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由于甘蔗汁糖浓度低(约120 g·L-1),发酵所得酒精度(v/v)只有7-8%。本课题在甘蔗汁中添加木薯粉提高甘蔗汁发酵培养基初总糖浓度,达到提高发酵酒度的目的。主要研究内容与结果如下:1.混合酵母菌株酒精发酵过程中对葡萄糖和果糖利用的差异性。研究了酿酒酵母GJ2008和酿酒酵母GGSF16不同接种比例(v/v)在酒精发酵过程中葡萄糖和果糖利用的差异性,为蔗汁木薯粉酒精发酵提供研究基础。以等质量浓度的葡萄糖与果糖(总糖220 g/L)混合作为发酵培养基,以10%的接种量将酿酒酵母GJ2008与酿酒酵母GGSF16以不同比例(10:0﹑9:1、8:2﹑7:3、6:4﹑5:5、4:6﹑3:7、2:8﹑1:9、0:10)进行混合。结果表明,发酵前中期果糖的利用速率小于葡萄糖的利用速率,随着酵母菌株GGSF16接种量的增加,葡萄糖利用速率加快,整个发酵过程中,混合酵母菌株对果糖代谢的影响程度高于其对葡萄糖的影响程度;两种酵母菌株的接种比例对乙醇产量无明显影响;相比较之下,0:10组总糖发酵效率和耗糖发酵效率均较高。因此,本文后面的研究将选用酿酒酵母GGSF16作为试验菌种。2.甘蔗汁与木薯粉混合液化液酒精发酵试验。将甘蔗汁与木薯粉以不同比例混合(L:kg,15:1、9:1、6:1、4:1),加入耐高温α-淀粉酶(以10 U/g木薯粉计),水浴升温至85℃,液化1 h。按照150 U/g木薯粉的量加入糖化酶(即α-1,4-葡萄糖水解酶),将过滤除菌的尿素以6 g/L量加入不同初始总糖浓度的发酵培养基中,p H 4.5,32℃、120 r/min进行酒精发酵。以纯蔗汁(总糖浓度为121.30g/L)酒精发酵作为对照组。结果表明:当初始总糖浓度分别为149.6 g·L-1、180.1g·L-1、211.3 g·L-1、241.8 g·L-1时,最终发酵酒度分别为8.03%(v/v)、9.82%(v/v)、11.60%(v/v)、12.04%(v/v),与对照组相比,其发酵酒度分别提高8.37%、32.52%、56.55%、62.48%。此外,初始总糖浓度分别为149.6 g·L-1、180.1 g·L-1、211.3 g·L-1、241.8 g·L-1的试验组最终残总糖浓度分别为14.00 g·L-1、18.33 g·L-1、22.12 g·L-1、48.71 g·L-1,发酵周期分别为24 h、30 h、36 h、42 h,说明残总糖浓度和发酵周期与初始总糖浓度的大小有关,初始总糖浓度越高,发酵结束时残总糖浓度越高,发酵周期越长,初始总糖浓度越低,发酵结束时残总糖浓度越低,发酵周期越短。3.甘蔗汁与木薯粉混合液化滤液酒精发酵试验。将甘蔗汁与木薯粉以不同比例混合(L:kg,15:1、9:1、6:1、4:1),加入耐高温α-淀粉酶(以10 U/g木薯粉计),水浴升温至85℃,液化1 h,对液化液进行过滤除渣得到滤液。按照150 U/g木薯粉的量加入糖化酶(即α-1,4-葡萄糖水解酶),将过滤除菌的尿素以6 g/L量加入不同初始总糖浓度的发酵培养基中,p H 4.5,32℃、120 r/min进行酒精发酵。结果表明:甘蔗汁与木薯粉不同比例(L:kg,15:1、9:1、6:1、4:1)的混合液化滤液进行酒精发酵,发酵周期分别为24 h、30 h、36 h、42 h,总糖发酵效率分别为84.50%、84.94%、87.50%、78.16%,耗糖发酵效率分别为91.48%、94.94%、96.67%、98.73%,最终发酵酒度(v/v)分别为8.23%、9.87%、11.90%、12.20%。与同比例(L:kg,15:1、9:1、6:1、4:1)的混合液化液酒精发酵试验相比较,发酵周期相同,总糖发酵效率分别高1.87%、0.34%、2.59%、1.27%,提高并不明显。因此,综合考虑各发酵参数,甘蔗汁与木薯粉以6:1(L:kg)混合液化液酒精发酵,不但能够提高以甘蔗汁为主要原料酒精发酵最终酒度,而且能够进一步提高生产效率和设备利用率。4.甘蔗汁添加木薯粉5 L罐酒精发酵试验。在甘蔗汁与木薯粉混合酒精发酵的基础上,综合考虑各种发酵参数(残糖量、发酵酒度、发酵周期、发酵效率等),确定甘蔗汁与木薯粉最佳混合比例(L:kg)为6:1,并将混合物进行液化后采用Braun5L发酵罐进行酒精发酵。结果表明:初总糖为210.3 g·L-1的甘蔗汁与木薯粉6:1(L:kg)混合液化液,在搅拌转速200 rpm,自然p H,32℃,通氧量为80 m L/min条件下发酵42 h,最终发酵酒度可达11.4%(v/v),残糖21.00 g·L-1,总糖发酵效率为83.69%,耗糖发酵效率为92.98%。