一种发酵生产酒精的方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种发酵生产酒精的方法，尤其涉及其中抑菌剂的使用方法，本发明将含有莫能菌素和青霉素的抑菌剂在拌料阶段和/或酒母扩培阶段添加，达到抑制杂菌、降低醪液酸度以提高出酒率的效果。
【专利说明】一种发酵生产酒精的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于酒精发酵【技术领域】，特别涉及一种酒精发酵生产中使用抑菌剂的方法。
【背景技术】
[0002]由于在发酵淀粉生产酒精过程中，其淀粉反应系统不耐酸，所以发酵过程中，因杂菌繁殖而使醪液酸度升高，造成的危害有两方面:一是直接消耗可发酵性糖，使出酒率下降。据文献介绍每增加一个酸度就相当于消耗了总糖的0.6% (约0.5°酒);二是因酸度增高PH降低而使淀粉酶系统钝化，造成糖化作用不完全，使淀粉和糊精转化不完全，进而也使出酒率降低，造成经济损失(卜春文.酒精发酵过程中糖损失评估.酿酒科技(J).1996年(3))。
[0003]在发酵酒精生产中，杂菌多为乳酸杆菌和醋酸杆菌，所产生的乙酸和乳酸对酵母有抑制作用。国内发酵酒精生产中多采用清液(所述清液为废醪经离心后的液相；所述废醪为发酵成熟醪经蒸馏后排出的料液)回配的方式来减少一次水的用量，这样就使得发酵系统中的酸含量超标，使得发酵产量降低。
[0004]由于国内很多厂家使用青霉素作为有效的抑菌剂，但是由于长期使用产生了耐药性，效果不尽理想。随着时间的推移，越来越多的细菌产生青霉素耐药性，就导致需要提高抗生素的用量以获得可以接受的生产率水平。但是，抗生素制剂的价格通常是比较昂贵的，抗生素用量的增加会导致发酵成本显著增加。而且，抗生素的高用量也可引起人体的过敏和其他疾病，影响酒精发酵生产线上操作人员的身体健康。此外，消费者对酒精发酵主产物(食用酒精、燃料乙醇、医疗、`化学试剂等)以及其副产物(DDGS、玉米油、杂醇油等)的需求日益增长，这就要求酒精发酵整个生产过程尽可能减少对人、动物健康和环境的危害，即尽可能减少产品中抗生素的残留量或者找到一种可以替代或减少青霉素用量的、对生态友好的抗生素品种。
[0005]此外，在酒精发酵过程中，需要经常进行醪液的细菌检查，如有细菌存在，则需要多次、多量添加青霉素，以实现充分抑制杂菌生长，因此青霉素用量较大。青霉素作用机理是抑制细菌的细胞壁的合成，而莫能菌素的作用机理是作用在细胞内，青霉素可以较快的抑制细菌，但是莫能菌素的作用时间更长。
[0006]因此，寻找一种对生态友好、廉价而又适合于大生产的酒精发酵抑菌剂，降低系统中的酸度，是实现乙醇稳定并高产的关键因素之一。
[0007]莫能菌素是聚醚类离子载体抗生素，莫能菌素对革兰氏阳性菌(尤其金黄色葡萄球菌、链球菌、枯草杆菌)有较强作用。莫能菌素在动物消化道中几乎不吸收。因此，一般不存在组织残留和向可食性畜禽产品转移的问题。由于莫能菌素使用无残留、无副作用，成为欧盟至今唯一允许使用的抗生素饲料添加剂(张军民；张连洁；李东.第八届全国饲料添加剂学术暨新技术、新产品交流会.(会议论文)2004年)。
[0008]莫能菌素(monensin)的商品名称为“瘤胃素(rumensin)”,是一种在反会动物中运用较广的饲料添加剂，原为链霉菌(streptonyces cinnamonesis)所分泌的一种物质,具有控制瘤胃中挥发性脂肪酸比例，减少瘤胃中蛋白质降解，降低饲料干物质消耗，改善营养物质利用率和提高动物能量利用率等作用。其制剂瘤胃素钠，瘤胃微生物对它无适应性，因而作用时间较长，已被美国正式流入肉牛添加剂。补饲瘤胃素钠，可降低饲料消耗，提高日增重，而且残留量极小，对人安全无副作用(张晓庆；那日苏.莫能菌素在动物生产中的应用(J).饲料工业2006年(04))。因而，瘤胃素钠是一种重要的饲料添加剂。
[0009]目前青霉素和莫能菌素的市场价格分别为，青霉素的价格大概为129元/kg，莫能菌素的价格大概为100元/kg。
【发明内容】
[0010]鉴于本【技术领域】现有技术中所存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种发酵生产酒精的方法，尤其涉及其中抑菌剂的使用方法，本发明将包含莫能菌素和青霉素的抑菌剂在拌料阶段和/或酒母扩培阶段添加，来达到抑制杂菌、降低醪液酸度以提高出酒率的效果。酒精发酵的原料来源于大米、玉米、小麦和/或木薯等。
[0011]本发明提供了一种发酵生产酒精的方法，其特征在于，在发酵工艺中的拌料阶段和酒母扩培阶段加入含有莫能菌素和青霉素的抗生素作为抑菌剂。
[0012]优选地，所述青霉素和莫能菌素的添加的质量比为1:3。
[0013]优选地，在拌料阶段加入的抑菌剂的量为:相对于加入抑菌剂后所得体系，青霉素为 0.375-0.625ppm ;莫能菌素为 1.125-1.875ppm。
[0014]优选地，在酒母扩培阶段加入的抑菌剂的量为:相对于加入抑菌剂后所得体系，青霉素为 0.625-0.875ppm ;莫能菌素为 1.875-2.625ppm。
[0015]优选地，发酵时间为`65_70h ;发酵温度为32_34°C。
[0016]优选地，所述方法的原料为大米、玉米、小麦和木薯中的一种或多种。
[0017]在本发明所采取的一个【具体实施方式】，包括以下步骤:
[0018](I)玉米脱胚并粉碎，粒度为80%过20目筛，与水和清液配制成25质量％干物浓度的粉浆；
[0019](2)将上述粉浆中加入淀粉酶45_55U/g干物；相对于加入淀粉酶、青霉素和莫能菌素后所得体系，青霉素为0.375-0.625ppm ;莫能菌素为1.125-1.875ppm ;调节至pH5.6 ；100°C喷射液化，制成液化醪；
[0020](3)利用步骤(2)中液化醪扩培酿酒酵母，相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，加入青霉素为0.625-0.875ppm ;莫能菌素为1.875-2.625ppm,使酿酒酵母细胞数达到2-3亿/mL，制成酒母醪；
[0021](4)将步骤(2)中液化醪与步骤(3)中酒母醪按照9:7比例混合；加入糖化酶130-164U/g干物；尿素400-425ppm ;发酵时间为65_70h ;发酵温度为32_34°C。
[0022]优选地，在步骤(2)中，相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，添加青霉素
0.500ppm ;旲能囷素1.500ppm ;在步骤(3)中，相对于加入青霉素和旲能囷素后所得体系，添加青霉素0.750ppm ;莫能菌素2.25ppm。
[0023]优选地，在步骤(2)中，相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，添加青霉素
0.425ppm ;旲能囷素1.250ppm ;在步骤(3)中，相对于加入青霉素和旲能囷素后所得体系，添加青霉素0.825ppm ;莫能菌素2.500ppm。
[0024]本发明方法的有益效果为:
[0025]1、在不改变原有工艺设备的条件下，只替换或部分替换抗生素的种类，即达到了抑制细菌生长，并降低醪液中的酸度，提高了出酒率的技术效果。
[0026]3、莫能菌素相对青霉素而言，莫能菌素可以减少对人、动物健康和环境的危害，是一种对生态友好的抗生素品种，所以当其应用在酒精发酵【技术领域】中时，会带来良好的生态效果。
[0027]4、使用莫能菌素和青霉素的混合抑菌剂，可以延长抑菌剂的作用时间，因此减少刷罐的次数。 [0028]5、利用莫能菌素部分替代青霉素作为抑菌剂，可以降低生产成本，提高了产量。
[0029]6、利用莫能菌素部分替代青霉素作为抑菌剂，可以减少或消除青霉素残留对主要产物酒精和副产物(比如，DDGS等)的影响。
[0030]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0031]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0032]本发明中，ppm为以质量为基准。
[0033]在本发明技术方案中，所采用的制剂、酶、酿酒酵母等都为本【技术领域】常规定义的并常用的。更具体地还可以选用的淀粉酶为诺维信二代淀粉酶、糖化酶为诺维信生产的苏宏475、酵母为安琪公司的超活性酿酒干酵母、郑州星耀科技有限公司的莫能菌素、华北制药股份有限公司的青霉素。
[0034]本发明的技术方案结合以下实施例对本发明作以说明。
[0035]以下实施例中，淀粉酶为诺维信二代淀粉酶，糖化酶为诺维信生产的苏宏475，酵母为安琪公司的超活性酿酒干酵母，莫能菌素为郑州星耀科技有限公司的莫能菌素，青霉素为华北制药股份有限公司的青霉素。
[0036]实施例1:
[0037]( I)使用脱胚机将玉米原料脱胚后粉碎，粒度为80%过20目筛；
[0038](2)将上述玉米粉，与水和清液配制成25质量％干物浓度的粉浆，粉浆中加入淀粉酶50U/g干物；相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，青霉素加入0.500ppm ;莫能菌素加入1.500ppm ;调节至pH5.6 ;100°C喷射液化，制成液化醪；
[0039](3)使用上述液化醪扩培酿酒酵母，相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，加入青霉素0.750ppm ;莫能菌素2.250ppm,使酿酒酵母细胞数达到2_3亿/mL,制成酒母醪；
[0040](4)将步骤(2)中液化醪与步骤(3)中酒母醪按9:7比例混合；加糖化酶143U/g干物；尿素418ppm ;发酵时间为67h ;发酵温度为33°C。
[0041]发酵后的酸度为5.7 ;乳酸含量为0.100g/100mL ;乙酸含量为0.045g/100mL ;酒分为13.048%(v/v)，达到了有效抑制杂菌的效果，并提高了酒分。
[0042]实施例2:
[0043]( I)使用脱胚机将玉米原料脱胚后粉碎，粒度为80%过20目筛；[0044](2)将上述玉米粉，与水和清液配制成25质量％干物浓度的粉浆，粉浆中加入淀粉酶50U/g干物；相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，青霉素加入0.425ppm ;莫能菌素
1.250ppm ;调节至pH5.6 ;100°C喷射液化，制成液化醪；
[0045](3)使用上述液化醪扩培酿酒酵母，相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，加入青霉素0.825ppm ;莫能菌素2.500ppm,使酿酒酵母细胞数达到2_3亿/mL,制成酒母醪；
[0046](4)将步骤(2)中液化醪与步骤(3)中酒母醪按9:7比例混合；加糖化酶143U/g干物；尿素418ppm ;发酵时间为67h ;发酵温度为33°C。
[0047]发酵后的酸度为5.8 ;乳酸含量为0.105g/100mL ;乙酸含量为0.047g/100mL ;酒分为12.935%(v/v)，达到了有效抑制杂菌的效果，并提高了酒分。
[0048]对比例1:
[0049]( I)使用脱胚机将玉米原料脱胚后粉碎，粒度为80%过20目筛；
[0050](2)将上述玉米粉，与水和清液配制成25质量％干物浓度的粉浆，粉浆中加入淀粉酶50U/g干物；相对于加入青霉素后所得体系，青霉素加入0.675ppm ;调节至pH5.6 ； 100°C喷射液化，制成液化醪；
[0051](3)使用上述液化醪扩培酿酒酵母，相对于加入青霉素后所得体系，加入青霉素
3.500ppm,使酿酒酵母细胞数达到2-3亿/mL，制成酒母醪；
[0052](4)将步骤(2)中液化醪与步骤(3)中酒母醪按9:7比例混合；其中加糖化酶143U/g干物；尿素418ppm ;发酵时间为67h ;发酵温度为33?。
[0053]发酵后的酸度为7.1 ;乳酸含量为0.317g/100mL ;乙酸含量为0.068g/100mL ;酒分为12.450%(v/v)。对比例与实施例的结果可见表1。
[0054]表1对照及各实施例的酒精发酵结果
[0055]
【权利要求】
1.一种发酵生产酒精的方法，其特征在于，在发酵工艺中的拌料阶段和酒母扩培阶段加入含有莫能菌素和青霉素的抗生素作为抑菌剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述青霉素和莫能菌素的添加的质量比为1:3。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在拌料阶段加入的抑菌剂的量为:相对于加入抑菌剂后所得体系，青霉素为0.375-0.625ppm ;莫能菌素为1.125-1.875ppm。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在酒母扩培阶段加入的抑菌剂的量为:相对于加入抑菌剂后所得体系，青霉素为0.625-0.875ppm ;莫能菌素为1.875-2.625ppm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法,其中，发酵时间为65-70h;发酵温度为32-34。。。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述方法的原料为大米、玉米、小麦和木薯中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，包括以下步骤: (1)玉米脱胚并粉碎，粒度为80%过20目筛，与水和清液配制成25质量％干物浓度的粉浆； (2)将上述粉浆中加入淀粉酶45-55U/g干物；相对于加入淀粉酶、青霉素和莫能菌素后所得体系，青霉素为0.375-0.625ppm ;莫能菌素为1.125-1.875ppm ;调节至pH5.6 ；100°C喷射液化，制成液化醪； (3)利用步骤(2)中液化醪扩培酿酒酵母，相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，加入青霉素为0.625-0.875`ppm ;莫能菌素为1.875-2.625ppm,使酿酒酵母细胞数达到2_3亿/mL，制成酒母醪； (4)将步骤(2)中液化醪与步骤(3)中酒母醪按照9:7比例混合；加入糖化酶130-164U/g干物；尿素400-425ppm ;发酵时间为65_70h ;发酵温度为32_34°C。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(2)中，相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，添加青霉素0.5ppm ;旲能囷素1.5ppm ;在步骤(3)中，相对于加入青霉素和旲能菌素后所得体系，添加青霉素0.75ppm ;莫能菌素2.25ppm。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(2)中，相对于加入青霉素和莫能菌素后所得体系，添加青霉素0.425ppm ;旲能囷素1.25ppm ;在步骤(3)中，相对于加入青霉素和旲能菌素后所得体系，添加青霉素0.825ppm ;莫能菌素2.5ppm。
【文档编号】C12R1/865GK103773810SQ201210397966
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月18日 优先权日:2012年10月18日
【发明者】刘文信, 刘劲松, 刘辉, 宫殿良, 郭福阳, 从志会, 金明亮, 王宇 申请人:中粮集团有限公司, 中粮生化能源（肇东）有限公司, 中粮营养健康研究院有限公司