【正文】 。 （ 2）由于使用酶作為催化劑，具有高效性，專一性，得到的醪液質(zhì)量好，可提高淀粉出酒率，而且用量少，降低成本。 （ 3） 所需設(shè)備不需耐高溫高壓，節(jié)省了設(shè)備投資。 （ 4）由于是在低溫常壓下液化，與高溫高壓蒸煮相比，水電汽消耗量大大減少，降低了成本。 本工藝在擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)與大生產(chǎn)中證明，淀粉利用率可達(dá) 88～ 92%。達(dá)到了較高的標(biāo)準(zhǔn)。另外，由于本工藝中無(wú)滅菌設(shè)備，因此存在染菌問題，但由于 α淀粉酶是耐酸性酶，可以通過調(diào)節(jié) PH 來(lái)抑制雜菌生長(zhǎng)，也可以用添加抗生素的方法來(lái)抑制雜菌。 糖化的目的 原料經(jīng)過液化，淀粉糊化成為溶解狀態(tài)，但是還是不能直接被酵母利用，發(fā)酵生成酒精。因此，經(jīng)過液化后的糊化醪，在發(fā)酵前必須加入一定量的糖化劑，使 溶解狀態(tài)的淀粉，變?yōu)榻湍改軌虬l(fā)酵的糖類。 糖化劑的選擇 12 糖化過程中所采用的糖化劑一般分為兩大類：酸糖化劑與酶糖化劑。用無(wú)機(jī)酸作糖化劑時(shí)水解速度快，能將淀粉直接轉(zhuǎn)變成葡萄糖，但對(duì)設(shè)備腐蝕性強(qiáng)，且雜質(zhì)多；酶糖化劑主要是谷芽和曲，曲有兩種：固體曲和液體曲。我國(guó)酒精生產(chǎn)時(shí)多采用曲作糖化劑。近年來(lái)，多采用酶制劑進(jìn)行糖化已呈趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)采用添加糖化酶作為糖化劑的新工藝。它與曲糖化劑相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）節(jié)約大量的原料，節(jié)省占地面積。 （ 2）糖化酶活性較好，用量少，產(chǎn)量穩(wěn)定，質(zhì)量也好。 （ 3）糖化酶添加工 藝不需要液體曲培養(yǎng)缸及壓縮空氣設(shè)備，減少壓縮空氣用量。 （ 4）省去了液體曲生產(chǎn)工藝的繁瑣過程，使生產(chǎn)的一系列設(shè)備以一個(gè)簡(jiǎn)單的糖化酶計(jì)量罐，節(jié)省了大量資金，縮短了生產(chǎn)周期。 糖化工藝的選擇 目前，在小型的酒精工廠內(nèi)，尚采用間歇糖化工藝，但該工藝的各個(gè)工序都是在一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，設(shè)備的利用率低，冷卻水，動(dòng)力消耗大。 連續(xù)糖化比間歇糖化工藝其設(shè)備的利用率提高了 100%以上，節(jié)約冷水 25～36%，節(jié)約能量 25%。連續(xù)化生產(chǎn)也易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。因此本設(shè)計(jì)采用連續(xù)化糖化工藝。 由液化罐出來(lái)的液化醪溫度較高，為 85℃，而糖化酶的適宜作用溫度為 60℃左右，因而需將液化醪冷卻至該溫度，一般來(lái)說(shuō)，糖化罐中蛇管對(duì)液化醪進(jìn)行冷卻，但為防止蛇管工作能力不夠，且在糖化罐中設(shè)置大面積蛇管造成的設(shè)備利用率下降，所以本工藝在液化醪進(jìn)入糖化罐前，先用列管換熱器對(duì)其進(jìn)行預(yù)冷，將85℃的液化醪預(yù)冷至 70℃左右，再放入糖化罐內(nèi)冷卻，糖化，本設(shè)計(jì)采用的糖化溫度為 60℃，糖化時(shí)間參考工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用 30min。糖化完全后，酒母罐進(jìn)行酒母培養(yǎng)和酒精發(fā)酵。 工藝流程如下： 液化罐 冷卻器 糖化罐（ 30min， 60℃） 噴淋冷卻器 糖化酶 發(fā)酵罐 醪液泵 酒母罐 圖 24 液化工段 蒸汽壓力： (表壓 ) 液化溫度： 85～ 90℃ 液化時(shí)間： 120min 液化醪濃度： 18176。 BX 13 α淀粉酶添加量： 2021 單位 /g原料 糖化工段 糖化時(shí)間： 30min 糖化溫度： 60℃ 糖化醪濃度： 18176。 BX 糖化酶用量： 6000 單位 /g原料 糖化 PH值： ～ 菌種的選擇 菌種的選擇直接關(guān)系到發(fā)酵生產(chǎn) 飼料酵母 的效果，優(yōu)良的菌種可以充分利用較少的營(yíng)養(yǎng)而 繁殖生產(chǎn)出 大量的 優(yōu)質(zhì)酵母 。 菌種選擇原則： （ 1） 能 高效 利用粗原料，對(duì)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)要求不高 （ 2）繁殖速度快，具有很強(qiáng)的增殖能力 （ 3）耐溫性能好，能在較高的溫度下進(jìn)行繁殖和發(fā)酵 （ 4）耐酸性強(qiáng) （ 5）抗噬菌體，雜菌的能力強(qiáng) （ 6）生產(chǎn)性能穩(wěn)定，變異性少 （ 7）發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生泡沫少 基于上述基本要求，本設(shè)計(jì)采用產(chǎn)朊假絲酵母菌 ， 其蛋白質(zhì)和維生素 B的含量都比 啤酒酵母 高 ， 此酵母除了具備了上述優(yōu)點(diǎn)外，其還有其他突出特點(diǎn)： （ 1） 在嚴(yán)格好氣的條件下生長(zhǎng)不會(huì)產(chǎn)生乙醇； （ 2） 發(fā)酵密度高，在高密度發(fā)酵中細(xì)胞干質(zhì)量可達(dá)到 92 g/L； 產(chǎn)朊假絲酵母基本特征： 產(chǎn)朊假絲酵母的細(xì)胞呈圓形、橢圓形或臘腸形，大小為（ ～ ） μm（ 7～ 13） μm 。液體培養(yǎng) 渾濁 ，管底有菌體沉淀。 在麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基上，菌落乳白色，平滑，有或無(wú)光澤，邊緣整齊或菌絲狀。 在加蓋片的玉米粉瓊脂培養(yǎng)基上，形成原始假菌絲或不發(fā)達(dá)的假菌絲，或無(wú)假菌絲 菌種的分離純化 微生物菌種的自然變異是比較容易發(fā)生的，生產(chǎn)中使用的斜面菌種如果移接次數(shù)比較多，往往由于有少量的菌體細(xì)胞的自然變異，只是斜面菌種不純而影響發(fā)酵結(jié)果。為了使生產(chǎn)穩(wěn)定，就需要定期進(jìn)行菌種的分離純化工作。 一般菌種的分離純化約為每隔三個(gè)月進(jìn)行一次。操作一般分為兩步進(jìn)行： （ 1） 進(jìn)行平板稀釋分離，目的是要求分離培養(yǎng)出單細(xì)胞菌落； 14 （ 2） 挑若干單菌落移接到試管斜面培養(yǎng)基上，然后把這些菌株分別用三角瓶進(jìn)行 搖瓶發(fā)酵試驗(yàn)。比較各菌株產(chǎn)酸的高低，選擇其中產(chǎn)酸高的菌株供生產(chǎn)使用。 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng) 要 使微生物在短時(shí)間內(nèi)完成巨大的發(fā)酵 生產(chǎn) 任務(wù)，就必須具備數(shù)量巨大的微生物細(xì)胞 。 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)就是要為每次發(fā)酵罐的投料，提供相當(dāng)數(shù)量的、代謝旺盛的種子。本設(shè)計(jì)采用目前國(guó)內(nèi) 飼料酵母廠 發(fā)酵種子擴(kuò)大培養(yǎng)所普遍采用的二級(jí)種子培養(yǎng)流程，即斜面菌種 → 一級(jí)種子培養(yǎng) → 二級(jí)種子培養(yǎng) → 發(fā)酵罐。 (a) 斜面菌種的培養(yǎng) 斜面菌種的培養(yǎng)是生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，操作必須要嚴(yán)格，保證無(wú)雜菌和噬菌體；而且斜面菌種不宜多次移接，以免菌種發(fā)生突變而使菌種不純。培養(yǎng)基以少含糖分，多含有機(jī)氮為原則。 表 21 斜面培養(yǎng)基組成 蛋白胨 牛肉膏 氯化鈉 葡萄糖 瓊脂 PH ％ ％ ％ ％ ％ ～ 培養(yǎng)方法： 無(wú)菌操作條件下，將保藏的菌種挑取一環(huán)，接種于新鮮培養(yǎng)基在 32℃ 下恒溫培養(yǎng) 18～ 24 小時(shí)，培養(yǎng)后放入 4℃ 冰箱中保藏，使同時(shí)活化 20h。 (b) 一級(jí)種子培養(yǎng) 為了獲得更大量的菌種細(xì)胞要繼續(xù)進(jìn)行一級(jí)種子培養(yǎng)，一級(jí)種子培養(yǎng)應(yīng)該營(yíng)養(yǎng)豐富，利于菌種的繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖。培養(yǎng)基以少含糖分，多含有機(jī)氮為原則。 表 22 一級(jí)種子培養(yǎng)基組成 葡萄糖 糖蜜 尿素 磷酸氫二鉀 ％ ％ ％ ％ 硫酸鎂 硫酸亞鐵 硫酸錳 PH ％ 2ppm 2ppm ~ 培養(yǎng)方法： 1000 毫升三角瓶裝 200～ 250 毫升液體培養(yǎng)基，瓶口用 6 層紗布包扎，在 的蒸汽壓力下滅菌 30 分鐘。然后每支斜面菌種接種 3 只一級(jí)種子三角瓶，于 32℃ 、頻率為 96 次 /分、振幅 76 毫米下振蕩 12 小時(shí)。 15 將培養(yǎng)好的一級(jí)種作平板檢查，確認(rèn)無(wú)雜菌和噬菌體后才能轉(zhuǎn)入二級(jí)種子罐 。 一級(jí)種子需儲(chǔ)存于 4℃ 冰箱內(nèi)待用。 質(zhì)量指標(biāo)： 種齡： 12h， PH： ， OD 值：凈增 以上，殘?zhí)牵?％以下，無(wú)菌檢查（ ），噬菌體檢查（無(wú)），菌體生長(zhǎng)均勻、 粗壯、排列整齊。 (c) 二級(jí)種子培養(yǎng) 培養(yǎng)菌株到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，接入發(fā)酵罐，營(yíng)養(yǎng)豐富，縮短調(diào)整期。二級(jí)種子的量一般是按發(fā)酵體積的 1％來(lái)確定的，二級(jí)種子培養(yǎng)基組成應(yīng)與發(fā)酵培養(yǎng)基一致，但配比上可有差異，以保證種子接到發(fā)酵罐后能迅速適應(yīng)，縮短發(fā)酵周期。 表 23 二級(jí)種子培養(yǎng)基組成 水解糖 糖蜜 尿素 磷酸氫二鉀 ％ ％ ％ ～ ％ 硫酸鎂 硫酸亞鐵 硫酸錳 PH ％ 2ppm 2ppm 培養(yǎng)方法： 接種量 1％，培養(yǎng)溫度為 30～ 32℃ ，時(shí)間為 8 小時(shí)。通氣攪拌，通風(fēng)量由種子罐體積而定，攪拌轉(zhuǎn)速 340r/min， PH 先升后降，降到 ~ 時(shí)，二級(jí)種子培養(yǎng)結(jié)束，降溫保藏至接入發(fā)酵罐。 種齡： 7~8h， PH： ， OD 值：凈增 左右，無(wú)菌檢查（ ），噬菌體檢查（無(wú)）， RG?1％，鏡檢：生長(zhǎng)旺盛、排列整齊 培養(yǎng)成熟后，用顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)是否正常以及測(cè)定種子培養(yǎng)液 PH 值是否正常，也可取樣檢查是否有雜菌和噬菌體，確保無(wú)污染后才可接入發(fā)酵罐；應(yīng)記得檢驗(yàn)同時(shí)要采取降溫保壓措施，降低菌體代謝活動(dòng)，防止老化。 發(fā)酵工藝的選擇 根據(jù)發(fā)酵醪注入發(fā)酵罐的方式的不同，可以將 飼 料酵母 發(fā)酵的方式 主要 分為兩種 ：半連續(xù)式，連續(xù)式。 (1) 半連續(xù)發(fā)酵法： 半連續(xù)發(fā)酵指在主發(fā)酵階段采用連續(xù)發(fā)酵，而后發(fā)酵則采用間歇發(fā)酵的方式，在半連續(xù)發(fā)酵中，由于醪液的添加方式不同，又可分為兩種：一種是將一組數(shù)個(gè)發(fā)酵罐連接起來(lái)，使前三個(gè)罐保持連續(xù)發(fā)酵狀態(tài)，第二種是由 7～ 8 個(gè)罐組成一組罐，各罐用管道從上部通入下一個(gè)罐底部。半連續(xù)發(fā)酵方式的優(yōu)點(diǎn)是省去了 菌種 制造，但無(wú)菌要求高。 16 (2) 連續(xù)發(fā)酵法： 多級(jí)連續(xù)發(fā)酵是把發(fā)酵過程的不同階段，分別放在不同的發(fā)酵罐中進(jìn)行，新鮮糖化醪從首罐不斷流入，直到成熟發(fā)酵醪從末罐流 出。整個(gè)過程是連續(xù)狀態(tài)，上述穩(wěn)定條件的建立，主要通過兩個(gè)途徑完成：第一是采用化學(xué)恒定系統(tǒng)控制，第二是控制發(fā)酵醪中酵母的細(xì)胞數(shù)，來(lái)達(dá)到維持多發(fā)酵狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定。 目前我國(guó) 生產(chǎn)飼料酵母 多采用多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法，它有以下優(yōu)點(diǎn)： 。省去了 酵母菌種 增殖時(shí)間，前發(fā)酵時(shí)間，使醪液進(jìn)入發(fā)酵罐即開始發(fā)酵，平均節(jié)省 10h 左右。 。省去輔助生產(chǎn)時(shí)間，提高了設(shè)備利用率。 。 菌種 培養(yǎng)工作：連續(xù)發(fā)酵 15 天～ 25 天才換種一次，大大減少了繁瑣的 菌種 培養(yǎng)工作。 ，生產(chǎn)過程更 加合理。 ，易采用儀表自動(dòng)化控制，降低勞動(dòng)消耗。 。 ，代謝作用，反應(yīng)機(jī)理作用。 但連續(xù)發(fā)酵易受雜菌影響，菌種變異問題較大，但在工廠實(shí)際操作中可通過采用適當(dāng)措施避免。 綜合上述，本設(shè)計(jì)采用連續(xù)發(fā)酵工藝。 發(fā)酵工藝 （ 1） 培養(yǎng)基組成： 水解糖 13%，玉米漿 ～ %， 總尿量 ～ %， 初尿量 %， 磷酸氫二 鈉 %，硫酸鎂 %， Fe2+2ppm， Mn2+2ppm， PH ～ （ 2） 工藝流程 17 圖 25 （ 3） 發(fā)酵過程控制 ? OD值的控制 OD值是發(fā)酵培養(yǎng)基濃度、色度、菌體量和菌體生長(zhǎng)度的綜合指標(biāo)。凈增 OD 值是菌體增長(zhǎng) 量和伸長(zhǎng)度所致。凈增值太低，菌體量少，發(fā)酵周期延長(zhǎng)；凈增值增高，則菌體合成量多，消耗糖多， 酵母 和糖的轉(zhuǎn)化率降低 。 OD 值上升后下跌或異常增高，則表明染菌或是菌體侵染。一般接種 12 小時(shí)后， OD 值凈增量 左右，16 到 20 小時(shí)后，控 制在 到 左右為宜。 ? 溫度控制 開始溫度為 33 到 34 度， 之后每隔 6 小時(shí)上升一度，后期溫度可達(dá) 37 到 38度，有利于 酵母 發(fā)酵。 ? 風(fēng)量控制 通風(fēng)量對(duì)發(fā)酵的影響很明顯。一般培養(yǎng)基豐富，生物素豐富，通風(fēng)量要大；營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，風(fēng)量要小。發(fā)酵初期通風(fēng)量小， 后期 通風(fēng)量 應(yīng)增 大，以利于 酵母繁殖 。 ? PH 控制 PH 值變化是 飼料酵母 發(fā)酵的重要指標(biāo)，是微生物代謝的綜合結(jié)果。 PH 值變化取決于菌體的特性、培養(yǎng)基組成、工藝條件和培養(yǎng)基中糖氨比例不同。不過正常的發(fā)酵情況下， PH 值變化具有一定規(guī)律：上升表示有機(jī)氮源被菌體分解放出水解糖 +營(yíng)養(yǎng)鹽 +水 預(yù)熱到 95度 連消 維持 冷卻 產(chǎn)朊假絲酵母 斜面培養(yǎng) 一級(jí)種子罐 二級(jí)種子罐 發(fā)酵罐 分濾器 凈化空氣 液氨 儲(chǔ)罐 針閥 消泡劑 滅菌 計(jì)量 18 氨氣，下降表示氨被菌體利用以及糖被利用生產(chǎn)有機(jī)酸。 發(fā)酵前期：幼齡菌對(duì) PH 較為敏感， PH 稍低有利于長(zhǎng)菌。但 PH 過低，菌體生長(zhǎng)旺盛時(shí)營(yíng)養(yǎng)消耗大； PH 過高雖有利于抑制雜菌生長(zhǎng)，但對(duì)菌體生長(zhǎng)不利，耗糖慢，延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間。因此前期一般控制在 左右。 ? 泡沫控制 飼料酵母 是好氣性發(fā)酵，通風(fēng) 發(fā)酵 時(shí)都會(huì)容易產(chǎn)生大量細(xì)小的氣泡，發(fā)酵液中蛋白質(zhì)原料、糊精等均會(huì)引起泡沫的產(chǎn)生，泡沫過多會(huì)引起發(fā)酵液溢出而造成浪費(fèi)和污染，減少發(fā)酵罐的裝填系數(shù)，降低設(shè)備利用率，泡沫過多還有影響氧氣的傳遞、 通氣 效果以及菌體的正常呼吸，甚至引起菌體自溶。因此適時(shí)消除泡沫是關(guān)系發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。發(fā)酵工廠一般采用機(jī)械消泡 和化學(xué)消泡劑（選用泡敵）相結(jié)合的方法。 空氣凈化的目的 飼料酵母 發(fā)酵為好氣性發(fā)酵，培養(yǎng)過程中需通入大量空氣，培養(yǎng)要求純種培養(yǎng)，而空氣中含有大量雜菌，所以發(fā)酵前要對(duì)空氣進(jìn)行過濾除菌處理。除了要將空氣中的雜菌除掉外，還要除去空氣中水分、灰塵、雜質(zhì)、潤(rùn)滑油等物質(zhì)。 空氣除菌流程的選擇 無(wú)菌空氣的獲得，有輻射滅菌、加熱滅菌、化學(xué)滅菌和靜電除塵、過濾除菌等方法。下面對(duì)各種除菌滅菌方法做比較： 表 24 除菌方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 輻射滅菌 設(shè)備較簡(jiǎn)單，操作使用方 便 殺菌效率低，時(shí)間長(zhǎng) 加熱滅菌 滅菌效果很好，可靠 若加熱大量空氣以達(dá)殺菌目的十分不經(jīng)濟(jì) 化學(xué)滅菌 適合無(wú)菌室的滅菌 需完全除去后才能進(jìn)入培養(yǎng)