酒精发酵过程相对粗放，容易感染杂菌，通常 通过添加硫酸调整发酵液的 pH 值，利用酵母对氢 离子的耐受性强于常见细菌的特性，达到抑制杂菌 的目的 ^[1]。但是大量使用浓硫酸，容易造成设备腐 蚀和设备积垢，也会增加酒精废液处理难度。为了 克服添加硫酸的不利影响，寻找无酸或微酸发酵工 艺便成为酒精行业一项重要课题。 1 甘蔗糖蜜无酸发酵技术 1.1 工艺流程

糖蜜酒精发酵不像淀粉酒精发酵经过蒸煮等灭 菌过程，发酵带入细菌不可避免，细菌会抑制酵母 的生长繁殖，无酸发酵通过加热、加杀菌剂等方法 杀灭或抑制细菌，工艺流程如图 1：糖蜜首先经过 预处理，稀释到一定的浓度加热或加杀菌剂灭菌， 然后添加营养盐，经过连续稀释后进入发酵罐发酵。

图1(Figure 1)

图1 糖蜜酒精无酸发酵工艺流程

糖蜜无酸发酵技术的核心是糖蜜原料灭菌和发酵过程抑菌。 1.2.1 糖蜜原料的灭菌

糖蜜原料的灭菌方法有热灭菌、杀菌剂灭菌。 其中热灭菌又分为高温灭菌和中温灭菌：高温灭菌 是将糖蜜稀释到一定浓度，用蒸汽直接加热或间接 加热到 95～ 100℃灭菌；中温灭菌是将糖蜜加热到 60～80℃，并维持 30 min 以上^[2]。杀菌剂灭菌是在 糖蜜中加入一定量的杀菌剂来杀灭杂菌，通常采用 的杀菌剂有防腐剂、抗生素 ^[3]和复配杀菌剂等，灭 菌方法优缺点见表 1。这 3 种灭菌方法各有优劣， 高温灭菌能耗高、会造成糖蜜焦化，中温灭菌结合 杀菌剂灭菌使用效果更好。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 糖蜜灭菌方法比较

表1 糖蜜灭菌方法比较

发酵过程杂菌控制要保持酵母的生长优势为 主，添加杀菌剂为辅，酵母和细菌在发酵中有着生 存竞争，包括营养物质和生存环境的竞争，酵母数 量多会抑制细菌繁殖，而细菌过量繁殖也抑制酵母 的生长 ^[4]。发酵过程中通过添加杀菌剂抑制杂菌， 保持足够多酵母数和酵母活性进一步抑制杂菌。 2 无酸发酵在糖蜜酒精中的应用

上世纪 80 年代，不少科技力量致力于酒精无酸 发酵研究，首先在淀粉酒精生产应用成功。在甘蔗 糖蜜酒精应用开始于上世纪 90 年代末，云南的临 沧、德宏、版纳和广西的柳州、河池、崇左等地有 甘蔗糖蜜酒精厂采用无酸发酵，到 2005 年应用厂家 达 19 家左右。从 2006 年开始，应用厂家又逐渐减 少，目前仅有 3 家厂继续采用无酸发酵，表 2 为近 10 年来糖蜜酒精采用无酸发酵的厂家数。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 近年来糖蜜酒精无酸发酵的厂家数

表2 近年来糖蜜酒精无酸发酵的厂家数

糖蜜酒精厂采用无酸发酵开始应用比较成功， 特别在减缓生产结垢等方面。随着糖蜜胶体、灰分 等杂质含量不断升高，无酸发酵过程中染菌又频繁 发生，也出现生产积垢问题，大多数应用厂陆续放 弃了无酸发酵，笔者认为有下列主要原因。 3.1 糖蜜中胶体、灰分等抑制酵母

糖蜜中的胶体和灰分会抑制酵母生长，特别是 胶体中的黑色素会吸附在酵母细胞表面，影响酵母 的新陈代谢，酵母受到抑制后，细菌会迅速繁殖。 传统发酵添加硫酸会抑制细菌生长，也会沉降一部 分糖蜜中的灰分和胶体，因此对质量较差的糖蜜， 有酸发酵效果优于无酸发酵。 3.2 杀菌剂产生耐药性

糖蜜无酸发酵一般使用杀菌剂杀菌，杀菌剂通 常为抗生素、防腐剂以及复配产品。抗生素主要有 青霉素、链霉素、土霉素等，对细菌有杀灭作用， 对酵母没影响，长期使用容易产生耐药性，在 pH 值低于中性时会丧失部分抑菌能力 ^[5]；防腐剂主要 包括氟化钠、强氯精、五氯苯酚钠等，它们对细菌 和酵母菌都有抑制作用，但细菌细胞的耐受性弱于 酵母，首先被杀死，其特点是杀灭细菌的同时也抑 制酵母，有毒性，容易造成污染 ^[6]；复配杀菌剂是 多种抗生素或防腐剂配制而成，杀菌效果会优于单 一品种杀菌剂，但长期使用也会产生耐药性。 3.3 无酸发酵产生积垢

糖蜜无酸发酵应用目的之一是防止产生积垢， 因为硫酸钙等灰分被认为是产生积垢的主要来源， 无酸发酵通过减少硫酸根来防止积垢。近几年无酸 发酵也出现积垢现象，笔者 2013 年在广西某糖蜜酒 精厂目睹过无酸发酵出现严重积垢，蒸馏塔积垢严 重，平均 10 天左右拆洗蒸馏塔 1 次，严重影响糖蜜 酒精产率。糖蜜中胶体和灰分含量较高，胶体受热 絮凝吸附灰分和悬浮物也容易产生积垢，反而添加 硫酸可以澄清沉淀部分糖蜜中胶体和无机灰分^[7]。 3.4 蒸汽耗量大，糖蜜焦糖化

部分无酸发酵的糖蜜酒精厂采用蒸汽加热糖 蜜，不但增加了能耗，还会使糖蜜中的部分还原糖 焦糖化，生成不可发酵的焦糖和黑色素，造成糖分 损失。另外焦糖和黑色素会吸附在酵母细胞表面， 抑制酵母生长，使糖蜜出酒率降低，同时也使酒精 生产成本上升 ^[8]。 4 无酸发酵解决方案

无酸发酵在糖蜜酒精生产中的主要问题是糖蜜 中灰分、 胶体对酵母的抑制和发酵杀菌剂的耐药性， 其中酵母抑制是关键。因此糖蜜无酸发酵继续应用 必须解决 2 个问题，一是无酸条件下糖蜜澄清技术， 不添加硫酸澄清糖蜜中的胶体和灰分，缓解对酵母 的抑制；二是寻找无耐药性的环境友好型杀菌剂。 4.1 糖蜜快速澄清技术

多家企事业单位正致力于酒精发酵杀菌剂的研 究工作，但少有对糖蜜的无酸澄清技术的研究，多 数人认识到杀菌剂对无酸发酵的重要性，并没有意 识到糖蜜澄清处理对无酸发酵的重要性。广州甘蔗 糖业研究所开发出专利技术“高浓度糖蜜快速澄清 技术”，该技术是在无酸或微酸条件下，快速澄清糖 蜜中大量的胶体、灰分和非糖分物质。糖蜜经澄清 处理后，糖蜜纯度提高，混浊度降低，粘度下降^[9]， 酵母能够快速生长，取得对细菌的生长优势，从根 本上解决无酸发酵染菌问题，该技术极大地完善了 糖蜜无酸发酵技术。 4.2 杀菌剂耐药性

酒精发酵杀菌剂的耐药性是客观存在的，微生 物对绝大多数药剂的长期使用都会产生抗性，如何 解决杀菌剂的耐药性？一方面提高发酵罐的酵母数 量，利用酵母菌的生长优势抑制细菌的生长；另一 方面多种杀菌剂交叉使用，不要长期使用一种，细 菌就不太容易产生耐药性。 4.3 其它新技术的应用

目前糖蜜酒精无酸发酵也有新技术的开发和应 用，广西某糖蜜酒精厂采用进口的糖蜜无酸发酵复 合酶，对糖蜜进行灭菌处理，该技术目前处于试用 阶段，应用效果有待观察。 5 展望与建议

经过十几年的应用实践，绝大多数糖蜜酒精厂 已经放弃使用无酸发酵技术。随着制糖技术采用高 灰、高硫、强碱等强化工艺，作为副产物糖蜜中的 灰分、胶体和焦糖的含量不断增高，糖蜜无酸发酵 的难度将更大，在没有新技术支撑的前提下，糖蜜 无酸发酵技术将会被酒精厂弃用。对糖蜜进行澄清 处理，尽可能排除糖蜜中的抑制酵母发酵的杂质， 无酸发酵技术才能继续发展完善。另外糖蜜酒精添 加少量硫酸的微酸发酵也是目前研究的一个方向， 但同样也要解决染菌问题和灰分、胶体对酵母的抑 制问题。