適用於糖質原料高濃度酒精發酵的複合酵母的製作方法
2023-07-05 07:52:01
專利名稱：適用於糖質原料高濃度酒精發酵的複合酵母的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及酒精發酵領域，具體而言，本發明涉及一種適用於利用糖質原料進行高濃度酒精發酵的複合酵母。
背景技術：
糖質原料的酒精發酵在釀酒及酒精工業中佔有很大的比重，但是由於糖質原料固有的營養單一、pH緩衝性差等特性，一般的發酵劑很難使其發酵徹底，尤其是在高酒精濃度條件下。以蔗糖為例，普通的發酵劑，僅能維持發酵的酒精度為11～13％v/v的水平，若酒精度繼續升高，則殘留的糖份含量偏高，原料利用率下降。因此，如何改善糖質原料酒精發酵的醪液營養狀況，徹底利用原料成分，是目前急需解決的問題。
針對糖質原料的酒精發酵，現有技術僅採用酵母直接發酵，或補充部分氮源。而且現有技術沒有科學地分析糖質原料酒精發酵的發酵液營養構成，也不能提供酵母生長發酵所需的必要營養，因此，不能對發酵液進行徹底發酵，使得醪液中殘留的糖份含量偏高，原料利用率偏低。
此外，在中國專利申請CN1710084A中公開了一種利用糖質作物清汁發酵生產乙醇的清潔生產工藝，其包括以下步驟A.採用膨潤土-殼聚糖複合絮凝劑澄清處理技術，對糖質作物壓榨出混合汁進行澄清，分離的濾泥可作為有機肥料，從源頭上汙染物減量化；B.清汁濃縮到含糖度23％左右，用濃縮後的清汁加酵母進行發酵，提高發酵成熟醪的乙醇組分12％以上，從而減少噸乙醇的廢液排放量；C.發酵醪液經蒸餾後的廢醪液進行多效蒸餾濃縮作為動物蛋白飼料，做到廢醪液的零排放，解決酒精生產的廢醪液嚴重汙染問題。
但是在該專利中需要對糖質作物壓榨產物進行膨潤土-殼聚糖複合絮凝劑的絮凝處理，此外，還需要對經絮凝的甘蔗清汁進行濃縮，達到含糖量23％左右，因而需要額外的快速沉降器和板框過濾器等輔助設備，因而使得利用糖質作物清汁發酵生產乙醇的工藝的設備投資大大增加，在實施例中乙醇組分僅達到12.6％，殘糖量為0.1％，從而增加了糖質作物清汁發酵生產乙醇的成本。
針對現有技術的不足，在充分考慮糖質原料發酵液營養狀況以及工藝設備投資的基礎上，本發明提供了一種適用於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，此複合酵母由乾酵母和營養源組成，其中乾酵母是發酵劑，對糖質原料具有很強的發酵活性；營養源包括無機鹽或有機鹽、微量元素和抑菌劑，能夠提供酵母生長、發酵所需的必要營養，同時抑制雜菌的繁殖，最終實現糖質原料的徹底、快速發酵，從而提高原料的利用率，而且無需對糖質原料進行額外的預處理，從而降低了工藝的設備投資，可以在原來的設備基礎上進行糖質原料的酒精發酵，並實現糖質原料的徹底、快速發酵，從而提高原料的利用率。
發明內容
為此目的，一方面本發明提供了一種適用於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，它能克服現有產品在酒精發酵中最終酒度不高、殘糖偏高的缺點，能顯著地提高糖質原料的酒精發酵效率，降低綜合生產成本，並減輕環保壓力。
本發明的一個方面，提供了一種適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，其特徵在於所述複合酵母包括選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiaeHansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括所述乾酵母40～70，氮源20～40，磷源5～10，其它無機鹽3～5，微量維生素1～2.5，以及抑菌劑0.5～1.2。
優選地，所述酵母為耐高溫的釀酒高活性乾酵母，優選為選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，所述氮源選自硫酸銨、尿素和硝酸銨以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述磷源選自磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述其它無機鹽選自硫酸鎂、硫酸鋅以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述微量維生素選自泛酸鈣、生物素和維生素B1以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述抑菌劑選自青黴素或乳酸鏈球菌素(Nisin)以及它們的混合物。
更優選地，所述酵母包括選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括所述乾酵母50～60，氮源25～35，磷源6～8，其它無機鹽3.5～4.5，微量維生素1～2.5，以及抑菌劑0.5～1.2。
更優選地，所述青黴素為80萬單位。
優選地，所述糖質原料選自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。
優選地，所述複合酵母的接種量按重量計為醪液量的0.03～0.1％。
本發明的另一方面，提供了一種適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，其特徵在於所述複合酵母包括選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiaeHansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括乾酵母40～70，氮源15～35，磷源3～7，酵母味素10～15以及抑菌劑0.5～1.2。
優選地，所述酵母為選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，所述氮源選自硫酸銨、尿素和硝酸銨以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述磷源選自磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述酵母味素選自由啤酒酵母、釀酒酵母、麵包酵母為原料生產的粉狀酵母抽提物，所述抑菌劑選自青黴素或乳酸鏈球菌素(Nisin)以及它們的混合物。
更優選地，所述複合酵母按重量份計包括乾酵母50～60，氮源20～30，磷源4～6，酵母味素11～14以及抑菌劑0.5～1.2。
更優選地，所述青黴素為80萬單位。
優選地，所述糖質原料選自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。
優選地，所述複合酵母的接種量按重量計為醪液量的0.03～0.1％。
在本發明的再一方面，提供了一種製備所述的適用於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母的方法，包括先將除乾酵母外的其它組分分別進行粉碎；然後根據重量配比將所述乾酵母及所述其它組分經粉碎的物料進行混合，並採用機械攪拌或人工攪拌的方法將所述乾酵母及其它組分充分混合均勻；從而得到所述的複合酵母。
本發明的複合酵母主要適用於以蔗糖及其它含有蔗糖成分(包括葡萄糖、果糖)為主要碳源進行釀酒及酒精生產的工業生產中。
本發明中的糖質原料選自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。
在製備本發明複合酵母時，可根據生產者所用的原材料，即糖質原料的不同，確定上述各組分的比例，先將除乾酵母外的其它組分分別粉碎後，採用機械攪拌或人工攪拌的方法，將乾酵母及其它組分充分混合均勻，按規格包裝即可。
本發明的耐高溫釀酒高活性乾酵母是發酵劑，在酒精發酵中將糖質轉化為酒精，其它營養元素能夠在高糖濃度條件下補充發酵醪液中的營養元素，提供發酵醪液中足夠的營養元素，使酵母迅速生長繁殖、旺盛發酵，確保醪液中的糖分充分地轉化為酒精，使原料利用率提高。
本發明的複合酵母具有能提高發酵酒度，降低殘糖、降低酒精發酵的綜合成本、減輕環保壓力、提高原料利用率等優點，而且原料製品易購、生產工藝簡便、使用方便。使用本發明的複合酵母，可使標準原料如蔗糖的發酵最終酒度達到14.5～15.5％v/v，發酵醪液中殘留的還原糖為0～0.1wt％。
具體實施例方式 以下將參考實施例對根據本發明的適用於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母進行具體描述，本領域技術人員應該明了，以下的具體描述是為了便於理解本發明，並不用來限制本發明的保護範圍。
在本發明的一具體實施方式
提供了一種適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，其特徵在於所述複合酵母包括選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiaeHansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括所述乾酵母40～70，氮源20～40，磷源5～10，其它無機鹽3～5，微量維生素1～2.5，以及抑菌劑0.5～1.2。
在一優選實施方式中，所述酵母為選自酵母屬(Saccharomycescerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，所述氮源選自硫酸銨、尿素和硝酸銨以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述磷源選自磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述其它無機鹽選自硫酸鎂、硫酸鋅以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述微量維生素選自泛酸鈣、生物素和維生素B1以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述抑菌劑選自青黴素或乳酸鏈球菌素(Nisin)以及它們的混合物。
在一更優選實施方式中，所述酵母包括選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiaeHansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括所述乾酵母50～60，氮源25～35，磷源6～8，其它無機鹽3.5～4.5，微量維生素1～2.5，以及抑菌劑0.5～1.2。
在一更優選實施方式中，所述青黴素為80萬單位。
在一優選實施方式中，所述糖質原料選自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。
在一優選實施方式中，所述複合酵母的接種量按重量計為醪液量的0.03～0.1％。
在本發明的另一具體實施方式
中，提供了一種適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，其特徵在於所述複合酵母包括選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括乾酵母40～70，氮源15～35，磷源3～7，酵母味素10～15以及抑菌劑0.5～1.2。
在一優選實施方式中，所述酵母為選自酵母屬(Saccharomycescerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，所述氮源選自硫酸銨、尿素和硝酸銨以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述磷源選自磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉以及它們兩種或兩種以上的混合物，所述酵母味素選自由啤酒酵母、釀酒酵母、麵包酵母為原料生產的粉狀酵母抽提物，所述抑菌劑選自青黴素或乳酸鏈球菌素(Nisin)以及它們的混合物。
在一更優選實施方式中，所述複合酵母按重量份計包括乾酵母50～60，氮源20～30，磷源4～6，酵母味素11～14以及抑菌劑0.5～1.2。
在一更優選實施方式中，所述青黴素為80萬單位。
在一優選實施方式中，所述糖質原料選自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。
在一優選實施方式中，所述複合酵母的接種量按重量計為醪液量的0.03～0.1％。
在本發明的又一具體實施方式
中，提供了一種製備所述的適用於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母的方法，包括先將除乾酵母外的其它組分分別進行粉碎；然後根據重量配比將所述乾酵母及所述其它組分經粉碎的物料進行混合，並採用機械攪拌或人工攪拌的方法將所述乾酵母及其它組分充分混合均勻；從而得到所述的複合酵母。
本發明的複合酵母主要適用於以蔗糖及其它含有蔗糖成分(包括葡萄糖、果糖)為主要碳源進行釀酒及酒精生產的工業生產中。
本發明中的糖質原料選自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。
在製備本發明複合酵母時，可根據生產者所用的原材料，即糖質原料的不同，確定上述各組分的比例，先將除乾酵母外的其它組分分別粉碎後，採用機械攪拌或人工攪拌的方法，將乾酵母及其它組分充分混合均勻，按規格包裝即可。
實施例1 適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母1及其製備 根據複合酵母1的配比，先將尿素、磷酸二氫銨、一水合硫酸鎂和一水合硫酸鋅分別粉碎後，然後按重量份計為耐高溫釀酒高活性乾酵母57、尿素30、磷酸二氫銨7.5、一水合硫酸鎂2.5、一水合硫酸鋅1、生物素0.5、維生素B10.5、泛酸鈣0.5以及80萬單位青黴素0.5進行機械混合，即得到適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母1。然後按照一定重量包裝成袋，即得複合酵母1的成品。
實施例2 複合酵母1用於蔗糖原料酒精高濃度發酵 將實施例1中製備的複合酵母1在蔗糖含量為25％左右的蔗糖溶液中進行酒精發酵。
複合酵母1在上述蔗糖溶液中的接種量為醪液量的0.05％，並用碳酸鈉調節醪液pH至7.5～8.5，在32～35℃下發酵約70小時。同時，將直接接種相同量的耐高溫釀酒高活性乾酵母作為對照樣發酵約120小時。發酵結果如下 表1 複合酵母1在蔗糖溶液中的發酵結果 從表1中的結果可以看出單純利用耐高溫釀酒高活性乾酵母進行糖質發酵，在發酵120小時之後醪液中的殘糖量為5.68g/l、酒精度為11.7％v/v；而利用本發明實施例1中的複合酵母1進行糖質發酵，在發酵70小時後醪液中的殘糖量為0.06g/l、酒精度為15.2％v/v。
實施例3 適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母2及其製備 根據複合酵母2的配比，先將硫酸銨、磷酸氫二銨以及酵母味素分別粉碎後，然後按重量份計為耐高溫釀酒高活性乾酵母55、硫酸銨25、磷酸氫二銨7.5、酵母味素12和以及80萬單位青黴素1.0進行機械混合，即得到適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母2。然後按照一定重量包裝成袋，即得複合酵母2的成品。
實施例4 複合酵母2用於糖蜜原料酒精高濃度發酵 將實施例3中製備的複合酵母2在總糖糖度為30Brix左右的蔗糖糖蜜溶液中進行酒精發酵。
複合酵母2在上述糖蜜溶液中的接種量為醪液量的0.08％，在約32～35℃下發酵約45小時。同時，將直接接種相同量的耐高溫釀酒高活性乾酵母作為對照樣發酵約72小時。發酵結果如下 表2 複合酵母2在蔗糖糖蜜溶液中的發酵結果 從表2中的結果可以看出單純利用耐高溫釀酒高活性乾酵母進行蔗糖糖蜜發酵，在發酵72小時後醪液中的殘糖量為8.0Bx、酒精度為8.7％v/v；而利用本發明實施例3中的複合酵母2進行糖蜜發酵，在發酵45小時後醪液中的殘糖量為4.5Bx、酒精度為12.3％v/v。
由此可以得出結論，利用本發明的複合酵母進行糖質發酵能提高發酵酒度，降低殘糖量，從而降低酒精發酵的綜合成本、減輕環保壓力、提高原料利用率，而且本發明的複合酵母使用方便。使用本發明的複合酵母，可使標準原料如蔗糖的發酵最終酒度達到14.5～15.5％v/v，發酵醪液中殘留的還原糖為0～0.1wt％。
本領域的技術人員應當明了，上述優選實施例只是對本發明的具體說明，並不構成對本發明的限制。根據需要可以對其進行多種改進，組合，亞組合以及變換，所有的改進，組合，亞組合、變換以及等效替換都落入在所附的權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，其特徵在於所述複合酵母包括選自酵母屬Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括所述乾酵母40～70，氮源20～40，磷源5～10，其它無機鹽3～5，微量維生素1～2.5，以及抑菌劑0.5～1.2。
2.根據權利要求1所述的複合酵母，所述酵母為選自酵母屬Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarumBeijerinek中的任一種的乾酵母；所述氮源選自硫酸銨、尿素和硝酸銨；所述磷源選自磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉以及它們兩種或兩種以上的混合物；所述其它無機鹽選自硫酸鎂、硫酸鋅以及它們兩種或兩種以上的混合物；所述微量維生素選自泛酸鈣、生物素和維生素B1以及它們兩種或兩種以上的混合物；所述抑菌劑選自青黴素或抑乳酸菌素Nisine以及它們的混合物。
3.根據權利要求1或2所述的複合酵母，所述酵母包括選自酵母屬Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarumBeijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括所述乾酵母50～60，氮源25～35，磷源6～8，其它無機鹽3.5～4.5，微量維生素1～2.5以及抑菌劑0.5～1.2。
4.一種適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，其特徵在於所述複合酵母包括選自酵母屬Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括乾酵母40～70，氮源15～35，磷源3～7，酵母味素10～15以及抑菌劑0.5～1.2。
5.根據權利要求4所述的複合酵母，所述酵母為選自酵母屬Saccharomyces cerevisiae中的啤酒酵母Saccharomycescerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarumBeijerinek中的任一種的乾酵母；所述氮源選自硫酸銨、尿素和硝酸銨以及它們兩種或兩種以上的混合物；所述磷源選自磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉以及它們兩種或兩種以上的混合物；所述酵母味素選自由啤酒酵母、釀酒酵母、麵包酵母為原料生產的粉狀酵母抽提物；所述抑菌劑選自青黴素或抑乳酸菌素Nisine以及它們的混合物。
6.根據權利要求4或5所述的複合酵母，按重量份計包括乾酵母40～70，氮源15～35，磷源3～7，酵母味素10～15以及抑菌劑0.5～1.2。
7.根據權利要求2或5所述的複合酵母，所述青黴素為80萬單位。
8.根據權利要求1、2或4、5中任一項所述的複合酵母，所述糖質原料選自糖蜜、或甘蔗、甜菜和甜高梁的榨取物或提取物。
9.根據權利要求1、2或4、5中任一項所述的複合酵母，所述複合酵母的接種量按重量計為醪液量的0.03～0.1％。
10.一種製備權利要求1～9中所述的適用於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母的方法，包括先將除乾酵母外的其它組分分別進行粉碎；然後根據重量配比將所述乾酵母及所述其它組分經粉碎的物料進行混合，並採用機械攪拌或人工攪拌的方法將所述乾酵母及其它組分充分混合均勻；從而得到權利要求1～8中所述的複合酵母。
全文摘要
本發明涉及一種適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母，其特徵在於所述複合酵母包括選自酵母屬(Saccharomyces cerevisiae)中的啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae Hansen、葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum Beijerinek中的任一種的乾酵母，並含有所述酵母生長所必需的營養物質，按重量份計包括所述乾酵母40～70，氮源20～40，磷源5～10，其它無機鹽3～5，微量維生素1～2.5，以及抑菌劑0.5～1.2。本發明還涉及一種適合於糖質原料酒精高濃度發酵的複合酵母的製備方法。利用本發明的複合酵母進行糖質發酵能提高發酵酒度，降低殘糖量，可使標準原料如蔗糖的發酵最終酒度達到14.5～15.5％v/v，發酵醪液中殘留的還原糖為0～0.1wt％。
文檔編號C12N1/16GK101368162SQ20071014524
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月17日 優先權日2007年8月17日
發明者俞學鋒, 李知洪, 餘明華, 娟 姚, 李志軍, 劉代武 申請人:安琪酵母股份有限公司