[发明专利]简易的实时测定酒精发酵过程中发酵液酒精浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及测定方法，具体步骤一种简易的实时测定酒精发酵过程中发酵液酒精浓度的方法。

技术背景

乙醇又称酒精，作为大宗的化工产品广泛的应用于石油化工、提取分离、医药等行业，近年来随着化石能源的逐渐枯竭，乙醇作为新能源被逐年的重视。

目前酒精的生产方式有固体发酵和液体深层发酵两种，前者主要用于酒类酿造，后者是主要化工、医药酒精的生产方式。酒精发酵过程中通过降解淀粉或纤维素为葡萄糖为单糖，在无氧环境下利用改良后的酒精发酵菌株（主要为酿酒酵母）厌氧发酵产生酒精。其化学反应式为：

酒精发酵过程中的检测一般使用的是高效液相色谱法、气相色谱法，通过预先检测已知浓度的酒精标样，根据保留时间定性通过峰面积进行浓度计算。这种方法定量准确、操作简单，但是其检测设备昂贵、检测成本高昂，同时检测需要不停的取样容易引起发酵罐染菌。此外对于中小型实验室及工厂，采用色谱检测的方法测定必须引进相应的设备，但是其设备昂贵的价格使得部分企业、实验室望而却步，造成了检测困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种简易的实时测定酒精发酵过程中发酵液酒精浓度的方法，方法简易，操作快捷，测定准确，实时反映发酵罐中酒精浓度。

本发明的技术解决方案是：利用酒精发酵过程中每产生1mol酒精同时产生1mol CO₂的原理，通过实时测定发酵过程中CO₂的产生量来测定发酵液中酒精浓度；具体测定方法包括以下步骤：

1）根据发酵过程中C源的投量对发酵过程中理论能产生的CO₂进行计算；

2）根据步骤1）计算所得的理论产生CO₂的摩尔量配置过量的碱液保证能完全与产生的二氧化碳发生中和反应，其OH^- 浓度为已知浓度C₁，体积为V₁；

3）酒精发酵过程中把排气管道插入碱液中并搅拌保证产生的CO₂能及时与碱液充分混匀并发生中和反应；

4）实时检测时吸取体积V₂的跟二氧化碳发生中和反应的碱液，并用已知H⁺浓度C₃的酸滴定至pH=7，读取酸使用体积V₃；

5）发酵过程中酒精浓度C₀的计算是通过如下公式计算所得：，其中V为发酵罐中发酵液体积。

其中，发酵液中酒精的质量浓度g/L是 步骤5）所得的摩尔浓度C₀乘以46。

其中，步骤 1）中所述的C源是指小麦、木薯、玉米淀粉类物质或农作物秸秆、草类、林木生物质纤维质原料的一种或两种以上的混合物。

其中，步骤2）中所述的碱是指氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、氢氧化钙中的一种或两种以上混合物。

其中，步骤4）中所述的酸是指盐酸、硫酸、亚硫酸、硝酸、磷酸、碳酸中的一种或两种以上混合物。

其中，对发酵产生的CO₂衡算是通过计算C源完全用来发酵酒精，且转化率为100%所产生的CO₂的摩尔量来实现的。

其中，步骤1-5中所涉及的浓度为摩尔浓度。

其中，步骤4中吸取用来中和反应的体积应尽可能小，以保证体积的变化不会对计算结果造成大的影响，计算过程中默认为碱液体积无变化。

本发明的特点是：提供了一个简易的实时检测酒精发酵罐中酒精浓度的方法，此方法从酒精发酵的本质出发，根据产生1mol 酒精的同时产生1mol CO₂的原理，通过酸碱中和反应测定发酵中产生的CO₂的量来计算出酒精的量，防止发酵产生的二氧化碳在发酵罐积累导致的溶液pH变低抑制发酵，保障发酵过程的正常进行，避免引入色谱设备或者CO₂检测仪带来的设备开支，简易快捷的实时测定发酵罐酒精浓度。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。实施例中使用的高效液相色谱条件为：shodex sugar sp0810色谱柱，流动相：水，流速0.5ml/min，柱温85℃，检测器采用shodexR1-201H示差折光检测器。