黄俊鑫：木薯干原料饲料酵母工厂设计（3000吨年）

糖化过程中所采用的糖化剂一般分为两大类：酸糖化剂与酶糖化剂。用无机酸作糖化剂时水解速度快，能将淀粉直接转变成葡萄糖，但对设备腐蚀性强，且杂质多；酶糖化剂主要是谷芽和曲，曲有两种：固体曲和液体曲。我国酒精生产时多采用曲作糖化剂。近年来，多采用酶制剂进行糖化已呈趋势。本设计采用添加糖化酶作为糖化剂的新工艺。它与曲糖化剂相比，具有以下优点： （1）节约大量的原料，节省占地面积。

（2）糖化酶活性较好，用量少，产量稳定，质量也好。

（3）糖化酶添加工艺不需要液体曲培养缸及压缩空气设备，减少压缩空气用量。 （4）省去了液体曲生产工艺的繁琐过程，使生产的一系列设备以一个简单的糖化酶计量罐，节省了大量资金，缩短了生产周期。

2.3.6糖化工艺的选择

目前，在小型的酒精工厂内，尚采用间歇糖化工艺，但该工艺的各个工序都是在一个设备中进行，设备的利用率低，冷却水，动力消耗大。

连续糖化比间歇糖化工艺其设备的利用率提高了100%以上，节约冷水25～36%，节约能量25%。连续化生产也易于实现自动化控制。因此本设计采用连续化糖化工艺。

由液化罐出来的液化醪温度较高，为85℃，而糖化酶的适宜作用温度为60℃左右，因而需将液化醪冷却至该温度，一般来说，糖化罐中蛇管对液化醪进行冷却，但为防止蛇管工作能力不够，且在糖化罐中设置大面积蛇管造成的设备利用率下降，所以本工艺在液化醪进入糖化罐前，先用列管换热器对其进行预冷，将85℃的液化醪预冷至70℃左右，再放入糖化罐内冷却，糖化，本设计采用的糖化温度为60℃，糖化时间参考工厂实际经验，采用30min。糖化完全后，酒母罐进行酒母培养和酒精发酵。

工艺流程如下： 液化罐

图2-4

冷却器

糖化罐（30min，60℃） 糖化酶 发酵罐 醪液泵 酒母罐

喷淋冷却器

2.3.7液化工段

蒸汽压力：4.5kgf/cm2(表压) 液化温度：85～90℃ 液化时间：120min 液化醪浓度：18°BX

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α-淀粉酶添加量：2000单位/g原料

2.3.8糖化工段

糖化时间：30min 糖化温度：60℃ 糖化醪浓度：18°BX

糖化酶用量：6000单位/g原料 糖化PH值：4.5～5.0

2.4发酵工艺的选择及论证

2.4.1菌种的选择

菌种的选择直接关系到发酵生产饲料酵母的效果，优良的菌种可以充分利用较少的营养而繁殖生产出大量的优质酵母。

菌种选择原则：

（1）能高效利用粗原料，对培养基营养要求不高 （2）繁殖速度快，具有很强的增殖能力

（3）耐温性能好，能在较高的温度下进行繁殖和发酵 （4）耐酸性强

（5）抗噬菌体，杂菌的能力强 （6）生产性能稳定，变异性少

（7）发酵时产生泡沫少

基于上述基本要求，本设计采用产朊假丝酵母菌，其蛋白质和维生素B的含量都比啤酒酵母高，此酵母除了具备了上述优点外，其还有其他突出特点： （1）在严格好气的条件下生长不会产生乙醇；

（2）发酵密度高，在高密度发酵中细胞干质量可达到92 g/L； 产朊假丝酵母基本特征：

产朊假丝酵母的细胞呈圆形、椭圆形或腊肠形，大小为（3.5～4.5）μm×（7～13）μm。液体培养浑浊，管底有菌体沉淀。在麦芽汁琼脂培养基上，菌落乳白色，平滑，有或无光泽，边缘整齐或菌丝状。在加盖片的玉米粉琼脂培养基上，形成原始假菌丝或不发达的假菌丝，或无假菌丝

2.4.2菌种的分离纯化

微生物菌种的自然变异是比较容易发生的，生产中使用的斜面菌种如果移接次数比较多，往往由于有少量的菌体细胞的自然变异，只是斜面菌种不纯而影响发酵结果。为了使生产稳定，就需要定期进行菌种的分离纯化工作。

一般菌种的分离纯化约为每隔三个月进行一次。操作一般分为两步进行： （1） 进行平板稀释分离，目的是要求分离培养出单细胞菌落；

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（2） 挑若干单菌落移接到试管斜面培养基上，然后把这些菌株分别用三角瓶进

行 摇瓶发酵试验。比较各菌株产酸的高低，选择其中产酸高的菌株供生产使用。

2.4.3菌种的扩大培养

要使微生物在短时间内完成巨大的发酵生产任务，就必须具备数量巨大的微生物细胞。菌种的扩大培养就是要为每次发酵罐的投料，提供相当数量的、代谢旺盛的种子。本设计采用目前国内饲料酵母厂发酵种子扩大培养所普遍采用的二级种子培养流程，即斜面菌种→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐。 (a) 斜面菌种的培养

斜面菌种的培养是生产过程中的重要环节，操作必须要严格，保证无杂菌和噬菌体；而且斜面菌种不宜多次移接，以免菌种发生突变而使菌种不纯。培养基以少含糖分，多含有机氮为原则。

表2-1

斜面培养基组成

蛋白胨 0.1％

牛肉膏 1.0％

氯化钠 0.5％

葡萄糖 0.1％

琼脂 2.0％

PH 7.0～7.2

培养方法：

无菌操作条件下，将保藏的菌种挑取一环，接种于新鲜培养基在32℃下恒温培养18～24小时，培养后放入4℃冰箱中保藏，使同时活化20h。 (b) 一级种子培养

为了获得更大量的菌种细胞要继续进行一级种子培养，一级种子培养应该营养丰富，利于菌种的继续生长繁殖。培养基以少含糖分，多含有机氮为原则。

表2-2

一级种子培养基组成

葡萄糖 2.5％ 硫酸镁 0.04％

糖蜜 1.0％ 硫酸亚铁 2ppm

尿素 0.5％ 硫酸锰 2ppm

磷酸氢二钾 0.1％ PH 6.4~6.7

培养方法：

1000毫升三角瓶装200～250毫升液体培养基，瓶口用6层纱布包扎，在0.1MPa的蒸汽压力下灭菌30分钟。然后每支斜面菌种接种3只一级种子三角瓶，于32℃、频率为96次/分、振幅76毫米下振荡12小时。

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将培养好的一级种作平板检查，确认无杂菌和噬菌体后才能转入二级种子罐。一级种子需储存于4℃冰箱内待用。 质量指标：

种龄：12h，PH：6.4，OD值：净增0.5以上，残糖：0.5％以下，无菌检查（-），噬菌体检查（无），菌体生长均匀、粗壮、排列整齐。

(c) 二级种子培养

培养菌株到对数生长期，接入发酵罐，营养丰富，缩短调整期。二级种子的量一般是按发酵体积的1％来确定的，二级种子培养基组成应与发酵培养基一致，但配比上可有差异，以保证种子接到发酵罐后能迅速适应，缩短发酵周期。

表2-3

二级种子培养基组成

水解糖 2.5％ 硫酸镁 0.04％

糖蜜 1.0％ 硫酸亚铁 2ppm

尿素 0.5％ 硫酸锰 2ppm

磷酸氢二钾 0.1～0.2％

PH 7.0

培养方法：

接种量1％，培养温度为30～32℃，时间为8小时。通气搅拌，通风量由种子罐体积而定，搅拌转速340r/min，PH先升后降，降到7.0~7.2时，二级种子培养结束，降温保藏至接入发酵罐。

种龄：7~8h，PH：7.2，OD值：净增0.5左右，无菌检查（-），噬菌体检查（无），RG?1％，镜检：生长旺盛、排列整齐

培养成熟后，用显微镜观察细胞形态是否正常以及测定种子培养液PH值是否正常，也可取样检查是否有杂菌和噬菌体，确保无污染后才可接入发酵罐；应记得检验同时要采取降温保压措施，降低菌体代谢活动，防止老化。

2.4.4 发酵工艺的选择

根据发酵醪注入发酵罐的方式的不同，可以将饲料酵母发酵的方式主要分为两种：半连续式，连续式。 (1) 半连续发酵法：

半连续发酵指在主发酵阶段采用连续发酵，而后发酵则采用间歇发酵的方式，在半连续发酵中，由于醪液的添加方式不同，又可分为两种：一种是将一组数个发酵罐连接起来，使前三个罐保持连续发酵状态，第二种是由7～8个罐组成一组罐，各罐用管道从上部通入下一个罐底部。半连续发酵方式的优点是省去了菌种制造，但无菌要求高。

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