高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)的研究進(jìn)展

劉星宇

摘 要：工業(yè)發(fā)酵是現(xiàn)階段我國應(yīng)用的主要大規(guī)模發(fā)酵形式，而酒精發(fā)酵也是其中較為重要的一個門類。酒精發(fā)酵技術(shù)自從上個世紀(jì)起得到了一定的改善，當(dāng)前所應(yīng)用的原始酒精發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)較為成熟，雖然其應(yīng)用的發(fā)酵原料仍然主要為糧食與植物纖維，但是其發(fā)酵濃度也得到了很大的提高，達(dá)到了16%，并且淀粉利用率也可以達(dá)到90以上，基于工藝的改進(jìn)，其發(fā)酵過程大多也可以控制在48h左右，符合使用需要。

關(guān)鍵詞：高濃度酒精;發(fā)酵技術(shù);研究進(jìn)展

隨著社會發(fā)展水平的不斷提高，可持續(xù)發(fā)展理念也得到了推廣，節(jié)約資源、尊重自然的理念也在不斷深入人心?；诖?，世界各國都在積極改革自身的能源結(jié)構(gòu)，針對于可再生能源展開探討。與石油、汽油等等能源材料相比起來，酒精是一種清潔可再生能源，其釀制原料為糧食或植物纖維，但是隨著社會的發(fā)展，對于能源燃料的要求也越來越高，因而原有的酒精發(fā)酵工藝也需要進(jìn)行改良，本文針對高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了分析與總結(jié)。

1 高濃度酒精發(fā)酵簡介

將發(fā)酵液與可溶性物質(zhì)的比控制在18%或以下，這樣的發(fā)酵手段即是高濃度發(fā)酵，其實(shí)原始發(fā)酵液當(dāng)中的可溶性物質(zhì)與發(fā)酵液之間的比例一般會低于12%，如果濃度高于此值，即為高濃度發(fā)酵。對于工業(yè)生產(chǎn)而言，發(fā)酵液當(dāng)中的糖濃度會控制在20%以下，其原因在于，酵母菌發(fā)酵的公式中，糖濃度與乙醇濃度之間成正比，而乙醇濃度過高也會對酵母菌的發(fā)酵造成影響，因而從這個角度來看，工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)過程中，也需要對于其中的糖濃度進(jìn)行嚴(yán)格控制?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵中，應(yīng)用的主要原料為純天然谷物，經(jīng)過發(fā)酵之后，其濃度都會高于20%。除此之外，部分研究人員對于高濃度發(fā)酵作出了重新定義，將發(fā)酵液當(dāng)中的含有可溶性物質(zhì)糖化醪濃度控制在30%或以上，而部分學(xué)者也指出，在發(fā)酵液當(dāng)中，其中可溶物質(zhì)濃度過高，大多是由于酵母菌失活，因而其適用性需要重新探討與定義。

2 高濃度酒精發(fā)酵的特點(diǎn)

在進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們的環(huán)保意識空前提高，因而在生產(chǎn)過程中，也提高了對低碳環(huán)保的重視程度。對于工業(yè)酒精發(fā)酵而言，與傳統(tǒng)的酒精發(fā)酵相比起來，高濃度發(fā)酵當(dāng)中，可溶性固體物質(zhì)的加入量明顯提高，從原有的每100克發(fā)酵液當(dāng)中加入16克增加到每100克發(fā)酵液當(dāng)中增加32克可溶性物質(zhì)，因而總體上來看，雖然應(yīng)用了較多的可溶性物質(zhì)，但是用水量也得到了一定的節(jié)約，與舊有的工藝相比起來，節(jié)水量可達(dá)一半以上。

一方面高濃度發(fā)酵技術(shù)不僅僅有效地節(jié)約了用水量，同時在酒精的產(chǎn)出量方面也存在明顯優(yōu)勢，與此同時，應(yīng)用高濃度酒精發(fā)酵工藝也要有效地的提高設(shè)備利用率，應(yīng)用相同的設(shè)備即可以有效地提高產(chǎn)出量，如果需要生產(chǎn)相同總量的酒精，也可以減少機(jī)械設(shè)備的使用，從而有效地減少了對周圍環(huán)境的影響?？梢哉f高濃度酒精發(fā)酵工藝很符合于現(xiàn)階段的發(fā)展理念，因而成為了酒精發(fā)酵技術(shù)中的重要門類。

雖然應(yīng)用高濃度發(fā)酵工藝可以有效地節(jié)約成本，保證酒精的產(chǎn)出量，但是實(shí)際生產(chǎn)過程中仍然有部分技術(shù)問題有待于解決：高深度糖化醪發(fā)酵時，由于糖化醪濃度高于一般標(biāo)準(zhǔn)，因而也會延長發(fā)酵時間，同時在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，也經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)酵不完全的問題。其原因在于產(chǎn)物生成量過大，因而致使發(fā)酵液當(dāng)中，可提供的營養(yǎng)物質(zhì)在數(shù)量與質(zhì)量上不達(dá)標(biāo)。除此之外，糖化醪的粘性較強(qiáng)，因而在運(yùn)輸工作當(dāng)中也存在一定的問題。

3 高濃度酒精發(fā)酵的研究進(jìn)展

20度是酒精發(fā)酵中比較常見的發(fā)酵溫度，在這個溫度下，小麥糖化液中可以有三分之一的可溶性固化物完全發(fā)酵，來發(fā)酵產(chǎn)生超過四分之一的酒精。高濃度發(fā)酵過程中用到的糖化醪較多，就使得發(fā)酵液變得粘度也會比較高，而發(fā)酵液要控制在好處理的程度才會在發(fā)酵中發(fā)揮出最有益的部分。所以高濃度酒精的發(fā)酵要選用低粘度的糖化醪來處理發(fā)酵液才能保證酒精的發(fā)酵質(zhì)量。在高濃度發(fā)酵過程中，當(dāng)糖濃度過高時，尤其是超過30%時，酒精發(fā)酵的速度會降到很低，而且糖分的利用率也變得很低，基本都達(dá)不到被充分利用。發(fā)酵液中的糖類濃度過高也會影響溶液的滲透壓，而滲透壓的升高對酵母菌的生長有抑制作用，甚至?xí)?dǎo)致酵母菌失活。

4 總結(jié)

在前文分析中我們不難發(fā)現(xiàn)，高濃度酒精發(fā)酵工藝現(xiàn)在已經(jīng)成為了行業(yè)內(nèi)受重視程度較高的領(lǐng)域，尤其在低碳環(huán)保理念推廣的背景之下，高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)也具有了新的意義，在最近幾十年來也取得了一定的發(fā)展進(jìn)步。本文基于高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)分析了其優(yōu)勢與不足，總結(jié)了其發(fā)展情況，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳文秀，王繼富，董守亮，.高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)的研究進(jìn)展[J].化工管理，2017（29）：175.

[2]諶井岡，張寶善.利用運(yùn)動發(fā)酵單胞菌發(fā)酵生產(chǎn)酒精的研究進(jìn)展[J].釀酒科技，2009（4）：91-95.

[3]陸家禛，羅燕春，文峰.木薯固定化酵母酒精發(fā)酵技術(shù)的研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)研究與應(yīng)用，2013（4）.

[4]陳啟和，焦志華.發(fā)酵食品中氨基甲酸乙酯的存在分布、安全性及代謝調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展[C]// 科技與產(chǎn)業(yè)對接——中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會第十屆年會暨第七屆中美食品業(yè)高層論壇，2013.

[5]劉燕，劉鉞，柯濤.混合原料高濃度酒精發(fā)酵工藝優(yōu)化[J].化工設(shè)計，2017（08）：86-90.

[6]劉桂菊，郝生印，李勇.液化溫度對混合原料酒精高濃度發(fā)酵的影響[J].河南化工，2014，31（10）：35-37.

[7]呂欣，毛忠貴.高濃度酒精發(fā)酵研究進(jìn)展[J].遼寧化工，2003（5）：58-59.