糖液的配方為蛋 白胨5 kg，酵母抽提物2 kg，檸檬酸二銨1 kg，磷酸氫二鉀1 kg，甘蔗榨汁800 kg，生產(chǎn) 飲用水191 kg，用1.0 mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為3.0;攪拌溶解均勻后用板式熱交換器在 0.4 bar的蒸汽下滅菌，在110。C保溫10s，經(jīng)冷卻至20。C備用。采用例1的方法，發(fā)酵 前醪液含糖為172g/L，發(fā)酵結(jié)束后發(fā)酵液中酒精含量為18.2%，發(fā)酵后殘?zhí)菫?.3 g/L，蒸 餾后酒精含量為96.0 %，發(fā)酵時間為34h，該酒精具有乙醇固有的香氣，香色純正，無色 透明，口味微甜；可用于溶劑、燃料或食用。
本實(shí)施例所使用的泡沫陶瓷載體具有高的比表面積和良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，另外還 具有低密度、高滲透率、良好的能量吸收性能極耐高溫、耐酸堿、化學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定 性高、易于再生等諸多特點(diǎn)。與蜂窩陶瓷相比，多孔性泡沫陶瓷具有比表面積大，該泡沫 陶瓷的孔密度為15-20 ppi，比表面積達(dá)到105~106m2/m3;而蜂窩陶瓷孔密度為200孔/in2， 比表面積只有前者的1/500。同時泡沫陶瓷有利于酵母菌體的進(jìn)入和排出。由于酵母細(xì)胞被 固定，減少了細(xì)胞的流失，增大了菌體對外部條件如溫度和酸堿度的抵抗能力，細(xì)胞可長 時間反復(fù)使用，為發(fā)酵的連續(xù)化和規(guī)?；峁┝朔奖恪Dla為實(shí)施例l中，用泡沫陶瓷固 定化酵母后的電子顯微鏡照片，圖lb為未固定酵母的泡沫陶瓷的電子顯微鏡照片，表明泡沫陶瓷內(nèi)具有凹凸不平的表面結(jié)構(gòu)，并有很多空腔鑲嵌其中，有利于吸附酵母。用泡沫陶 瓷固定化安琪超級釀酒高活性干酵母重復(fù)活化12批，將活化后醪液(測定其中的酵母密度) 以3%接種到甘蔗汁培養(yǎng)基中，發(fā)酵10h，用氣相色譜法測定酒精含量和每批活化后醪液中 酵母的密度，如圖2所示，固定化酵母重復(fù)12批后產(chǎn)酒精都穩(wěn)定在15.3~18.1%，活化后醪 液的酵母密度穩(wěn)定在5.2xl0Ll.0xl(^個/mL之間，可見，用泡沫陶瓷固定化的安琪超級釀 酒高活性干酵母可重復(fù)多次利用。利用本發(fā)明進(jìn)行酒精發(fā)酵，酒精產(chǎn)量高，發(fā)酵時間短， 實(shí)施例1泡沫陶瓷固定化安琪超級釀酒高活性干酵母和固定化普通釀酒酵母發(fā)酵甘蔗汁中 酒精含量和醪液中的酵母密度變化曲線(相同的固定化步驟，相同發(fā)酵工藝，在同等體積 的甘蔗汁中加入同質(zhì)量的兩種酵母)，如圖3所示，用固定化安琪超級釀酒高活性干酵母在 12h幾乎達(dá)到發(fā)酵終點(diǎn)，在24h發(fā)酵后酒精的產(chǎn)量為18.2%，而對照組經(jīng)過24h才到發(fā)酵 終點(diǎn)，酒精的產(chǎn)量為11.2%。從活化后的醪液中可以看到前者酵母密度高，增長速度快， 在活化18 h的醪液中的酵母密度為2xl(^個/mL，而對照組由于活力差，增長速度慢，在 活化30 h后才為lxl()S個/mL。由于泡沫陶瓷比表面積大，所固定酵母數(shù)量多，使得固定 化酵母活化時間短，能快速啟動，圖4為實(shí)施例1泡沫陶瓷固定化酵母與蜂窩陶瓷固定化 酵母在活化醪液中的酵母密度變化曲線(相同的固定化步驟，相同發(fā)酵工藝，在同等體積 的甘蔗汁中加入同質(zhì)量的兩種固定化酵母)，從圖中可以看出，泡沫陶瓷固定化酵母活化 12h后的酵母密度為5xl(^個/mL，而對照組在活化15h后的酵母密度僅為8xl(^個/mL， 在同等質(zhì)量的載體情況，比面積越大，固定的酵母數(shù)量越多。蜂窩陶瓷的孔密度多為16~25 孔/cm2，孔徑為0.3~18 jun，比表面積約為1000~2500 m2/m3，吸附的酵母細(xì)胞數(shù)量少，僅 為105~106個&，酵母細(xì)胞少導(dǎo)致的結(jié)果是酵母擴(kuò)培時間會延長。 實(shí)施例2
第一步以重量百分比計(jì)，將安琪超級釀酒高活性干酵母粉(糖質(zhì)原料，同實(shí)施例l) 以l.O 。對妾入pH6.0的10。BX的第一甘蔗汁培養(yǎng)基中，于30。C， 300 rpm下培養(yǎng)6 h，成為種 子液；所述第一甘蔗汁培養(yǎng)基配方為蛋白胨20kg，酵母抽提物10kg，檸檬酸二銨5kg， 磷酸氫二鉀5kg，甘蔗榨汁700kg，生產(chǎn)飲用水260kg,用O.l mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為6.0; 攪拌溶解均勻后用板式熱交換器在0.6 bar的蒸汽下滅菌，在140 。C保溫5 s，經(jīng)冷卻至30 。C 備用；第二步以體積百分比計(jì)，再將酵母種子液以10y。接入到20nBX母發(fā)酵劑培養(yǎng)基中， 于35。C， 300rpm下培養(yǎng)6h，成為母發(fā)酵劑酵母懸液；所述母發(fā)酵劑培養(yǎng)基配方為蛋 白胨20kg，酵母抽提物10kg，檸檬酸二銨5kg，磷酸氫二鉀5kg，甘蔗榨汁800kg，生 產(chǎn)飲用水160 kg， 0.1 mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為6.0;攪拌溶解均勻后用板式熱交換器在 0.6 bar的蒸汽下滅菌，在140。C保溫5s，經(jīng)冷卻至35。C備用；
第三步將泡沫陶瓷(蘇州德鑫陶瓷新材料有限公司，0512-67519479-801，氧化鋁泡沫 陶瓷過濾器200x150 ram)經(jīng)生產(chǎn)飲用水浸泡、沖洗后入烘箱230 °C干熱滅菌，冷卻后稱重， 備用。所述的泡沫陶瓷直徑約200 mm，高150 mm,孔徑為0.1~0.5 mm，孔密度為10-20 ppi。
第四步于25。C下，將經(jīng)過第三步處理的泡沫陶瓷完全浸泡在母發(fā)酵劑酵母懸液中， 吸附4h，期間鼓氣攪拌3次，取出經(jīng)吸附的泡沫陶瓷直接用于生產(chǎn)或置于55。C下的鼓風(fēng) 干燥機(jī)中干燥4h，冷卻后備用。
第五步以重量計(jì)，經(jīng)過第四步吸附的泡沫陶瓷按l: IO的比例加入第二甘蔗汁培養(yǎng)基 進(jìn)行增值培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為35。C，每隔2h鼓微風(fēng)10min，保持每1 h加硫酸溶液一次， 使pH穩(wěn)定在5.0，培養(yǎng)15h至酵母數(shù)量為1.0xl09cfii/mL，為發(fā)酵醪液。以重量份數(shù)計(jì)， 所述第二甘蔗汁培養(yǎng)基配方為蛋白胨20kg，酵母抽提物10kg，檸檬酸二銨5kg，磷酸 氫二鉀5 kg，甘蔗搾汁800 kg，生產(chǎn)飲用水160 kg，用1.0 mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為5.0; 攪拌溶解均勻后用板式熱交換器在0.6 bar的蒸汽下滅菌，在140 °C保溫5 s,經(jīng)冷卻至35 °C 備用；
第六步以體積計(jì)，將發(fā)酵醪液以10%的接種量接入到甘蔗汁糖液中，在35。C進(jìn)行連 續(xù)發(fā)酵40h，將發(fā)酵液泵送到蒸餾塔進(jìn)行蒸餾。以重量份數(shù)計(jì)，所述甘蔗糖液的配方為-蛋白胨20kg，酵母抽提物10kg，檸檬酸二銨5kg，磷酸氫二鉀5kg，甘蔗搾汁900kg， 生產(chǎn)飲用水60kg，用1.0mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為4.0;攪拌溶解均勻后用板式熱交換 器在0.6 bar的蒸汽下滅菌，在140 。C保溫5 s，經(jīng)冷卻至35 。C備用。采用實(shí)施例2的方法， 發(fā)酵前醪液含糖為172 g/L，發(fā)酵結(jié)束后發(fā)酵液中酒精含量為17.8 %，發(fā)酵后殘?zhí)菫?.8 g/L， 蒸餾后酒精含量為95.5 %，發(fā)酵時間為55h，該酒精具有乙醇固有的香氣，香色純正，無 色透明，口味微甜；可用于溶劑、燃料或食用。實(shí)施例3第一步以重量百分比計(jì)，將安琪超級釀酒高活性干酵母粉(糖質(zhì)原料，同實(shí)施例l) 以0.5y。接入pH5.0的9。BX的甘蔗汁培養(yǎng)基中，于25.0。C， 175rpm下培養(yǎng)9h，成為種子液; 以重量份數(shù)計(jì)，所述甘蔗汁培養(yǎng)基配方為蛋白胨12kg，酵母抽提物6kg，檸檬酸二銨3kg, 磷酸氫二鉀3kg，甘庶搾汁600kg，生產(chǎn)飲用水376kg,用0.5 mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為5.0; 攪拌溶解均勻后用板式熱交換器在0.5bar的蒸汽下滅菌，在125。C保溫7.0s，經(jīng)冷卻至25 。C 備用；第二步以體積百分比計(jì)，再將酵母種子液以6y。接入到15。BX母發(fā)酵劑培養(yǎng)基中， 于27.5。C， 175rpm下培養(yǎng)9h，成為母發(fā)酵劑酵母懸液；以重量份數(shù)計(jì)，所述母發(fā)酵劑培 養(yǎng)基配方為蛋白胨12kg，酵母抽提物6kg，檸檬酸二銨3kg，磷酸氫二鉀3kg，甘蔗榨 汁600 kg,生產(chǎn)飲用水376kg，用0.5mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為5.0;攪拌溶解均勻后用 板式熱交換器在0.5 bar的蒸汽下滅菌，在125 。C保溫7 s，經(jīng)冷卻至27.5 。C備用；第三步將泡沫陶瓷(蘇州德鑫陶瓷新材料有限公司，0512-67519479-801，氧化鋁泡沫 陶瓷過濾器120x100 mm)經(jīng)生產(chǎn)飲用水浸泡、沖洗后入烘箱190 °C干熱滅菌，冷卻后稱重， 備用。所述的泡沫陶瓷直徑約120 mm，高100 mm，孔徑為0.1~0.5 mm，孔密度為10~20 ppi。第四步于17.5。C下，將經(jīng)過第三步處理的泡沫陶瓷完全浸泡在母發(fā)酵劑酵母懸液中， 吸附2.5 h，期間鼓氣攪拌3次，取出經(jīng)吸附的泡沫陶瓷直接用于生產(chǎn)或置于47.5 。C下的 鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥5h，冷卻后備用。第五步以重量計(jì)，經(jīng)過第四步吸附的泡沫陶瓷按1: 6的比例加入甘蔗汁培養(yǎng)基進(jìn)行 增值培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為27.5。C，每隔2h鼓微風(fēng)10min，保持每1 h加硫酸溶液一次，使 pH穩(wěn)定在4.0，培養(yǎng)12.5h至酵母數(shù)量為7.5xl()Scfii/mL，為發(fā)酵醪液。以重量份數(shù)計(jì)，所 述甘蔗汁培養(yǎng)基配方為蛋白胨12kg，酵母抽提物6kg，檸檬酸二銨3kg，磷酸氫二鉀3 kg，甘蔗榨汁750 kg份，生產(chǎn)飲用水226 kg，用0.5 mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為4.0;攪 拌溶解均勻后用板式熱交換器在0.5 bar的蒸汽下滅菌，在125 。C保溫7 s，經(jīng)冷卻至27.5 。C 備用；第六歩以體積百分比計(jì)，將發(fā)酵醪液以5 %的接種量接入到甘蔗汁糖液中，在30。C 進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵32h，將發(fā)酵液泵送到蒸餾塔進(jìn)行蒸餾。以重量份數(shù)計(jì)，所述甘蔗糖液的配方為蛋白胨12kg，酵母抽提物6kg，檸檬酸二銨3kg，磷酸氫二鉀3kg，甘蔗榨汁850 kg，生產(chǎn)飲用水126 kg，用0.5 mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為4.0;攪拌溶解均勻后用板式熱 交換器在0.5 bar的蒸汽下滅菌，在125。C保溫7s，經(jīng)冷卻至30。C備用。采用實(shí)施例3 的方法，發(fā)酵前醪液含糖為172g/L，發(fā)酵結(jié)束后發(fā)酵液中酒精含量為17.3%,發(fā)酵后殘?zhí)?為2.108凡，蒸餾后酒精含量為96.0%，發(fā)酵時間為44.5h，該酒精具有乙醇固有的香氣， 香色純正，無色透明，口味微甜；可用于溶劑、燃料或食用。
權(quán)利要求
1、一種泡沫陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件第一步以重量百分比計(jì)，將釀酒酵母粉以0.1～1.0％接入pH 4.0～6.0的6～10°BX的第一甘蔗汁培養(yǎng)基中，于20～30℃，150～300rpm下培養(yǎng)6～12h，制成酵母種子液；以重量份數(shù)計(jì)，所述第一甘蔗汁培養(yǎng)基原料配方為蛋白胨0.5～2.0份，酵母抽提物0.2～1.0份，檸檬酸二銨0.1～0.5份，磷酸氫二鉀0.1～0.5份，甘蔗榨汁50.0～70.0份，水28.1～49.1份，調(diào)節(jié)pH至4.0～6.0；攪拌溶解均勻后滅菌，在110～140℃保溫5～10s，經(jīng)冷卻至20～30℃?zhèn)溆茫坏诙揭泽w積百分比計(jì)，將所述酵母種子液以1～10％接入到10～20°BX母發(fā)酵劑培養(yǎng)基中，于20～35℃，150～300rpm下培養(yǎng)6～12h，成為母發(fā)酵劑酵母懸液；以重量份數(shù)計(jì)，所述母發(fā)酵劑培養(yǎng)基原料配方為蛋白胨0.5～2.0份，酵母抽提物0.2～1.0份，檸檬酸二銨0.1～0.5份，磷酸氫二鉀0.1～0.5份，甘蔗榨汁60.0～80.0份，水18.1～39.1份，調(diào)節(jié)pH至4.0～6.0；攪拌溶解均勻后滅菌，在110～140℃保溫5～10s，經(jīng)冷卻至20～35℃?zhèn)溆?；第三步將泡沫陶瓷?jīng)水浸泡、沖洗后入烘箱150～230℃干熱滅菌，冷卻后備用；所述的泡沫陶瓷孔徑為0.01～0.50mm，孔密度為10～200ppi；第四步于10～25℃下，將經(jīng)過第三步處理的泡沫陶瓷完全浸泡在所述母發(fā)酵劑酵母懸液中，吸附1～4h，期間鼓氣攪拌2～3次，取出經(jīng)吸附的泡沫陶瓷直接用于生產(chǎn)或置于40～55℃下的鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥4～6h，冷卻后備用；第五步以重量計(jì)，經(jīng)過第四步吸附的泡沫陶瓷按1∶2～10的比例加入第二甘蔗汁培養(yǎng)基進(jìn)行增值培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為20～35℃，pH穩(wěn)定在3.0～5.0，通風(fēng)條件下培養(yǎng)10～15h，至酵母數(shù)量為1.0×108～1.0×109cfu/mL，制成發(fā)酵醪液；以重量份數(shù)計(jì)，所述第二甘蔗汁培養(yǎng)基配方為蛋白胨0.5～2.0份，酵母抽提物0.2～1.0份，檸檬酸二銨0.1～0.5份，磷酸氫二鉀0.1～0.5份，甘蔗榨汁70.0～80.0份，水0.0～10.0份，用0.1～1.0mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH為3.0～5.0；攪拌溶解均勻后滅菌，在110～140℃保溫5～10 s，經(jīng)冷卻至20～35℃?zhèn)溆?；第六步以體積百分比計(jì)，將發(fā)酵醪液以1～10％的接種量接入到甘蔗汁糖液中，在20～35℃進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵24～40h，將發(fā)酵液泵送到蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，制得酒精；以重量份數(shù)計(jì)，所述甘蔗糖液的原料配方為蛋白胨0.5～2.0份，酵母抽提物0.2～1.0份，檸檬酸二銨0.1～0.5份，磷酸氫二鉀0.1～0.5份，甘蔗榨汁80.0～90.0份，生產(chǎn)飲用水8.1～9.1份，調(diào)節(jié)pH至3.0～5.0；攪拌溶解均勻后滅菌，在110～140℃保溫5～10s，經(jīng)冷卻至20～35℃?zhèn)溆谩?br> 2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沬陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法，其特征在 于所述第一步和第二步的pH調(diào)節(jié)是用0.1-1.0 mol/L的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至4.0~6.0。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法，其特征在 于所述第一步、第二步、第五步和第六步的滅菌是用板式熱交換器在0.4 0.6bar的蒸汽 下滅菌。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法，其特征在 于所述第五步的pH通過每1 h加硫酸溶液一次，使pH穩(wěn)定在3.0~5.0。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法，其特征在 于所述泡沫陶瓷的孔密度為10~200 ppi，孔徑優(yōu)選0.1~0.3 mm，比表面積為105~106 m2/m3。
全文摘要
本發(fā)明公開了泡沫陶瓷固定化酵母發(fā)酵甘蔗汁制備酒精的方法。該方法將釀酒酵母粉經(jīng)過“兩步法”擴(kuò)大培養(yǎng)，盡量使細(xì)胞處于同步生長時期，然后將泡沫陶瓷經(jīng)清水浸泡、沖洗和干燥后，完全浸泡于母發(fā)酵劑酵母懸液中，吸附1～4h，取出經(jīng)吸附的泡沫陶瓷直接用于生產(chǎn)或置于40～55℃下干燥，將吸附后的泡沫陶瓷按1∶2～5的比例加入甘蔗汁培養(yǎng)基進(jìn)行增值培養(yǎng)，使pH穩(wěn)定在3.0～5.0，培養(yǎng)10～15h，發(fā)酵醪液以3～5％的接種量接入到甘蔗汁糖液中，在25～35℃進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵24～40h，將發(fā)酵液泵送到蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，酒精含量為12～18％。本發(fā)明節(jié)約了酵母擴(kuò)大培養(yǎng)的時間，縮短了酒精的生產(chǎn)周期。
文檔編號C12P7/06GK101633937SQ20091004198
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者于淑娟, 劉冬梅, 丹 李 申請人:華南理工大學(xué)