当前, 人们越来越多的关注于小麦的深度加工, 促进了相关酒精工艺产业的发展。但是在实际生活中, 发酵流程还是存在较大的问题。我国的相关科研人员采取新技术, 利用新手段, 提升了传统的发酵工艺, 采用了新型的发酵技术。其中, 糖化发酵是众多发酵技术中最普遍的一种发酵技术, 它不仅能有效的节约工作流程中相关能源的消耗, 而且能解决传统发酵液中存在的诸多弊端, 提升小麦发酵的生产效率。通过实验进行探究, 能帮助我们确定最佳的工艺路线, 优化工艺条件, 奠定小麦的工业化生产。
1 生料发酵酒精的理论基础
生料发酵指的是产物原材料通过添加生物酶, 不用经过蒸煮、糊化等操作步骤进行的边糖化边发酵的双边发酵技术。在操作上, 不仅降低了大量的能源消耗, 而且还保障了原料内提纯的酒精含量, 是原料的损失降到最低。
1.1 生淀粉的糖化发酵机理
淀粉在自然状态下是以分散微粒或颗粒形式存在的, 内部包含由支链淀粉分子以双螺旋结构形成的结晶区和由直链淀粉分子以松散的结构形成的无定形区。前者结构紧密, 不易发生反应, 而后者结构松散, 容易发生反应。天然的定分因为其自身的形态结构, 不易于没发生反应, 故转化率较低。
而传统淀粉糖化是指将淀粉加水制成粉浆, 加入α-淀粉酶, 经高温、糊化, 破坏内部分子之间的结构, 让结晶结构逐渐消失, 提升了酶的作用效率。而生淀粉的糖化指的是不用经过蒸煮环节, 利用生淀粉酶极强水解特性将淀粉分解成可发酵性糖。在发酵过程中, 经糖化酶糖化使淀粉表面形成无数个小孔, 通过水解作用, 进行转化, 提升了转化效率。
1.2 生淀粉酶及主要菌种
生淀粉酶是一种混合酶, 主要包括α-淀粉酶及糖化酶。
1.3 生料酒精发酵的酵母菌种
目前, 为缩短发酵周期、提高酒精发酵效率, 我们常用的酵母菌种为活性干酵母。
2 实验探析
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
原料:小麦淀粉 (无添加剂) 。
菌种:活性干酵母 (酿酒质量高、耐高温、酿酒数量多) 。
酶制剂:α-淀粉酶, 糖化酶, 颗粒水解酶、小麦水解酶。
抑菌剂:青霉素V钾片。
2.1.2 实验方法
(1) 实验操作步骤
首先, 我们城区定量的小麦面粉, 通过和面、洗面除去淀粉内的谷朊蛋白, 得到浓度为25%的小麦淀粉清液。然后在以75%的量分装于200m L锥形瓶中, 在进行装瓶的操作中同时添加等量的糖化酶及相同单位的青霉素V钾片。将活性干酵母经复水活化后, 再以等量的接种量接种于淀粉清液, 然后放在35 (9) 恒温培养箱中发酵, 发酵结束后, 记录相关数据。同时最重要的一点就是设计对比试验。
(2) 淀粉含量的测定
采用酶解法测定小麦面粉的淀粉含量。
(3) 乙醇体积分数的测定
乙醇的比重的测定即测定发酵液中乙醇体积分数。
2.2 结果与分析
通过上述上演记录我们可以发现:
第一, 不同菌种对小麦淀粉清液生料发酵酒精的影响不同。目前, 我国的酒精发酵酵母种类较多, 不同活性的干酵母的发酵性能也不一样。因此, 选取适合原料发酵的干酵母, 有利于提升发酵率。
第二, 不同糖化酶对小麦淀粉生料发酵酒精的含量也不相同。
第三, 不同发酵温度对小麦淀粉清液生料发酵酒精的影响也不一样。
第四, 小麦淀粉清液的浓度对生料发酵酒精含量也有一定的影响。
第五, 糖化酶的添加量对小麦淀粉生料发酵酒精含量也有一定的影响。
3 传统小麦酒精发酵过程中的问题及生料发酵的优势
3.1 传统发酵工艺中存在的问题
当前, 随着对于能源需求的增多, 小麦的产量也在逐年上升, 但是在相关的酒精生产工艺上没有较大幅度的增长, 主要原因是因为其生产过程中存在诸多问题, 比如, 生产难度较大、操作流程困难等。但是更主要的还是在小麦的综合加工中, 由于小麦淀粉内的可溶性蛋白和戊聚糖不能被酒精酵母所利用, 经过发酵后造成了发酵液的稠度较大, 从而引起如下问题:
第一, 发酵时, 发酵液会产生大量的泡沫溢出, 大大增加了原料的浪费。第二, 由于发酵液的粘稠度大, 浓醪发酵的发展方向难以实现, 同时造成DDGS分离困难, 降低了原料的利用率。第三, 由于粘性物质的存在, 增加了能量的消耗和设备的投资。
3.2 小麦生料酒精发酵的优势
生料酒精发酵具有传统发酵没有的优势, 比如:提高了生产效率, 降低了能源消耗, 操作便捷, 有利于控制小麦淀粉发酵过程, 具体表现在如下几个方面:
一方面, 生料发酵不需要经过蒸煮过程, 降低醪液粘度, 提高了乙醇质量。另一方面, 生料发酵采取边糖化、边发酵的连续生产工艺技术, 促进浓醪技术的发展。
4 结语
为缓解我国的资源紧缺的现状, 我们应该合理运用相关技术, 加强对小麦淀粉清液生料发酵酒精工艺的研究, 推动我国经济与科技的发展。
摘要：近年来, 酒精作为一种新型的可再生清洁能源, 在减少空气污染以及来源方面具有传统燃料能源所没有的优势, 因而越来越受到人们对其的普遍需求与使用。当前, 小麦在作为人们的主要粮食来源的同时, 通过多种深度的加工与利用, 还可提取酒精, 用于生产燃料或者食用。但是在提取过程中, 还是存在诸多问题, 因此我国利用相关酶制剂、生物菌种等新型技术手段, 保障了糖化发酵的平稳性, 节约了蒸煮和糖化工段的能耗。本文阐述了生料发酵酒精的理论基础, 通过干酵母的相关实验数据, 分析了小麦发酵酒精的优势, 并对未来的发展进行了展望。
关键词：小麦淀粉,生料发酵,酒精,工艺研究
参考文献
[1] 宫英振, 李凤翔, 郭卫芸等.生料发酵技术的应用研究进展[J].酿酒工业, 2005, 1:22-24.
[2] 诸葛斌, 姚惠源, 姚卫蓉.生淀粉糖化酶的结构和作用机理[J].工业微生物, 2001, 1:49-51.