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  • 1 # 使用者6801343058834

    當今,石油、煤等化石能源正以很快的速度被消耗,估計在兒十年內將被耗盡。因此乙醇、甲烷、氫氣等代替能源成為人們關注的重點。

    國外的研究狀況

    傳統的酒精生產採用酵母間歇式發酵,而酵母不能耐受高濃度乙醇,因此有必要尋找一種耐受高濃度乙醇的新菌種。運動發酵單胞菌被認為是較好的候選品種。它是由I_indne於1928年從墨西哥Pulgue酒中首先分離得到。它屬於革蘭氏陰性兼性厭氧桿菌,弧菌科,發酵單胞菌屬。經過實驗室及中試規模的發酵動力學比較研究,人們公認利用運動發酵單胞菌制酒精與酵母相比有以下一些優點1)糖的吸收速度要比酵母高l - 2倍。(2)酒精得率比酵母高。(3)生長過程完全不要氧氣。(4)比酵母容易進行遺傳工程處理,以獲得耐高溫、耐酒精和能利用多種碳源的優良工程菌。缺點是:現有菌株所能發酵底物侷限於葡萄糖、果糖、蔗糖。

    國外的研究分以下幾方面:(1)菌種的改良。(2)工藝的研究。間隙式發酵、連續式發酵、混合發酵等。(3)底物的研究。木薯、小麥、玉米、西米、大米等。(4)工藝控制研究。如底物濃度、pH,氮源、溫度等引數。

    研究重點及研究方法:

    當前發酵法制乙醇研究工作的重點是篩選優良的菌種,選擇低成本的發酵底物和最適的發酵控制條件。透過誘變或基因工程選育優良菌株。把其它生物細胞的基因轉移進運動發酵單胞菌。把運動發酵單胞菌的基因轉移進其它生物細胞。間隙式發酵、連續式發酵、混合發酵等。

    酵母菌的一般特性

    子囊菌綱酵母屬;單細胞微生物;圓形、橢圓形、細長或檸檬形;飽滿、細胞壁薄、細胞質均一、透明無色為活性強的細胞;衰老和不良條件下的細胞壁厚、細胞質呈顆粒狀。

    酵母的特性:產酒精能力、產酒精效率、抗SO2能力。

    酵母菌的生長週期

    經典的微生物生長曲線:緩慢,對數,穩定,衰亡

    繁殖階段:2-5天,達107個/mL,很少超過2(5)×108

    平衡階段:持續8天左右,動態平衡

    衰減階段:持續幾周,活細胞降至105

    (1)溫度。液態酵母的活動最適溫度為20~30℃,當溫度達到20℃時,酵母菌的繁殖速度加快,在30℃時達到最大值,而當溫度繼續升高達到35℃時,其繁殖速度迅速下降,酵母菌呈疲勞狀態,酒精發酵有停止的危險。只要保持l~1.5h 40~45℃或保持10~15min60~65℃的溫度就可殺死酵母菌。但幹態酵母抗高溫的能力很強,可忍受5min 115~120℃的高溫。

    ①發酵速度與溫度:在20~30℃的溫度範圍內,每升高l℃,發酵速度就可提高10%。因此,發酵速度(即糖的轉化)隨著溫度的升高而加快。但是,發酵速度越快,停止發酵越早,因為在這種情況下,酵母菌的疲勞現象出現較早。

    ②發酵溫度與產酒精效率:在一定範圍內,溫度越高,酵母菌的發酵速度越快,產酒精效率越低,而生成的酒度就越低。因此,如果要獲得高酒度的葡萄酒,必須將發酵溫度控制在足夠低的水平;當溫度<35時,溫度越高,開始發酵越快;溫度越低,糖分轉化越完全,生成的酒度越高。

    ③發酵臨界溫度:當發酵溫度達到一定值時,酵母菌不再繁殖,並且死亡,這一溫度就稱為發酵臨界溫度。如果超過臨界溫度,發酵速度就迅速下降,並引起發酵停止。由於發酵臨界溫度受許多因素如通風、基質的含糖量、酵母菌的種類及其營養條件等的影響,所以很難將某一特定的溫度確定為發酵臨界溫度。在實踐中常用“危險溫區”這一概念來警示溫度的控制,在一般情況下,發酵危險溫區為32~35℃。

    對於紅葡萄酒,發酵最佳溫度為25~30℃,而對於白葡萄酒和桃紅葡萄酒,發酵的最佳溫度為18~20℃左右。

    (2)通風。酵母菌繁殖需要氧,在完全的無氧條件,酵母菌只能繁殖幾代,然後就停止。這時,只要給予少量的空氣,它們又能出芽繁殖。如果缺氧時間過長,多數酵母菌就會死亡。

    在進行酒精發酵以前,對葡萄的處理(破碎、除梗、泵送以及對白葡萄汁的澄清等)保證了部分氧的溶解。在發酵過程中,氧越多,發酵就越快、越徹底。因此,在生產中常用倒罐的方式來保證酵母菌對氧的需要。

    (3)酸度。酵母菌在個性或微酸性條件下,發酵能力最強,如在pH4.0的條件下,其發酵能力比在pH3.0時更強。在pH很低的條件下,酵母菌活動生成揮發酸或停止活動。可見,酸度高並不利於酵母菌的活動,但卻能抑制其他微生物(如細菌)的繁殖。

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