酒精生產中常見的雜菌種類及其特性酒精生產中常見的雜菌種類及其特性酒精生產中常見的雜菌種類及其特性酒精生產中常見的雜菌種類及其特性編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:淀粉酶、糖化酶、蛋白酶在生產過程中都是采取常溫生產，雜菌感染又無法消毒，帶來大量的雜菌，尿素或硫酸銨主要在使用過程中感染雜菌。影響工段：液化糖化工段、發酵工段。3、水源大多酒精廠水源不干凈，又不進行消毒處理，帶來大量雜菌。影響工序：配料工段、液化糖化工段、發酵工段、蒸餾工段、水冷卻工段等。4、空氣空氣中存在大量的微生物，每立方米大約有五千至十萬個微生物，是微生物的混合體。酒精生產酵母繁殖階段，需進行通風培養，如無進行空氣過濾將會帶來大量的雜菌。影響工段：發酵工段。5、生產過程中進入或增殖在生產過程中，如不注意控制生產工藝或設備條件不好，將會使外源雜菌進入或系統中存在的雜菌迅速繁殖造成嚴重后果。影響工段：配料工段、液化糖化工段、發酵工段等。6、設備及管道設備或管道設計、安裝不合理、設備和管道不定期滅菌、設備或管道損壞不及時維修會帶來雜菌。影響工段：配料工段、液化糖化工段、發酵工段等。7、清液回配有部分工廠采用廢醪液澄清后回配發酵。雖然回配清液溫度較高：70—90℃，但有些耐溫雜菌還生存，清液貯罐和管道又不定期殺菌，將帶來雜菌。三、雜菌感染的危害性1、競爭性爭奪營養源，使糖酒轉化率下降。乳酸菌和酵母菌對營養的需求是非常相似的，它們的存在將互相爭奪發酵醪中有限數量的必需營養物和生長因子，如糖源、氮源、磷源等，特別是消耗了大量的糖源，使產率降低。研究證明，醪液揮發酸升高1度，相當于損失發酵性糖—%，生產一噸酒精產量下降20-23升。2、競爭性地爭奪生存環境，抑制酵母的生長繁殖。醋酸菌是需氧菌，在酒精發酵初期，酵母的生長和增殖絕對需氧，而醋酸菌生長繁殖也需要氧，并分泌醋酸和其他副產物，使pH下降，揮發酸升高，造成酵母的生產環境變得惡劣。而乳酸菌一般被認為是耐氧的厭氧微生物，它雖然在完全缺氧時生長速度比有氧情況下慢，但它們能存活和生長。所以在厭氧環境下，酵母和乳酸菌是相互競爭生存的，酵母合成乙醇，抑制乳酸菌生存，而乳酸菌則生成乳酸，使pH降低，揮發酸升高，反過來抑制酵母的生存，它們互們排斥，創造有利于自己的生存環境。另外，由于酵母和細菌的繁殖方式不同，即酵母為發芽繁殖，增殖一代需2-3h，細菌為分裂繁殖，增殖一代只需12-30min。因此，在相當條件下，酵母競爭生長明顯處于劣勢。3、雜菌會分泌多種有害物質，毒素抑制或殺死酵母。細菌的產物有機酸、醋酸、乳酸、丁酸等，對酵母有較強的抑制作用。發酵醪中醋酸濃度達%時，酵母的生命活動受到影響%時，則全部被抑制。乳酸的抑制濃度為1—4%。而且醋酸和乳酸可協同作用抑制酵母的生長，這種協同作用所需的抑制濃度更低。丁酸的抑制濃度更明顯，%的丁酸就會抑制酵母的增殖。嗜殺酵母能向體外分泌嗜殺毒素，致死蛋白或嗜雜因子，能殺死工業上常用的敏感酵母。另外，研究表明，乳酸和醋酸的產生，達到一定濃度后，將對淀粉酶和糖化酶的活性起到抑制作用，造成殘總糖升高引起間接損失。細菌感染后其副產物還會使酒精產品產生令人不愉快的氣味。4、雜菌的感染會消耗乙醇，導致酒精生產量的實際損失。醋酸菌代謝的碳源和能量主要來自于乙醇，隨著醋酸菌代謝產物醋酸的不斷積累乙醇會大量地消耗造成損失。四、酒精生產中雜菌感染的異常現象原因分析及檢查方法1、淀粉質原料：配料罐（預熱罐）、雜菌感染。1現象：淀粉乳pH下降、揮發酸較高。2原因分析：淀粉乳配料罐連續長時間運行不清洗，加上預熱溫度較低50-70℃，淀粉乳糊化時又對微生物起保護作用，耐高溫的細菌還在繼續繁殖，分泌有機酸，使發酵醪揮發酸升高，pH下降。3檢查方法：鏡檢、檢測淀粉乳的揮發酸和pH。2、糖化醪雜菌感染。1現象：鏡檢有雜菌，揮發酸升高。2原因分析：①糖化酶帶來雜菌、②間歇糖化時、糖化罐清洗消毒不夠徹底，連續糖化時，設備運轉時間過長不清理、③糖化溫度太低。3檢查方法鏡檢檢測糖化醪的揮發酸。3、酒母或1#發酵罐雜菌感染。1現象：酵母數少、酵母變形結團、鏡檢視野雜菌多，揮發酸≥%。2原因分析：①糖化液或糖蜜原料已感染雜菌、②發酵醪酒份低，小于%V/V、③生產運行周期太長、發酵罐、酒母罐、沒清理、④發酵醪pH偏高、⑤空氣沒有過濾、⑥設備和管道有死角、⑦水源污染帶來、⑧罐溫過高，34℃以上。3檢查方法：鏡檢發酵醪和水源雜菌情況，檢測罐內酒份溫度和發酵醪揮發酸、酸度、pH等，檢查和檢修設備死角。4、主發酵罐雜菌感染。1現象：酵母數少、酵母變形結團、雜菌多、揮發酸高≥%。2原因分析：①糖化醪或糖蜜原料已感染雜菌、②酒母感染雜菌、③發酵醪酒份過低、④生產運行周期太長發酵罐沒有清理、⑤設備和管道有死角滅菌不徹底、⑥罐溫過高：36℃以上、⑦產生泡沫，使CO2排出管和過料管物料倒流。3檢查方法：鏡檢發酵醪和糖化醪或糖蜜高位罐的酸化糖蜜雜菌情況、檢測罐內酒份、溫度和發酵醪揮發酸、酸度，檢查和檢修設備死角。5、發酵成熟醪雜菌感染。1現象：鏡檢雜菌多、酵母死亡率高≥90%、揮發酸高≥%、升酸差高≥、殘總糖和殘還糖高。2原因分析：①發酵過程感染雜菌、②主發酵溫度過高≥36℃、③酵母提前衰老、④設備和管道有死角、⑤工藝控制不當、⑥成熟醪在罐內保留時間太長、⑦糖化酶和淀粉酶過快失活。6、糖蜜生產酒精時低蜜罐和高蜜罐雜菌感染。1現象：鏡檢有雜菌、揮發酸高≥%，產生白膜或蔗飯。2原因分析：①糖蜜在貯運過程中感染雜菌、②糖蜜受到明串珠菌的感染，產生葡聚糖、③配料存放時間過長、④pH太高。3檢查方法：鏡檢、檢測物料揮發酸。五、雜菌的防治方法雜菌的防治原則：防重于治，綜合治理。一物理防治方法1、蒸汽高溫滅菌法利用微生物在一定溫度下會使其蛋白質變性失活而死亡的原理，采用蒸汽產生高溫滅菌的方法。滅菌方法①定期或交叉對調漿罐、液化罐、糖化罐、酒母罐、發酵罐及其連接管道進行蒸汽滅菌。②定期對空氣過濾器進行蒸汽滅菌。2、空氣過濾除菌法空氣過濾除菌的原理是利用過濾介質攔截空氣中的微粒和微生物，得到純凈的空氣。空氣除菌有以下方法：①空氣加熱法——空氣壓縮加熱殺菌、②輻射殺菌法——利用α、γ、β、χ射線和紫外線及超聲波等破壞蛋白質和生物活性物質而起到空氣殺菌作用、③靜電除菌法——利用靜電除塵器吸附空氣中的水霧、塵埃及微生物除去空氣中的雜菌、④過濾除菌法——利用μm過濾介質阻截空氣中的雜菌、是工業上最常用的空氣除菌方法。空氣過濾除菌的關鍵設備為過濾器，設備種類有：棉花活性炭過濾器、超細玻璃纖維過濾器、燒結金屬過濾器、燒結陶瓷過濾器、微孔超膜過濾器等。二化學防治法。1、殺菌劑消毒劑殺菌消毒原理：①改變細胞膜的滲透性或損傷細胞膜、影響正常的物質交換、使細胞造成損傷、②氧化作用使細胞內的某些物質氧化而使酶失去活性、③改變原生質的膠體性質使菌體發生沉淀或凝固。酒精生產中常用的殺菌劑、消毒劑、有漂白粉、甲醛、氟化鈉、二氧化氯、強氯精。1漂白粉是一種強氧化劑、遇水反應后釋出活性氧和氯，起到殺菌作用。漂白粉不穩定，易受溫度、濕度、光照的影響，但不能全部溶于水，對金屬有腐蝕作用。一般漂白粉活性氯含量為30%，常用于水源，固定化酵母載體和工廠環境的消毒。2強氯精三氯異氰尿酸，其殺菌原理與漂白粉相似，但活性氯含量為95%以上，且化學性質較穩定，但價格較貴。3甲醛對微生物的營養細胞和孢子有抑菌與殺菌作用。它是含有36-37%的甲醛水溶液。因為細菌對它較為敏感，濃度較大時對酵母才有抑制作用，所以，發酵中常用于濃糖蜜的消毒和后期醋酸菌嚴重感染時的消毒。但它刺激性強，氣味難聞，會造成生產環境的污染。4二氧化氯其殺菌原理與漂白粉相似。但殺菌效果更好，殺菌不受pH影響，適用范圍廣，萬分一含量就能起到殺菌作用，對設備腐蝕作用小，但使用成本稍高。5氟化鈉是一種防腐劑，對原生核細菌的損害比酵母大，常用于酒母罐和主發酵罐感染菌的處理，3ppm就有效果，它易溶于水，使用方便，但其對人有毒性，性質穩定殘留時對厭氧菌有抑制作用。2、生物制劑其抑菌作用方式：①抑制蛋白質的合成②抑制細菌細胞壁合成③抗葉酸代謝④影響胞漿膜的通透性。抗生素抑菌作用也叫“化學治療劑”，它的特點是有選擇性地對某些細菌起抑制作用，而對另一些沒有作用。酒精生產中常用的抑制劑有青霉素、鏈霉素和克菌靈。1青霉素———屬于戶內肽胺類抗生素，它通過抑制細菌細胞壁的合成起作用。可以有效地殺死革蘭氏陽性菌，對陰性菌無效，即在酒精發酵中用來抑制乳酸菌。用量為2-4單位/g，但長期使用青霉素會產生抗藥性而失效，且以下時效能也下降。2鏈霉素———屬于氨基糖苷類抗生素，是一種窄譜抗菌劑。它主要使敏感革蘭氏陽性菌的細胞壁形成孔隙，使細胞在短時間內死亡，它與青霉素配合使用時有增效作用，對好氣的革蘭氏陽性菌最有效，但pH較低時抑菌效果較差，用量2單位/g。3克菌靈———屬于混合型抗生素，主要是抑制細菌細胞壁合成和蛋白質合成而起抑菌作用。對革蘭氏陽性菌和陰性細菌都起到抑制作用，特別是對大多數球菌，全部芽孢桿菌和捧桿菌極其敏感，抑制力強，效果好，因此，克菌靈對酒精發酵的有害細菌如乳酸菌、醋菌、丁酸菌有明顯的抑制作用，是目前為止最好的酒精發酵專用抑制劑。但如果使用方法不正確，其效果也不好，其用量為1m3發酵醪7—10g。三酒精發酵常見的雜菌防治措施雜菌感染是酒精發酵中最經常發生的異常現象，它直接影響到生產是否正常和酒精的產率。雜菌的防治是連續發酵酒精最主要的難題之一，是酒精增產增收的技術關鍵。1、配料水源的消毒殺菌發酵用水的無菌程度是非常重要的，但酒精廠家使用的水源比較復雜，水源衛生條件較差，雜菌量較多，且雜菌品種復雜，配料時就大量帶入雜菌，一旦生長條件適宜，就大量增殖，造成發酵染菌，是酒精工廠主要的雜菌來源之一。處理方法1添加漂白粉或強氯精或二氧化氯消毒水源。2采用紫外線滅菌器消毒水源。2、調料罐預熱罐雜菌感染的處理由于原料或配料水源或回配清液帶來雜菌，造成調料罐pH下降，揮發酸升高。損耗了糖源，增加調pH用堿量。處理方法①每天或每班投一次克菌靈或青霉素②適當提高預熱溫度③定期洗罐和蒸汽消毒。3、糖化罐雜菌感染的處理糖化罐感染雜菌大都是耐溫的乳酸桿菌和球菌為主，造成糖化液揮發酸較高。處理方法①至少每五天清洗一次糖化罐②每天投放一次青霉素或克菌靈③在糖化罐連續添加克菌靈④保持糖化溫度在62-63℃。4、酒母罐或1#種罐感染雜菌的處理。酒母罐或1#罐由于多種原因造成染菌，如處理不當，將會造成酒精生產的很大損失必須及時準確有效地進行處理。處理方法分析雜菌的感染原因，對癥下藥，應采取綜合治理方法。①如罐內溫度過高采取措施使罐內溫度降到29-32℃。②鏡檢雜菌多添加克菌靈或青霉素或氟化鈉控制③加強通風④降低糖錘度或檢查還原糖、酵母數⑤提高酒份到%V/V以上⑥降低pH到⑦其他防治措施無效時，放罐清罐消毒后重新起動。5、主發酵罐或多發酵罐感染雜菌的處理主發酵罐由于酒母或自身原因造成染菌，使罐內酵母數較少或結團變形，揮發酸升高耗糖慢，應采取果斷措施及時有效地處理。處理方法分析雜菌感染的具體原因，采取一種或多種方法綜合治理。①如罐內溫度36℃以上，采取措施降溫②鏡檢雜菌太多，添加克菌靈或青霉素③提高發酵醪酒份%V/V以上④降低⑤其他防治措施無效時，放料洗罐消毒重新起動。6、水源受污染條件的發酵控制技術有些酒精生產企業的供水系統存在下列問題，造成水源受到較高程度的污染，使酒精發，酵受到負面的影響。①水源來自于河水，受到枯水期或洪水期的影響，水源水質受污染②采用循環供水系統，冷卻水與配料水屬于同一系統，由于長期使用不消毒，水源雜菌大量繁殖③采用小水塘和小水庫作生產水源，由于受家禽畜牧排泄物和其他污染，雜菌嚴重超標④其他原因造成的水源污染。處理方法①對水源及多個工段的用水進行檢驗，確定水源的污染程度②用漂白粉或強氯精對水源進行消毒③采用低pH的發酵控制方法，并加大通風量④使用高效殺菌劑克菌靈⑤使用固定化酵母。7、采用高污染糖蜜原料時的發酵控制技術糖蜜由于下列原因造成污染，將會給酒精發酵帶來不利的影響①糖蜜儲藏時間太長或儲藏條件不當②糖蜜在運輸過程中感染③有些糖廠由于洗機給糖蜜帶來水份，使濃度變稀④一些糖廠因糖蜜太濃而用污染了的水沖稀后泵送⑤操作不當，使酸化或稀釋的糖蜜存放時間過長，造成染菌。以上原因造成染菌在生產上表現為，揮發酸居高不下1#和2#鏡檢發現大量雜菌，采取其他措施后又繼續染菌。酵母變小且數量少，耗糖慢，發酵醪酒份%V/V以下，殘糖高達%以上，三、五天經常換種，生產無法進行。處理方法①對糖蜜進行鏡檢和測定揮發酸②1#罐pH控制在罐pH控制③采用高密度、低強度的通風方法，使酵母快速繁殖形成群體優勢④選用固定化酵母⑤在酸化時添加克菌靈或青霉素⑥上述方法都無效時，可重新放料發酵。8、加強工廠的衛生管理，貫徹以防為主，以治為輔的防治原因生產車間的環境衛生狀況不良，特別是有些工廠抽樣廢液不收集殺菌，隨地排放使工廠周圍的雜菌繁殖，增加染菌的機會，有些工廠沒有空氣凈化系統而取風口又較低，大量的雜菌隨空氣帶入發酵醪造成感染，這樣雖然節省了一些設備投資，但染菌會造成生產的不正常，單耗提高，這種損失往往直觀感覺不到，事實上損失是巨大的，這是很多工廠忽視的問題，有些工廠設備和管道存在大量的死角，造成物料沉積，消毒滅菌不良而染菌。處理方法①搞好周圍的清潔衛生，抽樣廢液集中消毒處理，每星期都要用漂白粉消費車間的排水溝和積水角落②必須安裝空氣凈化系統③凡有蒸汽不流通的地方都應安裝閥門排汽，盡量去除設備死角，減少污染源。9、幾個工藝上的建議1在木薯原料酒精生產中改連續發酵工藝為半連續發酵工藝2將空氣取風口提高到15米3上一套冷凍水系統，對酒母罐1#發酵罐和2#發酵罐采用冷凍水進行冷卻4將發酵罐涂上白漆或隔熱油漆。影響酶活力的因素米契里斯Michaelis和門坦Menten根據中間產物學說推導出酶促反應速度方程式，即米-門公式，具體參考《環境工程微生物學》第四章微生物的生理。由米門公式可知酶促反應速度受酶濃度和底物濃度的影響，也受溫度、pH、激活劑和抑制劑的影響。1酶濃度對酶促反應速度的影響從米門公式和酶濃度與酶促反應速度的關系圖解可以看出，酶促反應速度與酶分子的濃度成正比。當底物分子濃度足夠時，酶分子越多，底物轉化的速度越快。但事實上，當酶濃度很高時，并不保持這種關系，曲線逐漸趨向平緩。根據分析，這可能是高濃度的底物夾帶夾帶有許多的抑制劑所致。2底物濃度對酶促反應速度的影響在生化反應中，若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時，酶促反應速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當所有的酶與底物結合生成中間產物后，即使在增加底物濃度，中間產物濃度也不會增加，酶促反應速度也不增加。還可以得出，在底物濃度相同條件下，酶促反應速度與酶的初始濃度成正比。酶的初始濃度大，其酶促反應速度就大。在實際測定中，即使酶濃度足夠高，隨底物濃度的升高，酶促反應速度并沒有因此增加，甚至受到抑制。其原因是，高濃度底物降低了水的有效濃度，降低了分子擴散性，從而降低了酶促反應速度。過量的底物聚集在酶分子上，生成無活性的中間產物，不能釋放出酶分子，從而也會降低反應速度。3溫度對酶促反應速度的影響各種酶在最適溫度范圍內，酶活性最強，酶促反應速度最大。在適宜的溫度范圍內，溫度每升高10℃，酶促反應速度可以相應提高1—2倍。不同生物體內酶的最適溫度不同。如動物組織中各種酶的最適溫度為37—40℃，微生物體內各種酶的最適溫度為25—60℃，但也有例外，如黑曲糖化酶的最適溫度為62—64℃，巨大芽孢桿菌、短乳酸桿菌、產氣桿菌等體內的葡萄糖異構酶的最適溫度為80℃，枯草桿菌的液化型淀粉酶的最適溫度為85—94℃。可見，一些芽孢桿菌的酶的熱穩定性較高。過高或過低的溫度都會降低酶的催化效率，