酒精生产中常见的杂菌种类及其特性精编版.doc

1、酒精生产中杂菌的分析一、酒精生产中常见的杂菌种类及其特性1、杂菌定义酒精发酵不是纯培养发酵， 属于开放式发酵。 因此， 发酵醪中除酵母菌外，还存在相当数量的其他微生，它们会对酒精发酵产生不良的影响，这些其他微生物通称为杂菌。2、杂菌种类1这类杂菌对酒精发酵危害最大是杂菌中的“主要矛盾”。革兰氏阳性细菌：乳酸杆菌、小球菌、葡萄球菌、明串珠菌、丁酸菌、枯草杆菌。革兰氏阴性细菌：醋酸杆菌、大肠杆菌。2假丝酵母、嗜杀酵母。3、杂菌的形态与特性1微需氧或耐氧、最适温度3550，耐酸，最终产物主要是乳酸。2厌气性、部分耐氧、最适温度 30 45、耐酸，终产物主要是乳酸、能产生不愉快的味道，具有与酵母粘连成

2、团的性能。3氧、最适温度 30 45，终产物为葡聚糖，具有与酵母粘连成团的性能。430 40，不耐酸， pH4.5以下停止繁殖、终产物为丁酸和少量醋酸、乳酸、丁醇。535 50、终产物为淀粉酶和蛋白酶。63045、能耐 10 13%V/V 的酒精度，能将乙醇转化为乙酸。7而直、无芽孢、 以周毛运动兼性厌氧、 最适温度 30 35耐低 pH，终产物为多种有机酸：包括乙酸、乳酸等。8真菌丝、无孢子、好氧、最适温度 30 40，有产生酒精的能力，但主要是产菌丝体蛋白质和其他付产物。9嗜杀毒素、杀死酵母、形状与其他酵母无区别，其生活特性也相似，终产物是能致蛋白质变性的毒素。二、杂菌的来源1、原料污染淀

3、粉质原料：木薯（鲜、干） 、玉米、红薯等带来大量杂菌，而部分生产厂家又采用低温液化工艺，蒸煮不彻底（夹生） ，淀粉糊保护了部分耐温杂菌。影响工段：预糊化工段、糖化工段、发酵工段。废糖蜜原料： 甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、 甜高粱糖浆由于贮存和运输与输送等环节造成污染。1影响工段；配料工段、发酵工段。2、辅料污染淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、尿素或硫酸铵等。淀粉酶、糖化酶、蛋白酶在生产过程中都是采取常温生产，杂菌感染又无法消毒， 带来大量的杂菌，尿素或硫酸铵主要在使用过程中感染杂菌。影响工段：液化糖化工段、发酵工段。3、水源大多酒精厂水源不干净，又不进行消毒处理，带来大量杂菌。影响工序：配料工段、液化糖化工段

4、、发酵工段、蒸馏工段、水冷却工段等。4空气中存在大量的微生物，每立方米大约有五千至十万个微生物，是微生物的混合体。酒精生产酵母繁殖阶段，需进行通风培养，如无进行空气过滤将会带来大量的杂菌。影响工段：发酵工段。5、生产过程中进入或增殖在生产过程中， 如不注意控制生产工艺或设备条件不好， 将会使外源杂菌进入或系统中存在的杂菌迅速繁殖造成严重后果。影响工段：配料工段、液化糖化工段、发酵工段等。6、设备及管道会带来杂菌。影响工段：配料工段、液化糖化工段、发酵工段等。7、清液回配有部分工厂采用废醪液澄清后回配发酵。虽然回配清液温度较高：70 90，但有些耐温杂菌还生存，清液贮罐和管道又不定期杀菌，将带来

5、杂菌。三、杂菌感染的危害性1、竞争性争夺营养源，使糖酒转化率下降。乳酸菌和酵母菌对营养的需求是非常相似的，它们的存在将互相争夺发酵醪中有限数量的必需营养物和生长因子， 如糖源、 氮源、磷源等， 特别是消耗了大量的糖源， 使产率降低。研究证明，醪液挥发酸升高 1 度，相当于损失发酵性糖 0.5 0.6%，生产一吨酒精产量下降20-23 升。2、竞争性地争夺生存环境，抑制酵母的生长繁殖。醋酸菌是需氧菌，在酒精发酵初期，酵母的生长和增殖绝对需氧，而醋酸菌生长繁殖也需要氧，并分泌醋酸和其他副产物，使pH 下降，挥发酸升高，造成酵母的生产环境变得恶劣。而乳酸菌一般被认为是耐氧的厌氧微生物，它虽然在完全缺

6、氧时生长速度比有氧情况下慢， 但它们能存活和生长。所以在厌氧环境下，酵母和乳酸菌是相互竞争生存的，酵母合成乙醇，抑制乳酸菌生存，而乳酸菌则生成乳酸，使pH 降低，挥发酸升高，反过来抑制酵母的生存，它们互们排斥，创造有利于自己的生存环境。另外，由于酵母和细菌的繁殖方式不同，即酵母为发芽繁殖，增殖一代需2-3h，细菌为分裂繁殖，增殖一代只需12-30min 。因此，在相当条件下，酵母竞争生长明显处于劣势。3、杂菌会分泌多种有害物质，毒素抑制或杀死酵母。细菌的产物有机酸、醋酸、乳酸、丁酸等，对酵母有较强的抑制作用。发酵醪中醋酸浓度达 0.01%时，酵母的生命活动受到影响0.2%时，则全部被抑制。 乳

7、酸的抑制浓度为1 4%。而且醋酸和乳酸可协同作用抑制酵母的生长，这种协同作用所需的抑制浓度更低。丁酸的抑制浓度更明显，0.0005%的丁酸就会抑制酵母的增殖。2嗜杀酵母能向体外分泌嗜杀毒素，致死蛋白或嗜杂因子，能杀死工业上常用的敏感酵母。另外， 研究表明，乳酸和醋酸的产生，达到一定浓度后， 将对淀粉酶和糖化酶的活性起到抑制作用， 造成残总糖升高引起间接损失。 细菌感染后其副产物还会使酒精产品产生令人不愉快的气味。4、杂菌的感染会消耗乙醇，导致酒精生产量的实际损失。乙醇会大量地消耗造成损失。四、酒精生产中杂菌感染的异常现象原因分析及检查方法1、淀粉质原料：配料罐（预热罐）、杂菌感染。1pH 下降

8、、挥发酸较高。250-70，淀粉乳糊化时又对微生物起保护作用，耐高温的细菌还在继续繁殖，分泌有机酸， 使发酵醪挥发酸升高， pH 下降。3pH。2、糖化醪杂菌感染。1233、酒母或 1#发酵罐杂菌感染。10.010%。24.0%V/V、pH343pH 等，检查和检修设备死角。4、主发酵罐杂菌感染。10.015%。2罐温过高： 36以上、产生泡沫，使CO2排出管和过料管物料倒流。3温度和发酵醪挥发酸、酸度，检查和检修设备死角。5、发酵成熟醪杂菌感染。190%0.02%2.0、残总糖和残还糖高。236、酵母提前衰化酶和淀粉酶过快失活。6、糖蜜生产酒精时低蜜罐和高蜜罐杂菌感染。10.02%2pH 太

9、高。33五、杂菌的防治方法杂菌的防治原则：防重于治，综合治理。1、蒸汽高温灭菌法利用微生物在一定温度下会使其蛋白质变性失活而死亡的原理，采用蒸汽产生高温灭菌的方法。进行蒸汽灭菌。定期对空气过滤器进行蒸汽灭菌。2、空气过滤除菌法空气过滤除菌的原理是利用过滤介质拦截空气中的微粒和微生物，得到纯净的空气。利用 、 、静电除菌法利用静电除尘器吸附空气中的水过滤除菌法利用 0.5-2 m 过滤介质阻截空气中的杂菌、是工业上最常用的空气除菌方法。空气过滤除菌的关键设备为过滤器，设备种类有：棉花活性炭过滤器、超细玻璃纤维过滤器、烧结金属过滤器、烧结陶瓷过滤器、微孔超膜过滤器等。1胶体性质使菌体发生沉淀或凝固

10、。酒精生产中常用的杀菌剂、消毒剂、有漂白粉、甲醛、氟化钠、二氧化氯、强氯精。1漂白粉不稳定，易受温度、湿度、光照的影响，但不能全部溶于水，对金属有腐蚀作用。一般漂白粉活性氯含量为 30%，常用于水源，固定化酵母载体和工厂环境的消毒。2三氯异氰尿酸， 其杀菌原理与漂白粉相似，但活性氯含量为95%以上，且化学性质较稳定，但价格较贵。336-37%的甲醛水溶液。因为细菌对它较为敏感，浓度较大时对酵母才有抑制作用，所以，发酵中常用于浓糖蜜的消毒和后期醋酸菌严重感染时的消毒。但它刺激性强， 气味难闻， 会造成生产环境的污染。4pH 影响，适用范围广，万分一含量就能起到杀菌作用，对设备腐蚀作用小，但使用成

11、本稍高。5酵罐感染菌的处理， 3ppm 就有效果，它易溶于水，使用方便，但其对人有毒性，性质稳定残留时对厌氧菌有抑制作用。2、生物制剂影响胞浆膜的通透性。抗生素抑菌作用也叫“化学治疗剂” ，它的特点是有选择性地对某些细菌起抑制作用，而对另一些没有作用。酒精生产中常用的抑制剂有青霉素、链霉素和克菌灵。1属于户内肽胺类抗生素，它通过抑制细菌细胞壁的合成起作用。4可以有效地杀死革兰氏阳性菌，对阴性菌无效，即在酒精发酵中用来抑制乳酸菌。用量为2-4 单位 /gpH5.0 以下时效能也下降。2属于氨基糖苷类抗生素，是一种窄谱抗菌剂。它主要使敏感革兰氏阳性菌的细胞壁形成孔隙，使细胞在短时间内死亡，它与青霉

12、素配合使用时有增效作用，对好气的革兰氏阳性菌最有效，但pH 较低时抑菌效果较差，用量2 单位 /g 。3属于混合型抗生素， 主要是抑制细菌细胞壁合成和蛋白质合成而起抑菌作用。 对革兰氏阳性菌和阴性细菌都起到抑制作用，特别是对大多数球菌，全部芽孢杆菌和捧杆菌极其敏感，抑制力强， 效果好， 因此，克菌灵对酒精发酵的有害细菌如乳酸菌、醋菌、 丁酸菌有明显的抑制作用，是目前为止最好的酒精发酵专用抑制剂。但如果使用方法不正确，其效果也不好，其用量为1m3 发酵醪 7 10g。杂菌感染是酒精发酵中最经常发生的异常现象， 它直接影响到生产是否正常和酒精的产率。杂菌的防治是连续发酵酒精最主要的难题之一，是酒精

13、增产增收的技术关键。1、配料水源的消毒杀菌发酵用水的无菌程度是非常重要的， 但酒精厂家使用的水源比较复杂， 水源卫生条件较差，杂菌量较多，且杂菌品种复杂，配料时就大量带入杂菌，一旦生长条件适宜，就大量增殖，造成发酵染菌，是酒精工厂主要的杂菌来源之一。122由于原料或配料水源或回配清液带来杂菌，造成调料罐pH 下降，挥发酸升高。损耗了糖源，增加调pH 用碱量。定期洗罐和蒸汽消毒。3、糖化罐杂菌感染的处理糖化罐感染杂菌大都是耐温的乳酸杆菌和球菌为主，造成糖化液挥发酸较高。至少每五保持糖化温度在62-63 。4、酒母罐或1#种罐感染杂菌的处理。酒母罐或1#罐由于多种原因造成染菌，如处理不当，将会造成

14、酒精生产的很大损失29-32。降低糖锤度或检查还提高酒份到4.5%V/V降低 pH 到 3.2-3.05其他防治措施无效时，放罐清罐消毒后重新起动。5、主发酵罐或多发酵罐感染杂菌的处理主发酵罐由于酒母或自身原因造成染菌，使罐内酵母数较少或结团变形，挥发酸升高耗糖慢，应采取果断措施及时有效地处理。如罐内温度36提高发酵醪酒份5.5%V/V降低 pH3.2-3.4其他防治措施无效时，放料洗罐消毒重新起动。6、水源受污染条件的发酵控制技术有些酒精生产企业的供水系统存在下列问题，造成水源受到较高程度的污染，使酒精发， 酵受到负面的影响。水源来自于河水，受到枯水期或洪水期的影响，水源水质受污采用低pH使

15、用固定化酵母。7、采用高污染糖蜜原料时的发酵控制技术稀释的糖蜜存放时间过长，造成染菌。以上原因造成染菌在生产上表现为，挥发酸居高不下1#和2#镜检发现大量杂菌，采取其他措施后又继续染菌。酵母变小且数量少，耗糖慢，发酵醪酒份 4.5%V/V3.0%以上，三、五天经常换种，生产无法进行。 1#罐 pH 控制在 3.0-3.3,2# 罐 pH 控制 3.6-3.8在酸化时添加克菌灵或上述方法都无效时，可重新放料发酵。8、加强工厂的卫生管理，贯彻以防为主，以治为辅的防治原因使工厂周围的杂菌繁殖， 增加染菌的机会， 有些工厂没有空气净化系统而取风口又较低， 大量的杂菌随空气带入发酵醪造成感染， 这样虽然

16、节省了一些设备投资， 但染菌会造成生产的不正常，单耗提高， 这种损失往往直观感觉不到， 事实上损失是巨大的，这是很多工厂忽视的问题，有些工厂设备和管道存在大量的死角，造成物料沉积，消毒灭菌不良而染菌。搞好周围的清洁卫生，抽样废液集中消毒处理，每星期都要用漂白粉消费车间的排6尽量去除设备死角，减少污染源。9121531#发酵罐和 2#4影响酶活力的因素MichaelisMenten程式，即米 -门公式，具体参考环境工程微生物学第四章微生物的生理。由米门公式可知酶促反应速度受酶浓度和底物浓度的影响，也受温度、pH、激活剂和抑制剂的影响。1从米门公式和酶浓度与酶促反应速度的关系图解可以看出， 酶促反

17、应速度与酶分子的浓度成正比。当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。但事实上，当酶浓度很高时， 并不保持这种关系， 曲线逐渐趋向平缓。根据分析，这可能是高浓度的底物夹带夹带有许多的抑制剂所致。2在生化反应中， 若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比， 即随底物浓度的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成中间产物后，即使在增加底物浓度， 中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。还可以得出，在底物浓度相同条件下，酶促反应速度与酶的初始浓度成正比。酶的初始浓度大，其酶促反应速度就大。在实际测定中， 即使酶浓度足够高， 随底物浓度的升高， 酶促反应速度并

18、没有因此增加，甚至受到抑制。其原因是， 高浓度底物降低了水的有效浓度，降低了分子扩散性，从而降低了酶促反应速度。过量的底物聚集在酶分子上，生成无活性的中间产物，不能释放出酶分子，从而也会降低反应速度。3各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。在适宜的温度范围内，温度每升高 10，酶促反应速度可以相应提高1 2 倍。不同生物体内酶的最适温度不同。如动物组织中各种酶的最适温度为37 40，微生物体内各种酶的最适温度为25 60，但也有例外，如黑曲糖化酶的最适温度为62 64，巨大芽孢杆菌、短乳酸杆菌、产气杆菌等体内的葡萄糖异构酶的最适温度为80，枯草杆菌的液化型淀粉酶的最适温度为8594。可见，一些芽孢杆菌的酶的热稳定性较高。 过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反应速度。 最适温度在 60以下的酶， 当温度达到 6080时， 大部分酶被破坏，发生不可逆变性，当温度接近100时，酶的催化作用完全丧失