酒精发酵PPT演示课件

第五章酒精发酵，第一节酒精发酵的机理，第一，酵母细胞中的酶系及其特征酒精酵母不含-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶等淀粉酶系，因此不能直接利用淀粉进行酒精发酵。 因为通常的酒精酵母不含有-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶等淀粉酶系，所以不能直接利用淀粉进行酒精发酵。 酵母中含有的酶中，与酒精发酵相关的主要是水解酶，还有酒精化酶。 2、水解酶类蔗糖酶能把蔗糖分解为一分子葡萄糖和一分子果糖。 蔗糖酶从酵母细胞分泌，被周围介质吸收，是细胞外酶。 (1)蔗糖酶能把蔗糖分解成一分子葡萄糖和一分子果糖。 蔗糖酶从酵母细胞分泌，被周围介质吸收，是细胞外酶。 (2)麦芽糖酶将麦芽糖水解成双分子葡萄糖。 麦芽糖酶的最佳pH为6.757.25的最佳温度为40。 这种酶对温度敏感，在55时会被破坏。 (3)己糖酶把酵母中贮藏的己糖(类似分枝淀粉，但分子量小的物质)分解成葡萄糖。 因为肝糖酶是细胞内酶，所以不能参与细胞外介质中淀粉的水解作用。 3、2、醇生物合成途径及其代谢控制，4、3、醇发酵中副产品生成，甘油生成酵母在一定条件下可将糖分转化成甘油。 但是。 在正常的酒精发酵条件下，发酵醪中仅生成少量的甘油，其含量约为发酵醪量的0.3%0.5%。 5，6，7 )酒精发酵液保持弱碱性(pH7.6 )的话，发酵产生的乙醇也不是正常的氢受体，在2分子乙醛之间发生分支化反应，相互氧化还原，生成等量的乙醇和乙酸。 除了通过、8、2 .杂醇油的生成、9、氨基酸脱氨脱羧的高级醇的形成路径以外，丙酮酸和胱氨酸的作用、丙氨酸和酮基的异酸的生成、后者的再脱羧、异戊醛的生成、异戊醛原则上为杂醇而且丙酮酸和乙酰基CoA结合，碳链变长，蔗糖存在也促进高级醇的生成。 总之，杂醇油的生成与酵母的生命活动有关，间接与原料品种或醪液的营养组成有关，10，3 .琥珀酸的生成，11，4 .乳酸等有机酸的生成，12，5 .醛的生成乙醛是酒精发酵的中间产物，在早期结束的发酵中杂菌污染也产生醛类。 高温发酵和通气促进醛的生成。 发酵成熟醪长时间放置的话，乙醇也会被氧化成乙醛。 6、酯的生成、第13、第二节传统酒精发酵技术，一、酒精发酵的动态酒精发酵根据酵母菌的生长和酒精的生成情况，可分为三个不同的阶段。 前发酵期的主发酵期3 .后发酵期、14、1 .前发酵期的酒母和糖化醪在发酵槽混合后，醪液中含有一定量的溶解氧，醪液中的各种营养成分也充分，没有抑制最终产品，酵母经过短时间的适应迅速繁殖。 与此同时，后糖化进行，糊化淀粉通过糖化酶转化为发酵性糖。 但是，这种情况下，醪液中酵母细胞的密度不高，发酵作用不强，酒精和二氧化碳的生成量少，因此糖分消耗慢，温度上升快，发酵醪的表面看起来温和的时期称为前发酵期。 前发酵期的长度与酵母的接种量有很大关系。 酵母接种量一般被控制在810%。 醪温度对前发酵期的长度也有很大影响，醪温度高前发酵期短，相反长。 前发酵期一般为810h。 连续发酵时，完全不存在前发酵期。 由于前发酵期发酵作用不强，醪液温度上升不快。 发酵醪的温度为2830，超过34容易发生酵母早衰，主要发酵结束快，发酵不完全。前发酵期也在酵母增殖阶段，要特别注意杂菌污染。 15、2 .主发酵期主发酵阶段形成大量酵母细胞，醪液中的细胞数可达到l亿个/mL以上。 此时，随着醪液中溶解氧的基本消耗和营养成分的减少，酵母已经不再大量繁殖，主要进行酒精发酵，即进入主发酵期。 间歇发酵时，发酵醪中酒的精度达到4%以上，加上消耗溶解氧和减少营养成分，酵母细胞几乎停止繁殖，连续发酵中酒精浓度达到7%时酵母也可以发芽。 这个时期发酵旺盛，糖分含量迅速下降，生成了大量酒精。 因为产生了大量的二氧化碳，二氧化碳的放出会将醪液上下卷回，发出泡沫破裂的声音。16、主发酵时，由于放出大量热量，醪液温度上升快，应立即采用人工冷却。 冷却方式分为罐内蛇管冷却、淋浴罐壁冷却和罐外热交换器冷却3种。 普通酵母发酵温度在34以下，高温酵母发酵温度在40以下。 醪温度超过40时，不仅酵母迅速衰退，还会污染杂菌，容易导致酒精损失。 主发酵期间的长度取决于醪液中发酵性物质的浓度和其他营养成分的含量，发酵醪中的糖分高，主发酵持续时间长，相反短。 主发酵时间一般为12小时左右。 在17、3 .后发酵期后的发酵阶段，醪液中的大部分糖分被发酵成酵母菌，但醪液中残留的糊精等作用于淀粉酶系转化成糖，酵母转化成酒精。 由于后糖化作用的速度比糖的发酵慢得多，因此在这个阶段酒精和二氧化碳的生成量要少得多。 从醪液的表面看，虽然不断产生气泡，但醪液没有上下翘曲，酵母或固形物部分沉降。 后发酵阶段的发酵作用变弱，产生的热量也大幅度减少，所以要注意控制温度，保持在3032。 醪液的温度过低，糖化作用更弱，发酵周期长，影响淀粉的酒出率。 淀粉质原料生产酒精后的发酵阶段一般需要40小时左右。 后发酵时间的长度不取决于酵母的数量，而取决于糖化剂中糊精酶的活力。 酵母菌数量多，不能加快主发酵，加速后发酵。 只有保证糖化剂的质量和量，才能有效地缩短后发酵时间。 18、2、间歇酒精发酵技术，间歇发酵全过程在一个发酵罐中完成。 因为是单罐操作，即使一个罐沾上杂菌，也不会影响其他罐的正常发酵。 根据发酵罐的体积和糖化醪流加方式等的工艺操作，间歇发酵可以大致分为以下方法： (1)一次加满法(2)分次添加法(3)连续添加法(4)分割主发酵醪法、19、三、连续酒精发酵法、(1)连续培养的分类(1)全混合(均相)连续发酵法： 均一连串发酵系统根据控制的方法，可分为一定化培养和一定浊培养两种。 (2)段式连续培养法：对于发酵时间长的产品的生产，只靠发酵槽是无法应对的。 此时，采用段式连续培养法。 本方法的微生物培养和发酵过程在一组罐内进行，各罐本身的各种参数基本不变，但罐与罐之间不同，以一定的规律形成梯度。 酒精连续发酵大多采用这种形式。20、2 .连续发酵的优点(1)设备利用率的提高(2)淀粉利用率的提高(3)工厂酒母工序的省略(4)自动控制容易，21、(2)连续发酵的基本理论、淀粉原料酒精连续发酵连接发酵槽发酵，新鲜的糖化醪以一定的速度流入第一槽，成熟醪从最后的槽开始同为了保证醪液浓度逐渐降低，酒精含量逐渐增加，每个发酵槽的醪液流量、浓度、酒精成分、酵母细胞数、pH值及温度等连续发酵的正常进行，平衡关系：22、1 .各罐的细胞的材料平衡，即进入的细胞-出来的细胞生长的细胞-。 从x-发酵槽流出细胞浓度(g/L) f-糖化醪流量(L/h) v-发酵液的体积(l) 细胞比生长速度(h-1) d细胞比死亡率(h-1) t-时间(h )。 23、通常，供给液是无菌的，即x0=0，而且在很多连续发酵中可以认为是d，因此可以如下简化上式，在发酵系统整体平衡的情况下，细胞的比生长速度通过培养基的流速除以发酵槽中的培养基的体积来表示。 在发酵过程中，一般将F/V定义为连续发酵的稀释比，即。 因此，连续发酵达到平衡时，比生长速度必须等于培养基的稀释比。 24、2 .营养成分的材料平衡发酵过程中限制营养成分的材料平衡，流入的营养成分-流出的营养成分-消耗营养成分-维持菌体的需要量-形成的产物=积蓄营养成分的关系可以用数学式表示：式中yx/S限制营养成分的细胞收率系数(g细胞/g基