超声波辅助酒精发酵技术研究进展

□ 殷嘉音　黑龙江民族职业学院　闫宝军　黑龙江东方学院

超声波辅助酒精发酵技术研究进展

□ 殷嘉音黑龙江民族职业学院闫宝军黑龙江东方学院

超声波技术作为走在科技前沿的蓬勃发展的新型技术，有着广阔的应用前景，在各领域都有着巨大的发展空间。超声波技术已广泛应用于工业和民用设备中，在社会各行各业和人们的生产生活发挥着十分重要的作用。超声波技术在酒精发酵中的运用为超声波技术应用于生物科技提供了理论依据，现阶段对于超声波技术的研究并未十分完善，仍需在实践中不断探讨以推进超声波技术的进一步发展。

近年来，超声波技术发展迅速，很多行业都在运用超声波技术，如人们熟知的B超，超声波洗牙，雷达等。本文介绍超声波技术在酒精发酵技术上的运用，通过深入研究超声波促进酒精发酵的原理，在研究超声波处理前后的酵母菌数量和发酵液黏度、酒精产生量等的基础上，利用核磁共振技术和扫描技术等进行研究，发现超声波可促进原料的乳化分散，并可有效优化发酵条件。

超声波技术的介绍

超声波技术利用到三种原理。第一种是利用超声波传播速度相对较慢的特点，通过测定超声波发射到接收的时间，计算出发射点到接收点的距离。第二种是利用平面定位原理，先放一支用于定位的笔，同时充当超声波发射器，在屏幕的一边放置两个超声接收装置，按固定距离分布，当笔在屏幕的表面移动时，其发射的超声波沿着屏幕的表面传到接收器，被接收器检测到，即可用收到超声波的时间计算出笔和接收器间的距离。第三种原理是三点定位，即根据三角形的已知三个边长来确定笔所处的定点位置，计算出笔的坐标。

超声波技术在酒精发酵中的运用

超声波提高酒精发酵效果的理论依据

运用超声波技术可辅助酒精发酵。超声波可对酒精发酵过程中的部分参数进行实时在线超声，实现监控发酵过程的作用。人们深入研究超声波促进酒精发酵的原理，研究结果表明，对照组酵母菌落数在42 h达到最大值，而酒精含量在90 h达到最大值。发酵末期，水分子团17O半峰宽为85.39 Hz。发酵液的黏度逐渐降低，酵母细胞表面没有明显的凹陷。而超声组菌落总数提前18 h达到最大值，还原糖的消耗速率较快。超声组产生酒精的速率较快，发酵液的黏度也明显低于对照组。酵母细胞表面较粗糙，不饱满，且出现一定程度的凹陷。在发酵末期，水分子团17O半峰宽为54.32 H z。该研究结果不仅为超声波在酒精发酵中的应用提供可靠的理论基础，还为超声波技术在生物科技中的应用提供了依据。

超声波分为能量高频率低的功率超声波和频率高但能量低的检测超声波。对于检测超声波而言，微弱声波在液体介质中传播时，其传播特性受介质性质的影响，声速变化和液体介质浓度变化在一定范围内存在线性关系，因而只需测得液体声速便可得到液体浓度，进而得到其他参数，实现过程参数的在线非接触测量。功率超声波具有热作用、空化作用和机械作用三种作用机制。机械作用可使发酵液的质量传递作用得以加速运行，还可增强细胞膜的质量传递，从而提高发酵的反应速度。空化作用可用于杀菌或使酶失活，加快粒子运动速度，使反应过程急剧加速。这种作用可促进原料的乳化分散过程，可有效优化发酵条件。

超声波技术促进酒精发酵原理

淀粉以颗粒形状存在，其外部有一层保护膜，要破坏保护膜才可利用淀粉，否则淀粉无法外露。为加速破坏保护膜，可利用超声波技术破坏淀粉的保护膜。适当的低强度超声波作用于动植物细胞时会产生胞内激流、胞内质的旋转和涡流运动，提高细胞膜和细胞壁穿透性，这些效应可提高细胞的新陈代谢功能，彻底破坏淀粉保护膜，达到理想的效果。

超声波辅助酒精发酵技术的发展现状及展望

超声波辅助酒精发酵技术的现状

菌体浓度的在线测量一度是科学难题。酒精发酵的效果与菌体浓度密切相关，因此菌体浓度是酒精发酵极为重要的参数。实时监控菌体浓度可控制白酒发酵进程，从而提高产品质量。科学家研制出一种新的仪器，即超声波传感器，可用于酒精蒸馏生产过程中乙醇浓度的在线检测，随时了解发酵酒醅中的酒精含量，对人为控制白酒品质、提高白酒质量的稳定性起到非常重要的作用。

对超声波技术的未来展望

超声波技术已广泛运用在工业和民用设备上，在社会各行各业和人们的生产生活中发挥着十分重要的作用。国内有些厂家已将超声波技术应用于酒精发酵，但因为这是一项新兴技术，对其理论方面的研究并未十分完善，还需在实践中进一步探讨。超声波技术在酒精发酵中的成功，为超声波技术应用于许多技术领域提供了理论依据和实践基础。

结语

超声波被发现以来，不断地造福人类社会，并逐步深入到科技领域的诸多方面和各生产环节。超声波技术对酒精发酵技术的发展具有极其重要的作用，攻克了酒精发酵过程中的难题，超声波技术对各行各业有非常重要的影响，现已应用到各方面。通过在实践基础上对超声波技术的进一步完善，超声波技术将发挥更全面的作用，其应用将更普遍。

闫宝军（1987-），黑龙江东方学院，讲师。研究方向：大学生思想政治教育，大学生职业生涯规划，食品检测。

殷嘉音（1986-），黑龙江民族职业学院，助教。研究方向：酒类，焙烤。