高浓度酒精发酵技术的研究进展

陈文秀 王继富 董守亮 杨鹏飞（吉林燃料乙醇有限公司，吉林 吉林 132101）

高浓度酒精发酵技术的研究进展

陈文秀 王继富 董守亮 杨鹏飞（吉林燃料乙醇有限公司，吉林 吉林 132101）

工业发酵的种类多种多样，酒精发酵也是其中重要的一项发酵技术。从20世纪后期开始，酒精发酵技术诞生，经过研究者几十年的研究改进，如今的高浓度酒精发酵技术已经比原始的酒精发酵技术有了很好的完善，虽然发酵原料还都是以粮食和植物纤维为主，但是发酵酒精浓度已经由原来的12%提升到了现在16%，淀粉利用率也有了很大的提升，如今基本都可以达到90%。除此之外，高浓度酒精发酵时间也有了很大程度的缩短，一般发酵过程能控制在50小时以内完成。

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随着社会的发展，可持续理念深入人心，人们真切的意识到不可再生资源随着时间的推移是会渐渐用完的，要研究出利用绿色环保的可再生资源来代替那些不可再生资源的使用。石油，汽油是不可再生资源，人们想到了用酒精代替，而酒精的发酵技术从20世纪后期就已经诞生，而且发酵原料都是以可再生的粮食或者植物纤维，这就完全符合可持续发展的理念。但是社会一直在向前发展，社会需求也随着扩大，简单原始的发酵方法已经不能满足社会的需求，在各国研究院的不懈努力下，终于研发出来一种高浓度酒精发酵技术。

1 高浓度酒精发酵的概述

所谓高浓度发酵，就是指发酵液与可溶性物质比不高于18%，并且这种高浓度的发酵技术在之前已经被国外的研究者提出过。原始的发酵液的可溶性物质与发酵液的浓度比会控制在12%以下，超过这个浓度就会被称为高浓度。即使在工业生产中，发酵液的糖浓度也不会超过20%，因为在酵母菌的发酵公式中，糖浓度的升高会导致乙醇浓度有升高，而乙醇浓度的过高就会反过来抑制酵母菌的发酵作用，所以在工业发酵生产中对糖浓度的限定也是很严格的。现在的工业发酵中，经常会用纯天然的谷物来作为原料，经过发酵，可溶性物质在发酵有中的浓度都会在20%以上，而这种发酵方法和发酵浓度在工业生产中都比比较常见。除此之外，也有一些研究人士将高浓度发酵解释为，在发酵液中含有可溶性物质糖化醪的浓度得到30%甚至更多，于此同时也有专业人士曾经提出，但发酵液中的可溶性物质浓度过高是酵母菌会出现失活的现象，所以高浓度发酵在工业和企业的生产中并不是很适用。

2 高浓度发酵的优势和弊端

低碳环保是21世纪以来工业工厂发展的追求和目标，而在工业的酒精发酵技术中，高浓度发酵就符合社会工业发展的低碳环保战略。在高浓度发酵与传统酒精发酵相比较而言，可溶性固体物质从传统的每100g发酵溶液中加入16g可溶性物质，到如今的高浓度发酵每100g发酵液中加入32g可溶性固体物质，虽然可溶性物质增多了一小部分，但是在用水方面却有了很大程度上的节约，大概可以比以前节省过半的水还多。另外，高浓度发酵不但在用水上达到了节约的效果，而且还提高了酒精的产出量。并且利用高浓度酒精发酵技术在工业生产中，对机械设备的利用率有了很大的提高，在工业生产中，用同样的设备就可以获得比之前多的产出量，由于机械设备用的少了，工厂工作的效率自然是变高了，对周围的环境污染也就自热减少了。高浓度发展符合如今的发展理念，正在受到世界工业的追捧。

高浓度发酵虽然有节省成本，增加产出的优点，但是在高浓度发酵过程中也会遇到一些问题。在高浓度糖化醪发酵的过程中，由于糖化醪的浓度过高，导致发酵时间会延长，并且发酵不完全的情况也是经常发生。而出现这些的原因是产物产生的过多，导致发酵液中可以提供的营养物质达不到标准所导致的。在加上糖化醪具有粘度特别大的特点，也会在运输方面产生不少问题。

3 高浓度酒精发酵的进展

20度是酒精发酵中比较常见的发酵温度，在这个温度下，小麦糖化液中可以有三分之一的可溶性固化物完全发酵，来发酵产生超过四分之一的酒精。高浓度发酵过程中用到的糖化醪较多，就使得发酵液变得粘度也会比较高，而发酵液要控制在好处理的程度才会在发酵中发挥出最有益的部分。所以高浓度酒精的发酵要选用低粘度的糖化醪来处理发酵液才能保证酒精的发酵质量。

在高浓度发酵过程中，当糖浓度过高时，尤其是超过30%时，酒精发酵的速度会降到很低，而且糖分的利用率也变得很低，基本都达不到被充分利用。发酵液中的糖类浓度过高也会影响溶液的渗透压，而渗透压的升高对酵母菌的生长有抑制作用，甚至会导致酵母菌失活。对发酵液中的营养物质和营养成分做出相应的改变，能提高酵母菌的存活率，并且在高浓度的酒精溶液中仍然可以保证酵母菌的存活不受影响。酒精发酵过程中，为酵母提供充足的营养物质和养分，可以使酵母在糖浓度高的溶液中仍然有效的发酵溶液产生酒精。在酒精发酵的过程中应用培养基可以提高酒精产生率，尤其是加入含有氮源的培养基可以提高酵母菌对酒精的耐受性，提高酵母菌在高浓度酒精溶液中的存活率，进而使得酒精发酵的速率也有所加快。

4 结语

在这个飞速进步和发展的时代，要想稳步持续的发展下去，必须适应时代的发展方向。如今的社会都在提倡低碳环保的发展理念，和可持续发展观，在工业发酵过程中，高浓度酒精发酵技术用它应时代步伐的优势，在工业生产中充当着当之无愧的宠儿。

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