1、酒 精 生 產 中 雜 菌 的 分 析一、酒精生產中常見的雜菌種類及其特性1、雜菌定義酒精發酵不是純培養發酵，屬于開放式發酵。因此，發酵醪中除酵母菌外，還存 在相當數量的其他微生，它們會對酒精發酵產生不良的影響， 這些其他微生物通稱為雜 菌。2、雜菌種類常見的雜菌主要有兩大類：細菌、野生酵母。1 細菌這類雜菌對酒精發酵危害最大是雜菌中的“主要矛盾”。革蘭氏陽性細菌：乳酸桿菌、小球菌、葡萄球菌、明串珠菌、丁酸菌、枯草桿菌。 革蘭氏陰性細菌：醋酸桿菌、大腸桿菌。2 野生酵母一一假絲酵母、嗜殺酵母。3、雜菌的形態與特性1 乳酸桿菌：形狀為棒桿狀、單生或呈短鏈狀、不運動、不產抱子、厭氣性、 部分微需氧

2、或耐氧、最適溫度 35 50 C,耐酸，最終產物主要是乳酸。2 小球菌：形狀為卵球狀，大部分互相連接成串球狀或鏈球狀、不運動不、 產抱子、厭氣性、部分耐氧、最適溫度 3045 °C、耐酸，終產物主要是乳酸、能產生不 愉快的味道，具有與酵母粘連成團的性能。3 明串珠菌：形狀為園柱狀或球狀、成對、成短或長鏈、微好氧或兼性厭氧、 最適溫度30 45C，終產物為葡聚糖，具有與酵母粘連成團的性能。4 丁酸菌：形狀為桿狀、能運動和產生抱子、專性厭氧、最適溫度3040 C， 不耐酸，pH4.5以下停止繁殖、終產物為丁酸和少量醋酸、乳酸、丁醇。5 枯草桿菌：形狀橢圓、圓柱狀、好氧、最適溫度35 50

3、C、終產物為淀粉酶和蛋白酶。6 醋酸桿菌：形狀橢園或桿狀、單生、成對或成鏈、有鞭毛、好氧菌、最適 溫度3045C、能耐10 13%V/V的酒精度，能將乙醇轉化為乙酸。7 大腸桿菌：桿狀、細胞短而直、無芽抱、以周毛運動兼性厭氧、最適溫度3035C耐低pH，終產物為多種有機酸：包括乙酸、乳酸等。8 假絲酵母：細胞為圓形、卵形或長形、無性繁殖為多邊芽殖、形成假菌絲、 也有真菌絲、無抱子、好氧、最適溫度 30 40C,有產生酒精的能力，但主要是產菌 絲體蛋白質和其他付產物。9 嗜殺酵母：嗜殺酵母能殺死同族及親緣酵母、而不被同族酵母殺死、主要 是分泌嗜殺毒素、殺死酵母、形狀與其他酵母無區別，其生活特性也

4、相似，終產物是能致 蛋白質變性的毒素。二、雜菌的來源1、原料污染淀粉質原料：木薯（鮮、干）、玉米、紅薯等帶來大量雜菌，而部分生產廠家又 采用低溫液化工藝，蒸煮不徹底（夾生），淀粉糊保護了部分耐溫雜菌。影響工段：預糊化工段、糖化工段、發酵工段。廢糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、甜高粱糖漿由于貯存和運輸與輸送等環節造 成污染。影響工段；配料工段、發酵工段。2、輔料污染淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、尿素或硫酸銨等。淀粉酶、糖化酶、蛋白酶在生產過程中都是采取常溫生產，雜菌感染又無法 消毒，帶來大量的雜菌，尿素或硫酸銨主要在使用過程中感染雜菌。影響工段：液化糖化工段、發酵工段。3、水源大多酒精廠水源不干凈，又不

5、進行消毒處理，帶來大量雜菌。影響工序：配料工段、液化糖化工段、發酵工段、蒸餾工段、水冷卻工段等。4、空氣空氣中存在大量的微生物，每立方米大約有五千至十萬個微生物， 是微生物的混 合體。酒精生產酵母繁殖階段，需進行通風培養，如無進行空氣過濾將會帶來大量的雜 菌。影響工段：發酵工段。5、生產過程中進入或增殖在生產過程中，如不注意控制生產工藝或設備條件不好，將會使外源雜菌進入或 系統中存在的雜菌迅速繁殖造成嚴重后果。影響工段：配料工段、液化糖化工段、發酵工段等。6設備及管道設備或管道設計、安裝不合理、設備和管道不定期滅菌、設備或管道損壞不及時 維修會帶來雜菌。影響工段：配料工段、液化糖化工段、發酵工

6、段等。7、清液回配有部分工廠采用廢醪液澄清后回配發酵。 雖然回配清液溫度較高：70 90 C,但 有些耐溫雜菌還生存，清液貯罐和管道又不定期殺菌，將帶來雜菌。三、雜菌感染的危害性1、競爭性爭奪營養源，使糖酒轉化率下降。乳酸菌和酵母菌對營養的需求是非常相似的，它們的存在將互相爭奪發酵醪中有 限數量的必需營養物和生長因子，如糖源、氮源、磷源等，特別是消耗了大量的糖源， 使產率降低。研究證明，醪液揮發酸升高1度，相當于損失發酵性糖0.50.6%，生產一噸酒 精產量下降20-23 升。2、競爭性地爭奪生存環境，抑制酵母的生長繁殖。醋酸菌是需氧菌，在酒精發酵初期，酵母的生長和增殖絕對需氧，而醋酸菌生長

7、繁殖也需要氧，并分泌醋酸和其他副產物，使 pH下降，揮發酸升高，造成酵母的生產 環境變得惡劣。而乳酸菌一般被認為是耐氧的厭氧微生物，它雖然在完全缺氧時生長速度比 有氧情況下慢，但它們能存活和生長。所以在厭氧環境下，酵母和乳酸菌是相互 競爭生存的，酵母合成乙醇，抑制乳酸菌生存，而乳酸菌則生成乳酸，使pH降低，揮發酸升高，反過來抑制酵母的生存，它們互們排斥，創造有利于自己的生 存環境。另外，由于酵母和細菌的繁殖方式不同，即酵母為發芽繁殖，增殖一代需2-3h，細菌為分裂繁殖，增殖一代只需12-30mi n。因此，在相當條件下，酵母競爭生長明 顯處于劣勢。3、雜菌會分泌多種有害物質，毒素抑制或殺死酵母

8、。細菌的產物有機酸、醋酸、乳酸、丁酸等，對酵母有較強的抑制作用。發酵醪中 醋酸濃度達0.01%時，酵母的生命活動受到影響0.2%時，貝U全部被抑制。乳酸的抑制濃 度為1 4%。而且醋酸和乳酸可協同作用抑制酵母的生長，這種協同作用所需的抑制濃度更低。丁酸的抑制濃度更明顯，0.0005%的 丁酸就會抑制酵母的增殖。 嗜殺酵母能向體外分泌嗜殺毒素，致死蛋白或嗜雜因子，能殺死工業上常用的敏 感酵母。另外，研究表明，乳酸和醋酸的產生，達到一定濃度后，將對淀粉酶和糖化酶的 活性起到抑制作用，造成殘總糖升咼引起間接損失。細菌感染后其副產物還會使 酒精產品產生令人不愉快的氣味。4、雜菌的感染會消耗乙醇，導致酒

9、精生產量的實際損失。醋酸菌代謝的碳源和能量主要來自于乙醇，隨著醋酸菌代謝產物醋酸的不斷積累乙醇會大量地消耗造成損失。四、酒精生產中雜菌感染的異常現象原因分析及檢查方法1、淀粉質原料：配料罐（預熱罐）、雜菌感染。1 現象：淀粉乳pH下降、揮發酸較高。2 原因分析：淀粉乳配料罐連續長時間運行不清洗，加上預熱溫度較低50-70r，淀粉乳糊化時又對微生物起保護作用，耐高溫的細菌還在繼續繁殖， 分泌有機酸，使發酵醪揮發酸升高，pH下降。3 檢查方法：鏡檢、檢測淀粉乳的揮發酸和 pH。2、糖化醪雜菌感染。1 現象：鏡檢有雜菌，揮發酸升高。2 原因分析：糖化酶帶來雜菌、間歇糖化時、糖化罐清洗消毒不夠徹底，連

10、續糖化時，設備運轉時間過長不清理、糖化溫度太低。3 檢查方法鏡檢檢測糖化醪的揮發酸。3、酒母或1#發酵罐雜菌感染。1 現象：酵母數少、酵母變形結團、鏡檢視野雜菌多，揮發酸0.010%。2 原因分析：糖化液或糖蜜原料已感染雜菌、發酵醪酒份低，小于 4.0%V/V、 生產運行周期太長、發酵罐、酒母罐、沒清理、發酵醪pH偏高、 空氣沒有過濾、 設備和管道有死角、 水源污染帶來、 罐溫過高，34 T 以上 。3 檢查方法：鏡檢發酵醪和水源雜菌情況，檢測罐內酒份溫度和發酵醪揮 發酸、酸度、pH等，檢查和檢修設備死角。4、主發酵罐雜菌感染。1 現象：酵母數少、酵母變形結團、雜菌多、揮發酸高 0.015%。

11、2 原因分析：糖化醪或糖蜜原料已感染雜菌、酒母感染雜菌、 發酵醪酒份過低、生產運行周期太長發酵罐沒有清理、設備和管道有 死角 滅菌不徹底、罐溫過高：36C以上、產生泡沫，使 CO2排出管和過 料管物料倒流。3 檢查方法：鏡檢發酵醪和糖化醪或糖蜜高位罐的酸化糖蜜雜菌情況、檢 測罐內酒份、溫度和發酵醪揮發酸、酸度，檢查和檢修設備死角。5、發酵成熟醪雜菌感染。1 現象：鏡檢雜菌多、酵母死亡率高> 90%、揮發酸高 > 0.02%、升酸差高 > 2.0、殘總糖和殘還糖高。2 原因分析： 發酵過程感染雜菌、 主發酵溫度過高 > 36C、 酵母提前衰老、 設備和管道有死角、 工藝控

12、制不當、 成熟醪在罐內 保留時間太長、 糖化酶和淀粉酶過快失活。&糖蜜生產酒精時低蜜罐和高蜜罐雜菌感染。1 現象：鏡檢有雜菌、揮發酸高> 0.02%，產生白膜或蔗飯。2 原因分析：糖蜜在貯運過程中感染雜菌、糖蜜受到明串珠菌的感染，產生葡聚糖、配料存放時間過長、pH太高。3 檢查方法：鏡檢、檢測物料揮發酸。五、雜菌的防治方法雜菌的防治原則：防重于治，綜合治理。一物理防治方法1、蒸汽高溫滅菌法利用微生物在一定溫度下會使其蛋白質變性失活而死亡的原理，采用蒸汽產生高溫滅菌的方法。火菌方法 定期或交叉對調漿罐、液化罐、糖化罐、酒母罐、發酵罐及其 連接管道進行蒸汽滅菌。定期對空氣過濾器進行蒸

13、汽滅菌。2、空氣過濾除菌法空氣過濾除菌的原理是利用過濾介質攔截空氣中的微粒和微生物，得到純凈的空氣。空氣除菌有以下方法：空氣加熱法一一空氣壓縮加熱殺菌、輻射殺菌法利用a、 丫、B、X射線和紫外線及超聲波等破壞蛋白質和生物活性物質而起到空氣殺菌作用、靜電除菌法一一利用靜電除塵器吸附空氣中的水霧、塵埃及微生物除去空氣中的雜菌、過濾除菌法一一利用0.5-2卩m過濾介質阻截空氣中的雜菌、是工業上最常用的空氣除菌方法。空氣過濾除菌的關鍵設備為過濾器，設備種類有：棉花活性炭過濾器、超細 玻璃纖維過濾器、燒結金屬過濾器、燒結陶瓷過濾器、微孔超膜過濾器等。二化學防治法。1、殺菌劑消毒劑殺菌消毒原理：改變細胞膜

14、的滲透性或損傷細胞膜、影響正常的物質交 換、使細胞造成損傷、氧化作用使細胞內的某些物質氧化而使酶失去活性、 改變原生質的膠體性質使菌體發生沉淀或凝固。酒精生產中常用的殺菌劑、消毒劑、有漂白粉、甲醛、氟化鈉、二氧化氯、 強氯精。1 漂白粉 是一種強氧化劑、遇水反應后釋出活性氧和氯，起到殺菌作 用。漂白粉不穩定，易受溫度、濕度、光照的影響，但不能全部溶于水，對金屬 有腐蝕作用。一般漂白粉活性氯含量為 30%,常用于水源，固定化酵母載體和工 廠環境的消毒。2 強氯精三氯異氰尿酸，其殺菌原理與漂白粉相似，但活性氯含量為95% 以上，且化學性質較穩定，但價格較貴。3 甲醛對微生物的營養細胞和抱子有抑菌與

15、殺菌作用。它是含有36-37%的甲醛水溶液。因為細菌對它較為敏感，濃度較大時對酵母才有抑制作用， 所以，發酵中常用于濃糖蜜的消毒和后期醋酸菌嚴重感染時的消毒。但它刺激性強，氣味難聞，會造成生產環境的污染。4 二氧化氯其殺菌原理與漂白粉相似。但殺菌效果更好，殺菌不受pH 影響，適用范圍廣，萬分一含量就能起到殺菌作用，對設備腐蝕作用小，但使用 成本稍咼。5 氟化鈉是一種防腐劑，對原生核細菌的損害比酵母大，常用于酒母 罐和主發酵罐感染菌的處理，3ppm就有效果，它易溶于水，使用方便，但其對 人有毒性，性質穩定殘留時對厭氧菌有抑制作用。2、生物制劑其抑菌作用方式：抑制蛋白質的合成 抑制細菌細胞壁合成

16、抗葉酸 代謝 影響胞漿膜的通透性。抗生素抑菌作用也叫“化學治療劑”，它的特點 是有選擇性地對某些細菌起抑制作用，而對另一些沒有作用。酒精生產中常用的抑制劑有青霉素、鏈霉素和克菌靈。1 青霉素屬于戶內肽胺類抗生素，它通過抑制細菌細胞壁的合成起作用。可以有效地殺死革蘭氏陽性菌， 對陰性菌無效，即在酒精發酵中用來抑 制乳酸菌。用量為2-4單位/g ，但長期使用青霉素會產生抗藥性而失效，且 pH5.0以下時效能也下降。2 鏈霉素屬于氨基糖苷類抗生素，是一種窄譜抗菌劑。它主要使敏感革蘭氏陽性菌的細胞壁形成孔隙，使細胞在短時間內死亡，它與青霉素配合 使用時有增效作用，對好氣的革蘭氏陽性菌最有效，但pH較低

17、時抑菌效果較差， 用量2單位/g。3 克菌靈屬于混合型抗生素，主要是抑制細菌細胞壁合成和蛋白質合成而起抑菌作用。對革蘭氏陽性菌和陰性細菌都起到抑制作用，特別是對大多數球菌，全部芽抱桿菌和捧桿菌極其敏感，抑制力強，效果好，因此，克菌靈 對酒精發酵的有害細菌如乳酸菌、 醋菌、丁酸菌有明顯的抑制作用，是目前為止 最好的酒精發酵專用抑制劑。但如果使用方法不正確，其效果也不好，其用量為 1m3發酵醪7 10g。三酒精發酵常見的雜菌防治措施雜菌感染是酒精發酵中最經常發生的異常現象，它直接影響到生產是否正常 和酒精的產率。雜菌的防治是連續發酵酒精最主要的難題之一， 是酒精增產增收 的技術關鍵。1、配料水源的

18、消毒殺菌發酵用水的無菌程度是非常重要的，但酒精廠家使用的水源比較復雜，水源 衛生條件較差，雜菌量較多，且雜菌品種復雜，配料時就大量帶入雜菌，一旦生 長條件適宜，就大量增殖，造成發酵染菌，是酒精工廠主要的雜菌來源之一。處理方法1 添加漂白粉或強氯精或二氧化氯消毒水源。2 采用紫外線滅菌器消毒水源。2、調料罐預熱罐雜菌感染的處理由于原料或配料水源或回配清液帶來雜菌，造成調料罐pH下降，揮發酸升高。損耗了糖源，增加調pH用堿量。處理方法 每天或每班投一次克菌靈或青霉素 適當提高預熱溫度 定期洗罐和蒸汽消毒。3、糖化罐雜菌感染的處理糖化罐感染雜菌大都是耐溫的乳酸桿菌和球菌為主，造成糖化液揮發酸較高。處

19、理方法 至少每五天清洗一次糖化罐 每天投放一次青霉素或克菌靈 在糖化罐連續添加克菌靈 保持糖化溫度在62-63 Eo4、酒母罐或1#種罐感染雜菌的處理。酒母罐或1#罐由于多種原因造成染菌，如處理不當，將會造成酒精生產的很 大損失必須及時準確有效地進行處理。處理方法 分析雜菌的感染原因，對癥下藥，應采取綜合治理方法。 如罐內溫度過高 采取措施使罐內溫度降到29-32 Eo 鏡檢雜菌多添加克菌靈或青霉素或氟化鈉控制 加強通風 降低糖錘度或檢查還原糖、酵母數 提高酒份到4.5% V/V 以上 降低pH到3.2-3.0 其他防治措施無效時，放罐清罐消毒后重新起動。5、主發酵罐或多發酵罐感染雜菌的處理主

20、發酵罐由于酒母或自身原因造成染菌，使罐內酵母數較少或結團變形，揮 發酸升高耗糖慢，應采取果斷措施及時有效地處理。處理方法 分析雜菌感染的具體原因，采取一種或多種方法綜合治理。 如罐內溫度36C以上，采取措施降溫 鏡檢雜菌太多，添加克菌靈或青霉素 提高發酵醪酒份5.5% V/V 以上 降低pH3.2-3.4 其他防治措施無效時，放料洗罐消毒重新起動。6、水源受污染條件的發酵控制技術有些酒精生產企業的供水系統存在下列問題，造成水源受到較高程度的污 染，使酒精發，酵受到負面的影響。水源來自于河水，受到枯水期或洪水期的 影響，水源水質受污染采用循環供水系統，冷卻水與配料水屬于同一系統，由于長期使用不消

21、毒，水源雜菌大量繁殖采用小水塘和小水庫作生產水源，由于受家禽畜牧排泄物和其他污染，雜菌嚴重超標其他原因造成的水源污染。處理方法 對水源及多個工段的用水進行檢驗，確定水源的污染程度 用漂白粉或強氯精對水源進行消毒 采用低pH的發酵控制方法，并加大通風量 使用高效殺菌劑克菌靈 使用固定化酵母。7、采用高污染糖蜜原料時的發酵控制技術糖蜜由于下列原因造成污染，將會給酒精發酵帶來不利的影響糖蜜儲藏時間太長或儲藏條件不當糖蜜在運輸過程中感染有些糖廠由于洗機給糖蜜帶來水份，使濃度變稀 一些糖廠因糖蜜太濃而用污染了的水沖稀后泵送 操作不當，使酸化或稀釋的糖蜜存放時間過長， 造成染菌。以上原因造成染 菌在生產上

22、表現為，揮發酸居高不下 1#和2#鏡檢發現大量雜菌，采取其他措施 后又繼續染菌。酵母變小且數量少，耗糖慢，發酵醪酒份4.5% V/V 以下，殘糖高達3.0%以上，三、五天經常換種，生產無法進行。處理方法 對糖蜜進行鏡檢和測定揮發酸 1#罐pH控制在3.0-3.3,2#罐pH控制3.6-3.8 采用高密度、低強度的通風方法，使酵母快速繁殖形成群體優勢 選用固定化酵母 在酸化時添加克菌靈或青霉素 上述方法都無效時，可重新放料發酵。&加強工廠的衛生管理，貫徹以防為主，以治為輔的防治原因生產車間的環境衛生狀況不良，特別是有些工廠抽樣廢液不收集殺菌，隨地 排放 使工廠周圍的雜菌繁殖，增加染菌的機

23、會，有些工廠沒有空氣凈化系統而 取風口又較低，大量的雜菌隨空氣帶入發酵醪造成感染， 這樣雖然節省了一些設 備投資，但染菌會造成生產的不正常，單耗提高，這種損失往往直觀感覺不到， 事實上損失是巨大的，這是很多工廠忽視的問題，有些工廠設備和管道存在大量 的死角，造成物料沉積，消毒滅菌不良而染菌。處理方法搞好周圍的清潔衛生，抽樣廢液集中消毒處理，每星期都要用漂白粉消費 車間的排水溝和積水角落必須安裝空氣凈化系統凡有蒸汽不流通的地方都應安裝閥門排汽，盡量去除設備死角，減少污染源。9、幾個工藝上的建議1 在木薯原料酒精生產中改連續發酵工藝為半連續發酵工藝2 將空氣取風口提高到15米3 上一套冷凍水系統，

24、對酒母罐1#發酵罐和2#發酵罐采用冷凍水進行 冷卻4 將發酵罐涂上白漆或隔熱油漆。影響酶活力的因素米契里斯 Michaelis 和門坦 Menten 根據中間產物學說推導出酶促反 應速度方程式，即米-門公式，具體參考環境工程微生物學第四章微生物的 生理。由米門公式可知酶促反應速度受酶濃度和底物濃度的影響，也受溫度、pH、 激活劑和抑制劑的影響。1 酶濃度對酶促反應速度的影響從米門公式和酶濃度與酶促反應速度的關系圖解可以看出，酶促反應速度與酶分子的濃度成正比。當底物分子濃度足夠時，酶分子越多，底物轉化的速度越 快。但事實上，當酶濃度很高時，并不保持這種關系，曲線逐漸趨向平緩。根據 分析，這可能是

25、高濃度的底物夾帶夾帶有許多的抑制劑所致。2 底物濃度對酶促反應速度的影響在生化反應中，若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時，酶促反應速度 與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當所有的酶與底物結合生成中 間產物后，即使在增加底物濃度，中間產物濃度也不會增加，酶促反應速度也不 增加。還可以得出，在底物濃度相同條件下，酶促反應速度與酶的初始濃度成正 比。酶的初始濃度大，其酶促反應速度就大。在實際測定中，即使酶濃度足夠高，隨底物濃度的升高，酶促反應速度并沒有因 此增加，甚至受到抑制。其原因是，高濃度底物降低了水的有效濃度，降低了分 子擴散性，從而降低了酶促反應速度。過量的底物聚集在酶分子上，生成無活性 的中間產物，不能釋放出酶分子，從而也會降低反應速度。3 溫度對酶促反應速度的影響各種酶在最適溫度范圍內，酶活性最強，酶促反應速度最大。在適宜的溫度 范圍內，溫度每升高10C，酶促反應速度可以相應提高1 2倍。不同生物體內 酶的最適溫度不同。如動物組織中各種酶的最適溫度為37 40°C，微生物體內各種酶的最適溫度為2560C，但也有例外，如黑曲糖化酶的最適溫度為6264C，巨大芽抱桿菌、短乳酸桿菌、產氣桿菌等體內的葡萄糖異構酶的最適溫度 為80C，枯草桿菌的液化型淀粉酶的