陳文秀 王繼富 董守亮 楊鵬飛（吉林燃料乙醇有限公司，吉林 吉林 132101）

高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)的研究進(jìn)展

陳文秀 王繼富 董守亮 楊鵬飛（吉林燃料乙醇有限公司，吉林 吉林 132101）

工業(yè)發(fā)酵的種類多種多樣，酒精發(fā)酵也是其中重要的一項(xiàng)發(fā)酵技術(shù)。從20世紀(jì)后期開(kāi)始，酒精發(fā)酵技術(shù)誕生，經(jīng)過(guò)研究者幾十年的研究改進(jìn)，如今的高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)比原始的酒精發(fā)酵技術(shù)有了很好的完善，雖然發(fā)酵原料還都是以糧食和植物纖維為主，但是發(fā)酵酒精濃度已經(jīng)由原來(lái)的12%提升到了現(xiàn)在16%，淀粉利用率也有了很大的提升，如今基本都可以達(dá)到90%。除此之外，高濃度酒精發(fā)酵時(shí)間也有了很大程度的縮短，一般發(fā)酵過(guò)程能控制在50小時(shí)以內(nèi)完成。

高濃度;酒精發(fā)酵;研究進(jìn)展

隨著社會(huì)的發(fā)展，可持續(xù)理念深入人心，人們真切的意識(shí)到不可再生資源隨著時(shí)間的推移是會(huì)漸漸用完的，要研究出利用綠色環(huán)保的可再生資源來(lái)代替那些不可再生資源的使用。石油，汽油是不可再生資源，人們想到了用酒精代替，而酒精的發(fā)酵技術(shù)從20世紀(jì)后期就已經(jīng)誕生，而且發(fā)酵原料都是以可再生的糧食或者植物纖維，這就完全符合可持續(xù)發(fā)展的理念。但是社會(huì)一直在向前發(fā)展，社會(huì)需求也隨著擴(kuò)大，簡(jiǎn)單原始的發(fā)酵方法已經(jīng)不能滿足社會(huì)的需求，在各國(guó)研究院的不懈努力下，終于研發(fā)出來(lái)一種高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)。

1 高濃度酒精發(fā)酵的概述

所謂高濃度發(fā)酵，就是指發(fā)酵液與可溶性物質(zhì)比不高于18%，并且這種高濃度的發(fā)酵技術(shù)在之前已經(jīng)被國(guó)外的研究者提出過(guò)。原始的發(fā)酵液的可溶性物質(zhì)與發(fā)酵液的濃度比會(huì)控制在12%以下，超過(guò)這個(gè)濃度就會(huì)被稱為高濃度。即使在工業(yè)生產(chǎn)中，發(fā)酵液的糖濃度也不會(huì)超過(guò)20%，因?yàn)樵诮湍妇陌l(fā)酵公式中，糖濃度的升高會(huì)導(dǎo)致乙醇濃度有升高，而乙醇濃度的過(guò)高就會(huì)反過(guò)來(lái)抑制酵母菌的發(fā)酵作用，所以在工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)中對(duì)糖濃度的限定也是很嚴(yán)格的?，F(xiàn)在的工業(yè)發(fā)酵中，經(jīng)常會(huì)用純天然的谷物來(lái)作為原料，經(jīng)過(guò)發(fā)酵，可溶性物質(zhì)在發(fā)酵有中的濃度都會(huì)在20%以上，而這種發(fā)酵方法和發(fā)酵濃度在工業(yè)生產(chǎn)中都比比較常見(jiàn)。除此之外，也有一些研究人士將高濃度發(fā)酵解釋為，在發(fā)酵液中含有可溶性物質(zhì)糖化醪的濃度得到30%甚至更多，于此同時(shí)也有專業(yè)人士曾經(jīng)提出，但發(fā)酵液中的可溶性物質(zhì)濃度過(guò)高是酵母菌會(huì)出現(xiàn)失活的現(xiàn)象，所以高濃度發(fā)酵在工業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)中并不是很適用。

2 高濃度發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)和弊端

低碳環(huán)保是21世紀(jì)以來(lái)工業(yè)工廠發(fā)展的追求和目標(biāo)，而在工業(yè)的酒精發(fā)酵技術(shù)中，高濃度發(fā)酵就符合社會(huì)工業(yè)發(fā)展的低碳環(huán)保戰(zhàn)略。在高濃度發(fā)酵與傳統(tǒng)酒精發(fā)酵相比較而言，可溶性固體物質(zhì)從傳統(tǒng)的每100g發(fā)酵溶液中加入16g可溶性物質(zhì)，到如今的高濃度發(fā)酵每100g發(fā)酵液中加入32g可溶性固體物質(zhì)，雖然可溶性物質(zhì)增多了一小部分，但是在用水方面卻有了很大程度上的節(jié)約，大概可以比以前節(jié)省過(guò)半的水還多。另外，高濃度發(fā)酵不但在用水上達(dá)到了節(jié)約的效果，而且還提高了酒精的產(chǎn)出量。并且利用高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)機(jī)械設(shè)備的利用率有了很大的提高，在工業(yè)生產(chǎn)中，用同樣的設(shè)備就可以獲得比之前多的產(chǎn)出量，由于機(jī)械設(shè)備用的少了，工廠工作的效率自然是變高了，對(duì)周圍的環(huán)境污染也就自熱減少了。高濃度發(fā)展符合如今的發(fā)展理念，正在受到世界工業(yè)的追捧。

高濃度發(fā)酵雖然有節(jié)省成本，增加產(chǎn)出的優(yōu)點(diǎn)，但是在高濃度發(fā)酵過(guò)程中也會(huì)遇到一些問(wèn)題。在高濃度糖化醪發(fā)酵的過(guò)程中，由于糖化醪的濃度過(guò)高，導(dǎo)致發(fā)酵時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，并且發(fā)酵不完全的情況也是經(jīng)常發(fā)生。而出現(xiàn)這些的原因是產(chǎn)物產(chǎn)生的過(guò)多，導(dǎo)致發(fā)酵液中可以提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)所導(dǎo)致的。在加上糖化醪具有粘度特別大的特點(diǎn)，也會(huì)在運(yùn)輸方面產(chǎn)生不少問(wèn)題。

3 高濃度酒精發(fā)酵的進(jìn)展

20度是酒精發(fā)酵中比較常見(jiàn)的發(fā)酵溫度，在這個(gè)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(lái)發(fā)酵產(chǎn)生超過(guò)四分之一的酒精。高濃度發(fā)酵過(guò)程中用到的糖化醪較多，就使得發(fā)酵液變得粘度也會(huì)比較高，而發(fā)酵液要控制在好處理的程度才會(huì)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(lái)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(guò)程中，當(dāng)糖濃度過(guò)高時(shí)，尤其是超過(guò)30%時(shí)，酒精發(fā)酵的速度會(huì)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(guò)高也會(huì)影響溶液的滲透壓，而滲透壓的升高對(duì)酵母菌的生長(zhǎng)有抑制作用，甚至?xí)?dǎo)致酵母菌失活。對(duì)發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分做出相應(yīng)的改變，能提高酵母菌的存活率，并且在高濃度的酒精溶液中仍然可以保證酵母菌的存活不受影響。酒精發(fā)酵過(guò)程中，為酵母提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和養(yǎng)分，可以使酵母在糖濃度高的溶液中仍然有效的發(fā)酵溶液產(chǎn)生酒精。在酒精發(fā)酵的過(guò)程中應(yīng)用培養(yǎng)基可以提高酒精產(chǎn)生率，尤其是加入含有氮源的培養(yǎng)基可以提高酵母菌對(duì)酒精的耐受性，提高酵母菌在高濃度酒精溶液中的存活率，進(jìn)而使得酒精發(fā)酵的速率也有所加快。

4 結(jié)語(yǔ)

在這個(gè)飛速進(jìn)步和發(fā)展的時(shí)代，要想穩(wěn)步持續(xù)的發(fā)展下去，必須適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展方向。如今的社會(huì)都在提倡低碳環(huán)保的發(fā)展理念，和可持續(xù)發(fā)展觀，在工業(yè)發(fā)酵過(guò)程中，高濃度酒精發(fā)酵技術(shù)用它應(yīng)時(shí)代步伐的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)中充當(dāng)著當(dāng)之無(wú)愧的寵兒。

[1]尚紅巖，姚和平，高亞飛，高濃度糖蜜快速熱澄清發(fā)酵酒精技術(shù)的研究.《甘蔗糖業(yè)》.2016.

[2]靳艷玲，趙海，方揚(yáng).高粘度快速發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)研究最終報(bào)告.《科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)》.2016.

[3]王秋峰，杜風(fēng)光，劉鉞，采用響應(yīng)面法優(yōu)化高濃度發(fā)酵探究.《釀酒科技》.2016.

[4]申乃坤，曹薇，王青艷，木薯生料發(fā)酵生產(chǎn)高濃度燃料乙醇工藝研究.《廣西科學(xué)》.2015.