第4章酒母扩培工艺

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1、酒精工艺学酒精工艺学南阳师范学院南阳师范学院 生命科学与技术学院生命科学与技术学院9/25/2022燃料乙醇的生产工艺流程燃料乙醇的生产工艺流程发发酵酵罐罐后处理后处理蒸馏系统蒸馏系统糊糊化化液液化化糖糖化化前处理前处理课程导入课程导入酒母酒母9/25/2022发酵工程实验室发酵工程实验室摇瓶摇瓶-小试小试-中试中试5 L小试小试5 L-50 L二级发酵装置二级发酵装置课程导入课程导入9/25/2022 生物能源：生物能源：燃料乙醇、生物柴油、沼燃料乙醇、生物柴油、沼气气 生物化工：生物化工：酒精、冰醋酸、酒精、冰醋酸、醋酸酯、醋酸酯、总溶剂、黄原胶、栲胶总溶剂、黄原胶、栲胶 酿酿 酒：酒：白

2、酒、啤酒白酒、啤酒 工业气体：工业气体：二氧化碳二氧化碳 其其 它它：电力、谷朊粉、电力、谷朊粉、DDGS饲料饲料等等。天冠集团天冠集团课程导入课程导入9/25/2022第四章第四章 酒精酵母扩培工艺酒精酵母扩培工艺 第一节第一节 酒精生产所用的微生物菌种酒精生产所用的微生物菌种第二节第二节 酒母扩培工艺酒母扩培工艺 第三节第三节 发酵工业设备的逐级放大发酵工业设备的逐级放大9/25/2022第一节第一节 酒精生产所用的微生物菌种酒精生产所用的微生物菌种酵母菌酵母菌大小、形态、繁殖大小、形态、繁殖生产菌种生产菌种 酒精酒精酵母菌酵母菌简介简介 菌种菌种培养特性培养特性 生产菌种的选育、保藏与复

3、壮生产菌种的选育、保藏与复壮酵母菌的化学成分酵母菌的化学成分需要的营养物质需要的营养物质、生长环境生长环境培养基的制备培养基的制备9/25/2022第二节第二节 酒母扩培工艺酒母扩培工艺 返回请返回请点我呀点我呀 2.1 种子扩大培养的概念种子扩大培养的概念 2.2 酒母扩培工艺过程酒母扩培工艺过程 2.3 成熟酒母质量指标成熟酒母质量指标 2.4 影响酒母质量的主要因素影响酒母质量的主要因素 2.5 酵母培养中异常现象的处理酵母培养中异常现象的处理 2.6 活性干酵母活性干酵母(AADY)的利用的利用 酒精工艺学酒精工艺学9/25/2022 指保存在砂土管、冷冻干燥管中处于指保存在砂土管、冷

4、冻干燥管中处于休眠状态休眠状态的生产菌种接入的生产菌种接入固体试管斜面固体试管斜面活化活化后，再经过后，再经过摇瓶或静置摇瓶或静置培养，以及培养，以及种子罐种子罐逐级扩逐级扩大培养而获得大培养而获得发酵产量高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和发酵产量高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和噬菌体污染噬菌体污染的生产菌种的纯种制备过程。该纯种培养物称为的生产菌种的纯种制备过程。该纯种培养物称为种子。种子。在酒精发酵过程中，工厂通常把酵母称为在酒精发酵过程中，工厂通常把酵母称为酒母酒母，即酵母为酒精，即酵母为酒精发酵之母。发酵之母。第二节第二节 酒母扩培工艺酒母扩培工艺 2.1 种子扩大培养的概念

5、种子扩大培养的概念9/25/20221)菌体的纯种培养物总量菌体的纯种培养物总量适宜适宜，以保证在发酵罐中有适当的接种量；，以保证在发酵罐中有适当的接种量；2）微生物菌种的）微生物菌种的生命力旺盛生命力旺盛，移接到发酵罐中后能够迅速生长，利，移接到发酵罐中后能够迅速生长，利于缩短延滞期，提高设备的利用率；于缩短延滞期，提高设备的利用率；3）菌种能保持）菌种能保持稳定的生产性能，生理状态稳定；稳定的生产性能，生理状态稳定；4）无杂菌和噬菌体的污染。）无杂菌和噬菌体的污染。第二节第二节 酒母扩培工艺酒母扩培工艺 2.1 种子扩大培养的概念种子扩大培养的概念发酵工业生产过程中的种子必须满足的条件发酵

6、工业生产过程中的种子必须满足的条件：9/25/20222.2 酒酒母母扩培工艺扩培工艺砂土管孢子砂土管孢子冷冻干燥孢子冷冻干燥孢子斜面培养斜面培养摇瓶液体培养摇瓶液体培养茄子瓶斜面培养茄子瓶斜面培养固体培养基培养固体培养基培养实验室种子培养阶段实验室种子培养阶段二级种子罐培养二级种子罐培养一级种子罐培养一级种子罐培养生产车间种子制备阶段生产车间种子制备阶段（四级种子罐培养）（四级种子罐培养）发酵罐发酵罐（三级种子罐培养）（三级种子罐培养）酒母扩培酒母扩培工艺流程工艺流程第二节第二节 酒母扩培工艺酒母扩培工艺 9/25/2022 酒母扩培工艺酒母扩培工艺-%100%醪液原始糖度 酒母成熟醪糖度耗

7、糖率()=醪液原始糖度卡氏罐种子的质量标准为：酵母细胞数卡氏罐种子的质量标准为：酵母细胞数0.81.0亿个亿个/mL，出芽，出芽率率20%30%，染色率，染色率1%以下，无杂菌，耗糖率以下，无杂菌，耗糖率35%40%，耗糖率，耗糖率可按下式计算：可按下式计算：2.2.1试验室阶段的酒母扩大培养试验室阶段的酒母扩大培养 工艺工艺流程流程：原菌：原菌 斜面试管斜面试管 液体试管液体试管 三角瓶培养三角瓶培养 卡氏罐卡氏罐9/25/2022酒母扩培工艺酒母扩培工艺 2.2.2.2.2 2酒母车间扩大培养酒母车间扩大培养 流程为：卡氏罐流程为：卡氏罐 -小酒母罐小酒母罐 -大酒母罐大酒母罐 -成熟酒母

8、送发酵车间成熟酒母送发酵车间 酵母菌经试验阶段扩大培养以后，即转入酒母车间酵母菌经试验阶段扩大培养以后，即转入酒母车间扩大培养。酒母车间所用的培养基，主要以大生产的原料扩大培养。酒母车间所用的培养基，主要以大生产的原料为主，适当添加一些营养物质。为主，适当添加一些营养物质。酒精工艺学酒精工艺学9/25/2022酒母培养罐的结构酒母培养罐的结构 1-人孔人孔 2-CO2排出管排出管 3-进醪管进醪管 4-视镜视镜 5-温度计温度计 6-冷却水管冷却水管 7-排醪管排醪管9/25/20229/25/2022例：啤酒酵母例：啤酒酵母扩培扩培4保存于麦芽琼脂或保存于麦芽琼脂或MYPG培养基菌种培养基菌

9、种10 mL麦芽汁的麦芽汁的500-1000 mL三角瓶三角瓶250-500 mL麦芽汁的麦芽汁的500-1000 mL三角瓶三角瓶5-10 L麦芽汁的卡式罐麦芽汁的卡式罐 25，2-3 d25，2 d，定时摇动或通气，定时摇动或通气15-20，3-5 d100 L麦芽汁的发酵罐麦芽汁的发酵罐 9/25/20222.3 成熟酒母质量指标成熟酒母质量指标v2.3.2 酵母细胞数酵母细胞数 酵母细胞数是观察酵母繁殖能力的一项指标，也是反映酵母培养酵母细胞数是观察酵母繁殖能力的一项指标，也是反映酵母培养成熟的指标。成熟的酒母醪其酵母细胞数一般为成熟的指标。成熟的酒母醪其酵母细胞数一般为l亿毫升左右亿

10、毫升左右。v2.3.2 出芽率出芽率 酵母出芽率是衡量繁殖旺盛与否的一项指标。出芽率高，说明酵酵母出芽率是衡量繁殖旺盛与否的一项指标。出芽率高，说明酵母处于旺盛的生长期。反之，则说明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在母处于旺盛的生长期。反之，则说明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在1530%。如果出芽率低，说明培养过程存在问题，应根据具体情况及。如果出芽率低，说明培养过程存在问题，应根据具体情况及时采取措施进行挽救。时采取措施进行挽救。9/25/20222.3 成熟酒母质量指标成熟酒母质量指标v2.3.3 酵母死亡率酵母死亡率 用美蓝对酵母细胞进行染色，如果酵母细胞被染成蓝色，说明此用美蓝对酵母细胞进

11、行染色，如果酵母细胞被染成蓝色，说明此细胞已死亡细胞已死亡。正常培养的酒母不应有死亡现象，如果死亡率在。正常培养的酒母不应有死亡现象，如果死亡率在1%以上，以上，应及时查找原因采取措施进行挽救。应及时查找原因采取措施进行挽救。v2.3.4 耗糖率耗糖率 酵母的耗糖率也是观察酒母成熟的指标之一。成熟的酒母，耗酵母的耗糖率也是观察酒母成熟的指标之一。成熟的酒母，耗糖率一般要求控制在糖率一般要求控制在4050%。耗糖率太高，说明酵母培养已经过。耗糖率太高，说明酵母培养已经过“老老”，反之则，反之则“嫩嫩”。9/25/20222.3 成熟酒母质量指标成熟酒母质量指标v2.3.5 酒精含量酒精含量 成熟

12、酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情况，也反映酵母成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情况，也反映酵母成熟程度。如果酒母醪中酒精含量高，说明营养消耗大，酵母培养过于成熟程度。如果酒母醪中酒精含量高，说明营养消耗大，酵母培养过于成熟。此时，应停止酒母培养，否则会因营养缺乏或酒精含量高抑制酵成熟。此时，应停止酒母培养，否则会因营养缺乏或酒精含量高抑制酵母生长，造成酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股为母生长，造成酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股为3-4%(体积体积)。v2.3.6 酸度酸度 测定酒母醪中的酸度是观察酒母是否被细菌污染的一项指标。如果测定酒母醪中的酸度是观察酒母是否被细菌污

13、染的一项指标。如果成熟酒母醪中酸度明显增高，说明酒母被成熟酒母醪中酸度明显增高，说明酒母被产酸细菌产酸细菌所污染。酸度增高太所污染。酸度增高太多，多，镜检时镜检时又发现有很多杆状细菌，则不宜做种子用。又发现有很多杆状细菌，则不宜做种子用。9/25/2022成熟酒母的指标成熟酒母的指标9/25/20222.4 影响酒母质量的主要因素影响酒母质量的主要因素v2.4.1酒母的种龄酒母的种龄 酒精生产过程中所用的酒母，应选用酒精生产过程中所用的酒母，应选用对数生长期对数生长期的酒母作为种子。的酒母作为种子。v2.4.2接种量控制接种量控制 工厂酒母接种量通常为工厂酒母接种量通常为 8%-10%，经过，

14、经过 10-18 h培养，酵母数达培养，酵母数达0.6-1亿个亿个mL以上。以上。酒精产量大的工厂，一般采用分割培养酒母的方法来弥补设备不足，酒精产量大的工厂，一般采用分割培养酒母的方法来弥补设备不足，达到扩大生产的目的。习惯上以达到扩大生产的目的。习惯上以 25%-30%的酒母接种量进行分割接种的酒母接种量进行分割接种，可大大缩短培养时间，经过可大大缩短培养时间，经过 6-8 h培养，酒母就成熟了，提高了设备利培养，酒母就成熟了，提高了设备利用率。用率。9/25/2022种龄种龄/h种龄与碱性蛋白酶种龄与碱性蛋白酶活力之间的关系活力之间的关系接种量接种量/%接种量对碱性蛋接种量对碱性蛋白酶产

15、生的影响白酶产生的影响8 12 16 201 3 6 7 91000800 600 40014001200 1000 800酶活力酶活力（U/mL）酶活力酶活力（U/mL）9/25/2022 2.4.3通风培养通风培养 酒母通风培养，对繁殖酵母极为有利，经过试验证实在有氧条件酒母通风培养，对繁殖酵母极为有利，经过试验证实在有氧条件下，生产下，生产1 g干酵母，只消耗糖分干酵母，只消耗糖分0.35-0.43 g；而在不通气情况下，要耗；而在不通气情况下，要耗糖糖1.14 g。可见供气培养可以繁殖大量酵母，并且耗糖很少。可见供气培养可以繁殖大量酵母，并且耗糖很少。2.4.4培养温度与培养温度与pH

16、值值 酒母培养温度一般为酒母培养温度一般为28左右，温度高酵母生长繁殖快左右，温度高酵母生长繁殖快。2.4.5酒母杂菌的防治酒母杂菌的防治2.4 影响酒母质量的主要因素影响酒母质量的主要因素9/25/20222.5.2.5.酵母培养中异常现象的处理酵母培养中异常现象的处理2.5.12.5.1.细胞数少细胞数少 原因：接种量少或醪液有问题原因：接种量少或醪液有问题 处理：补种、通风、延长培养时间。处理：补种、通风、延长培养时间。查醪液糖度、酸度、温度查醪液糖度、酸度、温度2.5.22.5.2.耗糖率低耗糖率低 原因：糖浓度低、细胞少、时间短原因：糖浓度低、细胞少、时间短 处理：调整糖的浓度或补加

17、酶；处理：调整糖的浓度或补加酶；增加接种量或旺盛发酵醪；增加接种量或旺盛发酵醪；适当延长酵母培养时间适当延长酵母培养时间9/25/20222.5.32.5.3.出芽率低、酵母空胞大出芽率低、酵母空胞大 原因：糖化醪营养不足，时间过长；原因：糖化醪营养不足，时间过长；处理：添加糖化醪或营养物质，缩短培养时间处理：添加糖化醪或营养物质，缩短培养时间 2.5.2.5.酵母培养中异常现象的处理酵母培养中异常现象的处理2.5.42.5.4.酵母死亡率高酵母死亡率高 原因：酸度高、温度高、含抑制物；原因：酸度高、温度高、含抑制物；处理：调酸、调温、补加营养、补种处理：调酸、调温、补加营养、补种9/25/2

18、0222.5.52.5.5.酵母醪中杂菌多酵母醪中杂菌多 原因：设备杀菌不彻底、糖化醪带杂菌原因：设备杀菌不彻底、糖化醪带杂菌 处理：无菌操作、酸处理、加青霉素处理：无菌操作、酸处理、加青霉素2.5.2.5.酵母培养中异常现象的处理酵母培养中异常现象的处理9/25/2022 2.6 活性干酵母活性干酵母(AADY)的利用的利用2.6.1.工艺流程工艺流程v该工艺采用该工艺采用 2个酒母糖化罐，每个糖化罐的体积为个酒母糖化罐，每个糖化罐的体积为 18m3，6个大酒个大酒罐、每个酒罐的体积为罐、每个酒罐的体积为 15 m3。糖化罐和酒母罐均设有搅拌装置。糖化罐和酒母罐均设有搅拌装置。9/25/20

19、22 2.6 活性干酵母（活性干酵母（AADYAADY）的应用）的应用2.6.2.工艺条件工艺条件 u 复水活化：复水活化：5 kg 活性干酵母、活性干酵母、40 L 糖化醪、糖化醪、80 L 水混合水混合,30、30 min;（15 m3）u 大酒母：糖化醪经大酒母：糖化醪经 100 灭菌冷却至灭菌冷却至 30后与活后与活 化酵母混合，化酵母混合，32-34培养培养 6-8 h 9/25/2022v将糊化醪泵入糖化罐完成糖化后，通入蒸汽升温至将糊化醪泵入糖化罐完成糖化后，通入蒸汽升温至 90-10090-100进行灭进行灭菌，冷却到菌，冷却到 3030 左右备用。在大酒母罐中，提前左右备用。

20、在大酒母罐中，提前 3030 minmin将将 5 5 kgkg活性干酵母加入活性干酵母加入 8080 L L水和水和 4040 L L糖化醪中，保温糖化醪中，保温 3030。然后泵入已。然后泵入已冷却好的糖化醪，开动搅拌器进行通风培养。在培养过程中，一般冷却好的糖化醪，开动搅拌器进行通风培养。在培养过程中，一般每隔每隔 2 2 h h开机搅拌通风一次，以利酵母的增殖，大酒母的培养温度开机搅拌通风一次，以利酵母的增殖，大酒母的培养温度一被控制在一被控制在 32-3432-34 为宜。为宜。2.6.3.工艺操作条件工艺操作条件 2.6 活性干酵母活性干酵母(AADY)的利用的利用9/25/202

21、2v利用活性干酵母制备酒母时，大酒母的培养经利用活性干酵母制备酒母时，大酒母的培养经6-8 h即可成熟。酵即可成熟。酵母细胞数为母细胞数为0.9-1.0 亿个亿个/mL，出芽率在，出芽率在25%-28%，为了防止洒母，为了防止洒母污染杂茵，可按要求加入青霉素抑制杂菌的生长。污染杂茵，可按要求加入青霉素抑制杂菌的生长。v当大酒母培养成熟后与糖化醪同时泵入发酵罐，目的是使酒母当大酒母培养成熟后与糖化醪同时泵入发酵罐，目的是使酒母与糖化醪混合均匀，这样有利于发酵。发酵温度控制在与糖化醪混合均匀，这样有利于发酵。发酵温度控制在30-32，发酵时间为发酵时间为60 h左右，利用这种方法培养酒母时，左右，

22、利用这种方法培养酒母时，每吨酒精均需每吨酒精均需1kg活干酵母活干酵母。2.6.3.工艺操作条件工艺操作条件 2.6 活性干酵母活性干酵母(AADY)的利用的利用9/25/2022固定化酵母细胞发酵技术固定化酵母细胞发酵技术v 由固定化酶技术得到启发，使酵母细胞固定化并一直停留在发由固定化酶技术得到启发，使酵母细胞固定化并一直停留在发酵罐中，保持高的反应速度。酵罐中，保持高的反应速度。v 常用的固定化方法：常用的固定化方法：吸附法，包埋法及交联等吸附法，包埋法及交联等，固定化载体包，固定化载体包括海藻酸钠括海藻酸钠、聚乙烯醇聚乙烯醇、琼脂琼脂、果胶果胶、活性炭和纤维素等。活性炭和纤维素等。v

23、固定化发酵技术固定化发酵技术优点：优点：提高了酵母细胞的利用率提高了酵母细胞的利用率，不仅提高了，不仅提高了发酵过程的速度，节约时间，而且具有较高的经济性，具有很好的发酵过程的速度，节约时间，而且具有较高的经济性，具有很好的发展前景。发展前景。新技术应用新技术应用9/25/2022本节课小结本节课小结实验室种子培养实验室种子培养生产车间种子培养生产车间种子培养 种子扩大培养的概念种子扩大培养的概念 酒母扩培工艺过程酒母扩培工艺过程 成熟酒母质量指标成熟酒母质量指标 影响酒母质量的主要因素影响酒母质量的主要因素 酵母培养中异常现象的处理酵母培养中异常现象的处理 活性干酵母活性干酵母(AADY)的

24、利用的利用小小酒母酒母大大酒母酒母（酵母细胞数酵母细胞数、出芽率、出芽率、酵母死酵母死亡率亡率、耗糖率耗糖率、酒精含量酒精含量、酸度）、酸度）种龄、接种量、通风培养、种龄、接种量、通风培养、培养培养温度与温度与pH值值、杂菌污染、杂菌污染固定化酵母细胞发酵技术固定化酵母细胞发酵技术9/25/20221 1简述酒简述酒母母扩培工艺过程。扩培工艺过程。2 2影响酒母质量的主要因素影响酒母质量的主要因素有哪些有哪些?在生产上如在生产上如何处理？何处理？本节课思考题本节课思考题酒精酒精工业设备的逐级放大工业设备的逐级放大NEXT9/25/2022n1、发酵液进放发酵罐可以进行发酵吗？还需要什么？酒母。

25、n2、酿酒工业中常见的酵母菌酿酒工业中常见的酵母菌有哪些？有哪些？酿酒酵母酿酒酵母、异异常汉逊酵母常汉逊酵母、粟酒裂殖酵母粟酒裂殖酵母三种；三种；n3、酵母菌的化学成分酵母菌的化学成分：水份，粗蛋白、类脂、糖份、：水份，粗蛋白、类脂、糖份、灰分。它和其他微生物在成分上有何区别？主要表现灰分。它和其他微生物在成分上有何区别？主要表现在在糖分糖分，含量，含量 25-40%；n4、发酵工业生产过程中的种子必须满足的条件发酵工业生产过程中的种子必须满足的条件有哪些有哪些？试想一想，提问？试想一想，提问n5 5、酒母车间所用的培养基酒母车间所用的培养基和生产车间区别：营养要丰和生产车间区别：营养要丰富富谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH