酿酒酵母在酒精发酵生产中的应用

酿酒酵母在酒精发酵生产中的应用

马传琳,鲁佰成,李永恒,苏云,赖铭雪,崔春生,李涛,邵召,李莉,王瑀,劳显先,程旭,唐青青,李志鹏

1.广西中粮生物质能源有限公司，广西 北海 536100

摘要：20世纪80年代我国出现了活性干酵母，90年代诞生了耐高温、高活性的干酵母。在酒精生产过程中，不仅节约了粮食的使用，稳定了酒精生产过程，而且提高了酒生产效率，对降低能耗起到了重要作用。活性干酵母之所以被社会广泛认可，与其提高企业经济效益的能力有关。重要的是它在酒精生产中的作用，它最大限度地改善了酒精生产方式，促进了酒精生产机构的简化，对酒精生产获得效益有很大帮助。

关键词：酒精生产；酿酒高活性干酵母；超级酿酒酵母；浓醪发酵；

酿酒酵母活性干酵母在酿酒工业中的应用，超级酿酒酵母在酒精醪发酵中的应用，不仅是我国酿酒工业的一次技术革命，而且极大地促进了酒精工业的快速技术发展。目前，酿酒酵母活性干酵母广泛应用于酿酒工业、酒精浓醪发酵和燃料酒精工业。根据原料和酒精生产工艺的变化，提高酿酒酵母的适应性和发酵浓度；酵母对温度、渗透压的敏感性以及对产物和底物的抑制作用将降低；酒精生产过程的控制要求将进一步提高，酿酒酵母对活性干酵母的质量要求也将更高。

一、酿酒活性干酵母的使用方法与优势

活性干酿酒酵母的使用方法是“复水活化”。其中复水是取干酵母量5-10倍的38-400C糖水，搅拌溶解干酵母，复水10-20分钟；活化是将复水后的酵母液降温至300C 左右，中间加入干净的冷水降温活化1-1.5小时。从酿酒活性干酵母的优点出发，耐高温酿酒活性干酵母达到13%VO1，耐高温温度高达420℃，可在36-380℃的酿酒原料中进行连续发酵，有效节约了酒精生产过程中水、电、汽油的消耗。在pH3.6的环境中，活性干酵母既能在发酵中发挥正常作用，又能抑制杂菌的繁殖，减少酒精生产中发酵的损失。在发酵过程中，具有使用方便灵活的特点，无需菌培养室即可生产，随时补充和使用新种子，缩短了24小时左右的启动时间，减少了菌培养室和菌培养人员的投入，方便了菌种管理的程序。同时，酿酒用活性干酵母还具有酵母活性高、发酵繁殖快、抗杂菌能力强等优点，在酒精生产中发挥着重要作用。

二、酿酒酵母在酒精发酵中的应用

1.酒精工业的发展。酒是这个国家不可或缺的产业。而发酵生产的酒精是一种高粮耗、高能耗、高耗水、高污染的产品。多年来供大于求，产大于销，被列为国家限制发展产品。目前，我国酒精实际产量已超过600万千升。 与国际先进水平相比，技术改造空间较大。从酒精行业(企业)的发展来看，在激烈的市场竞争中，抓住机遇，推进浓醪发酵，提高产能，降低生产成本，控制工业用水量，实现清洁生产，是企业发展的关键。酒类企业的生存压力将进一步加大。企业只有从内部挖潜，进行技术改造，减少工艺水和废水的排放，实现清洁生产，才能维持生存和发展。推广浓醪技术，实现浓醪发酵酒精，必将促进我国酒精工业的健康稳定发展，对促进其他领域的良性循环和可持续发展具有深远的意义。

2.我国高浓发酵技术的研究现状。在传统工艺中，酒精发酵所用的底物浓度一般在16% ~ 20% vol范围内，酒精含量为6% ~ 12% vol，较高的底物浓度和酒精浓度会抑制酵母的生长和发酵。因此，近年来，国内外研究人员致力于筛选和构建底物浓度和酒精浓度更高的酵母，并通过改善发酵条件(SSF和控温发酵工艺)，提出了降低甚至是高浓发酵的相关理论，并推出了适合高浓发酵的酵母。然而，其在中国的应用仅达到12% vol。最近，中国也进行了浓醪酒精发酵的研究。介绍了一种浓醪发酵工艺，最终酒精浓度达到13% ~ 16% vol，淀粉利用率达到90%以上，发酵时间小于50h；赵华教授也报道过浓醪发酵，最终酒精浓度13.2%Vol，发酵时间72h；絮凝酵母进行连续酒精发酵，最终酒精浓度约为12.2% Vol；采用吐温80和麦角固醇进行高浓度酒精发酵，最终酒精浓度达到15.32% Vol；对玉米浓醪发酵进行了研究。最终酒精浓度达到14.8%Vol，发酵时间为60h；报道了玉米糖化清液的补料分批发酵工艺，最终酒精浓度达到15% vol，这些研究成果尚未在大规模生产中推广应用。 研究浓醪发酵技术，成功开发安琪超级酿酒酵母，解决了浓醪发酵的菌种问题，总结了浓醪生产的应用技术。（1）合适的粉碎粒度。合适的粉碎粒度是酒精发酵的前提。大部分酒精企业的粉碎粒度都是！= 1.6 ~ 1.8 mm，粒径过大会导致糖化醪糖化不完全，粮食消耗增加；另一方面，如果粒径过细，也会增加预处理的能耗。现在有些企业采用湿法粉碎，取得了很好的效果。(2)应用高效耐高温α-淀粉酶和先进的喷射液化技术。随着酶制剂和液化设备的不断发展，耐高温α-淀粉酶和喷射液化技术被广泛应用于酒精企业，大大降低了成熟醪液中残留淀粉的含量。生产实践证明，根据不同的原料和糖化醪浓度，液化酶的最佳用量不同，添加液化酶的方式也不同。酒精企业越来越多地采用二次添加法。实验表明，第二次添加液化酶可以达到较好的液化效果。(3)无糖化工艺。随着糖化酶性能的提高，传统的糖化工艺有了更广阔的发展空间，非糖化(糖化发酵)工艺在国外高粘度酒精发酵中得到了广泛应用。从试验和生产情况看，糖化发酵的过程使酵母和糖化酶的协同作用发挥得更充分，发酵时间相应延长，可以提高淀粉的利用率； 糖化时间控制在2 h以内对发酵结果没有明显影响。考虑到国内现有生产设备的现状，糖化时间应控制在30 ~ 60 min，这样可以提高设备的利用率，减少糖化过程中细菌污染的机会，同时可以达到较好的浓醪发酵效果。（4）高性能酵母。酵母作为发酵过程中的主要微生物，其质量直接决定了酒精发酵的效果。安琪酿造高活性干酵母可以在高温环境下发酵，提高发酵强度，减少冷却水，给企业带来巨大的经济效益。行业的技术进步和企业自身的发展，要求酒精生产中有更强、性能更好的酵母产品。在酒精工艺研究过程中，酵母有限公司从分子生物学技术层面了解了酵母耐高渗、耐高温、高酒精的机理，并通过先进的技术手段，提高酵母在这些方面的能力，从而在现有发酵水平的基础上，缩短发酵时间，降低还原糖残留。 提高醪液浓度后，表现出耗糖快、酒精度高、残糖低的特点。通过酒精企业的实践，证明实现浓醪酒精发酵是可能的。(5)酵母生长条件是酵母培养物。在酵母的使用过程中，企业往往非常重视酵母的培养，即所谓的酵母培养物。主要目的是缩短发酵时间，降低成本。酵母作为一种微生物，可以通过吸收营养进行增殖，在遇到一定数量的细胞后，通过接种发酵可以缩短发酵时间。 酒曲的质量决定了发酵的最终效果。酒曲长期培养会导致酵母毒素积累，抑制成熟酵母酶的合成，从而导致发酵指标不理想。因此，在酒精生产中，酵母培养的合理方式和时间以及换种的频率决定了连续发酵的程度。（6）发酵温度控制。 高温发酵也逐渐暴露出一些弊端，如发酵指标不稳定、残糖不理想等，这也是我们对发酵逐渐认识的过程。通过实验发现，在30 ~ 36℃的发酵过程中，当醪液浓度一定时，随着温度的升高，发酵速度加快，发酵效率提高，但当发酵温度超过40℃时，发酵效果明显下降。(7)采用合理的清洗系统控制细菌污染。杂菌对酒精发酵危害很大，尤其是连续发酵。因此，连续发酵的周期是由合理的抑菌剂和清洗灭菌方法决定的。(8)适量清液返混。清液中含有大量有害物质，包括酵母自身分解产生的毒素。如果长期在相对封闭的环境中堆积，发酵醪液中的有害物质浓度会过高，从而抑制酵母的活力，影响发酵效果。所以如果有澄清的液体要混回去，一定要合适。

总之，在酒精生产过程中，活性干酵母在降低酒精生产成本和改善酒精生产过程中发挥着重要作用。推广使用活性酵母的浓盐酸技术，不仅有助于中国酒业的健康稳定发展，而且对其他领域的可持续发展也有积极影响。

参考文献：

[1]钱锦成，酿酒活性干酵母在酒精生产中的应用.2019.

[2]莫曾里，酿酒活性干酵母生理特性的研究.2020.

【作者简介】马传琳，女，广西合浦人，广西中粮生物质能源有限公司分析员，研究方向：生物质能源技术开发。

【基金项目】北海市重大科技专项（北科合202082003）。中央引导地方科技发展专项桂科ZY20111002