【文章內(nèi)容簡介】 乙醇在乙醇脫氫酶的催化下,氧化成乙醛,通過吸水形成水化乙醛,再由乙醛脫氫酶氧化成乙酸。反應(yīng)步驟為:C2H5OH→CH3CHO→,它能氧化乙酸為CO2和H2O,所以在醋酸發(fā)酵后期,如發(fā)現(xiàn)乙酸不再上升時,酒度耗盡時，即為成熟期。 醋酸的提取原理為水與醋酸的沸點相差較大。人們所研究過的醋酸提取方法很多，但可以用于工業(yè)上的只有少數(shù)幾種。①.分餾（精餾）。②.恒沸脫水蒸餾。 ③.溶劑（低沸點或高沸點）萃取。④.上述方法聯(lián)合使用。⑤.萃取蒸餾和活性炭吸附等[6]。3 發(fā)酵工藝及特點[7] 淋醋工藝是德國學(xué)者舒萊巴赫首先推舉出來的，由于它比傳統(tǒng)的固體制醋法（需4060天）要快的多（只需5天），所以又稱為速釀法。一般工藝流程為：成熟醋醅酵母酶制劑 ↓ ↓ ↓大米→調(diào)漿→蒸煮→液化與糖化→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵→醋酸提取無菌空氣 ↑ 生產(chǎn)工藝 原料主要原料有大米、高粱、玉米粉(麩皮、米糠、紅薯干等粗糧均可),麩皮,谷殼(小米殼也可),食鹽,淀粉酶、糖化酶,醋用發(fā)酵劑,水。 調(diào)漿主要機器：磨漿機、調(diào)漿桶、調(diào)漿罐先將碎米浸泡，使米粒充分吸水膨脹。按米：水=1：，磨成70目以上細度的粉漿（濃度為18～20176。Be）。粉漿泵送至調(diào)漿桶后，～,%的CaCl2，然后按每克碎米130單位加入細菌α淀粉酶。在充分攪拌情況下，將粉漿緩緩連續(xù)放入液化桶中。 液化和糖化主要設(shè)備：液化鍋、糖化罐先在液化鍋內(nèi)放定量的水，一般要求淹沒加熱管。將水升溫至90℃，開動攪拌，流入粉漿，掌握品溫在85℃～90℃。粉漿全部進入鍋內(nèi)后，維持10～15min，用碘液檢查不顯藍色表示液化已經(jīng)完成。升溫至100℃，泵入糖化鍋。冷卻至65℃以下時加入麩曲或真菌糖化酶，維持在60℃左右糖化3小時。糖化罐如圖1所示 酒精發(fā)酵主要設(shè)備：密閉式酒精發(fā)酵罐淀粉經(jīng)過糖化后可得到葡萄糖,將糖化30min后的醪液打入發(fā)酵罐,再把酵母罐內(nèi)培養(yǎng)好的酵母接入。酵母菌將葡萄糖經(jīng)過細胞內(nèi)一系列酶的作用,生成酒精和CO2。在發(fā)酵罐里酒精發(fā)酵分3個時期:前發(fā)酵期,主發(fā)酵期,后發(fā)酵期。 前發(fā)酵期在酒母與糖化醪打入發(fā)酵罐后,這時醪液中的酵母細胞數(shù)還不多,由于醪液營養(yǎng)豐富,并有少量的溶解氧,所以酵母細胞能夠得以迅速繁殖,但此時發(fā)酵作用還不明顯,酒精產(chǎn)量不高,因此發(fā)酵醪表面比較平靜,糖份消耗少。前發(fā)酵期一般10h左右,應(yīng)及時通氣。 主發(fā)酵期8～10 h后,酵母已大量形成,并達到一定濃度,酵母菌基本停止繁殖,主要進行酒精發(fā)酵,醪液中酒精成分逐漸增加, CO2 隨之逸出,有較強的CO2 泡沫響聲,溫度也隨之很快上升,這時最好將發(fā)酵醪的溫度控制在32～34℃之間,主發(fā)酵期一般為12 h左右。后發(fā)酵期醪液中的糖份大部分已被酵母菌消耗掉,發(fā)酵作用也十分緩慢,這一階段發(fā)酵,發(fā)酵醪中酒精和二氧化碳產(chǎn)生得少,所以產(chǎn)生的熱量也不多,發(fā)酵醪的溫度逐漸下降,溫度應(yīng)控制在30～32℃,如果醪液溫度太低,發(fā)酵時間就會延長,這樣會影響出酒率,這一時期約需40 h左右完成。酒精發(fā)酵罐如圖2所示 醋酸發(fā)酵主要設(shè)備：速釀塔 國內(nèi)用作淋醋發(fā)酵的設(shè)備稱為速釀塔，速釀塔高2～5米，直徑1～，圓桶形，塔頂封蓋，有排氣孔，內(nèi)有假底，塔內(nèi)置一層處理過的填充料一樺木刨花、蘆葦秤或玉米芯（已經(jīng)洗凈）等——上鋪厚約15厘米的粗谷糠)，塔頂部裝有回轉(zhuǎn)噴淋管，聚液槽接有不銹鋼離心泵使醋酸循環(huán)淋澆。塔頂封閉，只留排氣管，管口包扎紗布以調(diào)節(jié)空氣的進入量。塔的上、中、下部皆插有溫度計。將酒液一次加入醋塔內(nèi)，再接入醋酸菌液10%，然后定時回澆和以定溫循環(huán)回淋結(jié)合，約每隔90分鐘回淋一次。品溫控制35～42℃之間。如果發(fā)現(xiàn)品溫過高或過低，應(yīng)靈活決定回澆次數(shù)和控制空氣進入?；貪矔r要隨時注意噴淋管是否運轉(zhuǎn)正常，防止局部位置上填充物溫度過高，造成發(fā)酵異常。經(jīng)50多小時，測定淋出液酸度不再上升，酒精耗盡時，即為成熟期。醋塔法制醋酸特點： ①.塔內(nèi)填充料能連續(xù)使用，可以節(jié)約麩皮等原料，并不需要出渣，減輕了勞動強度；②.原料出品率較高； ③.填充料來源廣泛； ④.口味比較單調(diào)。國外淋醋工藝采用的典型設(shè)備是弗林斯發(fā)生器（Flings generator）在弗林斯發(fā)生器中，載體層的溫度自控問題已在可能的程度上得到了解決。其操作過程如下：酒醪有泵從發(fā)酵罐的聚液槽連續(xù)通過換熱器泵送到進料罐中，它可以由此通過分布盤和櫸木刨花層間接回到聚液槽，或者通過溢流管直接回到聚液槽，刨花層中具有3只接觸式溫度計，它能控制進料罐的閥門進行循環(huán)液的調(diào)節(jié)。酒醪中的1只接觸式溫度計通過電磁閥可以控制進入換熱器的冷卻水流量。以這種方式，在很高的發(fā)酵速率下，酒醪品溫也可以控制在26℃～28℃，而刨花層中溫度計觸點處的溫度可以控制在28℃～33℃之間?？諝馔ㄟ^載體層的底部吹入，通過排氣管放出。%（v/v）時，將聚液槽中的醋液大部分放出，然后在幾天之內(nèi)分2～3次補足。在每一循環(huán)的開始，發(fā)酵速率可能明顯降低，這是由于乙醇和醋酸濃度的巨大變化導(dǎo)致載體層上部細菌大量死亡造成的。一旦新添加的酒醪與吸附在刨花上的醋液混合之后，就形成了發(fā)酵的適宜條件，即8%醋酸和4%乙醇。乙醇向醋酸轉(zhuǎn)化率取決于刨花層的使用時間，一般在85～90%之間。高峰發(fā)酵期的氧利用率約為50%。發(fā)酵的長短與刨花層與聚液槽的體積比有關(guān)，一般為4～10天。用櫸木刨花做載體時，這種設(shè)備的生產(chǎn)能力約為每m3載體每天產(chǎn)醋5L。如果產(chǎn)醋質(zhì)量下降，則可能應(yīng)為刨花層上細菌性質(zhì)已發(fā)生變化，例如形成粘性結(jié)塊物等。 深層發(fā)酵工藝主要設(shè)備：自吸式發(fā)酵罐、通氣裝置、消泡器、酒精儀、發(fā)酵規(guī)程： 國內(nèi)食用醋酸深層發(fā)酵的規(guī)程為：酒醪放入發(fā)酵罐中之后，接入培養(yǎng)12～14h的醋酸種子培養(yǎng)物20%，維持溫度35～37℃，，罐壓維持在30kPa，在攪拌下發(fā)酵。發(fā)酵過程中，溫度每小時測定一次；酸度前期4h測一次，中期2h測一次，后期4h測一次，若酒精降到測不出，表明發(fā)酵已經(jīng)結(jié)束。整個過程約需40～50h。深層發(fā)酵可以是間歇進行的，也可以是半連續(xù)或連續(xù)進行的。因為連續(xù)和半連續(xù)發(fā)酵可以免去培養(yǎng)種子的操作，所以多被采用。連續(xù)發(fā)酵的操作規(guī)程是，將酒精儀置定在乙醇濃度2%（v/v），即維持罐內(nèi)乙醇濃度2%。這由酒精儀控制進料閥，從而控制流加速率來實現(xiàn)。進料的乙醇濃度約為12%，罐內(nèi)溫度維持在31～33℃，開動通氣溢流管連續(xù)流出。淋醋發(fā)酵是固定化細胞發(fā)酵的典型之例，淋醋發(fā)酵具有傳質(zhì)，傳熱不均勻性，而這主要是由于載體不均勻性造成的?，F(xiàn)代細胞固定化技術(shù)研究主要是載體的研究。根據(jù)固定后的細胞在發(fā)酵中是否隨發(fā)酵液流動可以把固定細胞發(fā)酵法分成兩大類:固膜式發(fā)酵和流化式發(fā)酵。相應(yīng)的固定方法成為固膜固定法和流化固定法。前者是細胞在載體上形成了生物膜，不隨發(fā)酵液流動，如纖維、陶瓷、和前述的刨花用作載體的固定方法；而流化固定只是將細胞固定在載體內(nèi)或（和）表面上，或不用載體的