蘋果醋發(fā)酵過程及其動力學研究.pdf

1、我國蘋果產量居世界之首，產量超過全球總產量的50％，種植面積占世界的1/3左右。據陜西省果業(yè)管理局統(tǒng)計，2014年陜西省蘋果種植總面積達到1040萬畝，總產量980萬噸，位居世界第一，產量占中國1/4和世界1/6，是中國乃至世界蘋果大省。蘋果是當地農民主要經濟來源，但蘋果產業(yè)不容樂觀，蘋果深加工已成為蘋果產業(yè)發(fā)展的瓶頸，目前蘋果消費主要以鮮食為主，深加工量占總量的20%左右，而濃縮汁生產占總加工量的90%，濃縮汁出口價值低，已經形成了生

2、產過剩、效益下降，果農賣果難問題日益嚴重，極大地挫傷了果農的積極性。本研究以蘋果為原料生產釀造蘋果醋，既可以提高農產品的附加值，又可以節(jié)約大量糧食，具有很好的經濟效益和社會效益，發(fā)展前景十分廣闊。
　　本文主要研究內容有：（1）蘋果酒發(fā)酵工藝和發(fā)酵動力學研究?？疾焯O果酒發(fā)酵的主要影響因素，對接種量、營養(yǎng)劑用量、發(fā)酵溫度等主要控制參數進行響應面法優(yōu)化，建立菌體生長、產物生成和底物消耗動力學方程。（2）蘋果醋發(fā)酵工藝研究。對蘋果醋發(fā)酵

3、工藝進行響應面法優(yōu)化，確立蘋果醋發(fā)酵的適宜工藝參數，然后，對順序醋酸發(fā)酵和同步發(fā)酵工藝進行比較研究，以蘋果醋得率為指標，確立適宜蘋果醋發(fā)酵方式。采用Logistic和Leudeking-Piret模型對蘋果醋發(fā)酵過程中菌體生長、產物合成和底物消耗動力學進行研究。（3）蘋果醋發(fā)酵后處理工藝研究。乳酸含量是蘋果醋生產中嚴格控制的指標之一，因此，首先對蘋果醋中乳酸分離工藝條件進行研究；其次，對蘋果醋的澄清技術進行研究，篩選出較好的澄清劑及其復

4、配方案；最后采用響應面對澄清工藝條件進行了優(yōu)化。研究得到以下結論：
　?。?）蘋果酒發(fā)酵的最適營養(yǎng)劑是磷酸氫二銨。蘋果酒適宜發(fā)酵條件是溫度21℃、營養(yǎng)劑添加量0.4g/L、接種量0.07%，在此條件下釀造的蘋果酒酒精度為8.01%（v/v），品質優(yōu)良，酒液透亮，具有濃郁的蘋果香味。
　　（2）蘋果酒、蘋果醋發(fā)酵符合Logistic和Leudeking-Piret模型，建立了蘋果醋發(fā)酵過程中菌體生長、產物生成和底物消耗模型，方

5、差分析結果表明建立的模型均達到極顯著水平，可以很好的預測蘋果醋發(fā)酵過程的動態(tài)變化。蘋果酒發(fā)酵過程中酵母生物量、酒精度變化和糖度降低的模型預測值與實測值數據擬合度分別為0.99724、0.98221、0.99076，平均擬合誤差分別為5.04%、1.89%、9.57%，擬合度高。蘋果醋發(fā)酵過程中醋酸菌生物量、醋酸濃度變化和酒精度降低的模型預測值與實驗實測值數據擬合度分別為0.99449、0.96848、0.97393，平均擬合誤差分別為1

6、.78%、5.79%、7.78%。從酵母菌體生長和酒精生成動力學模型可知，產物酒精的生成和酵母菌體生長并非完全同步，而是具有一定滯后性。
　?。?）蘋果醋發(fā)酵的最適營養(yǎng)劑是玉米漿。蘋果醋適宜發(fā)酵條件是溫度31℃、搖床轉速為204r/min、營養(yǎng)劑添加量為11.12mL/L，此條件下釀造的蘋果醋總酸含量達4.45g/100mL，橙黃透亮，具有淡淡的蘋果香味，品質優(yōu)良。在分步發(fā)酵工藝的基礎上研究了在酒精發(fā)酵期間醋酸菌接種時間對產酸量的

7、影響，結果表明：在蘋果酒發(fā)酵中期接入醋酸菌可以縮短蘋果醋釀造周期，同時可提高產酸量。
　?。?）蘋果醋中乳酸分離研究所得蘋果原醋液的乳酸含量為0.11%，超過蘋果醋飲對蘋果醋中乳酸含量0.05%的要求。用D315型弱堿性陰離子交換樹脂對蘋果醋中乳酸進行分離，根據乳酸和乙酸洗脫峰值次序的不同可以實現對乳酸的良好分離，產品可以達到國家標準。實驗表明溫度對樹脂吸附乳酸的影響不顯著，吸附所需平衡時間為340分鐘。
　?。?）通過單因