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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 |
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。
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。
[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] | 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. (![]() |
[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. (![]() |
[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. (![]() |
[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. (![]() |
[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. (![]() |