酒精发酵设备 淀粉质原料经过蒸煮,使淀粉呈溶解状态,又经过曲霉糖化酶的作用,部分生成可发酵性糖,这还不是酒精生产的终了,在糖化醪中接入酵母菌;在酵母的作用下,将糖分转变为酒精和CO2,获得了酒精产品,这才是酒精发酵的目的。 从表面上去观察酒精发酵,其过程十分简单,它只是将糖化醪打入发酵罐后,接入酒母,就可以进行发酵了。但是,在酒精发酵过程中却发生着十分复杂的生物化学变化过程:在这里既有糖化醪中的淀粉和糊精继续被糖化酶水解,生成糖分的作用(即后糖化作用),也还有蛋白质在曲霉蛋白酶进一步水解下生成低分子含氮化合物如是是眎、动胨、肽和氨基酸的作用。生成的这些物质,有的被酵母吸收利用,合成酵母菌体细胞,另一部分则被发酵,生成酒精和CO2及其它副产物。
酒精发酵设备 酒精生产,要求用最少的原料来生产尽可能多的酒精产品,并应尽量减少发酵损失,为了达到这一目的,必须创造如下有利条件来实现这一目的要求:
(1)在发酵前期,要创造条件,让酵母菌继续繁殖到一定数量。
(2)使糖化醪中的淀粉和糊精继续被分解,生成可发酵的糖分。
(3)发酵过程的中期和后期,要创造厌气条件,使酵母在无氧条件下将糖分发酵生成酒精。
(4)发酵过程中产生的CO2应设法排除,并注意加强对随CO2逸出时被带走酒精的捕集回收。
酒精发酵的工艺方式不同,发酵设备也略有差异。从发酵形式来分,有开放式、半密闭式和密闭式三种。如果从材质上分,则可分为钢板和水泥制两种。
半密闭式发酵罐多采用钢板制成,罐顶设有顶盖,顶盖上设有能启闭的人孔。
酒精发酵设备 钢板制酒精发酵罐采用钢板制成,钢板厚度视发酵罐容积不同而异,一般采用4—8毫米厚钢板制成,罐身呈圆柱形,罐身直径与高之比为1:1.1;盖及底为圆锥形成碟形;罐内装冷却蛇管,蛇管数量一般取每立方米发酵醪用不少于0.25平方米的冷却面积。蛇管可分上下两组安装,并加以固定。也有采用在罐顶用淋水管或淋水围板使水沿罐壁流下,达到冷却发酵醪的目。对于容积较大的发酵罐,这两种冷却形式可同时采用。对地处南方的酒精厂,因气温较高,故应加强冷却措施。有的工厂在发酵罐底部设置吹泡器,以便进行搅拌醪液,使发酵均匀。罐顶设有CO2排出管和加热蒸汽管、醪液输入管。但管路设置应尽量简化,做到一管多用,这对减少管道死角,防止杂菌污染有重要作用。大的发酵罐的顶端及侧面还应设有人孔,以便于清洗。 水泥制酒精酵罐系采用钢筋水泥制成,形状可分为圆形或方形两种。有的制成密封式,也可制成敞口式。因水泥发酵罐有易腐蚀、逃酒和灭菌不彻底等缺点,所以一般厂多不采用。
酒精发酵设备 酒精发酵罐是食品厂和酒厂的主要设备之一,其发酵温度控制是依靠调节冷却系统的冷却流量来实现。国内外较多采用罐体外壁的夹套通入低温酒精水冷却罐内发酵液,而酒精水的降温是通过液氨蒸发来冷却的,其缺点是需要酒精水的中间换热循环。其主要特点如下:⑴把大罐的夹层当作蒸发器,液氨直接在夹套内蒸发,利用其气化潜热冷却罐内的啤酒液,从而省却了酒精水的中间换热循环,节省能耗12%以上。⑵把夹套当作蒸发器,由于夹套内的压力比酒精水系统的要高,为此,设置了安全可靠、合理、结构新颖的蜂窝结构夹套,夹套与筒体组成的蜂窝状结构,其强度和刚度相互得到了提高。夹套焊缝可减少30%。⑶夹套做成分片式,与筒体的焊接完全避开筒体的纵、环向焊缝,避免了氨通过焊缝往罐内啤酒液泄漏的可能性。克服了其它夹套的缺点。⑷可选用碳钢或不锈钢材料,便于现场制造,降低制造成本,节省投资费用。⑸占地面积小,并可避免使用酒精水冷却系统带来的酒精挥发对大气带来的污染,符合环保产品要求。⑹设备底座可采用钢架结构和混凝土结构,定货时可根据用户确定。 酒精发酵设备 第一阶段:1900年以前,是现代发酵罐的雏形,它带有简单的温度和热交换仪器。 第二阶段:1900-1940年,出现了200m3的钢制发酵罐,在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器,机械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
第三阶段:1940-1960年,机械搅拌,通风,无菌操作和纯种培养等一系列技术开始完善,发酵工艺过程的参数检测和控制方面已出现,耐蒸汽灭菌的在线连续测定的pH电极和溶氧电极,计算机开始进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备逐步实现商品化。
第四阶段:1960-1979年,机械搅拌通风发酵罐的容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋白的需要,又出现了压力循环和压力喷射型的发酵罐,它可以克服—些气体交换和热交换问题。计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
第五阶段:1979年至今。生物工程和技术的迅猛发展,给发酵工业提出了新的课题。于是,大规模细胞培养发酵罐应运而生,胰岛素,干扰素等基因工程的产品走上商品化。
淀粉酶
↓
原料→粉碎→拌料罐→往复泵→加热器→1-5#蒸煮锅 干酵母
↑ ↓ ↓
│ 汽液分离器→ 小酒母
│ ↓ ↓
┎─┙粗制复合酶 糖化罐 大酒母
│ ↓ ↓ ↓
清液泵←清液酶解罐←糟液分离机←蒸馏塔 ← 往复泵← 1-10#发酵罐
↓ ↓
去污水处理品 合格产品
采用多级连续发酵法,将10个罐组成连续发酵罐组,各罐连续方式是从上一罐上部流入下一罐底部。投产时,先将酒母打入第一罐,同时加入糖化醪,在保持该罐主发酵状态下,流加糖化醪至满,然后自动流入第二罐,在保持两罐主发酵状态下,流加进入第三只发酵罐,在保持三罐主发酵状态下,向第三只罐同时加入糖化醪,待第三罐流加满后,自然流入第四罐,直到末罐。
发酵罐进料后调酸到PH4.2-4.7,发酵总周期:木薯60h-62h。
主要分为3个部分:
前酵期:入罐时温度28℃-30℃,时间9h-11h,主要是菌体生长。前两只发酵罐一直处于前酵期。
主酵期:温度保持在33℃-35℃,时间11h-13h,是产酒精发酵的关键时期。
后酵期:温度比主酵期低,为31℃-33℃,时间36h-38h。
酒精发酵设备 1、还原糖和总糖的测定还原糖测定采用DNS(3,5-二硝基水杨酸比色定糖法)法。发酵醪中的总残糖量测定根据Saha等人所用的方法:取10mL发酵醪,加10mL25%HCI和30mL蒸馏水混合均匀,在100℃水浴中水解3h,水解液调至中性,然后用DNS法测定水解液中的还原糖。多级连续发酵法成熟发酵醪还原糖浓度在0.3%以下,总糖在0.8%以下。2、酒精含量测定与蒸馏
发酵液中乙醇浓度的定量分析法用酒精比重计测定法。多级连续发酵法工艺过程成熟发酵醪酒精浓度在9.0%-9.5%。发酵醪成熟后开始放罐进入蒸馏工序,蒸馏工序采用汽相过两塔蒸馏的方法。成熟的发酵醪在蒸馏工序完成后,进行酒精产品的提纯和糟液的分离工作。 1、释放速度与发酵罐的数量问题
多级连续发酵法中,各罐基本上处于基本稳定状态。根据蒙阴天久酒业的实践,每小时进醪60m3,流加罐总容积为500m3,稀释浓度太大,虽然营养成分较好,酵母繁殖快,但酵母来不及积累就流走,不能保持发酵罐内相对发酵的稳定,稀释速度太低,造成设备利用率低,不利于生产的循环。
在发酵罐组中,除前几罐流加发酵外,后面还要配置适量的罐作为后发酵用,并使前后发酵罐之间的醪液保持一定的浓度梯度。天久酒业共采用了10只500m3发酵罐,流加速度为60m3/h。
2、发酵醪PH与温度控制
适当降低发酵醪中PH的合理控制,是阻止多级连续发酵杂菌污染的主要措施。连续发酵要求无菌条件非常严格,PH应控制在4.2-4.7为宜。但PH值太低,不但会抑制杂菌的繁殖,同时也会抑制酵母的繁殖和代谢,还会使糖化酶钝化,影响发酵结果。
多级连续发酵法中,酵母繁殖温度为27℃-30℃,发酵温度为33℃-35℃,如果温度高于40℃,酒精发酵很难进行。产酸细菌繁殖最适温度为37℃-50℃,因此高温发酵易被细菌污染。
3、关于发酵醪浓度问题
酒精发酵要求在一定浓度的糖化醪中进行,醪液浓度的高低直接影响到生产业绩。糖化醪浓度稀,虽然有利于酵母的生长代谢,能提高出酒率,但是浓醪发酵却能提高设备利用率,节省水、电,降低生产成本,增加产量。因此,生产上建议尽量采用浓醪发酵。天久酒业糖化醪发酵浓度为8%,成熟醪酒精含量在9.3%%Vol。
酒精发酵设备 1、酒精发酵设备对红葡萄酒颜色的影响葡萄酒发酵容器有水泥池、碳钢罐、橡木桶、立式发酵罐和旋转罐。旋转罐有加热、冷却系统,能够控制浸渍温度,且具有一定的保压能力,当发酵罐内压力到达一定程度时才开始排气,发酵刚启动时产生的二氧化碳覆盖在罐中葡萄浆果的上表面,既起到了防止氧化,又有二氧化碳浸渍作用。旋转罐可设定罐体转动间隔时间和正反转转动圈数,葡萄浆果在旋转罐内定时转动,使皮渣、汗液充分均匀,有利于色素浸提。
2、倒罐次数对红葡萄酒颜色的影响 立式不锈钢罐发酵红葡萄酒,在酒精发酵期间,倒罐的方法、倒罐的时间与倒罐的次数至关重要,是体现酿酒师水平的关键工艺点之一。倒罐俗称打循环,就是将发酵罐底部的葡萄汁泵送至发酵罐上部,分开放式倒罐和封闭式倒罐。开放式倒罐将葡萄汁从罐底的出酒口放入中间容器中,然后再用泵送至罐顶部;封闭式倒罐是直接将泵的进酒口接到罐底的排酒口,直接泵送入罐顶部淋洗皮渣。
倒罐的主要作用有:
(1)使发酵基层,包括加入的原辅料充分混匀;
(2)压帽防止皮渣干燥,促进液相与固相之间的物质交换;
(3)使发酵基质通风,提供氧有利于酵母菌的活动,并可避免SO2还原为H2S。
许多酒厂在整个酒精发酵过程中只进行3-4次倒罐,主要在加亚硫酸、酵母、白砂糖时进行,其认为倒罐的主要作用仅仅是为了混匀发酵基质。但这远远不够,因为随着酒精发酵的进行,葡萄皮渣由于比重轻,另一方面由于发酵时不断上升的CO2气体,使皮渣上升,在罐内葡萄汁的上表面形成厚厚的一层,俗称“帽”,结果造成上面的皮渣干燥与汁液隔离,并且在与皮渣相接处的汁液形成饱和层,不利于浸提作用的进行,这时就需要用倒罐来淋洗整个皮渣表面,破坏形成的饱和层,使之有利于花色素、单宁等的浸提。
一般情况下,在干红葡萄酒整个酒精发酵过程中,需要进行三次开放式倒罐,第一次在加入果胶酶、活性干酵母时,倒罐量约为罐体容积的1/20;第二次开放式发酵刚启动时,倒罐量约为罐体容积的1/5;第三次可在加糖时进行,倒罐量约为罐体容积的1/10。至于封闭式倒罐,可在葡萄入料满罐后进行第一次封闭式倒罐,其主要目的是为了将入料时加入的SO2充分混合均匀。其余时间,可每天进行一次封闭式倒罐,每次倒罐体容积的1/5或每天进行2次封闭式倒罐,每次倒罐体容积的1/10,主要目的是为了混匀发酵基层和淋洗皮渣、破坏饱和层、加强色素浸提。
3、分离时间对红葡萄酒原酒颜色的影响
红葡萄酒发酵过程中,皮渣的分离没有一个准确的时间与天数,它与葡萄原料质量,酒精发酵启动的时间、发酵速度、发酵温度及所要求生产的葡萄酒的种类密切相关。有的酒厂以浸渍发酵天数决定分离时间,有的酒厂以葡萄酒的比重来判定是否该分离,也有的酒厂直接在发酵终止时分离葡萄皮渣。在酒精发酵刚开始时,葡萄皮中的花色苷、单宁及芳香物质不断地被浸提出来,但当葡萄酒的颜色达到一定程度时,酒中的花色素含量不再上升,酒的颜色不再加深,这时如果不分离葡萄皮渣继续浸渍,葡萄皮渣会吸附一部分酒中的色素、使葡萄酒颜色变浅,而酒中单宁的含量随着浸渍时间延长而上升。因此如果要生产在2-3年消费,颜色深、果香浓、酒体柔和、单宁含量较多的葡萄酒就应该缩短浸渍时间,一般也就在酒精发酵启动后5-6天,比重在10-15天左右分离,最好的办法是用肉眼观察、比较,并用分光光度计测定其在520mm处吸光值,当酒中色素达到最高值时分离,发酵温度控制在25-27℃为宜。相反,为了获得需长期陈酿的葡萄酒就应延长浸渍时间,如果葡萄原料成熟度与质量好的话,可直接在酒精发酵中止时分离皮渣,使酒中富含单宁,具有较强的结构感,而发酵温度可控制在27-30℃范围内。
資料來源
http://www.hudong.com/wiki/%E9%85%92%E7%B2%BE%E5%8F%91%E9%85%B5%E8%AE%BE%E5%A4%87
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發酵酒精 ALCOHOLIC FERMENTATION
簡單來說,酒精的發酵是一種自然的生化作用,而這樣的作用會把葡萄汁的糖分(大致上是葡萄糖和果糖)轉化為酒精;這樣的轉化之所以可能,必須歸功於發酵活動的媒介 — 酵母。在糖分的轉化過程中,除了酒精之外還或產生大量的二氧化碳及熱量,因而使得發酵中的葡萄汁溫度升高。
發酵作用通常都是在所謂的「pies de cuba」的催化下所展開。葡萄汁在經過去土程序的淨化後便會放到發酵槽裡,此時會把已經經過完全發酵的葡萄汁加到槽裡,其添加量約為總葡萄汁量的2%到10%之間不等。這麼做不但會加速發酵的展開,同時也可以把之前所選用過的酵母菌種帶到新的葡萄汁裡作為發酵的媒介。雖然有時候這個程序會採用自發性酵母菌來進行,不過有越來越多的法定產區註冊酒莊都傾向使用自產的酵母菌,這些酵母都是特別選來釀製最好、最動人的雪利酒的菌種。
簡單地說,整個發酵過程可以區分為兩個不同的階段,第一個階段稱作快速發酵,而第二個階段則是慢速發酵;快速發酵的時間長度會依據葡萄汁的成分和發酵進行時的溫度而有所不同,在赫雷斯產區,這個步驟通常會在大型的不銹鋼槽中進行,酒槽的容量有50,000公升,可以對發酵中的葡萄汁進行溫控,將溫度保持在一般建議的攝氏23到25度之間。在這樣的溫度底下,酵母菌的發展會容易許多,因此也可以確保所有的糖分都會轉化為酒精。不過,有一些雪利酒公司仍然會採用傳統的橡木桶發酵法,因為這麼做可以讓葡萄汁產生一種特殊的風味。
大約7天之後,葡萄汁裡殘存的糖分已經非常少,接下來幾週便要進行第二度緩慢的發酵;二次發酵時會將葡萄汁裡最後殘留的糖分都轉化為酒精,並且不需要冷藏。
隨著入秋越來越深,氣溫也會漸漸降低,這點相當有利於讓死亡的酵母和其他的固態懸浮物(如酒滓)慢慢沉澱;隨著溫度的降低,酒渣會掉落到酒槽底部,而這個發酵過的葡萄汁也會變得不像一開始那麼混濁,漸漸變得越來越清澈而透明。
資料來源
http://www.sherry.tw/content/c_elaboration/c_elaboration_3-4.html
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请问酒精发酵的基本过程是什么?
酒精发酵作用,是酵母菌把可发酵性的糖,经过细胞内酒化酶的作用,生成了酒精与CO2,然后通过细胞膜将这些产物排出体外.酵母菌就是通过这种形式进行酒精发酵作用。一个酵母细胞大小其直径只有5-8微米,表面积为5x-万次平方毫米。正常发酵醪中酵母细胞数含量约为1400亿/升,它的细胞表面积约为7平方米,在发酵过程中有如此巨大的细胞表面积参与物质代谢,可见其发酵作用是十分强烈的。在发酵过程中产生的酒精可以通过酵母细胞渗出到体外。因为酒精发酵是在水溶液中进行,酒精是可以任何比例与水混合的,所以由酵母体内排出的酒精便溶于周围的醪液中。发酵中产生的CO2,由于其溶解度较小,所以发酵醪很快就会被其饱和。当CO2饱和之后,便被吸附在酵母细胞表面,直至其超过细胞吸附能力,这时CO2变为气态,形成小的气泡上升。又由于CO2的气泡相互碰撞,形成较大气泡而逸出液面。CO2气泡的上升,也带动了醪液中的酵母细胞上下游动,从而使酵母细胞能更充分地与醪液中糖分接触,使得发酵作用更充分和彻底。通常,CO2易在罐壁或细胞表面逸出。随着CO2的上升,带动了发酵醪中的酵母细胞和物料上升,有时也能使底层的物料浮于醪液表面,这种类型的发酵称作被动式发酵。如果发酵醪液较粘稠,则气泡到达液面后并不破裂,且形成的泡沫持久不散,有时泡沫还可能由罐顶溢出,造成糖分损失,这种类型的发酵称做泡抹发酵。从上述可知,发酵过程中产生的CO2,应及时予以排除,否则对发酵会产生不利影响。产生泡沫的原因有两种,一是由于酵母的性质或介质的性质引起的,如强有力的酵母(如拉斯2号酵母) 在营养条件好,介质中又饱和了氧时,会发生泡沫发酵现象。这主要是由于酵母过分强烈繁殖与过分强烈发酵所致。减少酒母用量,可以防止泡沫发酵。二是由于发酵醪用新鲜薯干做原料,或曲子质量不好所造成。发酵时,醪液粘稠,产生的气泡到达液面并不破裂,也会造成泡沫上溢,使发酵受损失。采用消泡剂,也可以防止此种现象。(二)酒精发酵动态酒精发酵过程从外观现象可以将其分为如下三个发酵不同阶段:1.前发酵期 在酒母与糖化醪加入发酵罐后,醪液中的酵母细胞数还不多,由于醪液中含有少量的溶解氧和充足的营养物质,所以酵母菌仍能迅速地进行繁殖,使发酵醪中酵母细胞繁殖到一定数量。在这一时期,醪液中的糊精继续被糖化酶作用,生成糖分,但由于温度较低,故糖化作用较为缓慢。从外观看,由于醪液中酵母数不多,发酵作用不强,酒精分和CO2产生得很少,所以发酵醪的表面显得比较平静,糖分消耗也比较馒。前发酵阶段时间的长短,与酵母的接种量有关。如果接种量大,则前发酵期短,反之则长。前发酵延续时间一般为l0小时左右。由于前发酵期间酵母数量不多,发酵作用不强,所以醪液温度上升不快。醪液温度控制,在接种时为26—28℃,前发酵期温度一般不超过30℃。如果温度太高,会造成酵母早期衰老,如果温度过低,又会使酵母生长缓慢。前发酵期间应十分注意防止杂菌污染,因为此时期酵母数量少,易被杂菌抑制,故应加强卫生管理。2.主发酵期 主发酵阶段,酵母细胞已大量形成,醪液中酵母细胞数可达1亿/毫升以上。 由于发酵醪中的氧气也已消耗完毕,酵母菌基本上停止繁殖而主要进行酒精发酵作用。如果此时注意加强对发酵醪进行分折,可以发现,醪液中糖分迅速下降,酒精分逐渐增多。因为发酵作用的增强,醪液中产生了大量的CO2。随着CO2的逸出,可以产生很强的CO2泡沫响声。发酵醪的温度此时上升也很快。生产上应加强这一阶段的温度控制。根据酵母菌的性能,主发酵温度最好能控制在30—34℃,这是酒精酵母最适发酵温度。如果温度太高,很易使酵母早期衰老,减低酵母活力。另外,高温也易造成细菌污染,尤其发酵醪温度高于37℃时,更易造成染菌现象的发生。根据工厂实践经验,如果生产中冷却水量不足时,应在主发酵前注意提前通冷水,否则,待发酵醪液温度上来之后,由于发酵旺盛,醪温很难下降,从而使生产受到影响。主发酵时间长短,取决于醪液中营养状况,如果发酵醪中糖分含量高,主发酵时间长,反之则短。主发酵时间一能为12小时左右。3.后发酵期 后发酵阶段,醪液中的糖分大部分已被酵母菌消耗掉,醪液中尚残存部分糊精继续被曲中的淀粉-1,4 1,6-葡萄糖苷酶作用,生成葡萄糖。由于这一作用进行的极为缓馒,生成的糖分很少,所以发酵作用也十分缓慢。因此,这一阶段发酵醪中酒精和CO2产生得也少。后发酵阶段,因为发酵作用减弱,所以产生的热量也减少,发酵醪的温度逐渐下降。此时醪液温度应控制在30—32℃左右。如果醪液温度太低,糖化酶的作用就会减弱,糖化缓慢,发酵时间就会延长,这样也会影响淀粉出酒率。淀粉质原料生产酒精的后发酵阶段一般约需40小时左右才能完成。上述三个阶段只是大体的划分,而不能将此三个阶段截然分开。整个发酵过程的时间长短,除受糖化剂的种类、酵母菌的性能、酵母接种量等因素的影响外,还与接种、发酵方式和发酵温度的控制有关。一般讲,接种和发酵温度高,则发酵时间短,反之则长。另外,由于连续发酵一开始即处于主发酵状态,发酵时省去了前发酵期,所以一般较间歇发酵时间为短。发酵总时间一般多控制在60—72小时左右。(三)酒精发酵中酵母菌的酶从酵母菌体中可以分离出二、三十种酶,但直接参与酒精发酵的只有十多种。酒精酵母不含α-淀粉酶及β-淀粉酶等淀粉酶,所以它不能直接利用淀粉进行酒精发酵。因此,在利用淀粉质原料生产酒精时,必须把淀粉转化成可发酵性糖,才能被酵母利用来进行酒精发酵。酒精酵母也不含乳糖酶,所以也不能利用乳糖进行发酵。酵母菌体内含与酒精发酵关系密切的酶主要有两类,一类为水解酶,另一类为酒化酶。1.水解酶类 水解酶是一类可以将简单的碳水化合物、蛋白质等类物质加水分解,生成更简单的物质的酶。酒精酵毋主要含有如下几种水解菌:(1)蔗糖酶 能将蔗糖转化成一分子葡萄糖和一分子果糖。蔗糖酶能从酵母细胞中分泌出来,传入周围介质中,是一种胞外酶。(2)麦芽糖酶 可将麦芽糖水解为二分子葡萄糖。麦芽糖酶最适pH为6.75—7.25, 最适温为40℃。该酶对温度较为敏感,55℃即被破坏。(3)肝糖酶 可将酵母体内贮存的肝糖(一种类似支链淀粉,但分子量较小的物质)分解为葡萄糖。肝糖酶是胞内酶,所以它不能分解细胞外面培养液中的淀粉。2.酒化酶 酒化酶是指参与酒精发酵的各种酶及辅酶的总称。它主要包括己糖磷酸化酶、氧化还原酶、烯醇化酶、脱羧酶及磷酸酶等。在这些酶的作用下、把糖变成酒精。由于这一类酶只能存在于酵母细胞内,而不被酵母分泌到细胞外,故称胞内酶。因为酒化酶存在于酵母细胞内,所以酒精发酵要求有强壮的酵母活细胞参与活动。(四)酒精发酵机制酒精发酵是研究葡萄糖怎样在酵母菌的酒化酶作用下生成酒精的。酒精发酵是不需要氧气的过程,所以要求发酵在密闭条件下进行。如果有空气存在,酵母就不完全进行酒精发酵,而部分进行呼吸作用,使酒精产量减少。在酒精发酵过程中主要经过下述五个阶段,十二个已知步骤:第一阶段:葡萄糖磷酸化,生成活泼的1,6-二磷酸果糖。①葡萄糖的磷酸化;-6-磷酸葡萄糖的生成 葡萄糖在己糖激酶的催化下,由ATP供给磷酸基,转化成6-磷酸葡萄糖。反应需由Mg 激活。②6-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖的互变 6-磷酸葡萄糖在磷酸己糖异构酶的催化下,转变为6-磷酸果糖。③6-磷酸果糖生成1,6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖在磷酸果糖激酶催化下,由ATP供给磷酸基及能量,进一步磷酸化,生成活泼的1,6-二磷酸果糖,反应需Mg 激活。第二阶段:1,6-二磷酸果糖分裂为二分子磷酸丙糖。④1,6-二磷酸果糖分解生成二分子三碳糖 一分子1,6-二磷酸果糖在醛缩酶的催化下,分裂为一分子磷酸二羟丙酮和一分子3-磷酸甘油醛。⑤磷酸二羟丙酮与3-磷酸甘油醛互变 磷酸二羟丙酮与3-磷酸甘油醛是同分异构体,两者可在磷酸丙糖异构酶催化下互相转变:反映平衡时,趋向生成磷酸二羟丙酮(占96%%)。第三阶段:3-磷酸甘油醛经氧化(脱氢),并磷酸化,生成1,3-二磷酸甘油酸,然后将高能磷酸键转移给ADP,以产生ATP,再经磷酸基变位,和分子内重排,又给出一个高能磷酸链,而后变成丙酮酸。⑥3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成l,3-二磷酸甘油酸。生物体通过这个反应可以获得能量。⑦3-磷酸甘油酸的生成 1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的催化下,将高能磷酸(脂)键转移给ADP,其本身变为3-磷酸甘油酸,反应需Mg 激活。⑧3-磷酸甘油酸与2-磷酸甘油酸的互变 在磷酸甘油酸变位酶催化下,3-磷酸甘油酸与2,3-二磷酸甘油酸互换磷酸基,生成2-磷酸甘油酸。⑨2-磷酸烯醇式丙酮酸的生成 在烯醇化酶的催化下,2-磷酸甘油酸脱水,生成2-磷酸烯醇式丙酮酸,反应需Mg 激活。⑩丙酮酸的生成 在丙酮酸激酶催化下,2-磷酸烯醇丙酮酸失去高能磷酸键,生成烯醇式丙酮酸。烯醇式丙酮酸极不稳定,不需酶激化即可变为丙酮酸。以上十步反应可总结为:上述由葡萄糖生成丙酮酸的反应称作E-M途径在代谢过程中,具有重要作用。生成的丙酮酸还可以继续降解。当在无氧条件下,可生成不同的代谢产物,如:乙醇、乳酸等。有氧时,则被彻底氧化成H2O和CO2。第四阶段:酒精的生成。酵母菌在无氧条件下,将丙酮酸继续降解,产生乙醇。其反应过程如下⑾ 丙阔酸脱羧生成乙醛 在脱羧酶催化下,丙酮酸脱羧,生成乙醛,反应需Mg 缴活。⑿ 乙醛还原生成乙醇 乙醛在乙醇脱氢酶及其辅酶(NADH2)的催化下,还原成乙醇。(五)酒精发酵中副产物的生成在酒精发酵过程中,其主要产物是酒精和CO2,但同时也伴随着产生40多种发酵副产物。按其化学性质分,主要是醇、醛、酸、脂四大类化学物质。在这些物质中,有些副产物的生成是由糖分转化而来,有些则是其它物质转化而来。酒精发酵,希望将更多的糖分转变为酒精,而不希望将糖转变为其它产物,因此,必须了解由糖分转变为其它物质的机理,从而控制其产生。对于由别的物质产生的副产物,只要我们能够设法提纯就可以了。1.甘油的生成 酵母菌在一定条件下培养,可以利用糖分生成甘油。正常的酒精发酵过程,发酵醪中只有少量的甘油生成,其量约为发酵成熟醪的0.3-0.5%。在酒精发酵过程中,如果向发酵醪中加入亚硫酸氢钠,则与乙醛起加成作用,生成难溶的结晶状的亚硫酸钠加成物:这样就会迫使乙醛不能作为受氢体,而必须由磷酸二经丙酮代替它作为受氢体。3-磷酸甘油在3-磷酸甘油酸脂酶催化下,生成甘油。如果使酒精发酵保持碱性条件(pH7.6),则发酵产生的乙醛也不能作为正常的受氢体,而二分子乙醛起岐化反应,相互氧化还原,生成等量的乙醇和乙酸。此时,由3-磷酸甘油醛生成的NADH2用来还原磷酸二羟丙酮,进而生成甘油。其反应式为:由上述反应可知,酒精发酵宜在酸性条件下进行,如果使醪液呈碱性,则会使发酵向生成甘油的方向进行。甘油主要在酒精发酵后期产生,当发酵醪中的氮超过某种限度或发酵温度高时,会使甘油产量增多。如向发酵醪中加入NaF,会降低甘油的生成量, 但NaF的加入,其酒糟做饲料时,对牲畜有害,故应控制使用。2.杂醇油的生成 杂醇油是一类高沸点的混合物,主要是醇类。颜色呈黄色或棕色,具有特殊气味。在酒精发酵过程中,由于原料中蛋白质分解或酵母菌体蛋白质水解的结果生成了氨基酸,氨基酸进一步分解放出氨,脱羧基,生成醇。氨基被酵母菌利用合成菌体。此时生成的醇即杂醇油便存留在发酵醪中。其化学反应式如下:在酒精发酵过程中,大部分高级醇类是当葡萄糖存在时,由氨基酸生成的。如由葡萄糖发酵生成的丙酮酸,可与胱氨酸作用生成丙氨酸和α-酮基异己酸,α-酮基异己酸再经脱羧,生成异戊醛,异戊醛经还原则可生成杂醇油的主要组成分异戊醇。另外,丙酮酸和乙酰CoA相结由于碳链的加长,当有蔗糖存在时,也可以促进高级醇生成。在酒精发酵中,杂醇油的生成量和组成与所用原料有关,与酵母菌种及营养物质组成有关。发酵醪中如果有容易利用的氮源存在,则能阻止或延迟氨基酸的分解。杂醇油的产量一般为0.3一0.7%。其组成如表l-44。3.琥珀酸的生成 琥珀酸的生成与发酵醪中谷氨酸的存在有关。如果向发酵醪中舔加谷氨酸,则可增加琥珀酸的产量。其生成机理是在上述反应中,受氢体是磷酸甘油醛,所以反应产物除有琥珀酸外,还有甘油生成。反应中产生的氨被酵母菌利用构成菌体蛋白,而琥珀酸与甘油则积累于发酵醪中。4.乳酸发酵 某些乳酸细菌具有乳酸脱氢酶,能以丙酮酸作为受氢体而生成乳酸。5.醋酸的生成 如果发酵醪被醋酸菌污染,这时醪液中的酒精分会被醋酸菌氧化生成酸,其反应式为:在酒精发酵过程中,如果发酵醪中的挥发酸明显增高,往往是由于污染了醋酸菌的缘故。发酵醪中醋酸的生成,直接造成了酒精损失,这是酒精生产不希望产生的。6.丁酸的生成 发酵中间产物--乙醛进一步合成,或由于细菌污染,都会引起丁酸的生成。从上述可知,酒精发酵过程中副产物的生成,有些是由于酵母菌的生命活动引起的。如甘油、杂醇油、琥珀酸的生成。有些则是因为细菌污染所致,如醋酸、乳酸和丁酸的生成。消耗的物质,有糖分,也有蛋白质及其分解产物。对于能直接引起糖分消耗,产生发酵副产物的现象,应当特别加强控制,尽量不使其产生。对于由其它物质形成的副产物, 则应在蒸馏过程中进行提取,否则会影响酒精质量。資料來源
http://wenwen.soso.com/z/q252022980.htm
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影响酵母菌生长和酒精发酵的因素
(1)温度。液态酵母的活动最适温度为20~30℃,当温度达到20℃时,酵母菌的繁殖速度加快,在30℃时达到最大值,而当温度继续升高达到35℃时,其繁殖速度迅速下降,酵母菌呈疲劳状态,酒精发酵有停止的危险。只要保持l~1.5h 40~45℃或保持10~15min60~65℃的温度就可杀死酵母菌。但干态酵母抗高温的能力很强,可忍受5min 115~120℃的高温。
①发酵速度与温度:在20~30℃的温度范围内,每升高l℃,发酵速度就可提高10%。因此,发酵速度(即糖的转化)随着温度的升高而加快。但是,发酵速度越快,停止发酵越早,因为在这种情况下,酵母菌的疲劳现象出现较早。
②发酵温度与产酒精效率:在一定范围内,温度越高,酵母菌的发酵速度越快,产酒精效率越低,而生成的酒度就越低。因此,如果要获得高酒度的葡萄酒,必须将发酵温度控制在足够低的水平;当温度<35时,温度越高,开始发酵越快;温度越低,糖分转化越完全,生成的酒度越高。
③发酵临界温度:当发酵温度达到一定值时,酵母菌不再繁殖,并且死亡,这一温度就称为发酵临界温度。如果超过临界温度,发酵速度就迅速下降,并引起发酵停止。由于发酵临界温度受许多因素如通风、基质的含糖量、酵母菌的种类及其营养条件等的影响,所以很难将某一特定的温度确定为发酵临界温度。在实践中常用“危险温区”这一概念来警示温度的控制,在一般情况下,发酵危险温区为32~35℃。
对于红葡萄酒,发酵最佳温度为25~30℃,而对于白葡萄酒和桃红葡萄酒,发酵的最佳温度为18~20℃左右。
(2)通风。酵母菌繁殖需要氧,在完全的无氧条件,酵母菌只能繁殖几代,然后就停止。这时,只要给予少量的空气,它们又能出芽繁殖。如果缺氧时间过长,多数酵母菌就会死亡。
在进行酒精发酵以前,对葡萄的处理(破碎、除梗、泵送以及对白葡萄汁的澄清等)保证了部分氧的溶解。在发酵过程中,氧越多,发酵就越快、越彻底。因此,在生产中常用倒罐的方式来保证酵母菌对氧的需要。
(3)酸度。酵母菌在个性或微酸性条件下,发酵能力最强,如在pH4.0的条件下,其发酵能力比在pH3.0时更强。在pH很低的条件下,酵母菌活动生成挥发酸或停止活动。可见,酸度高并不利于酵母菌的活动,但却能抑制其他微生物(如细菌)的繁殖。
資料來源
http://www.cnferment.net/Article/cyny/200911/899.html
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這次書報
Thermoanaerobacter spp. control ethanol pathway via transcriptional regulation and versatility of key enzymes
最重要要帶給大家的是
一實驗方法與結果
二這隻菌的優點
三這篇報告的重要性(能登在4分的SCI上一定有他的原因...
突然想喝啤酒~