神马文学网糖蜜酒精生产工艺
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/29 04:52:15
糖蜜酒精生产工艺 作者：中国酒 文章来源：中国酒 点击数： 117 更新时间：2003-7-31 一、糖蜜酒精发酵对酵母菌种的要求
糖蜜洒精发酵过程中需要大量的酵母，因此，必须选择适应工业生产需要的优良酵母菌种进行纯种培养，由单一细胞出发，增殖多量酵母作为种子，然后利用纯粹的酵母种逐级扩大培养，直至酒母的酵母细胞数足够满足酒精发酵的需要。
近年来，由于制糖技术提高，糖蜜中可发酵性糖减少，非发酵性糖增加，灰分和胶体物质增加，过去适应于高纯度糖蜜发酵的酵母，现在对低纯度糖蜜或劣质糖蜜已不相适应，发酵率明显下降。目前国内不少糖蜜酒精工厂，在生产实践中选育和驯养适于低纯度糖蜜的，耐高浓度、耐高温或耐高酸的酵母菌种，以适应生产要求。
糖蜜酒精酵母应具备条件：
(1)耐渗透压性能强，选择吸收性能好，酵母细胞质膜具有强的半渗透性。在含高浓度灰分和胶体物质的糖液中生长速度快并有强大的增殖能力，抗渗透压强的特性，是区别糖蜜酒精酵母与淀粉质原料酒精酵母最明显的界限。
(2)具有强的酒化酶活性。发酵迅速且完全、发酵能力强、残糖少，酒精生产率高。
(3)耐酸能力较强，在酸度较高的糖液中增殖快。
(4)耐温度能力强。特别是南方夏天气温炎热，水温较高，选育耐高温酵母菌种，可保证夏天气温高时仍能继续正常发酵生产。
(5)抵抗代谢产物反馈抑制作用能力强，即耐酒精能力高。能在高浓度酒精的发酵醪中继续发酵。这样不仅能提高生产率，同时可提高设备利用率。
(6)抵抗重金民的毒害作用强。通过驯养的办法，可以逐步提高酵母抗毒能力。
(7)发酵时产生泡沫少，选育产泡沫少的菌种，可以进一步提高发酵设备有效装填系数和设备利用率。
(8)变异性小，生产稳定。
二、糖蜜酒精发酵的酵母菌种特性
我国常用于甘蔗糖蜜酒精发酵的酵母菌种为台湾酵母396号；As·2·1189与As·2·1190；甘化I号；川345及川102等，常用于甜菜糖蜜发酵的酵母菌种为Rassя字。
1．适于甘蔗糖蜜酒精发酵的酵母菌种
(1)台湾酵母396号(F—396)系酵母菌属，细胞呈球形、卵形或椭圆形，曲汁中呈球形，4.5—9.8微米，内容透明、空胞大，在糖蜜中多为椭圆形，孢子呈球形2.5—3.5微米，l—3个，孢子形成温度30℃，菌落淡黄色，中心部凹下，边缘呈放射状。
它的发育最适温度33℃，发育最适pH4.5—5，发酵最适温度33—35℃，发酵最适pH2—5，死灭温度60℃，对酒精的抵抗能力在10％约为48小时。
(2)高l—396 是F—396在高温条件于糖蜜醪中长期驯养所获得的变异株，高l—396的形态和培养条件与F—396相同，它的特性是能耐高温，在40℃发酵良好。
(3)As.2.1189和As.2.1190 As.2.1189又名古巴Ⅰ，As.2.1190又名古巴Ⅱ。这两株菌种为甘蔗糖蜜酒精发酵的优良菌种，它们的细胞呈圆形、椭圆形或腊肠形。As.2.1189菌落呈白色圆形，有光泽，中心部稍凸起，边缘皱折。As.2.1190细跑大小相差较悬殊，菌落边缘稍不整。
它们的最适发育温度25—28℃，最适发育pH4.9—5.0，最适发酵温度31—38℃，最适发酵pH3.0—5.0，耐酒精能力强，成熟醪最高含酒分达10—11%。在甘蔗糖蜜醪中发酵速度快，发酵周期约22—24小时，较台湾396发酵时间缩短4—6小时以上。
它们适于甘蔗糖蜜酒精发酵，适应性强，对营养分的要求不象台湾396，在营养条件较差的低纯度糖蜜培养液中，亦能保持正常活动，酵母细胞数和发酵速度不受影响。
它们适于低温发酵，当温度不高于40℃时，发酵率高达88—90％，较台湾396高，且稳定，成熟醪含酒分也较高。如温度升高超过40℃以上，则成熟醪残糖增高，酒分下降、发酵率明显下降。
As.2.1190适于甘蔗糖蜜原料酿制白酒或兰姆酒，稍有特殊芳香风味。
(4)甘化I号 该菌种是广东省江门甘蔗化工厂1968年从甘蔗糖蜜中分离选育出来，适于甘蔗糖蜜原料酒精发酵，它的细胞多呈圆形，部分呈卵圆形，在麦汁中培养细胞大小为5.5×5×6微米。最适发育温度为30—32℃，最适发育pH4.5—5.5。最适发酵温度为32—34℃，最适发酵pH4.5—5.5。对甘蔗糖蜜(特别是碳酸法甘蔗糖蜜)有较强的适应性，发酵力强且稳定，发酵过程增酸较低，但对高温发酵的适应性差。
(5)川345 该酵母菌种是1952年四川省糖酒工业研究所选育出来的，适于甘蔗糖蜜酒精的发酵，在发酵温度40℃时，发酵率仍很好，是目前内江糖厂酒精车间等常用的酵母菌种。1956—1957年曾在广东省揭阳糖厂酒精车间夏季生产采用，证明当发酵温度超过36℃以上时，发酵率仍相当稳定。
川345酵母的最适发育温度是28—30℃，最适发酵温度31—35℃，能耐高温，40℃时发酵尚好，耐酒精能力10—12%(容量），成熟醪含酒精较高。但耐酸能力较差，发酵率较川102酵母低杂醇油产量较多。
(6)川102 也是1952年四川省糖酒工业研究所选育出来的，适于甘蔗糖蜜酒精发酵，产生酒精能力特别高，杂醇油产量极少，也是目前四川省内江糖厂酒精车间等常用的酵母菌种。1956—1967年曾在广东揭阳糖厂酒精车间生产采用，证明川102酵母在甘蔗糖蜜酒精发酵温度不超过36℃情况下，发酵率较F—396及川345等酵母高。
川102酵母形态多呈圆形及卵圆形，增殖快，数量多，最适发育温度28——30℃，最适发酵温度31—34℃，最高不超过36℃，抗酒精能力强，能耐12——14％(容量)的酒精，耐酸能力强，发酵产酒精特别高，杂醇油产量极少。
2．适于甜菜糖蜜发酵的酵母菌种
Basseя字酵母 该菌种广泛应用于苏联、波兰等甜菜糖蜜酒精工厂。我国甜菜糖蜜酒精工厂也广泛采用。它属于葡萄酒酵母一类，具有下面发酵酵母的特征，按其沉淀特性属于尘状酵母。
它的最大特点是具有特别强的耐渗透压能力，在10％食盐中经33小时其原生质收缩90％，但经24小时便恢复正常状态，仅有个别细胞发生原生质收缩。因此，不仅适于甜菜糖蜜的酒精发酵，也适于甘蔗糖蜜的酒精发酵，不仅适于纯度较高的糖蜜发酵，也可适于低纯度糖蜜的酒精发酵，发酵率较高。
它能使葡萄糖、蔗糖、果糖及麦芽糖完全发酵，同时能发酵1/3棉子糖，即由其中分出果糖而剩下2/3的不发酵的蜜二糖。
Rasseя字酵母的最适发育温度23—25℃，发育最适pH4.0—4.5，最适发酵温度27—30℃，发酵最适pH2.0—5.O，耐酒精能力9.5—10％(即成熟醪含酒分9.5—10％)。在进行甜菜糖蜜酒精发酵过程中宜采用硫酸来酸化，在浓度20％用硫酸酸化至pH2的稀糖液中也可正常繁殖，当醋酸含量为0.3％时，繁殖便停止，如采用甲酸，则当其含量为0.11％时便停止繁殖。
-
三、酒母培养的工艺流程
酒母培养可分为两个阶段，即酵母纯粹扩大培养阶段和酒母培养阶段，酒母培养的工艺流程，各厂不一，通常有下列几种：
酒母培养工艺流程，各工厂不统一，但总的要求是培养出健壮，纯粹无杂菌，发酵力强的酵母种子。因此，酒母培养一定要控制好培养条件，使每级扩大培养的工艺条件逐步适应发酵的要求，尽可能采用同一类的糖蜜来制备稀糖液，以使酵母能适应大生产的条件。
四、酵母纯粹扩大培养工艺
1．原菌种斜面培养 培养基斜面用米曲汁琼脂或麦芽汁琼脂，接种后在25——30℃培养3—5天。
2．液体试管培养 培养基用麦芽汁或米曲汁，灭菌后，冷却至25—30℃，在无菌条件下挑取一白金耳菌体接入液体试管，摇匀后置25—30℃培养20小时。
3．三角瓶培养 培养基用1/3麦芽汁或米曲计与2/3糖蜜稀释且添加营养盐的稀糖液，稀糖液浓度为14—15Bx，酸度5—6°，糖分6.5—7.0％，塞好棉塞后用9.80665×10000帕斯卡蒸汽灭菌15分钟，冷却至25—30℃，无菌操作接种，摇匀后置25—30℃培养12—14小时便可移入卡氏罐。
三角瓶培养阶段采用两种混合培养基，一方面为了保证在纯培养阶段使酵母有较好的条件生长繁殖，得到健壮饱满的种子，另一方面使菌种能够逐步适应于大生产的条件。
4．卡氏罐培养：培养基全部用糖蜜稀释添加营养盐的稀糖液，稀糖液浓度为14—15Bx，酸度5—6°，糖分6.5—7.0％，用9.80665×10000帕斯卡蒸汽灭菌15分钟，冷却至25—30℃，无菌操作接种，摇匀后置25—30℃培养12—14小时。卡氏罐酵母种子醪成熟指标是：耗糖50％左右，酸度基本上不升高，酵母细胞数为1.5—2.0亿／毫升左右，出芽率20％，即培养成熟。
-
五、酒母扩大培养工艺
酒母培养的扩大级数，可根据各厂生产实际需要来决定。酒母的制备方法一般可分为间歇式、连续式和半连续式三种：
1．间歇式酒母培养 间歇培养酒母方法，是将每次培养的新酵母从卡氏罐接入小酒母罐，培养成熟后，再接入大酒母罐，大酒母培养成熟后，即可供接种发酵罐用。因为这种接种方法每次都需要重新培养新酵母种子，不但操作麻烦，而且不能使酵母得到生产条件的驯养，生产成绩往往不好。因此，很多工厂采用循环接种法，即将第一次接入的种子培养成熟后，接人大酒母或发酵罐一部分，另一部分留卞，再加入新鲜稀糖液进行培养，如此反复进行，用这种方法接种，可以连续几个月，甚至更长时间不需要更换酒母种子，但要求保证严格的无菌操作。在新建工厂
开工生产时，采用纯种培养扩大，在正常生产的时候，可取上次培养酒母15—25％作为酒母种，放入己杀菌好的酒母罐中，然后加入浓度12—14％，酸度6—7°的稀糖液，控制温度在28—29℃以下，继续培养至酒母发酵度为65％时，即通入无菌空气，通气量为每立方米稀糖液每小时2—3立方米，一直通到接近酒母成熟为止。
酒母由接种到成熟的时间一般为12—14小时，成熟的酵母醪中台酒精3——3.5％，发酵度达50％，酵母细胞数l—1．2亿／毫升，将其中取出15—25％作为酒母种，其余送入发酵罐中，如此反复循环。
2．连续式酒母培养 连续培养酒母方法是以保持酒母中酵母数量恒定为原则。在不断交换基质的酒母罐中连续添加糖液，在单位体积及单位时间内所生成的酵母数量，应该等于在同一时间内，自容器中取出同样体积液体时其中所含的酵母数量。当生成的酵母数量大于取出的酵母数量，则酵母将由容器中流走。因此，不保持这个原则，连续培养酒母便往往不能实观。
此外，应该维持酵母繁殖的最适条件，如糖液的浓度、酸度、通风量、发酵度等。
连续式酒母培养，是将三个酒母罐用排出管连接，把酒母稀糖液连续地流入罐的上部，酒母也连续地排入发酵罐中，不断地向酒母通气，每小时对1立方米酒母醪通入2—3立方米。
酒母罐的总体积应等于每天所得发酵罐体积的12—15%，制得的酒母数量应等于发酵醪体积的50%，此时1立方米的酒母罐有效容积的生产能力约为每天4立方米的酒母，可以在长时间内进行连续培养，每经过5—7天，把三个酒母罐中的一个空出来，以便洗涤及杀菌。
流加糖液的浓度为12—14%，温度为15—20℃，酸度为6—7°，培养温度应为27—28℃。排入发酵罐的酒母发酵度应保持在55—60%之间，酒精含量为3—3.5%(容量)，酵母细胞数1.5—1.8亿／毫升酒母。
3．半连续式酒母培养 酒母半连续养培在我国也有不少的糖蜜酒精工厂采用。酒母在第一、第二纯培罐中是采用间歇培养方式，进入中间酒母罐阶段便采用半连续培养方法，酒母用的稀糖液连续进入酒母罐内，而成熟的酒母醪则自酒母罐的底部定时送至主发酵罐，它的培养工艺如下：
(1)第一纯培罐培养 移种前用水冲洗然后通蒸汽100℃，空罐杀菌10分钟，再于纯培罐中配制18Bx的糖液，用蒸汽煮沸10分钟，冷却后加营养盐硫酸铵0.3%，粗磷酸0.1%，制成培养基，并调整酸度，PH3.8—4.2，按种卡式罐酵母，保持32—33℃，间歇通风，每小时通风10分钟，培养16—18小时。当锤度为原来的
50％左右，酵母数在1—1.2亿／毫升，繁殖旺盛便可移接于第二纯培罐。
(2)第二纯培罐培养 培养基的制备，培养方法及培养工艺同上，培养时间为12—16小时。移种条件也与上同，它的有效体积为第一纯培罐的4—5倍。
(3)中间酒母罐培养 接种前用水冲洗后通蒸汽至100℃，杀菌10分钟，冷却后加入酸化稀释糖液制成的培养液，糖分为11—12%，接入第二纯培罐的纯种，保持恒温为32—33℃，并微量通风，培养至酒母成熟，酒母成熟指标为糖分消耗1／2，酵母细胞数为1.0—1.2亿／毫升，每8小时向主发酵罐放成熟酵母醪一次，保留1／10成熟酒母，再连续接入培养液，并微量通风，8小时再向主发酵罐送成熟酒母醪，如此重复循环，每隔5—7天，将中间酒母罐醪液放尽，清洗杀菌，再行第二批酒母半连续培养，中间酒母罐有效体积为第二纯培罐的10倍。
六、影响酒母质量的主要因素
1．酒母醪中的糖浓度和纯度的影响 低纯度糖蜜由于焦糖、黑色素等胶体物质粘附在酵母细胞表面，会妨障酵母细胞质膜的半渗透选择性吸收，从而会抑制酵母的生长和繁殖。因此，低纯度糖蜜制备酒母醪，必须通过前处理来提高稀糖液的纯度，使酵母细胞质膜的半渗透吸收正常进行，摄取酒母醪中的C、N源和生长素，迅速合成细胞和酶系，获得健壮和酶活强的酵母，这对提高酒母质量具有明显的效果。
酵母长期用糖蜜所制备的酒母醪进行驯养，因而在大生产发酵阶段的适应性较强，发酵率可相应提高。
酵母的生长繁殖宜在低渗透压下进行，因此，酒母培养时一般要求在较低的糖度下进行，如果浓度过高，醪液粘度大，渗透压大，则不利于酵母细胞质膜的吸收，酵母不容易迅速吸收足够的营养分合成细胞和各种酶系。酒母醪浓度过高，粘度过大，对酵母生长与繁殖不利。因此，制备酒母醪较适宜的糖浓度应控制在12—14%。
2.酒母醪酸度的影响 酒母醪制备过程中，调整酒母醪的酸度，一方面是调整适应酵母生长繁殖的酸度，防止杂菌感染，另一方面可淘汰衰老的酵母。因为酵母在pH4.5最适宜繁殖，在pH3.8—4.5范围内也能较好繁殖。而酒精发酵过程中不希望有生酸细菌与酵母伴生，而生酸细菌最适pH为6.8—7.2。如果添加硫酸调整酒母醪的pH值为4.2—3.8时，则只有强壮酵母可以发育，衰老酵母便被淘汰，而细菌在此pH范围内则难于繁殖，因此酒母醪的酸度调整是否正确，不但能选育强壮酵母，提高酒母的质量，同时能防止杂菌的污染。尽管酵母最适繁殖pH4.5，但国内糖蜜酒精工厂酒母醪的酸度大多数为pH4.2—4.0，这样既利于选育健壮酵母，提高酒母质量，又能防止杂菌的污染。
3．酒母醪中营养分的影响 制备酒母的目的就是要获得大量健壮的和酶活力强的酵母。要想获得大量酵母的活细胞，就需要供给酵母以丰富的营养物质，酵母同化了这些营养物质，迅速合成细胞组成分和细胞内有用的酶系。
氮、磷、钾、镁、生长素以及能被酵母所同化的糖分，是合成酵母细胞和酶系所必需的组分。知道了成熟酒母中单位体积内酵母的细胞数，就可以计算必要的营养分。酒母醪的营养分是否适当，对酒母质量的影响甚大，酒母醪中有足够的营养分，则酵母健壮，酵母细胞较多，酶活性强，同时酵母对数生长期长。如果酒母醪的营养分不足，则酵母瘦弱，酶活性低，同时容易衰老，显微镜检查酵母细胞空胞大。
4．酒母通气与不通气培养的影响 酵母在有氧的条件下，则迅速摄取外界环境的营养分合成细胞和酶系，因此能迅速产生大量的菌体，而在无氧条件下酵母则主要进行发酵，生成酒精和二氧化碳。酒母培养的目的是获得大量强壮且酶系活性高的酵母细胞。因此适当地通气有利于酵母迅速达到繁殖曲线的对数生长期，同时采用通气培养酒母较不通气培样酒母的接种量可大大减少，目前国内有些酒精工厂采用小种量比接种，通气培养酒母，接种量可减少至0.3%，通气培养12小时，酵母便迅速繁殖到达对数生长期，酵母细胞数达1—1.2亿／毫升。酵母通气培养，实质上只能利用酒母醪中溶解氧，因此在通气时，应设法使通入的无菌空气尽量分散，以加强氧气的溶解，便于酵母细胞的利用。目前国内有些酒精工厂采用自吸式发酵罐来培养酒母，溶氧系数大大提高，接种量和培养时间可相应减少。
5．接种时期与接种量和接种温度的影响 为了保证各级酒母的质量，接种的时期应控制在酵母繁殖至对救生长期的末期，以保证种子酵母的健壮。酵母对数生长期末期的确定，可以根据酵母细胞数1—1.2亿／毫升，出芽率20%，死亡率1%以下，耗搪率45—50%，酸度不增高等指标来确定。
不通气培养的接种比(扩大比)通常为1∶8—10，通气培养的接种量为0.3—1%。如接种量少，则酵母繁殖时间延长，到达对数生长期的培养时问较长。如接入种子酵母健壮，则酒母殖快，如衰老的酵母种则迟缓期延长，对数生长期缩短，酵母细胞空胞大。
接种温度的高低对酒母质量也有较大的影响，接种温度高，则酵母繁殖快，但酵母容易衰老，长得不健壮，还容易感染杂菌。温度低则繁殖慢，繁殖时间长，因此酒母培养时间应相对延长。
6．培养温度与培养时间的影响 为了保证酵母生长繁殖的良好条件，酒母培养过程中，要正确掌握培养温度与培养时间。酒母培养的温度，一般应控制在30—32℃，这是酵母繁殖的适宜温度，有些酒精工厂为了抑制杂菌的繁殖，酒母培养采用较低培养温度25—28℃。温度控制是否适当，直接影响到酒母质量和种子成熟时间，温度过高，容易引起酵母细胞过早衰老，活力减退，并易引起杂菌污染，温度过低，则会使酵母繁殖缓慢。酵母的培养时间一般为15—20小时，发酵要求酒母在对数生长期的末期接种，以保证接入的种子均是健壮的酵母。但实际生产中常会遇到发酵基本糖被还未制备好，而需要延长酒母培养时间的情况，这时应采取降低培养温度，使酵母繁殖减慢；增加新鲜稀搪液，使酒母重新获得营养，让它继续生长，而不致过热。如果此时酒母已培养成熟，则放掉一部分到正常发酵的发酵罐，再补加一部分新鲜糖液，重新进行培养至酵母繁殖至对数生长期的末期才接种。
第四节 糖蜜酒精发酵
糖蜜酒精生产工艺
一、糖蜜酒精发酵的依据 二、糖蜜发酵方法
三、糖蜜酒精连续发酵的基本理论 四、影响糖蜜酒精发酵的主要因素 五、糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程及工艺指标 六、低纯度糖密酒精发酵
七、糖蜜与淀粉质原料混合发酵 八、异常发酵现象及处理方法
一、糖蜜酒精发酵的依据
1．糖蜜中的可发酵性物质 甘蔗糖蜜中含有相当数量的转化糖，约20％，蔗糖30％，甜菜糖蜜中含转化糖极少，而含大量蔗糖，约50％左右。酵母活细胞含有丰富的水解酶和酒化酶，酵母中的蔗糖酶能将糖蜜中的蔗糖水解为一分子葡萄糖和一分子果糖，然后再通过酒化酶将己糖发酵生成洒精和CO2。
2．糖蜜酒精发酵中酵母的有效酶系 糖蜜酒精发酵过程中，酵母细胞中参与酒精发酵的酶有十多种。酵母活细胞中蔗糖酶首先将糖蜜醪中的蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖，然后再由酵母活细胞中的酒化酶进行发酵，酒化酶是参与酒精发酵的各种酶的总称，它不是单一的酶，而是包括12种酶和三个辅酶体系的总称，主要包括己糖磷酸化酶、激酶、氢化还原酶、烯醇化酶、脱羧酶及脱氢酶等，在这些酶中有的是简单的酶，有的是复合酶，酒化酶是胞内酶，是由酵母活细胞于细胞内合成，也只能于细胞内起催化反应作用，它不能从酵母体内渗至发酵醪中。
3．提高糖蜜酒精发酵效率的方法 一方面要注意调整酵母的外界环境条件，使外因适于酵母内在规律要求，另一方面驯养和选育耐高渗透压和耐高温的优良酵母菌种，以适于糖蜜酒精发酵。
调整酵母外界环境的渗透压是提高糖蜜酒精发酵效率的关键，酵母细胞内酶系催化效率的提高，依赖于酵母细胞质膜的半渗透作用。所以，糖蜜酒精发酵要求发酵醪要有适当的渗透压，才有利于酵母半透性细胞质膜对醪液中C、N源、生长素等营养物质的吸收利用，才能加速细胞内酶系的催化反应速度，从而使发酵率进一步提高。为了保证酒母细胞质膜半渗透作用的正常进行，对于糖蜜原料，特别是低纯度糖蜜原料，应想办法先除去搪蜜中的焦糖、黑色素、果胶等胶体物质；只有适当降低糖密浓度和粘度才能调整至适宜的渗透压，才能保证酵母细胞质膜半渗透作用的正常进行和提高工作效率。
其它工艺条件也能直接影响发酵效率，如果调整适宜的发酵温度，发酵效率也明显提高。例如采用川102酵母菌种发酵温度控制在36℃以下，则产酒精特别高，发酵率也明显提高。但发酵温度超过36℃以上甚至高达40℃时，则产酒精速度降低，发酵率也明显降低。而川345酵母菌种对温度的适应性较强，夏天天气炎热，尽管发酵温度可达40℃，发酵尚正常，发酵率仍稳定。可见不断驯养和选育耐高渗透压和耐高温的优良酵母菌种显得特别重要。
4．糖蜜酒精发酵宜在密闭发酵罐中进行的理论依据 糖密酒精发酵过程是不需氧的生物化学氧化过程，其生物氧化自成体系，反应过程中生成还原态的NAD·2H，用于乙醛的还原，而其自身被氧化恢复成氧化态的NAD。辅酶上的氧化还原过程，即酒精发酵氢的传递过程。所以酵母进行糖蜜酒精发酵时宜在密闭的发酵罐中进行。
酵母进行糖蜜酒精发酵时，在有氧的情况下，由于进行了呼吸作用，而酒精产量大大降低，糖的消耗速度在单位时间内也减慢。
有氧情况下，为什么糖蜜酒精发酵的发酵率反而降低?从酒精发酵反应式可总结如下：
C6H12O6十2ADP十2H3PO4→2C2H5OH十2ATp十2CO2↑
在酒精发酵过程中，在无氧情况下，一分子葡萄糖经酵母酒化酶系的催化作用最终生成二分子的乙醇，二分子ATP，二分子CO2，同时在酒精发酵中进行底物水平磷酸化，每发酵一分子葡萄糖产生3分子ATP，同时需要用去2分子ADP和2分子磷酸：
2ADP十2Pi→2ATP
在有氧的情况下，进行电子传递磷酸化，每消耗一分子葡萄糖，则产生38个ATP，因此需要38个分子的ADP和磷酸：
38ADP十38Pi→38ATP
在酵母细胞内，ADP和Pi量是有限的，由于发酵的高速度进行，ADP和Pi经充分被利用了，当有氧的情况下进行了电子传递磷酸化，生成大量的ATP，因而消耗了大量的ADP和Pi，而用来进行发酵的底物磷酸化就会感到不足，从而降低了发酵速度，因此在有氧的情况下，糖蜜酒精发酵的效应反而降低。由此可见，糖蜜酒精发酵宜在密闭的发酵罐内进行。
5．从CO2回收酒精的依据 糖蜜酒精发酵过程中放出大量CO2。发酵过程中产生CO2的主要来源是在酵母菌羧化酶及羧化辅酶的催化作用下，丙酮酸脱羧变为乙醛并放出CO2，乙醛在酵母的乙醇脱氢酶作用下还原为酒精。
根据糖蜜酒精发酵化学反应式：
C12H22O11十H2O＝＝＝＝＝2C6H12O6
342.2 2×180
C6H12O6＝＝＝＝＝＝2C2H5OH十2CO2↑
2×46 2×44
100公斤蔗糖可生成105.26公斤转化糖。
理论上1吨蔗糖应产生538.1公斤无水酒精，或682公升无水酒精(以20℃计算)，或677.6公升无水酒精(以15℃计算)，同时产461.9公斤CO2，可见糖蜜酒精发酵过程中产生CO2数量不少。一个年产3000吨糖蜜酒精工厂每小时排出CO2400-580公斤，每年排出CO2 2736吨。目前国内不少酒精工厂回收CO2综合利用生产液体CO2、干冰等。
在酒精发酵过程中，CO2的排出需要通过含有酒精的发酵醪层，于是就被酒精蒸汽所饱和，因此，CO2排出的同时必然带走醪液中的一部分酒精。另外，酒精发酵醪表面的蒸发也使部分酒精必然随着CO2气体而排出。排出的CO2所带走的酒精数量与发酵醪的温度、酒精浓度以及蒸发表面的状态都有密切的关系。根据糖蜜酒精工厂实际生产数据，发酵过程中CO2带出的酒精量按产量的1—1.169％计，则一个年产3000吨的糖蜜酒精工厂每年由于CO2所带走的酒精即达30000—35000公斤。因此，决不能让这么多的酒精损失，必须设法回收。目前酒精工厂多采用的CO2酒精捕集器有泡盖式与填科式两种，捕集效果较好。
6．糖蜜酒精发酵过程中产生乙醛积累较多量的来由 糖蜜酒精发酵特点之一就是发酵过程中代谢产物生成乙醛量较多。为了保证成品酒精的质量，蒸馏过程中要特别注意排醛操作和抽提醛酒。
乙醛是酒精发酵的中间代谢产物，在无氧条件下，丙酮酸脱羧便形成乙醛，并放出CO2。乙醛是酒精的前体物质。正常的酒精发酵， 乙醛在酵母的乙醇脱氢酶的作用下，由还原型辅酶I(NAD·2H)还原为酒精。在正常酒精发酵的情况下，乙醛积累不应过多，但由于糖蜜中的胶体物质，灰分及重金属离子对酵母细胞中乙醇脱氢酶活性有一定的抑制作用，或从甘油醛转变成甘油酸中放出的还原型辅酶I (NAD·2H)中断，都使乙醛还原为酒精受到制约，因而相对地增加了乙醛的积累。特别是采用通风培养酒母的糖蜜酒精发酵，代谢副产物中乙醛的积累特别多，这都与酵母细胞中脱氢酶活性受抑制有关。
-
二、糖蜜发酵方法
糖蜜酒精的发酵方法很多，基本上可分为间歇法与连续法两大类，目前我国大多数糖蜜洒精工厂都采用连续发酵法，生产技术管理比较完善，而且有些厂仪表自动化程度也比较高，而产量较少的糖蜜酒精工厂仍有采用间歇发酵法。
(一)间歇发酵法
根据工艺和设备不同，间歇发酵法又可分为开放式、密闭式、分割式、分段添加和连续流加等发酵方法。
1．开放式间歇发酵法 此法的特点是醪液在敞开的发酵槽内进行发酵，操作是间歇进行，发酵槽一般用水泥制成，也可用钢板制成，发酵槽内装有冷却管和蒸汽管，使用时先用石灰乳、热水充分洗涤及消毒。培养酒母稀糖蜜浓度为12—15％，pH4.0—5.O，接入10％的种子，25—30℃培养至浓度为6—8％时即为成熟洒母。浓度为20％的稀糖液送入发酵槽，同时接入20％的酒母，接种温度随季节而改变，夏季27℃，冬季为32℃，酒母添加后不久就进行前发酵，再约经10小时开始主发酵，温度逐渐上升，这时要注意降温，发酵时间约需30—40小时，成熟醪含酒精6—7％(容量)。
开放式间歇发酵法的优点是设备简单，容易上马，操作简便。缺点是直接与空气接触不利于嫌气性发酵，容易感染杂菌，同时也容易导致酒精挥发损失及CO2无法回收，设备利用率低。
2．密闭式间歇发酵 此法的特点是在密闭的容器内进入，嫌气性发酵条件较好，能防止杂菌感染，发酵率稳定，可以回收CO2，酒精损失较少。
酒母罐预先以100℃空消1小时，送入12—15％的稀糖液后，再加热到100℃，灭菌30分钟，实消后加入浓硫酸调节pH4.5—5.0，然后冷却到30℃时接入种母，培养至浓度降至6—8％时即为成熟酒母。
将已杀菌的浓度为20％的稀糖液送入密闭式发酵槽，冷却至80℃时接入10％的酒母，保温30—35℃发酵，发酵时间为30—40小时，成熟醪含酒精6.5—7％(容量），发酵率86—87%。
3．分割式发酵法 此法是利用发酵正常的主发酵醪，把它抽出一部分(1／3或1／2)送人第二发酵罐，作为第二发酵罐的酒母，两个发酵罐各用稀糖液添加满，第一个罐让它发酵完毕，然后蒸馏，而第二个发酵罐在进入主发酵期时，又分割出1／3或1／2的发酵醪送入第三个发酵罐，作为第三个发酵罐的酒母，再分别添加满稀搪液，如此依次进行下去，分割主发酵醪进行发酵。
此法优点是节省酒母的制备，分割主发酵醪作为酒母，接种量较大，可以缩短发酵时间，缺点是容易感染杂菌。为了减少杂菌感染的机会，每天更换新种两次，或在重复分割时，将发酵醪酸化调整为pH4.0，或添加适量的氟化钠或五氯代苯酚钠等化学防腐剂。我国南方小型糖蜜酒精工厂采用此法较普通。稀糖液浓度以全糖分为标准，冬季为12—13％，夏季为ll—12％，酒母稀糖液的浓度一般比发酵所用的低2—3％，发酵时间只需要30—36小时，成熟醪含酒精夏季6—6.5％(容量)，冬季6.5—7％(容量)。
4．分段添加发酵法 分段添加发酵法的特点是将酵母培养阶段和发酵阶段明显地划分开来，根据两者不同的目的要求，采取不同的技术条件，在发酵过程中尽可能维持醪液中的糖分一致，使酵母在较稳定的情况下发酵，由于采用分段添加糖液，保持了醒液中较低的糖分和较高的酒精分。
分段添加发酵法是在发酵罐中加入10—20％的成熟酒母，并且分三次或更多次加入基本稀糖液。第一、第二次添加发酵罐容积20％的糖液，第三次加入发酵罐容积40—50％的糖液。为了使酵母很好地增殖，在第一次及第二次添加时，通空气一小时，而第三次添加时则通气15-20分钟，如果没有通风设备，添加速度应尽量慢。
当糖度降到5.5—6％时，才开始添加基本稀糖液，稀糖液混入后的浓度应在7.5％左右，最后一次添加的稀糖液浓度应该保证成熟醪的酒精含量为8.5—9％(容量)，锤度为5.5-—6.5％，发酵温度宜控制30—35℃。发酵时间约36—45小时。
5．连续流加发酵法 连续流加发酵法的特点是把成熟的酒母一次加入发酵罐中，然后连续流加基本糖液，连续流加基本糖液的速度应控制，使发酵糖液的浓度大致相同，这样可使发酵时间大大缩短，发醪中酒精含增高。
连续流加发酵法是先将占发酵醪总容量约30%的成熟酒母醪一次放入发酵罐中，然后加入相同数量的浓度为14％的稀糖液，通入空气，使其与酒母混匀，促使酒母很快增殖，约经过两小时，发酵度降低7—7.5％，这时就连续地加入浓度32—35％的基本稀糖液，连续流加基本糖液的速度，主要是维持加入过程中发酵醪的浓度在10％左右。采用连续流加发酵法，发酵最高温度须控制在33—34℃，发酵总时间只有15—20小时，发酵醪的酒精含量可达9％(容量)以上。
(二)连续发酵法
间歇式发酵是始终在一个容器内进行，酵母始终处在一个变动的环境中，即酵母的繁殖与生命活动是在糖分不断下降，酒精含量逐步增加的变化过程中进行的。连续发酵与此相反，发酵的每一个阶段是在各个不同的容器中进行，对每个容器来讲，醪液的浓度，酒精的含量，pH，温度等因素是一定的，这样，酵母由于适应稳定外界的环境，其发酵能力加强，发酵率也相应提高，整个生产过程连续化，操作方便，生产管理稳定，大大减轻了劳动强度和节省劳动力，为实现仪表自动控制提供了有利条件，同时由于连续发酵法，节约了非生产时间，提高了发酵设备利用率。
我国南方利用甘蔗糖蜜与北方利用甜菜糖蜜生产酒精的工厂，大都采用连续发酵法。糖蜜酒精连续发酵的方法较多，现归纳如下：
1．多级连续发酵法 多级连续发酵法又称自流式连续流动发酵法，是在一组串联几个发酵罐中进行的，罐的数量及位置可以不同。通常采用9—10个罐串联起来，它们的位置可以在高度相同的一个平面上或者高度不同的两个平面上，呈梯级式。酒母和基本稀糖液，以一定的速度连续地流入前两个发酵罐，发酵时醪液从#1发酵罐上部沿连通管流入#2发酵罐底部，再经#2发酵罐上部流入#3发酵罐底部，这样顺序连续流动，经过一组串联的发酵设备所连接的空间，酵母完成增殖和发酵作用的全过程，成熟醪从最后的发酵罐中连续排出，送去蒸馏。
多级连续发酵法可分为单浓度连续发醉法和双浓度连续发酵法两种。单浓度连续发酵法是酒母培养与连续发酵醪的糖液均采用同一种浓度：22—25％；双浓度连续发酵法酒母的培养液采用低浓度糖液，浓度为12—15％；连续发酵法添加基本稀糖液采用高浓度糖液，浓度为32—35％。
多级连续发酵法的特点是：把前两个发酵罐作为主体罐，在酒母与基本稀糖液连续流加的条件下，酵母处在对数生长期，保持旺盛的生命活动能力，发酵-开始便达到主发酵期，发酵时间可以大大缩短。在间歇分批发酵过程中，酵母的萌发期较长，然而在连续发酵过程中，酵母的萌发期的时间取决于主罐中醪液交换的速度和第一次加入酵母的数量。换句话说，如果交换速度过大，在营养物质丰富的情况下，虽然酵母的生长速度加大，但不利于酵母的积累，往往酵母来不及繁殖就有可能被流掉，酵母积累便在后面几个罐内进行，并且速度缓慢。为了消除这一现象，
主罐的发酵醪交换速度应比其他发酵罐的进度低一些，为此可加大主发酵罐的容量，或者利用一组罐的前两罐作主罐，这种方法使酵母的积累在第一罐内结束，而使第二、第三发酵罐酵母细胞含量变化不大，使连续发酵稳定在一定的酵母数量。酵母在主罐中积累过程也取决于它的初始含量，在连续发酵过程中控制主发酵罐的酵母数量甚为重要，需要掌握好发酵醪的流加速度，使其交换速度与酵母的生长速度达到相对平衡。另外，糖蜜连续发酵一些重要的因子，如糖浓度、pH、温度、酵母数量和酒精浓度在各个发酵罐内虽不相同，但能控制保持相对稳定性，因而可
以避免和间歇发酵过程中由于代谢产物反馈抑制作用，酒精浓度增加，致使酵母出现过早衰亡的现象，使酵母连续发酵作用得到充分发挥，因此，发酵率可以相应提高。多级连续发酵节约了非生产时间，所以设备利用率相应提高。但应该看到多级连续发酵经常会因杂菌感染，不可能长期维持下去，必须定期更换酵母种子，一般每隔几天，必要时甚至每隔2—3天各发酵罐需要交替排空灭菌再重新接入酵母种子进行发酵，灭菌方法如下，
先用泵将#1发酵罐抽人#2发酵罐，#1发酵罐于l00℃灭菌1小时后，再用泵将#2发酵罐发酵液抽入#3发酵罐，按顺序下去，直至各发酵罐灭菌完毕为止，在灭菌换种过程中仍不停止流加基本稀糖液。目前我国四川内江糖广、广东阳江糖厂等酒精车间发酵过程采用高酸灭菌和抑制杂菌繁殖，不通空气进行酒母培养，不停生产抽醪洗罐，以及在抽醪洗罐时，提高培养糖液酸度，洗涤酒母罐等措施，实现糖蜜酒精连续发酵长期不换酒母种，通常6个月才换一次新种，这样不仅节约酒母培养的管理工作节约水、电、汽，更重要的是酵母适应能力强，发酵率稳定，如果经常更换新种，还需要一段时间适应过程，直接影响发酵率及生产任务的完成。
2．循环(往复)多级连续发酵法 此法的特点是发酵设备与多级连续发酵法相同，但管道布置与换种操作则不同，共同点是发酵设备同样由9至10个发酵罐一组串联起来，酒母与基本稀糖液的流加，由#1、#2发酵罐，依次经过所有的发酵罐完成连续发酵的全过程，成熟醪从最终发酵罐排出，送去蒸馏。不同点是：最终发酵罐成熟醪蒸馏后，立即刷罐灭菌，接入酵母新种，连续流加基本糖液，其它各发酵罐依次灭菌接入发酵醪，以相反的方向连续流动进行连续发酵，这样尾罐变为首罐，实现了循环连续发酵法。该法的优点是不需用泵转换，可简化操作，节省电力消耗。 ’
3．通气搅拌多级连续发酵法 为了使糖蜜酒精连续发酵在均匀相(或均质)情况下进行，同时保证有足够或较多的酵母数量。我国一些糖蜜酒精厂，在一组发酵罐串联起来的发酵系统中第一个罐采用通气搅拌或间歇通气搅拌措施，保持足够和较多量酵母的情况下，通过连续流加基本稀糖液，使酵母迅速处于对数生长阶段，保持其旺盛的生命力，和提高酵母的比生长速度，是获得高发酵率的关键。在随后的各级发酵罐中，随着糖液浓度降低，酵母比生长速度也逐渐缓慢降低。所以，设计糖蜜酒精连续发酵方案时，宜采用双流和多流系统，即糖液同时流入前2—3个发酵罐，以便保持酵母一定的比生长速度。间歇通气搅拌对稳定和保证较高的比生长速度更为有利。
4．回收酵母多级连续发酵法 此法的特点是将发酵醪的酵母，用高速离心机回收再用。由于回收大量的酵母，在发酵过程中一开始便有足够多量的酵母，发酵特别旺盛，代谢产物酒精立即大量积聚。由于代谢产物的反馈抑制作用，发酵过程中随着酒精浓度迅速增高，抑制了酵母的增殖，使酵母迅速衰亡。因此，酵母耗糖的损失相应减少，酒精产率相应可增加2％左右，连续发酵时间可缩短8—10小时，所以此法的优点是发酵周期短，产率高，设备利用率高。
回收酵母多级连续发酵是在四个一组串联的发酵罐中进行，连续发酵用糖液浓度为30—34％，来自活化罐的成熟酒母及发酵浓糖液送入第一个发酵罐的底部，发酵醪向上升起，沿导管流入第二发酵罐的底部，依次流入第三个发酵罐。这样的输送方向保证了酵母在整个发酵期间都处于悬浮状态。由于发酵作用产生代谢产物酒精和二氧化碳，醪液比重沿罐高度而逐渐降低，这样能防止发酵醪把刚送来的糖液带走。第三与第四两个发酵罐之间上部用导管相连，发酵醪由第四发酵罐的下部放出，使酵母沉降，便于回收。发酵醪的流动速度需调节到第一罐发酵度14％，第二罐发酵度10％，第三罐发酵度6.5％，第四罐6.1％，成熟醪酒精浓度约为8.8％(容量)。
从发酵醪分离回收的酵母浆，约为发酵醪容积的15％，此酵母浆送至酒母罐，添加浓度11—12％稀糖液并添加硫酸，位酸度达1—1.3°，再加过磷酸钙，而不加氮源养料，当浓度降低至4.5—5％时，即将酒母醪送至发酵罐，在发酵过程所释出的二氧化碳，通过捕集器，而洗水则用来稀释糖蜜，发酵醪用泵送入沉降槽，通过高速离心分离器将醪液和酵母分离，醪液送去蒸馏，酵母重回至活化罐中，如此反复使用15次左右。
三、糖蜜酒精连续发酵的基本理论
(一)糖蜜酒精连续发酵的理论依据
糖蜜酒精连续发酵是在间歇法分批发酵的基础上发展起来的，但连续发酵的控制与分批发酵的控制毕竟有较大的差别。为了使糖蜜酒精连续发酵获得较高的发酵效率，必须首先认识在糖蜜酒精连续发酵过程中酵母生命活动的特点，另一方面要了解糖蜜酒精连续发酵的变化规律，要创造一个适宜于酵母糖蜜酒精连续发酵稳定状态的工艺条件。而这些稳定状态是建立在动态平衡的基础上。如果糖蜜酒精连续发酵出现不稳定性的问题，这不仅降低发酵率，同时会引起杂菌的污染和酵母菌种的变异，退化，甚至破坏正常连续发酵的进行。
正确设计糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程，首先要了解连续发酵过程中酵母的生长速度与发酵基质浓度，代谢产物浓度以及发酵基质流加速度，代谢产物形成速度的辩证关系，同时也要明确连续发酵的类型，合理选择发酵罐设备的大小、容量和数量；选择适宜的稀释度、进料速度、营养浓度和pH值等工艺参数，力求连续发酵处于动态平衡相对稳定的状态下进行。
糖蜜酒精连续发酵的类型大多是属于恒流速多级均质连续发酵系统，要认识恒流速多级均质连续发酵的变化规律，首先应分析最简单的连续发酵过程。从理论上仔细分析这一较简单的动态变化，并建立了数学关系式，通过数学关系式的理论推导，就不难看出连续发酵处于动态平衡相对稳定工艺参数之间的辩证关系。
(二)单级匀质连续发酵控制的理论依据
1．单级培养的基本概念
(1)稀释度的概念 酵母生长繁殖速度决定于发酵基质的浓度，而在发酵条件下发酵基质浓度却取决于稀释度和进料速度。
在恒流速匀质连续发酵罐中，单位体积的发酵醪在发酵罐中的平均停留时间是以稀释度D表示：
D＝f/V(小时-1)..............................................................1
式中 f——为发酵醪的速度，立方米／小时
V——为发酵醪的容积即发酵罐的有效容积，立方米。
由此可以看出，所谓稀释度，即为每小时流过单位发酵罐的发酵醪容积数，单位为小时-1，也可以理解为每小时内新鲜基本稀糖液的交换量，稀深度的倒数即为停留时间。
∴停留时间 T＝1/D(小时)
例如表2—3所示。
表2—3 停留时间与稀释程度的关系
V（m3） f（立方米/小时） D（小时-1） 停留时间（小时）
10 1 1/10=0.1 10
10 5 5/10=0.5 2
10 10 10/10=1 1
(2)倍增时间或世代时间的概念 在分批发酵时，处于对数生长期的酵母，基本上以固定的速度繁殖。由于酵母是以二等分分裂法(出芽法)繁殖，细胞每分裂(出芽)一次所需要的时间为g，称为世代时间，又称倍增时间。假若在一定体积的发酵醪中，开始时酵母细胞数量为X0，经过一段培养后，细胞数量变化可写为：
末分裂(出芽)时，酵母细胞的浓度是X0
在第一次分裂后(一世代后)，酵母细胞浓度是2X0
在第二次分裂后(二世代后)酵母细胞浓度是2×2X0
在第n次分裂后(n世代后)，酵母细胞浓度是2n X0
即酵母经n次世代后最后的酵母细胞浓度为：
X=X0·2n.....................................................................2
n表示在t时间内细胞分裂的次数，则：
f/n=g......................................................................3
此g表示在对数生长期中平均世代时间或倍增时间，它在这里的含义是表示细胞群体的平均世代时间，并非某一个细胞繁殖的世代时间。直接测定平均世代时间是因难的，常采用的方法，是在一已知的时间间隔内测定细胞数量的增加，再经计算后求出平均世代时间，为此目的应将3写成n=t/g并代入2
则：X＝X0·2·t/g..............................................................4
将4式取对数并重排得到下列等式：
g=ln2·t/（lnx-lnX0）=0.69t/（lnX-lnX0）......................................5
等式5是计算世代时间的基本公式，它表示在t时间内，由二次测定菌体细胞数量的增加而计算出的平均世代时间。在测定时应在固定的条件下进行。
(3)对数生长速度的概念 在对数生长期中酵母的生长速度是固定的，对数生长期中一定时间内细胞数量的增加可用对数生长速度μ表示。
将4式取对数，则：1nx=t·ln2/g+lnX0...........................................6
因在对数生长期中ln2/g的数是固定的，如改用μ代替，上述等式可写为：
lnX＝μt+lnX0...............................................................7
则μ=ln2/g=0.69／g..........................................................8
或者将7式重排
μ=（lnX-lnX0）/t............................................................9
9式是测定对数生长速度的常用公式，它表示从t—t0这样时间间隔t内，菌体数量由X0增加到x时的速度。
对数生长速度μ是由酵母的生长能力和发酵的外界环境所决定的，酵母在对数生长期的生长速度μ要达到最大值必须生长在营养丰富的发酵醪中，也就是要含有充分的碳、氮、磷及生长因素，达到最大的生长速度称生长最高速度，以μm表示。
(4)菌体密度与生长速度的关系
x--发酵罐中酵母菌体密度，克／升
μ--对数生长速度，小时-1
从公式7去对数可得：
X=X0eμt....................................................................10
解此式可得酵母的瞬时增殖速度为：
dX/dt=μt...................................................................11
(5)生长速度与基质浓度的关系
μ=μmax·[S/（Ks+S）]........................................................12
式中 S——限制生长的基质浓度，克／升
μmax——该发酵醪中μ的最大值即最高生长速度，小时-1
Ks——生长速度等于最高生长速度一半时的基质浓度称饱和常数，克／升
μmax值的生理意义在于能说明在相同条件下，用作主要营养成分的发酵基质的同化效率，即说明酵母能利用该发酵基质的专门酶系统的活性高低。
Ks的生理意义是Ks数值的大小，表示酶系对发酵基质的亲和力，同时也表示该发酵基质在酵母细胞中的渗透能力的大小。
(6)总生长量的概念 酵母在一定容积的发酵醒醪中，繁殖所能达到的最大数量
G＝Km－X0..................................................................13
式中 Km——最终菌体量，克／升
xo——接种时酵母细胞的浓度，即接种量，克／升
G——总生长量，克／升
当酵母对数生长期结束，进入生长稳定期，此时细胞数量不再增加，因此生长稳定期的酵母数量就是生长量。
(7)限制因素的概念 如前所述，只有在某些限制因素出现后，酵母繁殖的对数生长期才会结束，常见的限制因素如营养物质的消耗，有毒代谢产物的积累、pH值的变化等，糖蜜酒精发酵中酒精代谢产物的积累对酵母就是一种限制因素。如果微生物生长时只有一种限制因素存在，如作为碳源或能源的主要营养成分成为限制因素时，那么总生长量G的数值便可以用来测定限制因素的影响，可作为研究微生物营养的工具，当其它营养物质是过量的，而只有一种主要营养成分是限量供应，成为该微生物生长的限制因素，这种微生物的总生长量G与此限制营养因素浓度之间的关系是一直线关系，可以表示为：
G＝KS0......................................................................14
式中 K-——产量常数
S0——限制营养因素的浓度，即消耗营养物质总量，克／升
G——总生长量，克／升
14式说明在此条件下，合成细胞数量是和限制因素的浓度成正比关系的，当限制因素——营养物质完全消耗尽，微生物生长也就完全停止。
根据14式可决定产量常数
K=G/S0.....................................................................15
上式说明，生长产量常数为消耗单位重量的营养物质所能生
成的菌体量，同时根据K值大小可以看出该微生物同化效率的高低。
2．连续发酵的生长动力学
(1)连续发酵时菌体密度的变化 在连续发酵罐中，酵母生长速度是：
dx/dt=μx
当连续加入新鲜基本稀糖液时，如酵母的生长速度为零，则发酵罐内的酵母菌体密度必然随稀释度而减少。
流出速度＝dx/dt=Dx.........................................................16
能建立连续发酵的基本条件，应是在连续发酵罐中处于动态
平衡状态，即对数生长速度等于稀释度μ＝D
酵母菌体增加速度=生长速度-流出速度＝0
即 dx/dt=μx－Dx=（μ－D）x=0................................................17
在17式中，可能出现三种情况：
① μ＞D，则在发酵罐中酵母菌体密度不断增加。
② μ＜D，则在发酵罐中酵母菌体密度不断减少。
③ μ=D， 则在发酵罐中酵母菌体密度成为动态平衡状态。
(2)连续发酵的发酵基质的变化
设： S0——流入时的基质浓度，克／升
S——流出时的基质浓度，克／升
因此S0＞S
连续发酵时基质变化也处于动态平衡状态，即基质增加速度=进入速度-流出速度-基质消耗速度＝0
ds/dt=DS0-DS-μmax·X/K[S/（Ks+s）]=0.........................................18
(3)连续发酵中平衡状态菌体密度与基质间的关系 从17和18式可见，在连续发酵的平衡状态下，菌体增加速度与基质增加速度都等于零，即：
dx/dt=0
ds/dt=0
因此能计算在连续发酵稳定状态下的x和s，计算x可变换18式为：
D（S0-S）=x/K·μmax·[S/（Ks+S）].............................................19
由于平衡状态下D=μ，
即 D=μmax·S/（Ks+S）
因此x＝K(S0-S).............................................................20
计算S可变换17式为：
X[μmax·S/（Ks＋S）－D]=0
同样由于 D＝μmax·S/（Ks＋S）
μmaxS=DKs＋DS
μmaxS－DS=DKs
S（μmax－D）=DKs
S＝DKs/（μmax－D）.........................................................21
根据21或18式可变为：
x=K{S0-Ks[D/（μmax－D）]}..................................................22
上面提到的Ks、μmas等的数值可通过分批发酵试验测定试验值，产量常数K也能测定试验值。根据以上数值，经21式及22式计算可得图2-3。
从图的曲线能说明基质浓度，对数生长速度或世代时间，发酵罐中酵母数量及流出的酵母数与稀释度之间的关系。
以上曲线根据下列数据计算：
μmax=1小时-1 K＝0.5
Ks＝0.2克／升 S0＝10克／升
从图2—3可以说明：
① 在相当大的稀释度范围内此类连续发酵是一个很稳定的系统，本身具有自我调节的能力，当给定任何一个稀释度，酵母能自动调整它自己而成为一动态平衡状态，此时发酵罐内酵母和发酵醪的浓度保持固定，只要流入的基本糖液的成分和流速保持不变，在这一平衡状态中酵母的生长速度必然相等于稀释度。
② 稀释度增大到一定范围以外，便达到临界稀释度Do，超出此范围，发酵罐中细胞数近似等于零，这种情况称为“冲出”，此时D＞μ，稳定状态遭到破坏，不能再维持连续发酵。
③ 稀释度介于0与Do之间有一最大产量(每单位时间单位体积的发酵醪中酵母细胞数量)的稀释度DM，此DM值是在接近“冲出”的条件下实现的，从图2-3可见酵母的产量曲线是由xF／V＝xD的曲线得到的。
(三)多级匀质连续发酵控制的理论根据
(1)糖蜜酒精连续发酵采用多级比单级有利，因为多级连续发酵可以比较充分地利用基质，而第一级发酵罐流出的发酵醪中未利用的基质，可以在以后的各级发酵罐内被继续消耗，因而多级连续发酵效率较高。其次是第一级发酵罐的酵母细胞数量立即达到对数生长期的数量，取消酵母繁殖中的迟滞期，使多级连续发酵一开始便进入主发酵阶段，从而取消了前发酵阶段，缩短了连续发酵过程的总时间，提高了设备利用率。
多级连续发酵是在一组几个串联的发酵罐中进行，第一级发酵罐中酵母的对数生长速度最高，在以后各级发酵罐中随着基质浓度的降低，相应发酵罐的对数生长速度也降低，为使各级发酵罐中有不同的生长速度及稀释度，因此各级发酵罐的体积必须适当调节。
(2)为了正确设计糖蜜酒精多级连续发酵的工艺设备流程，我们必须进一步了解多级连续发酵过程中的对数生长速度，稀释度，发酵体积及产率之间的相互关系及变化规律。
为了说明问题方便起见，主要讨论两级连续发酵，流程图见图2-4
说明：
第一级发酵罐体积V1，含有酵母菌体浓度X1发酵醪进入第一发酵罐的流速为F1，同时发酵醪流入第二级发酵罐的体积为V2，第二级发酵罐发酵醪流出的流速是F2，其中酵母菌体浓度为X2，第一级发酵罐的稀释速度为D1，第二级发酵罐的稀释速度为D2，并假定第二级发酵以F02的流速加入新鲜基本糖液，同时又从第一级发酵罐流入带有酵母细胞的发酵醪，则：
① 此第一级发酵罐中的动态平衡状态如同单级连续发酵一样，可写为D1＝μ1，然后未利用的基质以及酵母菌体流入第二级发酵罐，并被以流速F02流入的新鲜基质冲稀，离开第一级发酵罐时的酵母菌体浓度X1稀释为X02，可用下式计算得到：
X02=X1·F1/（F1+F02）.........................................................23
② 第二级发酵罐的稀释度
D2=F2/V2=（F1+F02）/V2
∵F1十F02=F2
第二级发酵罐的动态平衡状态必处于以下的均衡状态。
流入十生长＝流出
D2X02十μ2X2＝D2X2...........................................................24
将24式移项可以同样计算出D2的值
D2=μ2·X2/（X2-X02）.........................................................25
25式说明第二级发酵罐的稀释度D2是由该发酵罐对数生长速度和X2/（X2-X02）这一分数所决定的，试验条件决定X2/（X2-X02），因此第二级发酵罐的稀释度D2总是大于μ2，但是第二级发酵罐中的酵母菌体并不会过量流出，所以从24式可以推导出以下公式：
即在第二级发酵罐内酵母菌体浓度
X2=X02·D2/（D2-μ2）..........................................................26
将26式重排列，则：
X2=（D2-μ2）X02+μ2X02/（D2-μ2）
=X02+μ2/（D2-μ2）·X02........................................................27
式说明当X02酵母浓度加入第二级发酵罐进行连续发酵时，不会从该发酵罐内流出过量的菌体，因为X02、μ2和D2是大于零，并且D2＞μ2，按照26式可见X2＞X02。
③ 如果两级连续发酵过程中已经知道μ1、μ2、X1、X2和D2等参数的数值便可以根据23、24式计算，第一级发酵罐体积V1和第二级发酵罐体积V2之间的关系。
将24式重排可变为：
（F1+F02）/V2·X02+μ2X2=D2·X2..........................................................................28
用23式代入28式，则：
（F1+F02）/V2·F1/（F1+F02）·X1+μ2·X2－D2·X2=0....................................29
简化为F1/V2·X1+μ2·X2－D2·X2=0..................................................30
由于F1/V2=D1=μ1
则：F1＝μ1·V1
因此30式可以再改写为
μ1·1·V1／V2＋μ2·X2－D2·X2=0....................................................31
31式是在上述参数己知时，第一级发酵罐体积和第二级发酵罐体积之间的基本关系式，将此式改写可得到：
V1＝X2·（D2-μ2）/μ1·X1·V2......................................................32
V2＝μ1·X1／X2·（D2-μ2）·V1.....................................................33
32式及33式说明了发酵罐体积或者对数生长速度、稀释度和酵母菌体浓度之间的关系，由公式还说明加入第二级发酵罐的发酵醪，是否通过第一级发酵罐，或者是接着就加入第二级发酵罐，是无关重要的，这意味着，当以第一线发酵罐中作为酒母接种罐在一定基质条件下，真正的连续发酵过程仅在第二级发酵罐中发生。
④ 为了全面分析问题，我们考察一下第二级发酵罐内基质浓度为S02，假定S02内以下经验公式得到：
则：S02=（F1S1+F02Sa）/F2....................................................34
如Sa是F02中的基质浓度，在第二级发酵罐内基质浓度是S2，在产量常数K时基质消耗是与菌体生长成比例。
即基质消耗量=μ2X2／K
因此在动态平HENG 衡状态时可写为
流入-流出-消耗＝0
D2·S02－D2·S2－μ2·X2／K=0......................................................35
在第二级发酵罐内甚质减少▲S为：
▲S＝S02－S2＝μ2·X2／D2·K.....................................................36
在第二级发酵罐中基质浓度是：
S2＝S02－μ2X2／D2K...........................................................37
将24式中的μ2代入，在己知酵母菌体产量K和已知流入成分S02时，便得到基质浓度与酵母菌体浓度之间的关系。
S2=S02-(X2-X02)/K...........................................................38
将38式重排可得：
X2=K(S02-S2)+X02............................................................39
假如要了解处于动态平衡状态的第二级发酵罐中的条件，可通过分批发酵得到μmax,Ks和K等数值以及测得第一级罐的条件，如X1、D1、S1及V1等数值，再通过上述公式运算便可求到第二级发酵罐的其它条件，如果新鲜基质是加入第二级发酵罐内，它的浓度Sa和流速F02也必须知道。
(3)将上述公式可推广到有任意级数发酵罐的多级连续发酵过程中，求得第n级发酵罐的各数值。
① 如求Vn按33式为：
Vn=μn-1· Xn-1／Xn·(Dn－μn)Vn-1...............................................40
② 求稀释度Dn可按25式
Dn＝μnXn/(Xn－x0n)..........................................................41
③ 求第n级发酵罐中的基质浓度为：
0n(Xn－X0n)／K.........................................................42
④ 求酵母菌体浓度为：
Xn＝K(Son－Sn)十X0n.........................................................43
假如基质仅从第一级发酵罐中加入，也就是在所有发酵罐中加料都是相同的
则：Xon＝Xn-1
Son＝Sn-1
(4)设计多级连续发酵的图解法
①除了上述数学推导外，为求得多级连续发酵的各生产参数，还可以采用作图法。如果假定在连续发酵中任何一级发酵罐酵母菌体数处于动态平衡状态时，加基质都从第一级发酵罐加入，则应服从下式平衡状态：
流入十生长＝流出
FXn-1+V·dXn/dt＝FXn.........................................................44
将44式重排便得到下式：
dXn/dt=F/V(Xn-xn-1)........................................................45
②公式45是用作图法求得多级连续发酵各参数的基本公式，可以直接用糖蜜酒精间歇发酵的数据，构成一条细胞生长速率dx/dt对应于酵母菌体浓度x作图所得的曲线，即为多级连续发酵的反应曲线，见图2-5。
③多级连续发酵的反应曲线是以abc表示，连续发酵的第一个发酵罐的X1值可用图解法决定，斜率为F／V的直线与曲线abc的交点即为X1值，按这样的程序重复作图，可继续求得X2，X3，如图2-5所示。
如果需要求得一个连续发酵过程的最大生产能力，则应选择第一级发酵罐的酵母菌体浓度，使之为dx/dt曲线的最高点a,即酵母菌体最大增殖点。根据物料平衡原则，第二级发酵罐或以后
各级发酵罐的酵母菌体浓度也可求得。
四、影响糖蜜酒精发酵的主要因素
通过上述数学推导，可以清楚地看到，糖蜜酒精多级连续发酵过程的主要参数关系，这些主要参数可以作为连续发酵过程运转和控制的基础及依据。这对建立合理的糖蜜酒精连续发酵的工艺条件控制是否恰当，也直接影响连续发酵的效率。现将影响糖蜜酒精连续发酵的主要工艺因素分析讨论如下：
1．酵母数量 糖蜜酒精连续发酵效率主要取决于酵母细胞内酒化酶系的活力，而酵母细胞内酒化酶系的活力又决定于酵母繁殖速度和酵母数量，因而要提高糖蜜酒精连续发酵的效率，除选育酒化酶系活力强、耐高渗透压的酵母菌种外，还要正确选择糖蜜酒精连续发酵过程中立体罐的酵母数量。应该看到，在连续发酵稳定状态条件下，主体罐的酵母数量是与主体罐的容量、进料速度、稀释度、发酵醪的糖分浓度、营养条件、pH值、酸度及通风搅拌情况均有密切关系。例如改变进料速度可以调节酵母数量，而在通风搅拌条件下，酵母繁殖速度和酵母数量迅速提高．糖蜜酒精多级连续发酵要求主体罐的酵母数量要控制适宜，过多或过少的酵母数量对发酵率均有影响。在通风搅拌条件下，酵母繁殖速度过快，酵母数量过多，则发酵醪的糖分供给酵母作为茵体生长消耗较多，相应地糖蜜转化为酒精的转化率降低。酵母数量过少，酵母繁殖速度慢，发酵速度也相应地减慢，不仅发酵时间延长，设备利用率降低，同时易使杂菌感染和繁殖，酸度增高，导致发酵率下降。所以，糖蜜酒精多级连续发酵过程中主体罐一定要控制适宜的酵母数量，使酵母处于对数生长期，细胞内酒化酶系活力保持最高，则可以使主发酵旺盛进行，发酵率可以提高，发酵时间可进一步降低。
酵母菌种特性不同和糖蜜原料不同，酵母的数量控制也不同。根据国内外糖蜜酒精工厂的实验经验：对于甘蔗糖蜜酵母菌种采用F—396、高l—396、As.2.1190、川345等酵母时，连续发酵中主发酵罐的酵母数量宜控制0.8—1.2亿／毫升，出芽率25—30％，死亡率1％以下、对于甜菜糖蜜，酵母菌种如采用Rasseя字酵母时，连续发酵中主发酵罐的酵母数量宜控制1.4—1.6亿／毫升，出芽率25—30％，死亡率1％以下。为了控制适宜的酵母数量，通常在酒母培养罐与主发酵罐采取间歇通风的措施，以保证连续发酵所需要的酵母数量。
2．发酵醪的糖分浓度 糖蜜酒精连续发酵正确选择与控制适宜的发酵醪糖分浓度是重要的，它不仅直接影响成熟醪中酒精含量，也影响发酵的快慢与糖分利用率。不同质量级别的糖蜜，确定发酵醪的糖分浓度也有所不同，一般认为对质量较好的、纯度较高的炼糖糖蜜，以及一级、二级的糖蜜，宜采用浓醪发酵。对质量较差纯度较低的三级与低纯度糖蜜，宜采用稀醪发酵。一般认为稀醪发酵[指成熟醪中酒精含量在6—7％(容量）]可以提高糖分的转化率。这是因为稀醪调整了环境的渗透压，不仅利于酵母半渗透作用的细胞质膜对发酵醪中营养物质的选择吸收，有利于酵母生长繁殖，同时也有利于酵母细胞内酒化酶将发酵基质迅速转化为酒精，因而稀醪可以加速酒精发酵和提高糖分的转化率。而浓醪发酵[成熟醪酒精含量在9％(容量)以上]的优点，在于发酵醪酒精含量高，可以相对地提高设备的利用率，节约动力，水电及蒸汽，还可以节约劳动力，提高劳动生产率，从全面考虑还是浓醪发酵比较合理，目前国内一些糖蜜酒精工厂正在进行低纯度糖蜜浓醪发酵的探索。日本低纯度糖蜜浓醪发酵试验，成熟醪酒精含量高达15％以上，发酵效率为90％以上。可见所谓浓醪发酵与稀醪发酵都是相对而言，关键在于选择耐高渗透压和耐高浓度酒精的酵母，低纯度糖蜜浓醪酒精发酵，同样可以获得较高的发酵效率。
糖蜜酒精连续发酵过程中为了控制适宜的发酵醪糖分浓度，基本稀糖液的流加速度以及各罐顺次流往下一罐的速度必须保持均匀，流量准确和稳定，否则各罐流速不一，将造成发酵醪成熟情况不稳定，使糖分不能充分利用，从而影响糖分利用率和发酵效率。
3．主发酵罐的酒精浓度 为了使糖蜜酒精多级连续发酵顺利进行，主发酵罐的酒精浓度必须严格控制，如果第一个主发酵罐的发酵醪中酒精浓度过高，超过5％(容量)以上，则酵母受到抑制，容易衰老，酒化酶活力也下降，从而使以下各级发酵罐的发酵速度也下降，因而发酵效率降低，成熟醪残糖高，酒精含量低。所以糖蜜酒精多级连续发酵过程中，除了第一主发酵罐的容量、稀释度、进料速度、糖分浓度、酵母数量、酸度、品温等工艺参数需要严格选择和控制外，还需要注意第一主发酵罐的酒精浓度，宜控制在3—3.5％(容量)左右。实践证明，在合理的有效容量的前提下，控制适当的，均匀的基本稀糖液的流加速度，酵母数量保持0.8—1.2亿／毫升情况下，第一主发酵罐发酵醪中的酒精浓度应相应比较稳定，同时对酵母的抑制作用不会太大。
4．发酵温度 糖蜜酒精连续发酵成绩的好坏与合理控制发酵温度有着极大的关系，因为发酵温度对酵母的生长繁殖，酒化酶系的活力，发酵速度，发酵周期及杂菌的污染等方面有着密切的关系。酵母的繁殖，在发酵温度28—34℃范围内，温度越高发酵越迅速，但在34℃以上，发酵速度减弱，当40℃以上时，酵母衰老，难于发酵。发酵最高温度应维持在32—34℃，最低温度维持在28—30℃。温度过高，酵母容易衰老，酒化酶系活力减退，产酸细菌繁殖迅速；温度过低则发酵速度迟缓，延长了生产周期，降低设备利用率和产品产量。
我们应当根据酵母特性、原料质量、发酵醪浓度等因素合理控制发酵温度。不同酵母菌种，发育最适温度与发酵最适温度不同，应根据实际情况，进行合理的控制。例如：F—396酵母：发育最适温度30—33℃，以32℃为最适宜；发酵最适温度为33—35℃，以34—35℃为最适宜。川102酵母的发酵温度以34—35℃为最适宜，超过36℃则发酵率明显下降。而高1—396与川345酵母的发酵温度在40℃以下，发酵仍正常进行，发酵速度不改变，发酵率相当稳定。
5．发酵醪pH值的控制与杂菌感染 酵母发育最适pH4.5-5，发酵最适pH3.5—5。可见，糖蜜酒精连续发酵只宜在酸性条件下进行。糖蜜酒精连续发酵发酵醪pH的调整，一方面是从酵母发育与发酵最适PH的要求来考虑问题；而另一方面是从防止杂菌的污染来考虑。糖蜜酒精连续发酵能否顺利进行，关键在于防止杂菌的污染，如果能够控制住杂菌的繁殖，连续发酵就能顺利进行。防止杂菌的措施一方面要做好预防工作，除了保证酒母不被污染外，还要对发酵罐管道阀门进行经常严格的杀菌，此外控制#l—#3罐处于主发酵状态，使发酵一开始就造成酵母繁殖的优势，均收到良好的效果。
糖蜜酒精连续发酵过程中，为了抑制杂菌的生长繁殖，不少工厂流加硫酸控制发酵醪的酸度，调整发酵醪的pH值为4.0，在这pH值下，酵母菌可以正常生长繁殖和发酵，而杂菌则受到明显的抑制或死亡。
6. 发酵时间与成熟醪指标 糖蜜酒精连续发酵能否完全彻底，必须正确控制发酵时间，但发酵时间并不是固定不变的，它：与原料质量、酵母特性、酵母数量、稀释度、发酵醪的糖分浓度、pH值以及发酵温度都有密切的关系。一般来说，甜菜糖蜜双浓度流程酒精连续发酵时间约为20—24小时左右，甘蔗糖密双浓度流程酒精连续发酵时间约为30—36小时左右。单浓度流程酒精连续发酵时间约为24—26小时左右。控制好发酵时间主要在于掌握好成熟醪的标准，当醪中酒精含量最高时，应即送去蒸馏。例如：甘蔗糖蜜酒精连续发酵成熟醪的指标；残糖0.5—1.0％；酒精含量8％(容量)以上；酸度5—5.5°；浓度9—10Bx；品温30—32℃；镜检杂菌不明显，酵母形态正常。
甜菜糖蜜酒精连续发酵成熟醪指标：残糖0.35％；酒精含量8.2％(容量)以上；酸度1.5°；浓度6—7Bx；品温30—32℃；镜检杂菌不明显，酵母形态正常。
五、糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程及工艺指标
(一)双浓度流程
1．双浓度糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程图(见图2-6)
2．双浓度糖蜜酒精连续发酵工艺设备流程概述
(1)糖蜜的处理 糖蜜自糖蜜贮池流出，经除砂器除去部分砂土，然后用泵送到糖蜜磅，由电动触点自动控制计量后，放至糖蜜池，然后用往复泵送到4楼的糖蜜高位箱暂贮。酒母扩大培养所用的糖蜜自糖蜜高位箱经液位调节器维持恒压流入1号连续稀释器内，加入硫酸、磷酸及铵盐溶液，使糖液达到一定的酸度和浓度后，送入一组串联的酸化罐中进行相当时间酸化处理后，再流入3号连续稀释器内，加水进行第二次稀释至所需的浓度后，进入1号罐内。而供主发酵用的糖蜜自糖蜜高位箱经液位调节器维持恒压流入2号连续稀释器内，加水一次稀释至所需的浓度后，连续地送入2号罐内。糖液的稀释箱流量窥测器及检验器控制其锤度及流量，同时在2号、3号两稀释器流入一定量的甲醛溶液，其量根据工艺要求，由阀门控制。
营养盐、硫酸按及过磷酸钙用70℃热水溶解并浸出成澄清溶液后，藉营养液泵送入四楼的硫酸高位箱内。生产时，浓硫酸与磷酸、铵盐溶液汇同一起送入1号连续稀释器内，稀释用的冷水来自蒸馏车间冷水高位箱，经液位调节器维持恒压送入连续稀释器内。为了调节糖液的出口温度，稀释器还装有热水箱，所用热水由蒸馏车间的冷却器来，同样经位压调节器维持恒压送入连续稀释器内，冷热水的加水比，根据工艺要求，由阀门控制。
(2)糖液的发酵 糖液进行酒精发酵所需的酒母，经各阶段扩大培养后，进入1号罐，并连续流进稀糖液，开始连续培养，而成熟的酒母醪则自1号罐底部连续送入2号发酵罐内。
酵母扩大培养采用间歇通风培养，所需的空气，由空气压缩机供给，经空气净化器和空气过滤器处理后入酒母罐和1号发酵罐。
糖蜜酒精连续发酵系在一组串联的发酵罐与后发酵罐内完成，扩大培养酒母所用稀糖液不断地定量流入1号发酵罐，主发酵用的浓糖液也是不断地定量流入2号发酵罐，与1号发酵罐送来的酒母醪混合开始发酵，然后逐个地、自上而下地通过所有的发酵罐和后发酵罐，约36小时左右，发酵即告成熟，成熟醒自最后一个后发酵罐底部排出，用成熟醪泵送去蒸馏。
发酵过程产生大量的二氧化碳和泡沫，引入泡抹捕集罐内消除泡沫，积聚沫液，CO2气体再导入CO2洗涤器内，用水洗出其中夹带的酒精，收集得到的沫液用泵送回后发酵罐再行发酵，CO2洗水(谈酒液)则送入最末一个成熟醪计量罐内连同成熟醪一起送去蒸馏，CO2则导入液体CO2车间，经压缩冷却制成商品液体二氧化碳。
3．双浓度糖蜜酒精连续发酵工艺指标
(1)双浓度的甘蔗糖蜜酒精连续发酵的工艺指标 甘蔗糖蜜采用两种不同浓度的糖液进行连续发酵，主要控制的技术指标， 如下：
①主要技术经济指标：
糖分出酒率 45.46％；原料出酒率 25.65％；吨酒精耗糖蜜量 3.9吨；吨酒精耗硫酸量 19.5公斤；吨酒精耗硫酸铵量 15.6公斤；吨酒精耗磷酸量 1.56公斤；吨酒精耗蒸汽量 5.736吨；吨酒精耗水量 210.51吨；吨酒精耗电量 20.3度；
② 糖液酸化的工艺指标
原糖蜜浓度 88Bx；酸化糖蜜浓度 55—60Bx；梳酸铵流加量 0.4％(对原糖蜜量）；磷酸施加量 0.04％(对原糖蜜量）；硫酸施加量 0.5％(对原糖蜜量）；酸度 25—30°；酸化时间 6—8小时；
③ 酒母用稀糖液连续稀释的工艺指标
浓度 12—13Bx；糖分 7—10％；酸度 6—7°；硫酸及营养盐流量 0.18—0.19立方米／小时；总流量 2.1—2.2立方米／小时；温度 28—32℃；
④发酵用浓糖液连续稀释的工艺指标
浓度 30—31BX；糖分 19—20％；酸度 1—2°；流量 2—21立方米／小时；温度 30—32℃；
⑤ 酵母培养过程及工艺指标
酵母培养过程及工艺指标
培养程序 培养基 培养温度（℃） 培养时间（小时） 备注
容量 浓度（Bx） 酸度(°)
试管 20毫升 8—10 6—7° 32—33 24 麦芽汁加营养剂
血清瓶 500毫升 8—10 6—7° 32—33 16 稀糖液加营养剂
小酒母罐 2.5立方米 12 6—7° 32—33 16 稀糖液间歇通风培养
大酒母罐 10立方米 12 6—7° 32—33 12 稀糖液间歇通风培养
1号发酵 40立方米 12 6—7° 32—33 16—18 稀糖液连续流加间歇通风培养
⑥连续发酵过程及工艺指标
连续发酵过程及工艺指标
发酵过程 浓度（Bx） 糖份（%） 酸度(°) 含酒精%（容量） 品温（℃） 酵母生长情况
酵母数（亿/毫升） 出芽率（%） 死亡率（%）
1号发酵罐（即酵母扩大培养罐） 8—9 3.5—4 6—7 2.5—3.5 32—33 0.8—1.0 20—25 1以下
2号发酵罐 19—20 11—12 3.5—4.0 3—3.5 32—34 0.8—0.9 20—25 1以下
成熟醪 9—10 0.5—1.0 5—5.5 8以上 30—32
⑦发酵时间30—36小时
(2)双浓度甜菜糖蜜酒精连续发酵的工艺指标 甜菜糖蜜、采用两种不同浓度的糖蜜进行连续发酵主要控制的技术指标如下：
①糖蜜连续稀释的工艺指标
糖蜜浓度 81.6Bx；初步稀释糖液浓度 45-50Bx；初步稀释糖液酸度 12.5-15°；酒母稀糖液浓度 15一17Bx；酒母稀糖液酸度 4-4.5°；酒母稀糖液温度 20-2l℃；发酵稀糖液浓度 40-45Bx；发酵稀糖液温度 26-29℃；
② 酵母扩大培养工艺指标
培养液浓度 14-15Bx；培养液酸度 5-6.0°；培养液糖分 6.5-7％；培养液温度 23-25℃；
⑧ 成熟酒母醪的工艺指标
成熟酒母醪浓度 7—8Bx；成熟酒母醪酸度 5—6°；成熟酒母醪酒分 3—3.5％；成熟酒母醪残糖 2.5—3％；培养温度 27—28℃；酵母数量 1.8—2.0亿／毫升；出芽率 18—20％；死亡率 1％以下；空胞数量 很少；杂菌 无；
④ 连续发酵过程#1、#2罐的工艺指标
连续发酵过程#1、#2罐的工艺指标
项 目 #1 罐 #2 罐
浓 度 7—8Bx 18—20Bx
糖 份 2.0—2.5% 9—10%
酸 度 4—5° 4—5°
酒 分 3.5—4%（容量） 4—4.5%（容量）
温 度 27—28℃ 31—32℃
酵母数量 1.8—2.0亿/毫升 1.0—1.2亿/毫升
⑤ 连续发酵成熟醒的工艺指标
酒分 8.5-9.5％；残糖 0.8-1.0％以下；酸度 5-6°以下；
⑥发酵时间： 20一24小时；
(二)单浓度流程
这种连续发酵法只制备一种浓度的稀糖液，这种糖液不断地流入酒母繁殖槽，为了保证繁殖槽中酒母生长的最有利条件而采取不断地通风培养，并每小时加入繁殖槽体积25％的稀糖液，加入速度控制酒母繁殖槽中发酵醪的浓度在13—16％左右，以利于酵母生长。由于酵母在繁殖阶段30％左右的糖分被发酵，酵母细胞数达到1.2亿／毫升。这样，加入酒母繁殖槽的糖液就与含有大量强壮酵母细胞和较高酒精浓度的介质充分混和而迅速进行发酵，因而保证了发酵的纯度，然后发酵醪顺次流经串联起来的一系列发酵罐，由前一罐的下部流入后一罐的上部，最后一个罐的成熟醪即送去蒸馏。
1．单浓度糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程图(见图2-7)
2．单浓度糖蜜连续发酵工艺设备流程慨述 糖蜜由贮库用泵送入中间贮槽1，在磅秤2上秤量后，流入贮留槽3，再由此经泵4压入高位槽5，高位槽糖蜜经过压头调节器6和缝式流量计7流入稀释器9，缝式流量计带有二次仪表8，在稀释器中糖蜜经来自贮槽23的冷水冲稀到浓度为60％，同时自贮槽25流入的硫酸将糖液酸化，糖液由第一稀释器不断流入酸化灭菌槽10，酸化后糖液流入混合器11，同时由23、24和26三个贮槽流入冷水、热水和含磷营养物的水溶液，混合后糖液的浓度应为23—25％，这种糖液经过带有二次仪表13的比重计12不断流入酒母繁殖槽14，在酸化灭菌槽本身进行灭菌后，浓度60％的糖液由液槽底部放出，流入稀释器27，稀释后直接流入发酵罐，酵母繁殖器的容积应占发酵罐总体积的33％。
为了保证在正常生产情况下进行酒母繁殖器的灭菌，必须要有不少于四个的酒母繁殖器。酒母繁殖器中的醒液沿着管道A流入发酵罐15，然后进入后发酵罐16，成熟醪由泵17送入蒸馏车间，在某一酒母繁殖器要进行灭菌时，这个繁殖器中的醪液则沿管道B流入发酵罐。
来自发酵罐的CO2气体经泡沫捕集器19和酒精捕集器20进入CO2车间，而来自酒母繁殖器的CO2因为含有空气，经泡沫捕集器21和酒精捕集器22后排入大气中。
发酵开始时，干物质的浓度和酵母细胞数较高，在一定程度上保证了发酵的纯度。此外，发酵过程中生成的酒精，特别当酒精浓度达到7—8％(容量）时，阻碍了产酸细菌的生长，但由于发酵罐内壁常有沉淀产生，这些沉淀就成为杂菌生长的源泉。另外，总有一部分不能迅速排出去的醪液留在罐内，这也是杂菌积聚的原因。因此，经过一定时间(一般不超过十天)发酵罐必须进行灭菌。灭菌是从第一发酵罐开始的。这时，来自酒母繁殖器的醪液直接流入第二罐，第一罐中的醪液也通过泵18送入第二罐，在一罐空出后用水洗涤，然后用蒸汽灭菌，灭菌后再通入醪液，在第一罐充满的过程中，将醪由第二罐送入第三罐，对第二罐进行冲洗，灭菌。当第一罐充满时第二罐已灭菌完毕，这时醪液便由第一罐流入第二罐，而在第二罐充满过程中对第三罐进行灭菌，这样顺次进行，可将全部发酵罐进行灭菌，并且不破坏继续发酵的正常进行。
3．单浓度糖蜜连续发酵的工艺指标
糖蜜浓度 81.6Bx；酸化糖液浓度 60Bx；稀糖液浓度 23-25Bx；稀糖液酸度 1.5—3°；酒母繁殖槽的酵母数量 1.2亿／毫升；酒母繁殖槽的发酵温度 28—29℃；主发酵罐的发酵温度 33—36℃；成熟醪酒精含量 7—8％(容量)；成熟醪残糖 0.35％；发酵时间 24—26小时；
六、低纯度糖密酒精发酵
近年来，作为酒精发酵原料的糖蜜，由于制糖煮炼技术的不断提高，糖蜜中所含蔗糖和还原糖等可发酵性糖分相应减少，而胶体物质和无机盐等非糖杂质则相应增加，使糖蜜的纯度普遍下降。如从广东省有关糖蜜酒精工厂目前所用糖蜜的分析情况看，糖蜜中总糖含量多在50％左右，同十年前的情况相比，纯度一般下降约3—5%，而非发酵性糖对总糖比高达10%，低的亦在5%以上，比过去都有所增加。此外，糖蜜色值的差距，灰分和胶体物质所占的比例均比较大，还有二氧化硫、三氧化硫等杂质，都对酵母有一定抑制作用，影响发酵较大。
针对糖蜜中纯度普遍下降的情况，一些工厂对于低纯度糖蜜或劣质三级糖蜜，大多采用稀发酵醪[发酵醪酒精含量6—7%(容量)]，以保证酒精发酵的正常进行。然而由于糖蜜质量差，纯度低，尽管采用稀醪发酵，效果也不显著，加上稀醪发酵的成熟醪酒精含量低，从而使设备利用率降低、蒸汽、水、电等动力消耗也相应增高，影响劳动生产率。因此，如何改进酒精生产的发酵技术，适应糖蜜纯度下降的情况，使发酵正常进行，以相应提高发酵效率，将是目前糖蜜酒精生产技术上需要进行研究探讨的课题。
当前，国内一些工厂和单位，对低纯度糖蜜的酒精发酵，一般是从提高糖蜜的纯度，驯养选育耐酸、耐酒精和耐高渗透压的酵母，或摸索合理的工艺条件等几方面进行研究和探讨。现仅作简单介绍。
1．提纯糖蜜以提高低纯度糖蜜的酒精发酵 低纯度的糖蜜，经过提纯处理，可适当除去糖蜜中焦糖、黑色素等胶体物质，以及灰分等杂质，提高糖蜜的纯度，从而可进行低纯度糖蜜的浓醪发酵，并可提高发酵效率。通常，低纯度糖蜜提纯处理的方法有：
(1)酸化处理 通常有冷酸通风沉淀与热酸沉淀两种方法。冷酸通风沉淀法是将低纯度糖蜜加水稀释至50Bx左右，加入浓硫酸0.2—0.3%(重量对容量比)，即通入压缩空气1小时，然后静置沉淀。热酸沉淀法是将加酸的稀糖蜜，加热煮沸后，进行静置沉淀。
试验证明，不论冷酸通风沉淀法或热酸沉淀法，均能适当除去低纯度糖蜜中灰分、肢体、无机盐等非糖杂质，对糖蜜有一定的提纯作用，约能提高纯度3%左右。从提纯效果看，热酸沉淀法比冷酸通风沉淀法较好，但从减少设备腐蚀和增加糖液含氧量以利于酵母繁殖来考虑，采用冷酸通风沉淀法为宜。
(2)聚丙烯酰胺絮凝剂处理 聚丙烯酰胺(PAM)是无色无臭的粘性液体，可作为絮凝剂以加速低纯度糖蜜中胶体物质、灰分、无机盐的絮凝，从而使糖蜜纯度提高。处理时可将低纯度糖蜜稀释至40Bx，加酸调至pH3.0—3.8，加热至100℃，添加8ppm左右的PAM剂量，搅拌均匀，待静置1小时左右絮凝沉淀，便可达到糖蜜提纯的目的。
低纯度糖蜜经提纯处理后，进行酒精间歇发酵或连续发酵，其发酵率均有显著的提高，一般约可提高4%以上。这说明低纯度糖蜜的浓醪酒精发酵，应预先进行糖蜜的提纯处理。
2．驯养酵母菌种以适应低纯度糖蜜的酒精发酵 为了适应低纯度糖蜜含灰分等杂质多，糖蜜渗透压较高的情况，将生产使用的酵母As·2·1190，用低纯度糖蜜液反复驯养，获得驯养酵母，进行低纯度糖蜜浓醪发酵。通过试验，不论间歇发酵或连续发酵，发酵效果均显著提高，发酵率约提高5%以上。这充分说明，驯养选育能耐酸、耐热、耐高渗透压的，并适应低纯度糖蜜浓醪酒精发酵的酵母菌种，对提高低纯度糖蜜酒精发酵的效率，起着重要的作用。
3．添加黑曲霉培养液以促进低纯度糖蜜的酒精发酵 低纯度糖蜜酒精发酵对酵母抑制作用较大，为了改善发酵基液的条件，改进酵母的代谢作用，曾采用黑曲霉Pγ3菌种，以酒精蒸馏废液培养，获得黑曲霉培养液，然后添加一定量于低纯度糖蜜发酵液中，进行酒精发酵，通过试验说明，不论间歇发酵或连续发酵，不论添加原培养液或过滤滤液，菌体滤渣，以及灭菌后的原培养液或其滤液等黑曲霉Pγ3培养液，对低纯度糖蜜浓醪酒精发酵，均有较明显的促进作用。其中以采用黑曲霉Pγ3原培养液，添加量为10％左右，发酵率较高，成熟醪酒精含量较高，效果最好。当然，从生产实际考虑，采用培养液的滤液，而菌种滤渣的饲料价值高，可用作支农，综合利用，经济效果更好。此外，由试验情况还看到，黑曲霉Pγ3培养液的糖化力较高时，对酒精发酵的促进作用效果也较好。
另据日本资料，利用黑曲雷、爪哇根霉或雪白根酶，于30—32℃通风培养96小时，过滤后滤液添加于酒精发酵基液中，用量为5—10％，可促进低纯度糖蜜浓醪酒精发酵，成熟醪酒精含量高达15％(容量)以上，发酵率90％以上。由此可见，添加黑曲霉培养液，对促进低纯度糖蜜浓醪酒精发酵有较明显的效果。然而，为了得到更好的发酵效果，其作用机理尚有待进一步研究探讨。
七、糖蜜与淀粉质原料混合发酵
1．糖密与淀粉质原料混合发酵的特点 为了提高低纯度糖蜜酒精发酵的原料利用率，我国有不少酒精工厂采用糖蜜与淀粉质原料混合发酵的新工艺，由于淀粉质原料糖化醪冲淡了糖蜜中的灰分、胶体物质及无机盐类等非糖杂质，相应地提高了发酵醪的纯度，同时也相应地减少了营养盐，辅助原料的消耗和减少了水、电、汽等动力消耗，因而提高了设备利用率。
2．糖蜜与淀粉质原料混合发酵的工艺流程 糖蜜与淀粉质原料混合发酵工艺流程方案较多，各厂可因地制宜地选择工艺流程，目前国内常用的工艺流程有二：
3．糖蜜与淀粉质原科混合发酵工艺要点
(1)流程I的工艺要点
①淀粉质原料木薯粉加水比1∶3，如加α-淀粉酶液化，高压蒸煮升温130℃维持30分钟便可；不加α-淀粉酶液化，高压蒸煮压力29.41995×10000帕斯卡，蒸煮时间为60分钟。
②加曲量6—8％，60—63℃，糖化30-40分钟，糖化后加硫酸调整糖化醪pH4.4—4.5，糖化醪糖度11—12％，糖化醪添加量为发酵醪总量的50％。
②糖蜜加水、加硫酸稀释至22—24％，pH4.4—4.5，稀糖液的添加量为发酵醪总量的50％，糖化醪与稀糖液混合后的浓度16—18％，pH4.4—4.5。
④酵母菌种 1308与21189及21190等酵母混合发酵，酵母数量0.7亿个／毫升，发酵温度33—36℃，混合发酵时间36—40小时，成熟醪含酒分7—8％(容量)。
广东地区的酒精工厂也有采用木薯粉（淀粉质原料）、金刚头粉(野生植物淀粉质原料)与低浓度糖蜜按各1／3比例配料，糖化醪与稀糖液混合发酵，发酵效果良好。
(2)流程Ⅱ的工艺要点
①淀粉质原料加水比1∶3，蒸煮压力29.41995×10000帕斯卡，蒸煮时间60分钟，添加曲量8％，糖化温度60—63℃，糖化时间30—40分钟。
②酵母菌种1308
按淀粉质原料要求制备酒母后，再加入与发酵醪总量三分之一的11—13％浓度的淀粉糖化醪，待发酵降至糖度8—10之间，即连续加入占发酵醪总量二分之一的浓度30—35％的稀糖液，连续流加的时间为10—15小时，流加完毕控制温度32—36℃，发酵30小时即成熟，成熟醪酒精含量8％(容量)以上。生产结果约可提高淀粉或糖的利用率15—20％，并可以减少营养盐、辅助原料的消耗及动力消耗。
-
八、异常发酵现象及处理方法
异常发酵现象及处理方法
不正常现象 产生原因 处理方法
1.酒母醪中酒母数不足 1.流量过大 1.减慢流量
2.温度过低酸度高 2.用热水过冷却管升温，降低稀糖液酸度
3.营养不足 3.增加养料用量
4.风量太小 4.增大风量
5.糖液浓度高 5.降低酵母稀糖液浓度
2.成熟酒母醪酒分高 1.风量过小 1.适当开大风量
2.温度较高 2.降低温度
3.稀糖液糖份过高
3.发酵速度慢 1.发酵温度过低 1.适当提高发酵温度
2.糖蜜原料质量变化 2.适当改变工艺操作条件
3.酵母数量不足 3.按（1）项处理
4.成熟醪残糖高 1.酵母数量不足 1.按（1）项处理
2.浓度过高，流量过大 2.降低浓度，减少流量
3.非发酵性糖份高 3.检验糖蜜中的含量处理之
4.酵母衰老或死亡，发酵力减弱 4.适当增加营养料
5.高低糖液比不合理 5.按配比控制
5.酵母死亡 有铜锈等毒物 检查清除
6.酒母罐浓度低 1.糖蜜质量变化 1.改变工艺操作条件
2.流量过小 2.加大流量
3.风量过大 3.减少风量
4.酒母稀糖液浓度低 4.提高稀糖液浓度
.酒母罐液位降低 1.风量过大 1.适当减少风量
2.CO2排除阀开的过小 2.开大CO2排除伐
3.泡沫捕集器液位过高 3.泡沫液泵至#4发酵罐
4.酒母罐浓度过高 4.降低酒母稀糖液浓度
8.杂菌感染严重 1.糖蜜遭受污染 1.进行严格药物或蒸汽灭菌
2.糖液PH值过高 2.添加硫酸，适当提高酸度
3.空气过滤不良 3.清洁杀菌过滤
糖蜜洒精发酵过程中需要大量的酵母，因此，必须选择适应工业生产需要的优良酵母菌种进行纯种培养，由单一细胞出发，增殖多量酵母作为种子，然后利用纯粹的酵母种逐级扩大培养，直至酒母的酵母细胞数足够满足酒精发酵的需要。
近年来，由于制糖技术提高，糖蜜中可发酵性糖减少，非发酵性糖增加，灰分和胶体物质增加，过去适应于高纯度糖蜜发酵的酵母，现在对低纯度糖蜜或劣质糖蜜已不相适应，发酵率明显下降。目前国内不少糖蜜酒精工厂，在生产实践中选育和驯养适于低纯度糖蜜的，耐高浓度、耐高温或耐高酸的酵母菌种，以适应生产要求。
糖蜜酒精酵母应具备条件：
(1)耐渗透压性能强，选择吸收性能好，酵母细胞质膜具有强的半渗透性。在含高浓度灰分和胶体物质的糖液中生长速度快并有强大的增殖能力，抗渗透压强的特性，是区别糖蜜酒精酵母与淀粉质原料酒精酵母最明显的界限。
(2)具有强的酒化酶活性。发酵迅速且完全、发酵能力强、残糖少，酒精生产率高。
(3)耐酸能力较强，在酸度较高的糖液中增殖快。
(4)耐温度能力强。特别是南方夏天气温炎热，水温较高，选育耐高温酵母菌种，可保证夏天气温高时仍能继续正常发酵生产。
(5)抵抗代谢产物反馈抑制作用能力强，即耐酒精能力高。能在高浓度酒精的发酵醪中继续发酵。这样不仅能提高生产率，同时可提高设备利用率。
(6)抵抗重金民的毒害作用强。通过驯养的办法，可以逐步提高酵母抗毒能力。
(7)发酵时产生泡沫少，选育产泡沫少的菌种，可以进一步提高发酵设备有效装填系数和设备利用率。
(8)变异性小，生产稳定。
二、糖蜜酒精发酵的酵母菌种特性
我国常用于甘蔗糖蜜酒精发酵的酵母菌种为台湾酵母396号；As·2·1189与As·2·1190；甘化I号；川345及川102等，常用于甜菜糖蜜发酵的酵母菌种为Rassя字。
1．适于甘蔗糖蜜酒精发酵的酵母菌种
(1)台湾酵母396号(F—396)系酵母菌属，细胞呈球形、卵形或椭圆形，曲汁中呈球形，4.5—9.8微米，内容透明、空胞大，在糖蜜中多为椭圆形，孢子呈球形2.5—3.5微米，l—3个，孢子形成温度30℃，菌落淡黄色，中心部凹下，边缘呈放射状。
它的发育最适温度33℃，发育最适pH4.5—5，发酵最适温度33—35℃，发酵最适pH2—5，死灭温度60℃，对酒精的抵抗能力在10％约为48小时。
(2)高l—396 是F—396在高温条件于糖蜜醪中长期驯养所获得的变异株，高l—396的形态和培养条件与F—396相同，它的特性是能耐高温，在40℃发酵良好。
(3)As.2.1189和As.2.1190 As.2.1189又名古巴Ⅰ，As.2.1190又名古巴Ⅱ。这两株菌种为甘蔗糖蜜酒精发酵的优良菌种，它们的细胞呈圆形、椭圆形或腊肠形。As.2.1189菌落呈白色圆形，有光泽，中心部稍凸起，边缘皱折。As.2.1190细跑大小相差较悬殊，菌落边缘稍不整。
它们的最适发育温度25—28℃，最适发育pH4.9—5.0，最适发酵温度31—38℃，最适发酵pH3.0—5.0，耐酒精能力强，成熟醪最高含酒分达10—11%。在甘蔗糖蜜醪中发酵速度快，发酵周期约22—24小时，较台湾396发酵时间缩短4—6小时以上。
它们适于甘蔗糖蜜酒精发酵，适应性强，对营养分的要求不象台湾396，在营养条件较差的低纯度糖蜜培养液中，亦能保持正常活动，酵母细胞数和发酵速度不受影响。
它们适于低温发酵，当温度不高于40℃时，发酵率高达88—90％，较台湾396高，且稳定，成熟醪含酒分也较高。如温度升高超过40℃以上，则成熟醪残糖增高，酒分下降、发酵率明显下降。
As.2.1190适于甘蔗糖蜜原料酿制白酒或兰姆酒，稍有特殊芳香风味。
(4)甘化I号 该菌种是广东省江门甘蔗化工厂1968年从甘蔗糖蜜中分离选育出来，适于甘蔗糖蜜原料酒精发酵，它的细胞多呈圆形，部分呈卵圆形，在麦汁中培养细胞大小为5.5×5×6微米。最适发育温度为30—32℃，最适发育pH4.5—5.5。最适发酵温度为32—34℃，最适发酵pH4.5—5.5。对甘蔗糖蜜(特别是碳酸法甘蔗糖蜜)有较强的适应性，发酵力强且稳定，发酵过程增酸较低，但对高温发酵的适应性差。
(5)川345 该酵母菌种是1952年四川省糖酒工业研究所选育出来的，适于甘蔗糖蜜酒精的发酵，在发酵温度40℃时，发酵率仍很好，是目前内江糖厂酒精车间等常用的酵母菌种。1956—1957年曾在广东省揭阳糖厂酒精车间夏季生产采用，证明当发酵温度超过36℃以上时，发酵率仍相当稳定。
川345酵母的最适发育温度是28—30℃，最适发酵温度31—35℃，能耐高温，40℃时发酵尚好，耐酒精能力10—12%(容量），成熟醪含酒精较高。但耐酸能力较差，发酵率较川102酵母低杂醇油产量较多。
(6)川102 也是1952年四川省糖酒工业研究所选育出来的，适于甘蔗糖蜜酒精发酵，产生酒精能力特别高，杂醇油产量极少，也是目前四川省内江糖厂酒精车间等常用的酵母菌种。1956—1967年曾在广东揭阳糖厂酒精车间生产采用，证明川102酵母在甘蔗糖蜜酒精发酵温度不超过36℃情况下，发酵率较F—396及川345等酵母高。
川102酵母形态多呈圆形及卵圆形，增殖快，数量多，最适发育温度28——30℃，最适发酵温度31—34℃，最高不超过36℃，抗酒精能力强，能耐12——14％(容量)的酒精，耐酸能力强，发酵产酒精特别高，杂醇油产量极少。
2．适于甜菜糖蜜发酵的酵母菌种
Basseя字酵母 该菌种广泛应用于苏联、波兰等甜菜糖蜜酒精工厂。我国甜菜糖蜜酒精工厂也广泛采用。它属于葡萄酒酵母一类，具有下面发酵酵母的特征，按其沉淀特性属于尘状酵母。
它的最大特点是具有特别强的耐渗透压能力，在10％食盐中经33小时其原生质收缩90％，但经24小时便恢复正常状态，仅有个别细胞发生原生质收缩。因此，不仅适于甜菜糖蜜的酒精发酵，也适于甘蔗糖蜜的酒精发酵，不仅适于纯度较高的糖蜜发酵，也可适于低纯度糖蜜的酒精发酵，发酵率较高。
它能使葡萄糖、蔗糖、果糖及麦芽糖完全发酵，同时能发酵1/3棉子糖，即由其中分出果糖而剩下2/3的不发酵的蜜二糖。
Rasseя字酵母的最适发育温度23—25℃，发育最适pH4.0—4.5，最适发酵温度27—30℃，发酵最适pH2.0—5.O，耐酒精能力9.5—10％(即成熟醪含酒分9.5—10％)。在进行甜菜糖蜜酒精发酵过程中宜采用硫酸来酸化，在浓度20％用硫酸酸化至pH2的稀糖液中也可正常繁殖，当醋酸含量为0.3％时，繁殖便停止，如采用甲酸，则当其含量为0.11％时便停止繁殖。
-
三、酒母培养的工艺流程
酒母培养可分为两个阶段，即酵母纯粹扩大培养阶段和酒母培养阶段，酒母培养的工艺流程，各厂不一，通常有下列几种：
酒母培养工艺流程，各工厂不统一，但总的要求是培养出健壮，纯粹无杂菌，发酵力强的酵母种子。因此，酒母培养一定要控制好培养条件，使每级扩大培养的工艺条件逐步适应发酵的要求，尽可能采用同一类的糖蜜来制备稀糖液，以使酵母能适应大生产的条件。
四、酵母纯粹扩大培养工艺
1．原菌种斜面培养 培养基斜面用米曲汁琼脂或麦芽汁琼脂，接种后在25——30℃培养3—5天。
2．液体试管培养 培养基用麦芽汁或米曲汁，灭菌后，冷却至25—30℃，在无菌条件下挑取一白金耳菌体接入液体试管，摇匀后置25—30℃培养20小时。
3．三角瓶培养 培养基用1/3麦芽汁或米曲计与2/3糖蜜稀释且添加营养盐的稀糖液，稀糖液浓度为14—15Bx，酸度5—6°，糖分6.5—7.0％，塞好棉塞后用9.80665×10000帕斯卡蒸汽灭菌15分钟，冷却至25—30℃，无菌操作接种，摇匀后置25—30℃培养12—14小时便可移入卡氏罐。
三角瓶培养阶段采用两种混合培养基，一方面为了保证在纯培养阶段使酵母有较好的条件生长繁殖，得到健壮饱满的种子，另一方面使菌种能够逐步适应于大生产的条件。
4．卡氏罐培养：培养基全部用糖蜜稀释添加营养盐的稀糖液，稀糖液浓度为14—15Bx，酸度5—6°，糖分6.5—7.0％，用9.80665×10000帕斯卡蒸汽灭菌15分钟，冷却至25—30℃，无菌操作接种，摇匀后置25—30℃培养12—14小时。卡氏罐酵母种子醪成熟指标是：耗糖50％左右，酸度基本上不升高，酵母细胞数为1.5—2.0亿／毫升左右，出芽率20％，即培养成熟。
-
五、酒母扩大培养工艺
酒母培养的扩大级数，可根据各厂生产实际需要来决定。酒母的制备方法一般可分为间歇式、连续式和半连续式三种：
1．间歇式酒母培养 间歇培养酒母方法，是将每次培养的新酵母从卡氏罐接入小酒母罐，培养成熟后，再接入大酒母罐，大酒母培养成熟后，即可供接种发酵罐用。因为这种接种方法每次都需要重新培养新酵母种子，不但操作麻烦，而且不能使酵母得到生产条件的驯养，生产成绩往往不好。因此，很多工厂采用循环接种法，即将第一次接入的种子培养成熟后，接人大酒母或发酵罐一部分，另一部分留卞，再加入新鲜稀糖液进行培养，如此反复进行，用这种方法接种，可以连续几个月，甚至更长时间不需要更换酒母种子，但要求保证严格的无菌操作。在新建工厂
开工生产时，采用纯种培养扩大，在正常生产的时候，可取上次培养酒母15—25％作为酒母种，放入己杀菌好的酒母罐中，然后加入浓度12—14％，酸度6—7°的稀糖液，控制温度在28—29℃以下，继续培养至酒母发酵度为65％时，即通入无菌空气，通气量为每立方米稀糖液每小时2—3立方米，一直通到接近酒母成熟为止。
酒母由接种到成熟的时间一般为12—14小时，成熟的酵母醪中台酒精3——3.5％，发酵度达50％，酵母细胞数l—1．2亿／毫升，将其中取出15—25％作为酒母种，其余送入发酵罐中，如此反复循环。
2．连续式酒母培养 连续培养酒母方法是以保持酒母中酵母数量恒定为原则。在不断交换基质的酒母罐中连续添加糖液，在单位体积及单位时间内所生成的酵母数量，应该等于在同一时间内，自容器中取出同样体积液体时其中所含的酵母数量。当生成的酵母数量大于取出的酵母数量，则酵母将由容器中流走。因此，不保持这个原则，连续培养酒母便往往不能实观。
此外，应该维持酵母繁殖的最适条件，如糖液的浓度、酸度、通风量、发酵度等。
连续式酒母培养，是将三个酒母罐用排出管连接，把酒母稀糖液连续地流入罐的上部，酒母也连续地排入发酵罐中，不断地向酒母通气，每小时对1立方米酒母醪通入2—3立方米。
酒母罐的总体积应等于每天所得发酵罐体积的12—15%，制得的酒母数量应等于发酵醪体积的50%，此时1立方米的酒母罐有效容积的生产能力约为每天4立方米的酒母，可以在长时间内进行连续培养，每经过5—7天，把三个酒母罐中的一个空出来，以便洗涤及杀菌。
流加糖液的浓度为12—14%，温度为15—20℃，酸度为6—7°，培养温度应为27—28℃。排入发酵罐的酒母发酵度应保持在55—60%之间，酒精含量为3—3.5%(容量)，酵母细胞数1.5—1.8亿／毫升酒母。
3．半连续式酒母培养 酒母半连续养培在我国也有不少的糖蜜酒精工厂采用。酒母在第一、第二纯培罐中是采用间歇培养方式，进入中间酒母罐阶段便采用半连续培养方法，酒母用的稀糖液连续进入酒母罐内，而成熟的酒母醪则自酒母罐的底部定时送至主发酵罐，它的培养工艺如下：
(1)第一纯培罐培养 移种前用水冲洗然后通蒸汽100℃，空罐杀菌10分钟，再于纯培罐中配制18Bx的糖液，用蒸汽煮沸10分钟，冷却后加营养盐硫酸铵0.3%，粗磷酸0.1%，制成培养基，并调整酸度，PH3.8—4.2，按种卡式罐酵母，保持32—33℃，间歇通风，每小时通风10分钟，培养16—18小时。当锤度为原来的
50％左右，酵母数在1—1.2亿／毫升，繁殖旺盛便可移接于第二纯培罐。
(2)第二纯培罐培养 培养基的制备，培养方法及培养工艺同上，培养时间为12—16小时。移种条件也与上同，它的有效体积为第一纯培罐的4—5倍。
(3)中间酒母罐培养 接种前用水冲洗后通蒸汽至100℃，杀菌10分钟，冷却后加入酸化稀释糖液制成的培养液，糖分为11—12%，接入第二纯培罐的纯种，保持恒温为32—33℃，并微量通风，培养至酒母成熟，酒母成熟指标为糖分消耗1／2，酵母细胞数为1.0—1.2亿／毫升，每8小时向主发酵罐放成熟酵母醪一次，保留1／10成熟酒母，再连续接入培养液，并微量通风，8小时再向主发酵罐送成熟酒母醪，如此重复循环，每隔5—7天，将中间酒母罐醪液放尽，清洗杀菌，再行第二批酒母半连续培养，中间酒母罐有效体积为第二纯培罐的10倍。
六、影响酒母质量的主要因素
1．酒母醪中的糖浓度和纯度的影响 低纯度糖蜜由于焦糖、黑色素等胶体物质粘附在酵母细胞表面，会妨障酵母细胞质膜的半渗透选择性吸收，从而会抑制酵母的生长和繁殖。因此，低纯度糖蜜制备酒母醪，必须通过前处理来提高稀糖液的纯度，使酵母细胞质膜的半渗透吸收正常进行，摄取酒母醪中的C、N源和生长素，迅速合成细胞和酶系，获得健壮和酶活强的酵母，这对提高酒母质量具有明显的效果。
酵母长期用糖蜜所制备的酒母醪进行驯养，因而在大生产发酵阶段的适应性较强，发酵率可相应提高。
酵母的生长繁殖宜在低渗透压下进行，因此，酒母培养时一般要求在较低的糖度下进行，如果浓度过高，醪液粘度大，渗透压大，则不利于酵母细胞质膜的吸收，酵母不容易迅速吸收足够的营养分合成细胞和各种酶系。酒母醪浓度过高，粘度过大，对酵母生长与繁殖不利。因此，制备酒母醪较适宜的糖浓度应控制在12—14%。
2.酒母醪酸度的影响 酒母醪制备过程中，调整酒母醪的酸度，一方面是调整适应酵母生长繁殖的酸度，防止杂菌感染，另一方面可淘汰衰老的酵母。因为酵母在pH4.5最适宜繁殖，在pH3.8—4.5范围内也能较好繁殖。而酒精发酵过程中不希望有生酸细菌与酵母伴生，而生酸细菌最适pH为6.8—7.2。如果添加硫酸调整酒母醪的pH值为4.2—3.8时，则只有强壮酵母可以发育，衰老酵母便被淘汰，而细菌在此pH范围内则难于繁殖，因此酒母醪的酸度调整是否正确，不但能选育强壮酵母，提高酒母的质量，同时能防止杂菌的污染。尽管酵母最适繁殖pH4.5，但国内糖蜜酒精工厂酒母醪的酸度大多数为pH4.2—4.0，这样既利于选育健壮酵母，提高酒母质量，又能防止杂菌的污染。
3．酒母醪中营养分的影响 制备酒母的目的就是要获得大量健壮的和酶活力强的酵母。要想获得大量酵母的活细胞，就需要供给酵母以丰富的营养物质，酵母同化了这些营养物质，迅速合成细胞组成分和细胞内有用的酶系。
氮、磷、钾、镁、生长素以及能被酵母所同化的糖分，是合成酵母细胞和酶系所必需的组分。知道了成熟酒母中单位体积内酵母的细胞数，就可以计算必要的营养分。酒母醪的营养分是否适当，对酒母质量的影响甚大，酒母醪中有足够的营养分，则酵母健壮，酵母细胞较多，酶活性强，同时酵母对数生长期长。如果酒母醪的营养分不足，则酵母瘦弱，酶活性低，同时容易衰老，显微镜检查酵母细胞空胞大。
4．酒母通气与不通气培养的影响 酵母在有氧的条件下，则迅速摄取外界环境的营养分合成细胞和酶系，因此能迅速产生大量的菌体，而在无氧条件下酵母则主要进行发酵，生成酒精和二氧化碳。酒母培养的目的是获得大量强壮且酶系活性高的酵母细胞。因此适当地通气有利于酵母迅速达到繁殖曲线的对数生长期，同时采用通气培养酒母较不通气培样酒母的接种量可大大减少，目前国内有些酒精工厂采用小种量比接种，通气培养酒母，接种量可减少至0.3%，通气培养12小时，酵母便迅速繁殖到达对数生长期，酵母细胞数达1—1.2亿／毫升。酵母通气培养，实质上只能利用酒母醪中溶解氧，因此在通气时，应设法使通入的无菌空气尽量分散，以加强氧气的溶解，便于酵母细胞的利用。目前国内有些酒精工厂采用自吸式发酵罐来培养酒母，溶氧系数大大提高，接种量和培养时间可相应减少。
5．接种时期与接种量和接种温度的影响 为了保证各级酒母的质量，接种的时期应控制在酵母繁殖至对救生长期的末期，以保证种子酵母的健壮。酵母对数生长期末期的确定，可以根据酵母细胞数1—1.2亿／毫升，出芽率20%，死亡率1%以下，耗搪率45—50%，酸度不增高等指标来确定。
不通气培养的接种比(扩大比)通常为1∶8—10，通气培养的接种量为0.3—1%。如接种量少，则酵母繁殖时间延长，到达对数生长期的培养时问较长。如接入种子酵母健壮，则酒母殖快，如衰老的酵母种则迟缓期延长，对数生长期缩短，酵母细胞空胞大。
接种温度的高低对酒母质量也有较大的影响，接种温度高，则酵母繁殖快，但酵母容易衰老，长得不健壮，还容易感染杂菌。温度低则繁殖慢，繁殖时间长，因此酒母培养时间应相对延长。
6．培养温度与培养时间的影响 为了保证酵母生长繁殖的良好条件，酒母培养过程中，要正确掌握培养温度与培养时间。酒母培养的温度，一般应控制在30—32℃，这是酵母繁殖的适宜温度，有些酒精工厂为了抑制杂菌的繁殖，酒母培养采用较低培养温度25—28℃。温度控制是否适当，直接影响到酒母质量和种子成熟时间，温度过高，容易引起酵母细胞过早衰老，活力减退，并易引起杂菌污染，温度过低，则会使酵母繁殖缓慢。酵母的培养时间一般为15—20小时，发酵要求酒母在对数生长期的末期接种，以保证接入的种子均是健壮的酵母。但实际生产中常会遇到发酵基本糖被还未制备好，而需要延长酒母培养时间的情况，这时应采取降低培养温度，使酵母繁殖减慢；增加新鲜稀搪液，使酒母重新获得营养，让它继续生长，而不致过热。如果此时酒母已培养成熟，则放掉一部分到正常发酵的发酵罐，再补加一部分新鲜糖液，重新进行培养至酵母繁殖至对数生长期的末期才接种。
第四节 糖蜜酒精发酵
糖蜜酒精生产工艺
一、糖蜜酒精发酵的依据 二、糖蜜发酵方法
三、糖蜜酒精连续发酵的基本理论 四、影响糖蜜酒精发酵的主要因素 五、糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程及工艺指标 六、低纯度糖密酒精发酵
七、糖蜜与淀粉质原料混合发酵 八、异常发酵现象及处理方法
一、糖蜜酒精发酵的依据
1．糖蜜中的可发酵性物质 甘蔗糖蜜中含有相当数量的转化糖，约20％，蔗糖30％，甜菜糖蜜中含转化糖极少，而含大量蔗糖，约50％左右。酵母活细胞含有丰富的水解酶和酒化酶，酵母中的蔗糖酶能将糖蜜中的蔗糖水解为一分子葡萄糖和一分子果糖，然后再通过酒化酶将己糖发酵生成洒精和CO2。
2．糖蜜酒精发酵中酵母的有效酶系 糖蜜酒精发酵过程中，酵母细胞中参与酒精发酵的酶有十多种。酵母活细胞中蔗糖酶首先将糖蜜醪中的蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖，然后再由酵母活细胞中的酒化酶进行发酵，酒化酶是参与酒精发酵的各种酶的总称，它不是单一的酶，而是包括12种酶和三个辅酶体系的总称，主要包括己糖磷酸化酶、激酶、氢化还原酶、烯醇化酶、脱羧酶及脱氢酶等，在这些酶中有的是简单的酶，有的是复合酶，酒化酶是胞内酶，是由酵母活细胞于细胞内合成，也只能于细胞内起催化反应作用，它不能从酵母体内渗至发酵醪中。
3．提高糖蜜酒精发酵效率的方法 一方面要注意调整酵母的外界环境条件，使外因适于酵母内在规律要求，另一方面驯养和选育耐高渗透压和耐高温的优良酵母菌种，以适于糖蜜酒精发酵。
调整酵母外界环境的渗透压是提高糖蜜酒精发酵效率的关键，酵母细胞内酶系催化效率的提高，依赖于酵母细胞质膜的半渗透作用。所以，糖蜜酒精发酵要求发酵醪要有适当的渗透压，才有利于酵母半透性细胞质膜对醪液中C、N源、生长素等营养物质的吸收利用，才能加速细胞内酶系的催化反应速度，从而使发酵率进一步提高。为了保证酒母细胞质膜半渗透作用的正常进行，对于糖蜜原料，特别是低纯度糖蜜原料，应想办法先除去搪蜜中的焦糖、黑色素、果胶等胶体物质；只有适当降低糖密浓度和粘度才能调整至适宜的渗透压，才能保证酵母细胞质膜半渗透作用的正常进行和提高工作效率。
其它工艺条件也能直接影响发酵效率，如果调整适宜的发酵温度，发酵效率也明显提高。例如采用川102酵母菌种发酵温度控制在36℃以下，则产酒精特别高，发酵率也明显提高。但发酵温度超过36℃以上甚至高达40℃时，则产酒精速度降低，发酵率也明显降低。而川345酵母菌种对温度的适应性较强，夏天天气炎热，尽管发酵温度可达40℃，发酵尚正常，发酵率仍稳定。可见不断驯养和选育耐高渗透压和耐高温的优良酵母菌种显得特别重要。
4．糖蜜酒精发酵宜在密闭发酵罐中进行的理论依据 糖密酒精发酵过程是不需氧的生物化学氧化过程，其生物氧化自成体系，反应过程中生成还原态的NAD·2H，用于乙醛的还原，而其自身被氧化恢复成氧化态的NAD。辅酶上的氧化还原过程，即酒精发酵氢的传递过程。所以酵母进行糖蜜酒精发酵时宜在密闭的发酵罐中进行。
酵母进行糖蜜酒精发酵时，在有氧的情况下，由于进行了呼吸作用，而酒精产量大大降低，糖的消耗速度在单位时间内也减慢。
有氧情况下，为什么糖蜜酒精发酵的发酵率反而降低?从酒精发酵反应式可总结如下：
C6H12O6十2ADP十2H3PO4→2C2H5OH十2ATp十2CO2↑
在酒精发酵过程中，在无氧情况下，一分子葡萄糖经酵母酒化酶系的催化作用最终生成二分子的乙醇，二分子ATP，二分子CO2，同时在酒精发酵中进行底物水平磷酸化，每发酵一分子葡萄糖产生3分子ATP，同时需要用去2分子ADP和2分子磷酸：
2ADP十2Pi→2ATP
在有氧的情况下，进行电子传递磷酸化，每消耗一分子葡萄糖，则产生38个ATP，因此需要38个分子的ADP和磷酸：
38ADP十38Pi→38ATP
在酵母细胞内，ADP和Pi量是有限的，由于发酵的高速度进行，ADP和Pi经充分被利用了，当有氧的情况下进行了电子传递磷酸化，生成大量的ATP，因而消耗了大量的ADP和Pi，而用来进行发酵的底物磷酸化就会感到不足，从而降低了发酵速度，因此在有氧的情况下，糖蜜酒精发酵的效应反而降低。由此可见，糖蜜酒精发酵宜在密闭的发酵罐内进行。
5．从CO2回收酒精的依据 糖蜜酒精发酵过程中放出大量CO2。发酵过程中产生CO2的主要来源是在酵母菌羧化酶及羧化辅酶的催化作用下，丙酮酸脱羧变为乙醛并放出CO2，乙醛在酵母的乙醇脱氢酶作用下还原为酒精。
根据糖蜜酒精发酵化学反应式：
C12H22O11十H2O＝＝＝＝＝2C6H12O6
342.2 2×180
C6H12O6＝＝＝＝＝＝2C2H5OH十2CO2↑
2×46 2×44
100公斤蔗糖可生成105.26公斤转化糖。
理论上1吨蔗糖应产生538.1公斤无水酒精，或682公升无水酒精(以20℃计算)，或677.6公升无水酒精(以15℃计算)，同时产461.9公斤CO2，可见糖蜜酒精发酵过程中产生CO2数量不少。一个年产3000吨糖蜜酒精工厂每小时排出CO2400-580公斤，每年排出CO2 2736吨。目前国内不少酒精工厂回收CO2综合利用生产液体CO2、干冰等。
在酒精发酵过程中，CO2的排出需要通过含有酒精的发酵醪层，于是就被酒精蒸汽所饱和，因此，CO2排出的同时必然带走醪液中的一部分酒精。另外，酒精发酵醪表面的蒸发也使部分酒精必然随着CO2气体而排出。排出的CO2所带走的酒精数量与发酵醪的温度、酒精浓度以及蒸发表面的状态都有密切的关系。根据糖蜜酒精工厂实际生产数据，发酵过程中CO2带出的酒精量按产量的1—1.169％计，则一个年产3000吨的糖蜜酒精工厂每年由于CO2所带走的酒精即达30000—35000公斤。因此，决不能让这么多的酒精损失，必须设法回收。目前酒精工厂多采用的CO2酒精捕集器有泡盖式与填科式两种，捕集效果较好。
6．糖蜜酒精发酵过程中产生乙醛积累较多量的来由 糖蜜酒精发酵特点之一就是发酵过程中代谢产物生成乙醛量较多。为了保证成品酒精的质量，蒸馏过程中要特别注意排醛操作和抽提醛酒。
乙醛是酒精发酵的中间代谢产物，在无氧条件下，丙酮酸脱羧便形成乙醛，并放出CO2。乙醛是酒精的前体物质。正常的酒精发酵， 乙醛在酵母的乙醇脱氢酶的作用下，由还原型辅酶I(NAD·2H)还原为酒精。在正常酒精发酵的情况下，乙醛积累不应过多，但由于糖蜜中的胶体物质，灰分及重金属离子对酵母细胞中乙醇脱氢酶活性有一定的抑制作用，或从甘油醛转变成甘油酸中放出的还原型辅酶I (NAD·2H)中断，都使乙醛还原为酒精受到制约，因而相对地增加了乙醛的积累。特别是采用通风培养酒母的糖蜜酒精发酵，代谢副产物中乙醛的积累特别多，这都与酵母细胞中脱氢酶活性受抑制有关。
-
二、糖蜜发酵方法
糖蜜酒精的发酵方法很多，基本上可分为间歇法与连续法两大类，目前我国大多数糖蜜洒精工厂都采用连续发酵法，生产技术管理比较完善，而且有些厂仪表自动化程度也比较高，而产量较少的糖蜜酒精工厂仍有采用间歇发酵法。
(一)间歇发酵法
根据工艺和设备不同，间歇发酵法又可分为开放式、密闭式、分割式、分段添加和连续流加等发酵方法。
1．开放式间歇发酵法 此法的特点是醪液在敞开的发酵槽内进行发酵，操作是间歇进行，发酵槽一般用水泥制成，也可用钢板制成，发酵槽内装有冷却管和蒸汽管，使用时先用石灰乳、热水充分洗涤及消毒。培养酒母稀糖蜜浓度为12—15％，pH4.0—5.O，接入10％的种子，25—30℃培养至浓度为6—8％时即为成熟洒母。浓度为20％的稀糖液送入发酵槽，同时接入20％的酒母，接种温度随季节而改变，夏季27℃，冬季为32℃，酒母添加后不久就进行前发酵，再约经10小时开始主发酵，温度逐渐上升，这时要注意降温，发酵时间约需30—40小时，成熟醪含酒精6—7％(容量)。
开放式间歇发酵法的优点是设备简单，容易上马，操作简便。缺点是直接与空气接触不利于嫌气性发酵，容易感染杂菌，同时也容易导致酒精挥发损失及CO2无法回收，设备利用率低。
2．密闭式间歇发酵 此法的特点是在密闭的容器内进入，嫌气性发酵条件较好，能防止杂菌感染，发酵率稳定，可以回收CO2，酒精损失较少。
酒母罐预先以100℃空消1小时，送入12—15％的稀糖液后，再加热到100℃，灭菌30分钟，实消后加入浓硫酸调节pH4.5—5.0，然后冷却到30℃时接入种母，培养至浓度降至6—8％时即为成熟酒母。
将已杀菌的浓度为20％的稀糖液送入密闭式发酵槽，冷却至80℃时接入10％的酒母，保温30—35℃发酵，发酵时间为30—40小时，成熟醪含酒精6.5—7％(容量），发酵率86—87%。
3．分割式发酵法 此法是利用发酵正常的主发酵醪，把它抽出一部分(1／3或1／2)送人第二发酵罐，作为第二发酵罐的酒母，两个发酵罐各用稀糖液添加满，第一个罐让它发酵完毕，然后蒸馏，而第二个发酵罐在进入主发酵期时，又分割出1／3或1／2的发酵醪送入第三个发酵罐，作为第三个发酵罐的酒母，再分别添加满稀搪液，如此依次进行下去，分割主发酵醪进行发酵。
此法优点是节省酒母的制备，分割主发酵醪作为酒母，接种量较大，可以缩短发酵时间，缺点是容易感染杂菌。为了减少杂菌感染的机会，每天更换新种两次，或在重复分割时，将发酵醪酸化调整为pH4.0，或添加适量的氟化钠或五氯代苯酚钠等化学防腐剂。我国南方小型糖蜜酒精工厂采用此法较普通。稀糖液浓度以全糖分为标准，冬季为12—13％，夏季为ll—12％，酒母稀糖液的浓度一般比发酵所用的低2—3％，发酵时间只需要30—36小时，成熟醪含酒精夏季6—6.5％(容量)，冬季6.5—7％(容量)。
4．分段添加发酵法 分段添加发酵法的特点是将酵母培养阶段和发酵阶段明显地划分开来，根据两者不同的目的要求，采取不同的技术条件，在发酵过程中尽可能维持醪液中的糖分一致，使酵母在较稳定的情况下发酵，由于采用分段添加糖液，保持了醒液中较低的糖分和较高的酒精分。
分段添加发酵法是在发酵罐中加入10—20％的成熟酒母，并且分三次或更多次加入基本稀糖液。第一、第二次添加发酵罐容积20％的糖液，第三次加入发酵罐容积40—50％的糖液。为了使酵母很好地增殖，在第一次及第二次添加时，通空气一小时，而第三次添加时则通气15-20分钟，如果没有通风设备，添加速度应尽量慢。
当糖度降到5.5—6％时，才开始添加基本稀糖液，稀糖液混入后的浓度应在7.5％左右，最后一次添加的稀糖液浓度应该保证成熟醪的酒精含量为8.5—9％(容量)，锤度为5.5-—6.5％，发酵温度宜控制30—35℃。发酵时间约36—45小时。
5．连续流加发酵法 连续流加发酵法的特点是把成熟的酒母一次加入发酵罐中，然后连续流加基本糖液，连续流加基本糖液的速度应控制，使发酵糖液的浓度大致相同，这样可使发酵时间大大缩短，发醪中酒精含增高。
连续流加发酵法是先将占发酵醪总容量约30%的成熟酒母醪一次放入发酵罐中，然后加入相同数量的浓度为14％的稀糖液，通入空气，使其与酒母混匀，促使酒母很快增殖，约经过两小时，发酵度降低7—7.5％，这时就连续地加入浓度32—35％的基本稀糖液，连续流加基本糖液的速度，主要是维持加入过程中发酵醪的浓度在10％左右。采用连续流加发酵法，发酵最高温度须控制在33—34℃，发酵总时间只有15—20小时，发酵醪的酒精含量可达9％(容量)以上。
(二)连续发酵法
间歇式发酵是始终在一个容器内进行，酵母始终处在一个变动的环境中，即酵母的繁殖与生命活动是在糖分不断下降，酒精含量逐步增加的变化过程中进行的。连续发酵与此相反，发酵的每一个阶段是在各个不同的容器中进行，对每个容器来讲，醪液的浓度，酒精的含量，pH，温度等因素是一定的，这样，酵母由于适应稳定外界的环境，其发酵能力加强，发酵率也相应提高，整个生产过程连续化，操作方便，生产管理稳定，大大减轻了劳动强度和节省劳动力，为实现仪表自动控制提供了有利条件，同时由于连续发酵法，节约了非生产时间，提高了发酵设备利用率。
我国南方利用甘蔗糖蜜与北方利用甜菜糖蜜生产酒精的工厂，大都采用连续发酵法。糖蜜酒精连续发酵的方法较多，现归纳如下：
1．多级连续发酵法 多级连续发酵法又称自流式连续流动发酵法，是在一组串联几个发酵罐中进行的，罐的数量及位置可以不同。通常采用9—10个罐串联起来，它们的位置可以在高度相同的一个平面上或者高度不同的两个平面上，呈梯级式。酒母和基本稀糖液，以一定的速度连续地流入前两个发酵罐，发酵时醪液从#1发酵罐上部沿连通管流入#2发酵罐底部，再经#2发酵罐上部流入#3发酵罐底部，这样顺序连续流动，经过一组串联的发酵设备所连接的空间，酵母完成增殖和发酵作用的全过程，成熟醪从最后的发酵罐中连续排出，送去蒸馏。
多级连续发酵法可分为单浓度连续发醉法和双浓度连续发酵法两种。单浓度连续发酵法是酒母培养与连续发酵醪的糖液均采用同一种浓度：22—25％；双浓度连续发酵法酒母的培养液采用低浓度糖液，浓度为12—15％；连续发酵法添加基本稀糖液采用高浓度糖液，浓度为32—35％。
多级连续发酵法的特点是：把前两个发酵罐作为主体罐，在酒母与基本稀糖液连续流加的条件下，酵母处在对数生长期，保持旺盛的生命活动能力，发酵-开始便达到主发酵期，发酵时间可以大大缩短。在间歇分批发酵过程中，酵母的萌发期较长，然而在连续发酵过程中，酵母的萌发期的时间取决于主罐中醪液交换的速度和第一次加入酵母的数量。换句话说，如果交换速度过大，在营养物质丰富的情况下，虽然酵母的生长速度加大，但不利于酵母的积累，往往酵母来不及繁殖就有可能被流掉，酵母积累便在后面几个罐内进行，并且速度缓慢。为了消除这一现象，
主罐的发酵醪交换速度应比其他发酵罐的进度低一些，为此可加大主发酵罐的容量，或者利用一组罐的前两罐作主罐，这种方法使酵母的积累在第一罐内结束，而使第二、第三发酵罐酵母细胞含量变化不大，使连续发酵稳定在一定的酵母数量。酵母在主罐中积累过程也取决于它的初始含量，在连续发酵过程中控制主发酵罐的酵母数量甚为重要，需要掌握好发酵醪的流加速度，使其交换速度与酵母的生长速度达到相对平衡。另外，糖蜜连续发酵一些重要的因子，如糖浓度、pH、温度、酵母数量和酒精浓度在各个发酵罐内虽不相同，但能控制保持相对稳定性，因而可
以避免和间歇发酵过程中由于代谢产物反馈抑制作用，酒精浓度增加，致使酵母出现过早衰亡的现象，使酵母连续发酵作用得到充分发挥，因此，发酵率可以相应提高。多级连续发酵节约了非生产时间，所以设备利用率相应提高。但应该看到多级连续发酵经常会因杂菌感染，不可能长期维持下去，必须定期更换酵母种子，一般每隔几天，必要时甚至每隔2—3天各发酵罐需要交替排空灭菌再重新接入酵母种子进行发酵，灭菌方法如下，
先用泵将#1发酵罐抽人#2发酵罐，#1发酵罐于l00℃灭菌1小时后，再用泵将#2发酵罐发酵液抽入#3发酵罐，按顺序下去，直至各发酵罐灭菌完毕为止，在灭菌换种过程中仍不停止流加基本稀糖液。目前我国四川内江糖广、广东阳江糖厂等酒精车间发酵过程采用高酸灭菌和抑制杂菌繁殖，不通空气进行酒母培养，不停生产抽醪洗罐，以及在抽醪洗罐时，提高培养糖液酸度，洗涤酒母罐等措施，实现糖蜜酒精连续发酵长期不换酒母种，通常6个月才换一次新种，这样不仅节约酒母培养的管理工作节约水、电、汽，更重要的是酵母适应能力强，发酵率稳定，如果经常更换新种，还需要一段时间适应过程，直接影响发酵率及生产任务的完成。
2．循环(往复)多级连续发酵法 此法的特点是发酵设备与多级连续发酵法相同，但管道布置与换种操作则不同，共同点是发酵设备同样由9至10个发酵罐一组串联起来，酒母与基本稀糖液的流加，由#1、#2发酵罐，依次经过所有的发酵罐完成连续发酵的全过程，成熟醪从最终发酵罐排出，送去蒸馏。不同点是：最终发酵罐成熟醪蒸馏后，立即刷罐灭菌，接入酵母新种，连续流加基本糖液，其它各发酵罐依次灭菌接入发酵醪，以相反的方向连续流动进行连续发酵，这样尾罐变为首罐，实现了循环连续发酵法。该法的优点是不需用泵转换，可简化操作，节省电力消耗。 ’
3．通气搅拌多级连续发酵法 为了使糖蜜酒精连续发酵在均匀相(或均质)情况下进行，同时保证有足够或较多的酵母数量。我国一些糖蜜酒精厂，在一组发酵罐串联起来的发酵系统中第一个罐采用通气搅拌或间歇通气搅拌措施，保持足够和较多量酵母的情况下，通过连续流加基本稀糖液，使酵母迅速处于对数生长阶段，保持其旺盛的生命力，和提高酵母的比生长速度，是获得高发酵率的关键。在随后的各级发酵罐中，随着糖液浓度降低，酵母比生长速度也逐渐缓慢降低。所以，设计糖蜜酒精连续发酵方案时，宜采用双流和多流系统，即糖液同时流入前2—3个发酵罐，以便保持酵母一定的比生长速度。间歇通气搅拌对稳定和保证较高的比生长速度更为有利。
4．回收酵母多级连续发酵法 此法的特点是将发酵醪的酵母，用高速离心机回收再用。由于回收大量的酵母，在发酵过程中一开始便有足够多量的酵母，发酵特别旺盛，代谢产物酒精立即大量积聚。由于代谢产物的反馈抑制作用，发酵过程中随着酒精浓度迅速增高，抑制了酵母的增殖，使酵母迅速衰亡。因此，酵母耗糖的损失相应减少，酒精产率相应可增加2％左右，连续发酵时间可缩短8—10小时，所以此法的优点是发酵周期短，产率高，设备利用率高。
回收酵母多级连续发酵是在四个一组串联的发酵罐中进行，连续发酵用糖液浓度为30—34％，来自活化罐的成熟酒母及发酵浓糖液送入第一个发酵罐的底部，发酵醪向上升起，沿导管流入第二发酵罐的底部，依次流入第三个发酵罐。这样的输送方向保证了酵母在整个发酵期间都处于悬浮状态。由于发酵作用产生代谢产物酒精和二氧化碳，醪液比重沿罐高度而逐渐降低，这样能防止发酵醪把刚送来的糖液带走。第三与第四两个发酵罐之间上部用导管相连，发酵醪由第四发酵罐的下部放出，使酵母沉降，便于回收。发酵醪的流动速度需调节到第一罐发酵度14％，第二罐发酵度10％，第三罐发酵度6.5％，第四罐6.1％，成熟醪酒精浓度约为8.8％(容量)。
从发酵醪分离回收的酵母浆，约为发酵醪容积的15％，此酵母浆送至酒母罐，添加浓度11—12％稀糖液并添加硫酸，位酸度达1—1.3°，再加过磷酸钙，而不加氮源养料，当浓度降低至4.5—5％时，即将酒母醪送至发酵罐，在发酵过程所释出的二氧化碳，通过捕集器，而洗水则用来稀释糖蜜，发酵醪用泵送入沉降槽，通过高速离心分离器将醪液和酵母分离，醪液送去蒸馏，酵母重回至活化罐中，如此反复使用15次左右。
三、糖蜜酒精连续发酵的基本理论
(一)糖蜜酒精连续发酵的理论依据
糖蜜酒精连续发酵是在间歇法分批发酵的基础上发展起来的，但连续发酵的控制与分批发酵的控制毕竟有较大的差别。为了使糖蜜酒精连续发酵获得较高的发酵效率，必须首先认识在糖蜜酒精连续发酵过程中酵母生命活动的特点，另一方面要了解糖蜜酒精连续发酵的变化规律，要创造一个适宜于酵母糖蜜酒精连续发酵稳定状态的工艺条件。而这些稳定状态是建立在动态平衡的基础上。如果糖蜜酒精连续发酵出现不稳定性的问题，这不仅降低发酵率，同时会引起杂菌的污染和酵母菌种的变异，退化，甚至破坏正常连续发酵的进行。
正确设计糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程，首先要了解连续发酵过程中酵母的生长速度与发酵基质浓度，代谢产物浓度以及发酵基质流加速度，代谢产物形成速度的辩证关系，同时也要明确连续发酵的类型，合理选择发酵罐设备的大小、容量和数量；选择适宜的稀释度、进料速度、营养浓度和pH值等工艺参数，力求连续发酵处于动态平衡相对稳定的状态下进行。
糖蜜酒精连续发酵的类型大多是属于恒流速多级均质连续发酵系统，要认识恒流速多级均质连续发酵的变化规律，首先应分析最简单的连续发酵过程。从理论上仔细分析这一较简单的动态变化，并建立了数学关系式，通过数学关系式的理论推导，就不难看出连续发酵处于动态平衡相对稳定工艺参数之间的辩证关系。
(二)单级匀质连续发酵控制的理论依据
1．单级培养的基本概念
(1)稀释度的概念 酵母生长繁殖速度决定于发酵基质的浓度，而在发酵条件下发酵基质浓度却取决于稀释度和进料速度。
在恒流速匀质连续发酵罐中，单位体积的发酵醪在发酵罐中的平均停留时间是以稀释度D表示：
D＝f/V(小时-1)..............................................................1
式中 f——为发酵醪的速度，立方米／小时
V——为发酵醪的容积即发酵罐的有效容积，立方米。
由此可以看出，所谓稀释度，即为每小时流过单位发酵罐的发酵醪容积数，单位为小时-1，也可以理解为每小时内新鲜基本稀糖液的交换量，稀深度的倒数即为停留时间。
∴停留时间 T＝1/D(小时)
例如表2—3所示。
表2—3 停留时间与稀释程度的关系
V（m3） f（立方米/小时） D（小时-1） 停留时间（小时）
10 1 1/10=0.1 10
10 5 5/10=0.5 2
10 10 10/10=1 1
(2)倍增时间或世代时间的概念 在分批发酵时，处于对数生长期的酵母，基本上以固定的速度繁殖。由于酵母是以二等分分裂法(出芽法)繁殖，细胞每分裂(出芽)一次所需要的时间为g，称为世代时间，又称倍增时间。假若在一定体积的发酵醪中，开始时酵母细胞数量为X0，经过一段培养后，细胞数量变化可写为：
末分裂(出芽)时，酵母细胞的浓度是X0
在第一次分裂后(一世代后)，酵母细胞浓度是2X0
在第二次分裂后(二世代后)酵母细胞浓度是2×2X0
在第n次分裂后(n世代后)，酵母细胞浓度是2n X0
即酵母经n次世代后最后的酵母细胞浓度为：
X=X0·2n.....................................................................2
n表示在t时间内细胞分裂的次数，则：
f/n=g......................................................................3
此g表示在对数生长期中平均世代时间或倍增时间，它在这里的含义是表示细胞群体的平均世代时间，并非某一个细胞繁殖的世代时间。直接测定平均世代时间是因难的，常采用的方法，是在一已知的时间间隔内测定细胞数量的增加，再经计算后求出平均世代时间，为此目的应将3写成n=t/g并代入2
则：X＝X0·2·t/g..............................................................4
将4式取对数并重排得到下列等式：
g=ln2·t/（lnx-lnX0）=0.69t/（lnX-lnX0）......................................5
等式5是计算世代时间的基本公式，它表示在t时间内，由二次测定菌体细胞数量的增加而计算出的平均世代时间。在测定时应在固定的条件下进行。
(3)对数生长速度的概念 在对数生长期中酵母的生长速度是固定的，对数生长期中一定时间内细胞数量的增加可用对数生长速度μ表示。
将4式取对数，则：1nx=t·ln2/g+lnX0...........................................6
因在对数生长期中ln2/g的数是固定的，如改用μ代替，上述等式可写为：
lnX＝μt+lnX0...............................................................7
则μ=ln2/g=0.69／g..........................................................8
或者将7式重排
μ=（lnX-lnX0）/t............................................................9
9式是测定对数生长速度的常用公式，它表示从t—t0这样时间间隔t内，菌体数量由X0增加到x时的速度。
对数生长速度μ是由酵母的生长能力和发酵的外界环境所决定的，酵母在对数生长期的生长速度μ要达到最大值必须生长在营养丰富的发酵醪中，也就是要含有充分的碳、氮、磷及生长因素，达到最大的生长速度称生长最高速度，以μm表示。
(4)菌体密度与生长速度的关系
x--发酵罐中酵母菌体密度，克／升
μ--对数生长速度，小时-1
从公式7去对数可得：
X=X0eμt....................................................................10
解此式可得酵母的瞬时增殖速度为：
dX/dt=μt...................................................................11
(5)生长速度与基质浓度的关系
μ=μmax·[S/（Ks+S）]........................................................12
式中 S——限制生长的基质浓度，克／升
μmax——该发酵醪中μ的最大值即最高生长速度，小时-1
Ks——生长速度等于最高生长速度一半时的基质浓度称饱和常数，克／升
μmax值的生理意义在于能说明在相同条件下，用作主要营养成分的发酵基质的同化效率，即说明酵母能利用该发酵基质的专门酶系统的活性高低。
Ks的生理意义是Ks数值的大小，表示酶系对发酵基质的亲和力，同时也表示该发酵基质在酵母细胞中的渗透能力的大小。
(6)总生长量的概念 酵母在一定容积的发酵醒醪中，繁殖所能达到的最大数量
G＝Km－X0..................................................................13
式中 Km——最终菌体量，克／升
xo——接种时酵母细胞的浓度，即接种量，克／升
G——总生长量，克／升
当酵母对数生长期结束，进入生长稳定期，此时细胞数量不再增加，因此生长稳定期的酵母数量就是生长量。
(7)限制因素的概念 如前所述，只有在某些限制因素出现后，酵母繁殖的对数生长期才会结束，常见的限制因素如营养物质的消耗，有毒代谢产物的积累、pH值的变化等，糖蜜酒精发酵中酒精代谢产物的积累对酵母就是一种限制因素。如果微生物生长时只有一种限制因素存在，如作为碳源或能源的主要营养成分成为限制因素时，那么总生长量G的数值便可以用来测定限制因素的影响，可作为研究微生物营养的工具，当其它营养物质是过量的，而只有一种主要营养成分是限量供应，成为该微生物生长的限制因素，这种微生物的总生长量G与此限制营养因素浓度之间的关系是一直线关系，可以表示为：
G＝KS0......................................................................14
式中 K-——产量常数
S0——限制营养因素的浓度，即消耗营养物质总量，克／升
G——总生长量，克／升
14式说明在此条件下，合成细胞数量是和限制因素的浓度成正比关系的，当限制因素——营养物质完全消耗尽，微生物生长也就完全停止。
根据14式可决定产量常数
K=G/S0.....................................................................15
上式说明，生长产量常数为消耗单位重量的营养物质所能生
成的菌体量，同时根据K值大小可以看出该微生物同化效率的高低。
2．连续发酵的生长动力学
(1)连续发酵时菌体密度的变化 在连续发酵罐中，酵母生长速度是：
dx/dt=μx
当连续加入新鲜基本稀糖液时，如酵母的生长速度为零，则发酵罐内的酵母菌体密度必然随稀释度而减少。
流出速度＝dx/dt=Dx.........................................................16
能建立连续发酵的基本条件，应是在连续发酵罐中处于动态
平衡状态，即对数生长速度等于稀释度μ＝D
酵母菌体增加速度=生长速度-流出速度＝0
即 dx/dt=μx－Dx=（μ－D）x=0................................................17
在17式中，可能出现三种情况：
① μ＞D，则在发酵罐中酵母菌体密度不断增加。
② μ＜D，则在发酵罐中酵母菌体密度不断减少。
③ μ=D， 则在发酵罐中酵母菌体密度成为动态平衡状态。
(2)连续发酵的发酵基质的变化
设： S0——流入时的基质浓度，克／升
S——流出时的基质浓度，克／升
因此S0＞S
连续发酵时基质变化也处于动态平衡状态，即基质增加速度=进入速度-流出速度-基质消耗速度＝0
ds/dt=DS0-DS-μmax·X/K[S/（Ks+s）]=0.........................................18
(3)连续发酵中平衡状态菌体密度与基质间的关系 从17和18式可见，在连续发酵的平衡状态下，菌体增加速度与基质增加速度都等于零，即：
dx/dt=0
ds/dt=0
因此能计算在连续发酵稳定状态下的x和s，计算x可变换18式为：
D（S0-S）=x/K·μmax·[S/（Ks+S）].............................................19
由于平衡状态下D=μ，
即 D=μmax·S/（Ks+S）
因此x＝K(S0-S).............................................................20
计算S可变换17式为：
X[μmax·S/（Ks＋S）－D]=0
同样由于 D＝μmax·S/（Ks＋S）
μmaxS=DKs＋DS
μmaxS－DS=DKs
S（μmax－D）=DKs
S＝DKs/（μmax－D）.........................................................21
根据21或18式可变为：
x=K{S0-Ks[D/（μmax－D）]}..................................................22
上面提到的Ks、μmas等的数值可通过分批发酵试验测定试验值，产量常数K也能测定试验值。根据以上数值，经21式及22式计算可得图2-3。
从图的曲线能说明基质浓度，对数生长速度或世代时间，发酵罐中酵母数量及流出的酵母数与稀释度之间的关系。
以上曲线根据下列数据计算：
μmax=1小时-1 K＝0.5
Ks＝0.2克／升 S0＝10克／升
从图2—3可以说明：
① 在相当大的稀释度范围内此类连续发酵是一个很稳定的系统，本身具有自我调节的能力，当给定任何一个稀释度，酵母能自动调整它自己而成为一动态平衡状态，此时发酵罐内酵母和发酵醪的浓度保持固定，只要流入的基本糖液的成分和流速保持不变，在这一平衡状态中酵母的生长速度必然相等于稀释度。
② 稀释度增大到一定范围以外，便达到临界稀释度Do，超出此范围，发酵罐中细胞数近似等于零，这种情况称为“冲出”，此时D＞μ，稳定状态遭到破坏，不能再维持连续发酵。
③ 稀释度介于0与Do之间有一最大产量(每单位时间单位体积的发酵醪中酵母细胞数量)的稀释度DM，此DM值是在接近“冲出”的条件下实现的，从图2-3可见酵母的产量曲线是由xF／V＝xD的曲线得到的。
(三)多级匀质连续发酵控制的理论根据
(1)糖蜜酒精连续发酵采用多级比单级有利，因为多级连续发酵可以比较充分地利用基质，而第一级发酵罐流出的发酵醪中未利用的基质，可以在以后的各级发酵罐内被继续消耗，因而多级连续发酵效率较高。其次是第一级发酵罐的酵母细胞数量立即达到对数生长期的数量，取消酵母繁殖中的迟滞期，使多级连续发酵一开始便进入主发酵阶段，从而取消了前发酵阶段，缩短了连续发酵过程的总时间，提高了设备利用率。
多级连续发酵是在一组几个串联的发酵罐中进行，第一级发酵罐中酵母的对数生长速度最高，在以后各级发酵罐中随着基质浓度的降低，相应发酵罐的对数生长速度也降低，为使各级发酵罐中有不同的生长速度及稀释度，因此各级发酵罐的体积必须适当调节。
(2)为了正确设计糖蜜酒精多级连续发酵的工艺设备流程，我们必须进一步了解多级连续发酵过程中的对数生长速度，稀释度，发酵体积及产率之间的相互关系及变化规律。
为了说明问题方便起见，主要讨论两级连续发酵，流程图见图2-4
说明：
第一级发酵罐体积V1，含有酵母菌体浓度X1发酵醪进入第一发酵罐的流速为F1，同时发酵醪流入第二级发酵罐的体积为V2，第二级发酵罐发酵醪流出的流速是F2，其中酵母菌体浓度为X2，第一级发酵罐的稀释速度为D1，第二级发酵罐的稀释速度为D2，并假定第二级发酵以F02的流速加入新鲜基本糖液，同时又从第一级发酵罐流入带有酵母细胞的发酵醪，则：
① 此第一级发酵罐中的动态平衡状态如同单级连续发酵一样，可写为D1＝μ1，然后未利用的基质以及酵母菌体流入第二级发酵罐，并被以流速F02流入的新鲜基质冲稀，离开第一级发酵罐时的酵母菌体浓度X1稀释为X02，可用下式计算得到：
X02=X1·F1/（F1+F02）.........................................................23
② 第二级发酵罐的稀释度
D2=F2/V2=（F1+F02）/V2
∵F1十F02=F2
第二级发酵罐的动态平衡状态必处于以下的均衡状态。
流入十生长＝流出
D2X02十μ2X2＝D2X2...........................................................24
将24式移项可以同样计算出D2的值
D2=μ2·X2/（X2-X02）.........................................................25
25式说明第二级发酵罐的稀释度D2是由该发酵罐对数生长速度和X2/（X2-X02）这一分数所决定的，试验条件决定X2/（X2-X02），因此第二级发酵罐的稀释度D2总是大于μ2，但是第二级发酵罐中的酵母菌体并不会过量流出，所以从24式可以推导出以下公式：
即在第二级发酵罐内酵母菌体浓度
X2=X02·D2/（D2-μ2）..........................................................26
将26式重排列，则：
X2=（D2-μ2）X02+μ2X02/（D2-μ2）
=X02+μ2/（D2-μ2）·X02........................................................27
式说明当X02酵母浓度加入第二级发酵罐进行连续发酵时，不会从该发酵罐内流出过量的菌体，因为X02、μ2和D2是大于零，并且D2＞μ2，按照26式可见X2＞X02。
③ 如果两级连续发酵过程中已经知道μ1、μ2、X1、X2和D2等参数的数值便可以根据23、24式计算，第一级发酵罐体积V1和第二级发酵罐体积V2之间的关系。
将24式重排可变为：
（F1+F02）/V2·X02+μ2X2=D2·X2..........................................................................28
用23式代入28式，则：
（F1+F02）/V2·F1/（F1+F02）·X1+μ2·X2－D2·X2=0....................................29
简化为F1/V2·X1+μ2·X2－D2·X2=0..................................................30
由于F1/V2=D1=μ1
则：F1＝μ1·V1
因此30式可以再改写为
μ1·1·V1／V2＋μ2·X2－D2·X2=0....................................................31
31式是在上述参数己知时，第一级发酵罐体积和第二级发酵罐体积之间的基本关系式，将此式改写可得到：
V1＝X2·（D2-μ2）/μ1·X1·V2......................................................32
V2＝μ1·X1／X2·（D2-μ2）·V1.....................................................33
32式及33式说明了发酵罐体积或者对数生长速度、稀释度和酵母菌体浓度之间的关系，由公式还说明加入第二级发酵罐的发酵醪，是否通过第一级发酵罐，或者是接着就加入第二级发酵罐，是无关重要的，这意味着，当以第一线发酵罐中作为酒母接种罐在一定基质条件下，真正的连续发酵过程仅在第二级发酵罐中发生。
④ 为了全面分析问题，我们考察一下第二级发酵罐内基质浓度为S02，假定S02内以下经验公式得到：
则：S02=（F1S1+F02Sa）/F2....................................................34
如Sa是F02中的基质浓度，在第二级发酵罐内基质浓度是S2，在产量常数K时基质消耗是与菌体生长成比例。
即基质消耗量=μ2X2／K
因此在动态平HENG 衡状态时可写为
流入-流出-消耗＝0
D2·S02－D2·S2－μ2·X2／K=0......................................................35
在第二级发酵罐内甚质减少▲S为：
▲S＝S02－S2＝μ2·X2／D2·K.....................................................36
在第二级发酵罐中基质浓度是：
S2＝S02－μ2X2／D2K...........................................................37
将24式中的μ2代入，在己知酵母菌体产量K和已知流入成分S02时，便得到基质浓度与酵母菌体浓度之间的关系。
S2=S02-(X2-X02)/K...........................................................38
将38式重排可得：
X2=K(S02-S2)+X02............................................................39
假如要了解处于动态平衡状态的第二级发酵罐中的条件，可通过分批发酵得到μmax,Ks和K等数值以及测得第一级罐的条件，如X1、D1、S1及V1等数值，再通过上述公式运算便可求到第二级发酵罐的其它条件，如果新鲜基质是加入第二级发酵罐内，它的浓度Sa和流速F02也必须知道。
(3)将上述公式可推广到有任意级数发酵罐的多级连续发酵过程中，求得第n级发酵罐的各数值。
① 如求Vn按33式为：
Vn=μn-1· Xn-1／Xn·(Dn－μn)Vn-1...............................................40
② 求稀释度Dn可按25式
Dn＝μnXn/(Xn－x0n)..........................................................41
③ 求第n级发酵罐中的基质浓度为：
0n(Xn－X0n)／K.........................................................42
④ 求酵母菌体浓度为：
Xn＝K(Son－Sn)十X0n.........................................................43
假如基质仅从第一级发酵罐中加入，也就是在所有发酵罐中加料都是相同的
则：Xon＝Xn-1
Son＝Sn-1
(4)设计多级连续发酵的图解法
①除了上述数学推导外，为求得多级连续发酵的各生产参数，还可以采用作图法。如果假定在连续发酵中任何一级发酵罐酵母菌体数处于动态平衡状态时，加基质都从第一级发酵罐加入，则应服从下式平衡状态：
流入十生长＝流出
FXn-1+V·dXn/dt＝FXn.........................................................44
将44式重排便得到下式：
dXn/dt=F/V(Xn-xn-1)........................................................45
②公式45是用作图法求得多级连续发酵各参数的基本公式，可以直接用糖蜜酒精间歇发酵的数据，构成一条细胞生长速率dx/dt对应于酵母菌体浓度x作图所得的曲线，即为多级连续发酵的反应曲线，见图2-5。
③多级连续发酵的反应曲线是以abc表示，连续发酵的第一个发酵罐的X1值可用图解法决定，斜率为F／V的直线与曲线abc的交点即为X1值，按这样的程序重复作图，可继续求得X2，X3，如图2-5所示。
如果需要求得一个连续发酵过程的最大生产能力，则应选择第一级发酵罐的酵母菌体浓度，使之为dx/dt曲线的最高点a,即酵母菌体最大增殖点。根据物料平衡原则，第二级发酵罐或以后
各级发酵罐的酵母菌体浓度也可求得。
四、影响糖蜜酒精发酵的主要因素
通过上述数学推导，可以清楚地看到，糖蜜酒精多级连续发酵过程的主要参数关系，这些主要参数可以作为连续发酵过程运转和控制的基础及依据。这对建立合理的糖蜜酒精连续发酵的工艺条件控制是否恰当，也直接影响连续发酵的效率。现将影响糖蜜酒精连续发酵的主要工艺因素分析讨论如下：
1．酵母数量 糖蜜酒精连续发酵效率主要取决于酵母细胞内酒化酶系的活力，而酵母细胞内酒化酶系的活力又决定于酵母繁殖速度和酵母数量，因而要提高糖蜜酒精连续发酵的效率，除选育酒化酶系活力强、耐高渗透压的酵母菌种外，还要正确选择糖蜜酒精连续发酵过程中立体罐的酵母数量。应该看到，在连续发酵稳定状态条件下，主体罐的酵母数量是与主体罐的容量、进料速度、稀释度、发酵醪的糖分浓度、营养条件、pH值、酸度及通风搅拌情况均有密切关系。例如改变进料速度可以调节酵母数量，而在通风搅拌条件下，酵母繁殖速度和酵母数量迅速提高．糖蜜酒精多级连续发酵要求主体罐的酵母数量要控制适宜，过多或过少的酵母数量对发酵率均有影响。在通风搅拌条件下，酵母繁殖速度过快，酵母数量过多，则发酵醪的糖分供给酵母作为茵体生长消耗较多，相应地糖蜜转化为酒精的转化率降低。酵母数量过少，酵母繁殖速度慢，发酵速度也相应地减慢，不仅发酵时间延长，设备利用率降低，同时易使杂菌感染和繁殖，酸度增高，导致发酵率下降。所以，糖蜜酒精多级连续发酵过程中主体罐一定要控制适宜的酵母数量，使酵母处于对数生长期，细胞内酒化酶系活力保持最高，则可以使主发酵旺盛进行，发酵率可以提高，发酵时间可进一步降低。
酵母菌种特性不同和糖蜜原料不同，酵母的数量控制也不同。根据国内外糖蜜酒精工厂的实验经验：对于甘蔗糖蜜酵母菌种采用F—396、高l—396、As.2.1190、川345等酵母时，连续发酵中主发酵罐的酵母数量宜控制0.8—1.2亿／毫升，出芽率25—30％，死亡率1％以下、对于甜菜糖蜜，酵母菌种如采用Rasseя字酵母时，连续发酵中主发酵罐的酵母数量宜控制1.4—1.6亿／毫升，出芽率25—30％，死亡率1％以下。为了控制适宜的酵母数量，通常在酒母培养罐与主发酵罐采取间歇通风的措施，以保证连续发酵所需要的酵母数量。
2．发酵醪的糖分浓度 糖蜜酒精连续发酵正确选择与控制适宜的发酵醪糖分浓度是重要的，它不仅直接影响成熟醪中酒精含量，也影响发酵的快慢与糖分利用率。不同质量级别的糖蜜，确定发酵醪的糖分浓度也有所不同，一般认为对质量较好的、纯度较高的炼糖糖蜜，以及一级、二级的糖蜜，宜采用浓醪发酵。对质量较差纯度较低的三级与低纯度糖蜜，宜采用稀醪发酵。一般认为稀醪发酵[指成熟醪中酒精含量在6—7％(容量）]可以提高糖分的转化率。这是因为稀醪调整了环境的渗透压，不仅利于酵母半渗透作用的细胞质膜对发酵醪中营养物质的选择吸收，有利于酵母生长繁殖，同时也有利于酵母细胞内酒化酶将发酵基质迅速转化为酒精，因而稀醪可以加速酒精发酵和提高糖分的转化率。而浓醪发酵[成熟醪酒精含量在9％(容量)以上]的优点，在于发酵醪酒精含量高，可以相对地提高设备的利用率，节约动力，水电及蒸汽，还可以节约劳动力，提高劳动生产率，从全面考虑还是浓醪发酵比较合理，目前国内一些糖蜜酒精工厂正在进行低纯度糖蜜浓醪发酵的探索。日本低纯度糖蜜浓醪发酵试验，成熟醪酒精含量高达15％以上，发酵效率为90％以上。可见所谓浓醪发酵与稀醪发酵都是相对而言，关键在于选择耐高渗透压和耐高浓度酒精的酵母，低纯度糖蜜浓醪酒精发酵，同样可以获得较高的发酵效率。
糖蜜酒精连续发酵过程中为了控制适宜的发酵醪糖分浓度，基本稀糖液的流加速度以及各罐顺次流往下一罐的速度必须保持均匀，流量准确和稳定，否则各罐流速不一，将造成发酵醪成熟情况不稳定，使糖分不能充分利用，从而影响糖分利用率和发酵效率。
3．主发酵罐的酒精浓度 为了使糖蜜酒精多级连续发酵顺利进行，主发酵罐的酒精浓度必须严格控制，如果第一个主发酵罐的发酵醪中酒精浓度过高，超过5％(容量)以上，则酵母受到抑制，容易衰老，酒化酶活力也下降，从而使以下各级发酵罐的发酵速度也下降，因而发酵效率降低，成熟醪残糖高，酒精含量低。所以糖蜜酒精多级连续发酵过程中，除了第一主发酵罐的容量、稀释度、进料速度、糖分浓度、酵母数量、酸度、品温等工艺参数需要严格选择和控制外，还需要注意第一主发酵罐的酒精浓度，宜控制在3—3.5％(容量)左右。实践证明，在合理的有效容量的前提下，控制适当的，均匀的基本稀糖液的流加速度，酵母数量保持0.8—1.2亿／毫升情况下，第一主发酵罐发酵醪中的酒精浓度应相应比较稳定，同时对酵母的抑制作用不会太大。
4．发酵温度 糖蜜酒精连续发酵成绩的好坏与合理控制发酵温度有着极大的关系，因为发酵温度对酵母的生长繁殖，酒化酶系的活力，发酵速度，发酵周期及杂菌的污染等方面有着密切的关系。酵母的繁殖，在发酵温度28—34℃范围内，温度越高发酵越迅速，但在34℃以上，发酵速度减弱，当40℃以上时，酵母衰老，难于发酵。发酵最高温度应维持在32—34℃，最低温度维持在28—30℃。温度过高，酵母容易衰老，酒化酶系活力减退，产酸细菌繁殖迅速；温度过低则发酵速度迟缓，延长了生产周期，降低设备利用率和产品产量。
我们应当根据酵母特性、原料质量、发酵醪浓度等因素合理控制发酵温度。不同酵母菌种，发育最适温度与发酵最适温度不同，应根据实际情况，进行合理的控制。例如：F—396酵母：发育最适温度30—33℃，以32℃为最适宜；发酵最适温度为33—35℃，以34—35℃为最适宜。川102酵母的发酵温度以34—35℃为最适宜，超过36℃则发酵率明显下降。而高1—396与川345酵母的发酵温度在40℃以下，发酵仍正常进行，发酵速度不改变，发酵率相当稳定。
5．发酵醪pH值的控制与杂菌感染 酵母发育最适pH4.5-5，发酵最适pH3.5—5。可见，糖蜜酒精连续发酵只宜在酸性条件下进行。糖蜜酒精连续发酵发酵醪pH的调整，一方面是从酵母发育与发酵最适PH的要求来考虑问题；而另一方面是从防止杂菌的污染来考虑。糖蜜酒精连续发酵能否顺利进行，关键在于防止杂菌的污染，如果能够控制住杂菌的繁殖，连续发酵就能顺利进行。防止杂菌的措施一方面要做好预防工作，除了保证酒母不被污染外，还要对发酵罐管道阀门进行经常严格的杀菌，此外控制#l—#3罐处于主发酵状态，使发酵一开始就造成酵母繁殖的优势，均收到良好的效果。
糖蜜酒精连续发酵过程中，为了抑制杂菌的生长繁殖，不少工厂流加硫酸控制发酵醪的酸度，调整发酵醪的pH值为4.0，在这pH值下，酵母菌可以正常生长繁殖和发酵，而杂菌则受到明显的抑制或死亡。
6. 发酵时间与成熟醪指标 糖蜜酒精连续发酵能否完全彻底，必须正确控制发酵时间，但发酵时间并不是固定不变的，它：与原料质量、酵母特性、酵母数量、稀释度、发酵醪的糖分浓度、pH值以及发酵温度都有密切的关系。一般来说，甜菜糖蜜双浓度流程酒精连续发酵时间约为20—24小时左右，甘蔗糖密双浓度流程酒精连续发酵时间约为30—36小时左右。单浓度流程酒精连续发酵时间约为24—26小时左右。控制好发酵时间主要在于掌握好成熟醪的标准，当醪中酒精含量最高时，应即送去蒸馏。例如：甘蔗糖蜜酒精连续发酵成熟醪的指标；残糖0.5—1.0％；酒精含量8％(容量)以上；酸度5—5.5°；浓度9—10Bx；品温30—32℃；镜检杂菌不明显，酵母形态正常。
甜菜糖蜜酒精连续发酵成熟醪指标：残糖0.35％；酒精含量8.2％(容量)以上；酸度1.5°；浓度6—7Bx；品温30—32℃；镜检杂菌不明显，酵母形态正常。
五、糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程及工艺指标
(一)双浓度流程
1．双浓度糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程图(见图2-6)
2．双浓度糖蜜酒精连续发酵工艺设备流程概述
(1)糖蜜的处理 糖蜜自糖蜜贮池流出，经除砂器除去部分砂土，然后用泵送到糖蜜磅，由电动触点自动控制计量后，放至糖蜜池，然后用往复泵送到4楼的糖蜜高位箱暂贮。酒母扩大培养所用的糖蜜自糖蜜高位箱经液位调节器维持恒压流入1号连续稀释器内，加入硫酸、磷酸及铵盐溶液，使糖液达到一定的酸度和浓度后，送入一组串联的酸化罐中进行相当时间酸化处理后，再流入3号连续稀释器内，加水进行第二次稀释至所需的浓度后，进入1号罐内。而供主发酵用的糖蜜自糖蜜高位箱经液位调节器维持恒压流入2号连续稀释器内，加水一次稀释至所需的浓度后，连续地送入2号罐内。糖液的稀释箱流量窥测器及检验器控制其锤度及流量，同时在2号、3号两稀释器流入一定量的甲醛溶液，其量根据工艺要求，由阀门控制。
营养盐、硫酸按及过磷酸钙用70℃热水溶解并浸出成澄清溶液后，藉营养液泵送入四楼的硫酸高位箱内。生产时，浓硫酸与磷酸、铵盐溶液汇同一起送入1号连续稀释器内，稀释用的冷水来自蒸馏车间冷水高位箱，经液位调节器维持恒压送入连续稀释器内。为了调节糖液的出口温度，稀释器还装有热水箱，所用热水由蒸馏车间的冷却器来，同样经位压调节器维持恒压送入连续稀释器内，冷热水的加水比，根据工艺要求，由阀门控制。
(2)糖液的发酵 糖液进行酒精发酵所需的酒母，经各阶段扩大培养后，进入1号罐，并连续流进稀糖液，开始连续培养，而成熟的酒母醪则自1号罐底部连续送入2号发酵罐内。
酵母扩大培养采用间歇通风培养，所需的空气，由空气压缩机供给，经空气净化器和空气过滤器处理后入酒母罐和1号发酵罐。
糖蜜酒精连续发酵系在一组串联的发酵罐与后发酵罐内完成，扩大培养酒母所用稀糖液不断地定量流入1号发酵罐，主发酵用的浓糖液也是不断地定量流入2号发酵罐，与1号发酵罐送来的酒母醪混合开始发酵，然后逐个地、自上而下地通过所有的发酵罐和后发酵罐，约36小时左右，发酵即告成熟，成熟醒自最后一个后发酵罐底部排出，用成熟醪泵送去蒸馏。
发酵过程产生大量的二氧化碳和泡沫，引入泡抹捕集罐内消除泡沫，积聚沫液，CO2气体再导入CO2洗涤器内，用水洗出其中夹带的酒精，收集得到的沫液用泵送回后发酵罐再行发酵，CO2洗水(谈酒液)则送入最末一个成熟醪计量罐内连同成熟醪一起送去蒸馏，CO2则导入液体CO2车间，经压缩冷却制成商品液体二氧化碳。
3．双浓度糖蜜酒精连续发酵工艺指标
(1)双浓度的甘蔗糖蜜酒精连续发酵的工艺指标 甘蔗糖蜜采用两种不同浓度的糖液进行连续发酵，主要控制的技术指标， 如下：
①主要技术经济指标：
糖分出酒率 45.46％；原料出酒率 25.65％；吨酒精耗糖蜜量 3.9吨；吨酒精耗硫酸量 19.5公斤；吨酒精耗硫酸铵量 15.6公斤；吨酒精耗磷酸量 1.56公斤；吨酒精耗蒸汽量 5.736吨；吨酒精耗水量 210.51吨；吨酒精耗电量 20.3度；
② 糖液酸化的工艺指标
原糖蜜浓度 88Bx；酸化糖蜜浓度 55—60Bx；梳酸铵流加量 0.4％(对原糖蜜量）；磷酸施加量 0.04％(对原糖蜜量）；硫酸施加量 0.5％(对原糖蜜量）；酸度 25—30°；酸化时间 6—8小时；
③ 酒母用稀糖液连续稀释的工艺指标
浓度 12—13Bx；糖分 7—10％；酸度 6—7°；硫酸及营养盐流量 0.18—0.19立方米／小时；总流量 2.1—2.2立方米／小时；温度 28—32℃；
④发酵用浓糖液连续稀释的工艺指标
浓度 30—31BX；糖分 19—20％；酸度 1—2°；流量 2—21立方米／小时；温度 30—32℃；
⑤ 酵母培养过程及工艺指标
酵母培养过程及工艺指标
培养程序 培养基 培养温度（℃） 培养时间（小时） 备注
容量 浓度（Bx） 酸度(°)
试管 20毫升 8—10 6—7° 32—33 24 麦芽汁加营养剂
血清瓶 500毫升 8—10 6—7° 32—33 16 稀糖液加营养剂
小酒母罐 2.5立方米 12 6—7° 32—33 16 稀糖液间歇通风培养
大酒母罐 10立方米 12 6—7° 32—33 12 稀糖液间歇通风培养
1号发酵 40立方米 12 6—7° 32—33 16—18 稀糖液连续流加间歇通风培养
⑥连续发酵过程及工艺指标
连续发酵过程及工艺指标
发酵过程 浓度（Bx） 糖份（%） 酸度(°) 含酒精%（容量） 品温（℃） 酵母生长情况
酵母数（亿/毫升） 出芽率（%） 死亡率（%）
1号发酵罐（即酵母扩大培养罐） 8—9 3.5—4 6—7 2.5—3.5 32—33 0.8—1.0 20—25 1以下
2号发酵罐 19—20 11—12 3.5—4.0 3—3.5 32—34 0.8—0.9 20—25 1以下
成熟醪 9—10 0.5—1.0 5—5.5 8以上 30—32
⑦发酵时间30—36小时
(2)双浓度甜菜糖蜜酒精连续发酵的工艺指标 甜菜糖蜜、采用两种不同浓度的糖蜜进行连续发酵主要控制的技术指标如下：
①糖蜜连续稀释的工艺指标
糖蜜浓度 81.6Bx；初步稀释糖液浓度 45-50Bx；初步稀释糖液酸度 12.5-15°；酒母稀糖液浓度 15一17Bx；酒母稀糖液酸度 4-4.5°；酒母稀糖液温度 20-2l℃；发酵稀糖液浓度 40-45Bx；发酵稀糖液温度 26-29℃；
② 酵母扩大培养工艺指标
培养液浓度 14-15Bx；培养液酸度 5-6.0°；培养液糖分 6.5-7％；培养液温度 23-25℃；
⑧ 成熟酒母醪的工艺指标
成熟酒母醪浓度 7—8Bx；成熟酒母醪酸度 5—6°；成熟酒母醪酒分 3—3.5％；成熟酒母醪残糖 2.5—3％；培养温度 27—28℃；酵母数量 1.8—2.0亿／毫升；出芽率 18—20％；死亡率 1％以下；空胞数量 很少；杂菌 无；
④ 连续发酵过程#1、#2罐的工艺指标
连续发酵过程#1、#2罐的工艺指标
项 目 #1 罐 #2 罐
浓 度 7—8Bx 18—20Bx
糖 份 2.0—2.5% 9—10%
酸 度 4—5° 4—5°
酒 分 3.5—4%（容量） 4—4.5%（容量）
温 度 27—28℃ 31—32℃
酵母数量 1.8—2.0亿/毫升 1.0—1.2亿/毫升
⑤ 连续发酵成熟醒的工艺指标
酒分 8.5-9.5％；残糖 0.8-1.0％以下；酸度 5-6°以下；
⑥发酵时间： 20一24小时；
(二)单浓度流程
这种连续发酵法只制备一种浓度的稀糖液，这种糖液不断地流入酒母繁殖槽，为了保证繁殖槽中酒母生长的最有利条件而采取不断地通风培养，并每小时加入繁殖槽体积25％的稀糖液，加入速度控制酒母繁殖槽中发酵醪的浓度在13—16％左右，以利于酵母生长。由于酵母在繁殖阶段30％左右的糖分被发酵，酵母细胞数达到1.2亿／毫升。这样，加入酒母繁殖槽的糖液就与含有大量强壮酵母细胞和较高酒精浓度的介质充分混和而迅速进行发酵，因而保证了发酵的纯度，然后发酵醪顺次流经串联起来的一系列发酵罐，由前一罐的下部流入后一罐的上部，最后一个罐的成熟醪即送去蒸馏。
1．单浓度糖蜜酒精连续发酵的工艺设备流程图(见图2-7)
2．单浓度糖蜜连续发酵工艺设备流程慨述 糖蜜由贮库用泵送入中间贮槽1，在磅秤2上秤量后，流入贮留槽3，再由此经泵4压入高位槽5，高位槽糖蜜经过压头调节器6和缝式流量计7流入稀释器9，缝式流量计带有二次仪表8，在稀释器中糖蜜经来自贮槽23的冷水冲稀到浓度为60％，同时自贮槽25流入的硫酸将糖液酸化，糖液由第一稀释器不断流入酸化灭菌槽10，酸化后糖液流入混合器11，同时由23、24和26三个贮槽流入冷水、热水和含磷营养物的水溶液，混合后糖液的浓度应为23—25％，这种糖液经过带有二次仪表13的比重计12不断流入酒母繁殖槽14，在酸化灭菌槽本身进行灭菌后，浓度60％的糖液由液槽底部放出，流入稀释器27，稀释后直接流入发酵罐，酵母繁殖器的容积应占发酵罐总体积的33％。
为了保证在正常生产情况下进行酒母繁殖器的灭菌，必须要有不少于四个的酒母繁殖器。酒母繁殖器中的醒液沿着管道A流入发酵罐15，然后进入后发酵罐16，成熟醪由泵17送入蒸馏车间，在某一酒母繁殖器要进行灭菌时，这个繁殖器中的醪液则沿管道B流入发酵罐。
来自发酵罐的CO2气体经泡沫捕集器19和酒精捕集器20进入CO2车间，而来自酒母繁殖器的CO2因为含有空气，经泡沫捕集器21和酒精捕集器22后排入大气中。
发酵开始时，干物质的浓度和酵母细胞数较高，在一定程度上保证了发酵的纯度。此外，发酵过程中生成的酒精，特别当酒精浓度达到7—8％(容量）时，阻碍了产酸细菌的生长，但由于发酵罐内壁常有沉淀产生，这些沉淀就成为杂菌生长的源泉。另外，总有一部分不能迅速排出去的醪液留在罐内，这也是杂菌积聚的原因。因此，经过一定时间(一般不超过十天)发酵罐必须进行灭菌。灭菌是从第一发酵罐开始的。这时，来自酒母繁殖器的醪液直接流入第二罐，第一罐中的醪液也通过泵18送入第二罐，在一罐空出后用水洗涤，然后用蒸汽灭菌，灭菌后再通入醪液，在第一罐充满的过程中，将醪由第二罐送入第三罐，对第二罐进行冲洗，灭菌。当第一罐充满时第二罐已灭菌完毕，这时醪液便由第一罐流入第二罐，而在第二罐充满过程中对第三罐进行灭菌，这样顺次进行，可将全部发酵罐进行灭菌，并且不破坏继续发酵的正常进行。
3．单浓度糖蜜连续发酵的工艺指标
糖蜜浓度 81.6Bx；酸化糖液浓度 60Bx；稀糖液浓度 23-25Bx；稀糖液酸度 1.5—3°；酒母繁殖槽的酵母数量 1.2亿／毫升；酒母繁殖槽的发酵温度 28—29℃；主发酵罐的发酵温度 33—36℃；成熟醪酒精含量 7—8％(容量)；成熟醪残糖 0.35％；发酵时间 24—26小时；
六、低纯度糖密酒精发酵
近年来，作为酒精发酵原料的糖蜜，由于制糖煮炼技术的不断提高，糖蜜中所含蔗糖和还原糖等可发酵性糖分相应减少，而胶体物质和无机盐等非糖杂质则相应增加，使糖蜜的纯度普遍下降。如从广东省有关糖蜜酒精工厂目前所用糖蜜的分析情况看，糖蜜中总糖含量多在50％左右，同十年前的情况相比，纯度一般下降约3—5%，而非发酵性糖对总糖比高达10%，低的亦在5%以上，比过去都有所增加。此外，糖蜜色值的差距，灰分和胶体物质所占的比例均比较大，还有二氧化硫、三氧化硫等杂质，都对酵母有一定抑制作用，影响发酵较大。
针对糖蜜中纯度普遍下降的情况，一些工厂对于低纯度糖蜜或劣质三级糖蜜，大多采用稀发酵醪[发酵醪酒精含量6—7%(容量)]，以保证酒精发酵的正常进行。然而由于糖蜜质量差，纯度低，尽管采用稀醪发酵，效果也不显著，加上稀醪发酵的成熟醪酒精含量低，从而使设备利用率降低、蒸汽、水、电等动力消耗也相应增高，影响劳动生产率。因此，如何改进酒精生产的发酵技术，适应糖蜜纯度下降的情况，使发酵正常进行，以相应提高发酵效率，将是目前糖蜜酒精生产技术上需要进行研究探讨的课题。
当前，国内一些工厂和单位，对低纯度糖蜜的酒精发酵，一般是从提高糖蜜的纯度，驯养选育耐酸、耐酒精和耐高渗透压的酵母，或摸索合理的工艺条件等几方面进行研究和探讨。现仅作简单介绍。
1．提纯糖蜜以提高低纯度糖蜜的酒精发酵 低纯度的糖蜜，经过提纯处理，可适当除去糖蜜中焦糖、黑色素等胶体物质，以及灰分等杂质，提高糖蜜的纯度，从而可进行低纯度糖蜜的浓醪发酵，并可提高发酵效率。通常，低纯度糖蜜提纯处理的方法有：
(1)酸化处理 通常有冷酸通风沉淀与热酸沉淀两种方法。冷酸通风沉淀法是将低纯度糖蜜加水稀释至50Bx左右，加入浓硫酸0.2—0.3%(重量对容量比)，即通入压缩空气1小时，然后静置沉淀。热酸沉淀法是将加酸的稀糖蜜，加热煮沸后，进行静置沉淀。
试验证明，不论冷酸通风沉淀法或热酸沉淀法，均能适当除去低纯度糖蜜中灰分、肢体、无机盐等非糖杂质，对糖蜜有一定的提纯作用，约能提高纯度3%左右。从提纯效果看，热酸沉淀法比冷酸通风沉淀法较好，但从减少设备腐蚀和增加糖液含氧量以利于酵母繁殖来考虑，采用冷酸通风沉淀法为宜。
(2)聚丙烯酰胺絮凝剂处理 聚丙烯酰胺(PAM)是无色无臭的粘性液体，可作为絮凝剂以加速低纯度糖蜜中胶体物质、灰分、无机盐的絮凝，从而使糖蜜纯度提高。处理时可将低纯度糖蜜稀释至40Bx，加酸调至pH3.0—3.8，加热至100℃，添加8ppm左右的PAM剂量，搅拌均匀，待静置1小时左右絮凝沉淀，便可达到糖蜜提纯的目的。
低纯度糖蜜经提纯处理后，进行酒精间歇发酵或连续发酵，其发酵率均有显著的提高，一般约可提高4%以上。这说明低纯度糖蜜的浓醪酒精发酵，应预先进行糖蜜的提纯处理。
2．驯养酵母菌种以适应低纯度糖蜜的酒精发酵 为了适应低纯度糖蜜含灰分等杂质多，糖蜜渗透压较高的情况，将生产使用的酵母As·2·1190，用低纯度糖蜜液反复驯养，获得驯养酵母，进行低纯度糖蜜浓醪发酵。通过试验，不论间歇发酵或连续发酵，发酵效果均显著提高，发酵率约提高5%以上。这充分说明，驯养选育能耐酸、耐热、耐高渗透压的，并适应低纯度糖蜜浓醪酒精发酵的酵母菌种，对提高低纯度糖蜜酒精发酵的效率，起着重要的作用。
3．添加黑曲霉培养液以促进低纯度糖蜜的酒精发酵 低纯度糖蜜酒精发酵对酵母抑制作用较大，为了改善发酵基液的条件，改进酵母的代谢作用，曾采用黑曲霉Pγ3菌种，以酒精蒸馏废液培养，获得黑曲霉培养液，然后添加一定量于低纯度糖蜜发酵液中，进行酒精发酵，通过试验说明，不论间歇发酵或连续发酵，不论添加原培养液或过滤滤液，菌体滤渣，以及灭菌后的原培养液或其滤液等黑曲霉Pγ3培养液，对低纯度糖蜜浓醪酒精发酵，均有较明显的促进作用。其中以采用黑曲霉Pγ3原培养液，添加量为10％左右，发酵率较高，成熟醪酒精含量较高，效果最好。当然，从生产实际考虑，采用培养液的滤液，而菌种滤渣的饲料价值高，可用作支农，综合利用，经济效果更好。此外，由试验情况还看到，黑曲霉Pγ3培养液的糖化力较高时，对酒精发酵的促进作用效果也较好。
另据日本资料，利用黑曲雷、爪哇根霉或雪白根酶，于30—32℃通风培养96小时，过滤后滤液添加于酒精发酵基液中，用量为5—10％，可促进低纯度糖蜜浓醪酒精发酵，成熟醪酒精含量高达15％(容量)以上，发酵率90％以上。由此可见，添加黑曲霉培养液，对促进低纯度糖蜜浓醪酒精发酵有较明显的效果。然而，为了得到更好的发酵效果，其作用机理尚有待进一步研究探讨。
七、糖蜜与淀粉质原料混合发酵
1．糖密与淀粉质原料混合发酵的特点 为了提高低纯度糖蜜酒精发酵的原料利用率，我国有不少酒精工厂采用糖蜜与淀粉质原料混合发酵的新工艺，由于淀粉质原料糖化醪冲淡了糖蜜中的灰分、胶体物质及无机盐类等非糖杂质，相应地提高了发酵醪的纯度，同时也相应地减少了营养盐，辅助原料的消耗和减少了水、电、汽等动力消耗，因而提高了设备利用率。
2．糖蜜与淀粉质原料混合发酵的工艺流程 糖蜜与淀粉质原料混合发酵工艺流程方案较多，各厂可因地制宜地选择工艺流程，目前国内常用的工艺流程有二：
3．糖蜜与淀粉质原科混合发酵工艺要点
(1)流程I的工艺要点
①淀粉质原料木薯粉加水比1∶3，如加α-淀粉酶液化，高压蒸煮升温130℃维持30分钟便可；不加α-淀粉酶液化，高压蒸煮压力29.41995×10000帕斯卡，蒸煮时间为60分钟。
②加曲量6—8％，60—63℃，糖化30-40分钟，糖化后加硫酸调整糖化醪pH4.4—4.5，糖化醪糖度11—12％，糖化醪添加量为发酵醪总量的50％。
②糖蜜加水、加硫酸稀释至22—24％，pH4.4—4.5，稀糖液的添加量为发酵醪总量的50％，糖化醪与稀糖液混合后的浓度16—18％，pH4.4—4.5。
④酵母菌种 1308与21189及21190等酵母混合发酵，酵母数量0.7亿个／毫升，发酵温度33—36℃，混合发酵时间36—40小时，成熟醪含酒分7—8％(容量)。
广东地区的酒精工厂也有采用木薯粉（淀粉质原料）、金刚头粉(野生植物淀粉质原料)与低浓度糖蜜按各1／3比例配料，糖化醪与稀糖液混合发酵，发酵效果良好。
(2)流程Ⅱ的工艺要点
①淀粉质原料加水比1∶3，蒸煮压力29.41995×10000帕斯卡，蒸煮时间60分钟，添加曲量8％，糖化温度60—63℃，糖化时间30—40分钟。
②酵母菌种1308
按淀粉质原料要求制备酒母后，再加入与发酵醪总量三分之一的11—13％浓度的淀粉糖化醪，待发酵降至糖度8—10之间，即连续加入占发酵醪总量二分之一的浓度30—35％的稀糖液，连续流加的时间为10—15小时，流加完毕控制温度32—36℃，发酵30小时即成熟，成熟醪酒精含量8％(容量)以上。生产结果约可提高淀粉或糖的利用率15—20％，并可以减少营养盐、辅助原料的消耗及动力消耗。
-
八、异常发酵现象及处理方法
异常发酵现象及处理方法
不正常现象 产生原因 处理方法
1.酒母醪中酒母数不足 1.流量过大 1.减慢流量
2.温度过低酸度高 2.用热水过冷却管升温，降低稀糖液酸度
3.营养不足 3.增加养料用量
4.风量太小 4.增大风量
5.糖液浓度高 5.降低酵母稀糖液浓度
2.成熟酒母醪酒分高 1.风量过小 1.适当开大风量
2.温度较高 2.降低温度
3.稀糖液糖份过高
3.发酵速度慢 1.发酵温度过低 1.适当提高发酵温度
2.糖蜜原料质量变化 2.适当改变工艺操作条件
3.酵母数量不足 3.按（1）项处理
4.成熟醪残糖高 1.酵母数量不足 1.按（1）项处理
2.浓度过高，流量过大 2.降低浓度，减少流量
3.非发酵性糖份高 3.检验糖蜜中的含量处理之
4.酵母衰老或死亡，发酵力减弱 4.适当增加营养料
5.高低糖液比不合理 5.按配比控制
5.酵母死亡 有铜锈等毒物 检查清除
6.酒母罐浓度低 1.糖蜜质量变化 1.改变工艺操作条件
2.流量过小 2.加大流量
3.风量过大 3.减少风量
4.酒母稀糖液浓度低 4.提高稀糖液浓度
.酒母罐液位降低 1.风量过大 1.适当减少风量
2.CO2排除阀开的过小 2.开大CO2排除伐
3.泡沫捕集器液位过高 3.泡沫液泵至#4发酵罐
4.酒母罐浓度过高 4.降低酒母稀糖液浓度
8.杂菌感染严重 1.糖蜜遭受污染 1.进行严格药物或蒸汽灭菌
2.糖液PH值过高 2.添加硫酸，适当提高酸度
3.空气过滤不良 3.清洁杀菌过滤