發(fā)酵過程中的發(fā)酵專用消泡劑
發(fā)布時(shí)間：2012-7-16 10:20
發(fā)酵醪制備
目前國內(nèi)都以8%玉米粉作發(fā)酵醪。原料經(jīng)粉碎蒸煮即可。蒸煮發(fā)酵醪時(shí)常加入一定量的廢醪(10%～25%)與發(fā)酵專用消泡劑，這不僅增加部分營養(yǎng)，而且降低粘度。蒸煮過程也是滅菌過程，因而蒸煮多以高溫連續(xù)蒸煮為主（方法同酒精發(fā)酵），然后冷卻進(jìn)入發(fā)酵罐，在發(fā)酵罐中提前加入發(fā)酵專用消泡劑，同時(shí)制備好的種醪也從種母罐同時(shí)流入發(fā)酵罐。
發(fā)酵過程生化變化
發(fā)酵過程通常經(jīng)過三個(gè)階段，即前發(fā)酵期、主發(fā)酵期和后發(fā)酵期，整個(gè)發(fā)酵過程經(jīng)40-72h結(jié)束。
?、偾鞍l(fā)酵期：主要為種菌繁殖期。細(xì)胞數(shù)激增，酸度增加，所以又稱為增酸期，由于丙酮丁醇菌發(fā)酵專用消泡劑細(xì)胞活動(dòng)的結(jié)果，也產(chǎn)生少量的溶劑，主要的發(fā)酵產(chǎn)品為醋酸、寸酸、氫氣、二氧化碳等。此時(shí)淀粉的消耗量為30%左右，丙酮丁醇菌和其它細(xì)菌不同，它所需的誘發(fā)期很短，很快即可增殖，通常前發(fā)酵期為開始發(fā)酵后的15-18h。
?、谥靼l(fā)酵朝：丙酮丁醇菌發(fā)酵專用消泡劑已能旺盛發(fā)揮它的發(fā)酵特性，將前一階段產(chǎn)生的醋酸、丁酸等變?yōu)楸?、丁醇等溶劑的階段，在此階段氣體發(fā)生量達(dá)到最高峰，溶劑生成很快，酸度下降至原有酸度的1/2左右，所以又稱減酸期，此時(shí)期在18～40h后。
③后發(fā)酵期：酸度達(dá)最低后，又稍為上升，維持一定水平至發(fā)酵結(jié)束，所以又稱酸度復(fù)升期。此時(shí)所積聚的酸主要為不揮發(fā)酸，揮發(fā)酸量和溶劑也稍有增加，但是由于丙酮丁醇菌在此時(shí)期開始自溶，以及部分丙酮丁醇菌發(fā)酵專用消泡劑產(chǎn)生孢子，所以活動(dòng)的丙酮丁醇菌逐漸減少，發(fā)酵逐漸衰弱以至結(jié)束。此時(shí)期在40-70h。
發(fā)酵的方法
有間歇發(fā)酵法（包括一次加料法、分次流加法）串聯(lián)式發(fā)酵法和連續(xù)發(fā)酵法，目前多采用串聯(lián)法和連續(xù)發(fā)酵法。
影響發(fā)酵的主要因素
溫度的影響：最適發(fā)育溫度為36～37 C o正常生長時(shí)期最高溫度為40 C左右，有試驗(yàn)表明，當(dāng)發(fā)酵溫度增高時(shí)，溶劑產(chǎn)量降低，殘余糖量增加。
培養(yǎng)基的pH值和影響：培養(yǎng)基中性時(shí)，丙酮丁醇菌與發(fā)酵專用消泡劑具有使淀粉發(fā)酵成丁酸、醋酸等的能力，而使pH下降，而在酸性培養(yǎng)基中具有將醋酸、丁酸變?yōu)楸〈嫉哪芰?，丙酮丁醇菌繁殖的最適pH值為5.5～7. 0與發(fā)酵專用消泡劑。當(dāng)pH低于4或高于8時(shí)，細(xì)菌的繁殖完全停止，不同的生長階段有所不同，第一階段pH值可以較高，如果開始pH過低，丙酮丁醇菌會(huì)生長不良，在發(fā)酵第二階段，最適pH值下降為4.3-5.3較適合。
培養(yǎng)基的氧化還原情況和通風(fēng)的影響：丙酮丁醇菌是嫌氣菌。氧對(duì)它有毒害作用。嫌氣條件不僅和氧有關(guān)，而且更和培養(yǎng)基的氧化還原值與發(fā)酵專用消泡劑有關(guān)。通常rH2=7.9能正常發(fā)酵，當(dāng)rH2向氧化方面變動(dòng)為10.2時(shí)，則不能進(jìn)入第二階段發(fā)酵；當(dāng)rH2再大時(shí)，菌種不僅不能發(fā)育而且逐漸死亡。
丙酮丁醇菌因?yàn)榘l(fā)酵時(shí)能產(chǎn)生氫氣、CO2，所以，只要開始發(fā)酵時(shí)能建立嫌氣狀態(tài)，并配合使用發(fā)酵專用消泡劑，以后則由于培養(yǎng)基繼續(xù)為放出的氫和CO2所飽和，就能阻止空氣中氧氣入內(nèi)，并且醪液是膠狀物，培養(yǎng)基的粘度和固體顆粒對(duì)造成嫌氣條件也有幫助。
醪液濃度，發(fā)酵產(chǎn)物與丙酮丁醇菌的關(guān)系：丙酮丁醇菌雖然能產(chǎn)生丙酮丁醇，但如果醪液中丙酮丁醇量過高時(shí)，對(duì)菌本身有毒害。所以，丙酮丁醇發(fā)酵時(shí)所采用的醪液濃度一般為8%-10%。在發(fā)酵醪內(nèi)，溶劑與發(fā)酵專用消泡劑的最高濃度只能達(dá)到25 g／L(2.5%)。其中包括丙酮0.85%，丁醇1.5%，乙醇0.15%。發(fā)醺醪中丁醇量如超過1.5%，對(duì)丙酮丁醇菌則有抑制作用，因此丙酶丁醇發(fā)酵時(shí)，需要添加發(fā)酵用消泡劑醪液的濃度需要配合菌種能忍耐溶劑的濃度來決定其它如發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的糠醛，原料中的單寧等對(duì)發(fā)酵都有一定影響。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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