玉米酒精超高浓度发酵工艺条件的优化

滕宇欣

摘 要：酒类产品在中国一直具有极高的应用价值，近年来玉米酒精的发酵工艺逐渐成熟，经过对各种应用于玉米发酵流程的生产工艺进行对比，最终获得了对玉米酒精超高浓度发酵的优化工艺。本文结合具体玉米酒精超高浓度发酵工艺的相关实验，包括实验材料的选取与实验方法以及对实验结果进行分析等，得出玉米酒精发酵浓度的相关结论，对提高玉米发酵酒精浓度的优化方法进行了相关阐述。

关键词：玉米酒精;超高浓度发酵;工艺条件;优化

玉米酒精，顾名思义，就是以玉米为原料进行发酵制作的酒精，我国的玉米产量在世界排名占第二，所以玉米酒精的发酵工艺逐渐酒精行业占据重要地位。一般来说，高浓度的酒精制备都是通过比常规发酵过程添加更少量的水来实现的，浓度越高的酒精发酵，其水资源需求越少，相对也更加节约成本，所以大部分酒精发酵企业都更加注重高浓度酒精的发酵工艺。本文通过多种试验方法对影响玉米酒精发酵浓度的因素进行了分析。

1 工艺流程

1.1 脱胚玉米浸泡预处理

首先制备一定量的玉米碎，并将其浸泡在水中一段时间让其充分吸收水分，玉米碎与水的比例控制在1：2.1为最佳，在其形成玉米醪后再加入调节水体酸碱程度的化学物质，让水体呈现酸性继续浸泡，并保持水温在60℃左右。

1.2 玉米湿法加酶粉碎液化糖化

将浸泡后的玉米原料醪液，加入耐高温α-淀粉酶，送入粉碎机湿法粉碎。粉碎后的浆料属于粗粉碎，尚含有小颗粒。之后进行二次粉碎磨细重复处理。之后将所得浆料置于恒温水浴中90℃液化至终点。过滤2次后，所得滤液即为液化液。同时干法粉碎玉米原料至40目，加酶液化做对照实验。然后测定升温至90℃后的液化时间、液化液得率、黏度及颗粒分布指标。液化液降温至60℃，加入糖化酶、酸性蛋白酶、木聚糖酶，再经均质化处理1次，60℃条件下处理60min，糖化然后冷却到35℃，准备发酵。

2 玉米酒精超高浓度发酵工艺条件的优化分析

2.1 玉米原料浸泡吸水率对液化醪液黏度的影响

当温度达到70℃以上并在80℃以下时，玉米淀粉会发生糊化，这个温度下玉米醪的粘度达到最高值。本次实验通过对吸收率不同的玉米原料置于相同环境，统一按照湿法加酶法对其进行粉碎液化，对比实验结果发现，玉米原料的吸水率越高，经过液化后的玉米醪黏度越低。原因是玉米原料充分吸收水分之后，淀粉酶的水解作用得到了加强，从而使玉米醪的黏度降低。吸水率超过45%时其黏度达到最低，且玉米醪中的分子状态分布均匀，浓度达到最佳状态，淀粉酶的充分水解作用有效控制了玉米醪的黏度。而当吸水率持续增加远远超过45%时，玉米醪的黏度反而有快速增加，发生这种现象的原因是发酵液中的小颗粒分子过多，导致黏度发生变化。所以之后的实验过程他统一选用了吸水率在45%左右的玉米原料。

2.2 多酶协同糖化发酵对酒精发酵的影响

2.2.1 酸性蛋白酶的添加对酒精发酵的影响

一般浓度的酒精发酵工艺中只会添加10-16U/g的酸性蛋白酶，然而经过实践发现，增加酸性蛋白酶的用量可以提高酵母的酒精耐受性，從而提高酒精浓度。所以本次实验将酸性蛋白酶的添加量做了适当增加，并保持温度在30℃不变。最终实验结果显示，增加酸性蛋白酶的玉米醪酒精浓度明显高于常规酒精浓度，且基本保持在12.0%vol左右不变。出现这种结果的原因是，酸性蛋白酶中的蛋白质会发生水解，进而将玉米原料的结构拆分，将其中不溶性的物质释放出来，促进淀粉的水解效果。水解效果提升，玉米醪的酒精浓度就随之增加了。另一方面，酸性蛋白酶的水解通过提高酵母的酒精耐受性，使酵母菌得以更好地繁殖，提升了酒精发酵效果，超高浓度玉米酒精的产出率更高。

2.2.2 木聚糖酶对酒精发酵的影响

木聚糖酶对细胞壁和葡聚糖具有很好的分解作用，可以有效减少玉米原料在发酵过程中的黏度，释放其中不溶性物质，从而减少玉米酿造过程中的非淀粉类多糖含量，对相关物质的吸收效果具有显著提高作用。本次实验在玉米醪中添加木聚糖酶并保持30℃发酵温度不变进行发酵生产，实验后发现，添加了木聚糖酶的玉米醪液酒精浓度得到了有效提升。产生这种结果的原因主要是由于木聚糖酶会对玉米类物质中的细胞结构产生一定的破坏效果，从而使原料中的蛋白质和淀粉等组成成分得到更好的释放效果，同时还能促进其他种类酶的发酵性能，获取更高浓度的玉米酒精。

2.3 温度控制对酒精发酵的影响

实验表明，通过温度梯度对玉米发酵流程进行控制，其酵母菌的繁殖能力更强，酒精的发酵浓度更高，比普通恒温发酵的方法效果更佳，所以在玉米酒精超高浓度发酵工艺中，通过梯度温度可以有效优化其发酵效果。

3 结语

经过以上分析不难发现，在玉米酒精发酵工艺中，利用多酶物质进行糖化发酵能够有效提高酵母的对酒精的耐受程度、促进淀粉的水解作用，从而提高发酵过程的液化程度，提高玉米酒精的发酵浓度。这对降低玉米酒精发酵企业的生产成本，节约水资源，促进我国酒行业发酵技术的进步等，都具有重要意义。所以相关研究人员要进一步深化对玉米酒精超高浓度发酵工艺的研究力度，促进我国酒精发酵行业的良性发展。

参考文献：

[1]韩翠波.玉米原料超高浓度酒精发酵[J].化工设计通讯，2018，44（12）：200-201.