甘蔗糖业  2012 Issue (2): 38-40   PDF    
糖蜜酒精发酵中专用高效消泡剂的研究
朱文浩, 童嬉姈, 陈朝毅, 曹惠华, 陈骏佳     
广州甘蔗糖业研究所 广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室, 广东广州510316
摘要:介绍了糖蜜酒精发酵中泡沫产生的原因和常用的消泡剂产品,对自主研发的专用高效消泡剂与其它几种消泡剂在实验室进行了性能对比,并在工厂进行现场应用试验,结果表明该高效消泡剂消、抑泡性能优越,适合在糖蜜酒精发酵过程中使用。
关键词糖蜜酒精     发酵     消泡剂    
Study on Special Antifoaming Agent in Alcoholic Fermentation from Sugar Molasses
ZHU Wen-hao, TONG Xi-ling, CHEN Chao-yi, CAO Hui-hua, CHEN Jun-jia     
Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute, Guangdong Key Lab of Sugarcane Improvement & Biorefinery, Guangzhou 510316
Abstract: The causes of foam in alcoholic fermentation from sugar molasses and common products of antifoaming agent were introduced. The performance of special antifoaming agent and several other products were compared in the laboratory and field application test. Results showed that the defoaming and antifoaming performance of the special antifoaming agent were superior, and suitable for the use of alcoholic fermentation from sugar molasses.
Key words: Molasses alcohol     Fermentation     Antifoaming agent    

糖蜜酒精发酵过程会产生大量的泡沫。泡沫过 多,容易造成发酵液外溢,不但浪费原料,还易引 起染菌,使发酵失败。泡沫量大,还降低了发酵罐 的利用率。因此必须有效地消除泡沫,利用消泡剂 对泡沫进行控制是现在较为通行的方法之一[1,2,3]

糖蜜酒精发酵中用的消泡剂有2 类:天然油脂 和合成消泡剂。天然油脂主要有大豆油、菜油、鱼 油、玉米油等,常用的合成消泡剂主要有红油粉、 聚甘油酯型(如N 型消泡剂)、聚醚型、有机硅型 等。这些消泡剂基本上是从制糖行业或其它发酵行 业引进,没有专门用于糖蜜酒精发酵中的消泡剂。 而消泡剂作为一种化学助剂,它的特点是具有针对 性,在其它行业用得好的消泡剂,在糖蜜酒精发酵 中不一定效果就好,这就是目前糖蜜酒精发酵所用 消泡剂效率不高的原因之一。针对这个问题,笔者 根据糖蜜酒精发酵的特点,研制了一种专门用于糖 蜜酒精发酵中的高效消泡剂。通过实验证明该消泡 剂对糖蜜酒精发酵有良好消、抑泡作用。

1 糖蜜酒精发酵中泡沫产生的原因和消泡剂 类型
1.1 糖蜜酒精发酵中泡沫产生的原因和危害

糖蜜中含有有助于发泡的胶体物质和蛋白 质[4],糖蜜发酵液中还有相当高分子量的水溶性化 合物,其主要组份是一种甾族皂草甙,是一类表面 活性物质。而且糖蜜发酵液的粘度很大,这两者是 泡沫稳定存在的主要因素。在糖蜜酒精发酵过程中, 最终产物CO2 不断排出,遂使发酵醪中醪液呈现不 停滚动翻腾现象,发酵醪所含胶体物质较多,醪液 浓度高且其表面张力大以致粘度大,在醪液表面形 成胶粘性液层,当CO2 升至液面后,被其厚盖包围, 一时不能逸出,又由于CO2 溶解度较小,发酵醪很 快被其饱和,然后便吸附在酵母细胞表面,直至超 过细胞表面张力,将鼓泡胀破而出,这种气泡就是 我们常见的泡沫。泡沫的多少与酵母菌种、糖蜜原 料、通风和工艺管理有关。泡沫的出现会使发酵设 备有效装料系数和设备利用率降低,还可能导致物 料由罐顶溢出,造成糖分损失,降低发酵效率甚至 出现顶罐现象,增加污染机会。此外,过多的持久 的泡沫会影响溶氧速率,妨碍酵母的呼吸代谢,不 利于废气的排放,阻止发酵的正常进行[1,2]。因此, 有必要对其泡沫进行消除。

1.2 糖蜜酒精发酵中的消泡剂类型

由于糖蜜酒精厂与制糖厂的关联度较高,因此, 目前糖蜜酒精发酵中使用的消泡剂大多来源于糖用 消泡剂[5,6],主要有以下几种:①天然油脂,如大豆 油、菜油、玉米油等,虽然消泡能力并不强,但廉 价易得,又可作为发酵营养成分,曾广泛用于发酵 行业。但因其单独使用很难达到大规模生产中消泡 的要求,已被合成消泡剂所代替,现在主要是配合 合成消泡剂使用;②红油粉,具有较强的消泡能力, 但抑泡能力不太理想;③聚甘油酯,如N 型消泡剂, 有较好的消、抑泡能力;④聚醚消泡剂,消泡性能 好,但抑泡性能不理想;⑤有机硅消泡剂,主要是 有机硅乳液,消泡性能较好,但由于其固有的特点 难以满足发酵消泡剂的使用要求,在糖蜜酒精发酵 行业一直没有得到很好的应用;⑥糖蜜酒精发酵中 专用高效消泡剂,具有多种活性成分,针对糖蜜酒 精发酵而开发,有良好的消、抑泡活性。

2 材料与方法
2.1 材料和主要仪器

糖蜜酒精发酵液(广东某糖蜜酒精厂提供);红 油粉(含量35%,广州精细化工有限公司提供); 聚醚消泡剂PPE(含量100%,佛山南海产);100F (有机硅消泡剂,含量100%,南京产);有机硅消 泡剂(含量30%,四川产);N 型消泡剂(含量45%,广州甘蔗糖业研究所研制);专用高效消泡剂(含量 30%,广州甘蔗糖业研究所研制);100 mL 烧杯和 500 mL 量筒若干;气泵;秒表;1 mL 注射器。

2.2 实验方法

取250 mL 糖蜜酒精发酵液置于500 mL 量筒, 用气泵通入空气连续鼓泡,至泡沫高度升至450 mL 时,用注射器快速注入1 mL 已按比例稀释好的消泡 剂样品,同时开始用秒表记录时间至泡沫高度重新 到达450 mL 刻度止,该时间记录为消抑泡时间,该 时间越长表明该消泡剂性能越好。同时观察并记录 消泡过程动态。

2.3 现场应用试验

现场应用试验在广东某糖蜜酒精厂1 号发酵罐 进行。该厂采用酸法发酵,1 号罐体积150 m3,有 效容积120 m3,发酵液糖浓度约为10゜Bx,流量约 12 m3/h,泡沫高度约1 m。取待试验的消泡剂样品 按比例加水稀释后加入发酵罐中并开始记录时间直 到泡沫升到原来位置,此时间作为消泡剂的性能评 价指标。

3 结果与讨论
3.1 实验室消抑泡性能测试

将自制的高效消泡剂与市面上其它消泡剂按相 同条件下测试,进行消抑泡性能对比,结果如表1 所示。

从表1 中可看出,自制的糖蜜酒精发酵中专用 高效消泡剂具有良好的消、抑泡性能,其性能明显 优于其它产品,这是由于它是由有机硅、醚类和脂 肪酸酯类等多种活性成分共同乳化而成,通过各种 组分之间的协同作用,对成分复杂的起泡体系起到 强烈的消、抑泡作用,因此,相对于单一活性成分 的消泡剂更有优势。

表1 糖蜜酒精发酵中专用高效消泡剂和其它产品性能比较
3.2 生产现场消抑泡性能测试

将自制的高效消泡剂与红油粉、聚醚消泡剂按 相同条件下在广东某糖蜜酒精厂测试,进行消抑泡 性能对比,结果如表2 所示。

表2 高效消泡剂和其它产品在生产现场性能测试对比

从表2 中可以看出,在相同添加量下,高效消 泡剂比PPE(聚醚)的消抑泡时间要长1 倍左右, 比红油粉的约长3 倍,显示出了其优越的消、抑泡 性能。

4 结论

通过实验室和现场应用试验,证明高效消泡剂 比其它消泡剂产品有更好的消、抑泡作用,完全可 满足糖蜜酒精发酵过程中消、抑泡的要求,目前已 被广西、云南等糖蜜酒精发酵厂所接受。

参考文献
[1]方向.糖蜜酒精发酵中泡沫的浅析[J]. 江苏食品与发酵,1997(1):21-22. (2)
[2]谢晋谋.糖厂废糖蜜发酵E-8型消泡剂及其消泡机理[J]. 广西蔗糖,1996(3):47-50. (2)
[3]方书起, 李肖斌, 雪金勇.机械搅拌式发酵罐中的消泡技术研究与探讨[J]. 化学工程,2009(5):34-37. (1)
[4]焦学瞬,张琼,安家驹,等.消泡剂制备与应用[M]. 北京:中国轻工业出版社,1996. (1)
[5]陈骏佳,黄玉南,温木盛.甘蔗糖厂的泡沫问题及消泡剂[J]. 甘蔗糖业,1996(4):32-36. (1)
[6]幸松民,王一璐.有机硅合成工艺及产品应用[M]. 北京:化学工业出版社,2000. (1)
(本篇责任编校:朱涤荃)